Разработка технологии высокоэффективной реактивации шампанских сухих винных дрожжей

      Учитывая  то, что современные препараты  шампанских АСД создаются на основе специально селекционированных рас  дрожжей  вида S. bayanus, отличающихся повышенной устойчивостью к спирту и низким температурам; а также то, что современные методы сушки позволяют достаточно мягко обезвожить дрожжевые клетки, не нанося им при этом серьезных повреждений, нами было выдвинуто предположение, что решение проблемы быстрой подготовки сухих шампанских дрожжей к работе состоит именно в оптимизации процессов восстановления их жизнедеятельности.

      При этом важно, чтобы с самого начала клетки сухих шампанских дрожжей  находились в условиях, благоприятствующих их росту и развитию, и не подвергались стрессовым воздействиям. Согласно современным представлениям, это позволяет им максимально быстро завершить процессы репарации и восстановить нормальное функционирование мембранного и белоксинтезирующего аппарата, что резко снижает их чувствительность к неблагоприятным факторам среды.

      В связи с этим подбор и оценка эффективности  тех или иных методов активизации  сухих дрожжей проводилась не только с точки зрения интенсивности  брожения, но также различными методами, в том числе и с использованием электронной микроскопии, оценивалось их влияние на физиологическое состояние клеток дрожжей.

      В ходе исследований нами было установлены  следующие важные моменты:

1. Спирт, содержащийся в виноматериале, оказывает очень сильное ингибирующие действие на клетки сухих дрожжей.
2. Основное положительное действие на восстановление жизнеспособности клеток дрожжей оказывает внесение их в среду, содержащую комплекс питательных веществ (источников углеводов, азота, фосфора, витаминов, микроэлементов). В то же время предварительная выдержка сухих дрожжей в воде при температуре 35-40 градусов не только улучшает их бродильную активность, но при более длительных сроках выдержки (1 час и более) даже несколько ухудшает. Электронная микроскопия показала, что хотя в процессе регидратации восстановление структуры клеток дрожжей из препаратов АСД высокого качества происходит достаточно быстро, тем не менее, дальнейший контакт со спиртом такие клетки переносят достаточно тяжело.
3. Значительную роль в обеспечении восстановления физиологической активности дрожжей играет концентрация углеводов, источником которых в наших исследованиях была сахароза, выбранная нами из-за ее дешевизны, доступности, а также известного из литературы ее выраженного осмопротекторного действия. В изученном нами диапазоне концентрации сахарозы 5-15% наиболее оптимальным было признано реактивировать дрожжи на среде с 10% сахарозой. Так, электронная микроскопия  показала, что клетки при реактивации в 10% сахарозе имеют нормальное строение. Целостность клеточных стенок и форма внутриклеточных структур не нарушена, ядра имеют округлую форму, можно видеть митохондрии типичной для дрожжей формы.
4. Очень важным фактором для восстановления дрожжей является время выдержки. В наших исследованиях было установлено, что уже 3-х часовая  выдержка позволяет хорошо подготовить дрожжи к воздействию спирта. Важным показателем высокой физиологической активности являлось наличие среди них достаточно большого количества почкующихся клеток. Т.е. клетки не только спокойно пережили стресс, но и начали развиваться уже в виноматериале.
5. По-настоящему эффективно подготовить шампанские АСД к брожению можно только с использованием активаторов брожения. При этом наибольший стимулирующий эффект оказывают комбинированные препараты созданные на основе смесей питательных солей. Это обеспечивает не только наиболее высокую интенсивность процесса шампанизации, но и максимальное накопление глицерина, что положительно влияет на качество готового продукта.
6. Простые препараты также используются для реактивации дрожжей, но очень осторожно, поскольку соотношение и дозировка таких препаратов имеют очень большое значение. Так в наших исследованиях при увеличении соотношения витамина В₁ /диаммонийфосфат от оптимального наблюдалось снижение бродильной активности дрожжей. При исследовании клеток дрожжей, реактивированных таким образом и внесенных в виноматериал, было установлено, что у них по сравнению с контролем изменяются клеточные стенки и внутреннее содержимое.

     Полученные  нами результаты в ходе исследования послужили основой для разработки способа быстрой подготовки сухих шампанских дрожжей к процессу вторичного брожения. При этом также как и в способах реактивации, разработанных другими авторами, значительное внимание уделялось концентрации сахаров в среде [6], использованию активаторов брожения [32, 33]. Однако принципиально важным моментом является то, что процесс реактивации шампанских АСД обязательно следует проводить в средах, не содержащих спирт, оказывающего очень сильное ингибирующее действие на клетки сухих дрожжей. поэтому, при разведении дрожжей на виноматериале, ликере, их смеси с водой, и других спиртосодержащих средах, которое предусматривается в способах, предлагаемых другими авторами с целью адаптации дрожжей к спирту, наблюдается обратный эффект – их сильное ослабление, которое не может исправить даже дополнительное внесение в среду различных активаторов брожения. Выдержка дрожжей в среде реактивации с сахарозой и активаторами брожения должна проходить в течение 2-3 часов – за это время в подобранных условиях дрожжи успевают полностью восстановить свои повреждения, полученные при сушке, выходят из лаг-фазы и начинают активно размножаться, будучи полностью подготовленными к контакту со спиртосодержащим виноматериалом. Кроме того, устраняется отдельная стадия регидратации дрожжей, принятая во всех известных схемах реактивации шампанских АСД. Согласно нашему способу регидратация и реактивация дрожжей проходят в одних и тех же условиях.

     Таким образом, разработанный нами метод  реактивации сухих шампанских дрожжей позволяет полностью подготовить их к процессу вторичного брожения в течение всего 2-3 часов, что значительно меньше, чем это принято в настоящее время (12-48 часов), что, безусловно, позволяет увеличить использование этих дрожжей в производстве игристых вин.

2. Экспериментальная часть.

2. Материалы и методы исследования.

Состав  модельной среды:

• Спирт этиловый (10%) - 315 мл;
• Сахар (24 г/л) – 75,6 г;
• Винная кислота (2 г/л) – 6,3 г;
• Яблочная кислота (1 г/л) – 3,15 г;
• Лимонная кислота (5 г/л) – 15,75 г;
• Вода – 2835 мл.

Разливают полученную среду в 21 колбу по 150 мл.

После в 7 колб разливают заранее приготовленную сахарозу, которая является контролем. Все колбы автоклавируют в течение 40 минут.

Колбы охлаждают  до комнатной температуры (22-25 °С) и добавляют сухие шампанские дрожжи штамм Saccharomyces bayanus. Оставляют на 3 часа. В колбы с модельной средой вносят активатор дрожжей Yeast Food.

После всех операций колбы взвешивают и записывают результаты. Взвешивания производят каждый день в течение 7 суток и по разнице в весе получают данные о выделении углекислого газа. Полученные результаты записывают в таблицу. На основании этих данных строят график выделения СО₂.

Таблица 3

Выделение СО₂ (г/100 мл) 

3. Выводы.

На основании  полученных данных был сделан следующий вывод:

1. Те опытные колбы, интенсивность выделения СО₂ в которых выше, проходят контроль, тем самым используются дальше в исследовании.

3. Список  используемой литературы.

1. Бирюков В., Кантере В. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. М.: Наука. 1985.296 с.

2. Дмитриев А., Семихатова Н., Кончина И. //А.с. СССР №1242519. С 12 N 1//16. 1986. БИ №25.
3. Дмитриев А., Дмитриев А. // А.с. СССР №1337405. С 12 N 1//18. 1987. БИ №34.
4. Дмитриев А., Кончина И., Дмитриев С. // А.с. СССР №1355631. С 12 N 1//18. 1988. БИ №44.
5. Коновалова Е., Мартыненко Н., Астафьев Е., Нугманова Т., Эль-Регистан Г. // Патент РФ №2218393 от 10.12.2003 г. БИ. №34.
6. Любченкова Н., Любченков А., Камчатный В., Узунов Ю. // Виноделие и Виноградарство. 2003. №4. С. 28-29.
7. Мартыненко Н. Разработка технологии дрожжей для бутылочной и резервуарной шампанизации вин. Дис…к.т.н. М.: МГУПП. 2001.223 с.
8. Мартыненко Н. Современные препаративные формы дрожжей для виноделия. М.: Россельхозиздат, 2005.-276 с.
9. Науменко О., Головченко В., Янчевский В., Рудая В. // А.С. СССР № 1751198. С 12 N 1//18. 1992. БИ №28.
10. Никифорова Т., Мушникова Л., Галкин А. // Хранение и Переработка Сельхозсырья.1995. №4.С.30-31.
11. Новаковская С., Шишацкий Ю. Производство хлебопекарных дрожжей. Справочник. М.: Агропромиздат.1990.335 с.
12. Производственный технологический регламент на производство хлебопекарных дрожжей. М. ВНИИПБТ. 1989.318 с.
13. Рапопорт А., Марковский А., Бекер М. // Микробиология. 1988.Т.51.№6. С.901-904.
14. Сапронова Л. // Хранение и Переработка Сельхозсырья.2000. №3. С.24-27.
15. Саришвили Н., Рейтблат Б. Микробиологические основы технологии шампанизации вина. М.: Пищевая Промышленность. 2000. 364 с.
16. Саришвили Н., Рейтблат Б., Кардаш Н., Федосцева Н. // Виноделие и Виноградарство. 2002. №1. С.20-22.
17. Семихатова Н., Ожегова Е., Чулина Е., Кочкина И. Получение дрожжей, сохраняющих устойчивость в процессе сушки и хранения. М.: ЦНИИТЭИпищепром.1983.23 с.
18. Семихатова Н., Чулина Е., Ожегова Е., Кочкина И. Технология производства сушеных дрожжей. М.: Пищевая Промышленность.1986.120 с.
19. Семихатова Н. Хлебопекарные дрожжи. М.: Пищевая Промышленность.1990. 200 с.
20. Типовой технологический регламент производства хлебопекарных дрожжей. М.: «Легкая и пищевая промышленность».1983. 295 с.
21. Тулякова Т. Производство хлебопекарных дрожжей в СССР и за рубежом. Серия 27. Хлебопекарная, макаронная, дрожжевая промышленность. Обзорная информация.// М.: ЦНИИТЭИпищепром.1985. Вып.9.40 с.
22. Fattohi N. // Die Zuckerindustrie. 1994. Bd. 119. №10. S. 847-853.
23. Fattohi N. // Die Zuckerindustrie. 1995. Bd. 120. №8. S. 677-682.
24. Ferrarini R. // European Patent Application. EP 1167514A1. C12M 1//26.2002.
25. Herrera T., Peterson W., Cooper E., Peppler H. // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1956. V.63. P. 131-143.
26. Hronsky V., Domeny Z., Malik F. // Vinohrad.1998. №2. S. 38-40.
27. Huhn T., Grossman  M. // Der Deutsche Weinbau. 1997. № 18. S.24-28.
28. Kraus J., Scopp R., Cheu S.// American Journal of Enology and Viticulture. 1991. V.32. №2. P. 132-134.
29. Malik F.// Vinohrad.2000. № 4. P.5-7.
30. Novo M., Beltran G., Torija M., Poblet M., Rozes N., Guillamon J., Mas A. // International Journal of Food Microbiology.2003.V.86. №3.P.153-161.
31. Poireir I., Marechal P., Richard S., Gervais P.// Journal of Applied Microbiology.1999.V.86.P.87-92.
32. Rauhut D., Reigelhofer M., Ottes G., Weisbrod A., Lohneztz O., Grossman M.// 10 International symposium of Yeasts. Rising power of yeasts.27 august- 1 september 2000. Arnhem. Netherlands.P.125.
33. Rauhut D., Reigelhofer M., Ottes G., Weisbrod A., Hagemann O., Glowach E., Lohnert O., Grossman M.//Bulletin de L’O.I.V.2001.V.74. № 843-844.P.320-330.
34. Reed G. // Prescott and Dunn’s industrial microbiology. Westport: AVI 1983. 993 p.
35. Reed G., Nagodawithana T. // American Journal of Enology and Viticulure.1988.V.39. P.83-90.
36. Ribereau-Gayon P., Glories Y., Maujean A., Dubourdieu D. Handbook of enology. Chichester.Wiley.Vol.1.2000.
37. Rosen K. Preparation of yeast for industrial use in production of  beverages// in Cantarelli C., Lanzarini G. Biotechnology applications in beverage production. London: Elsevier.1989.P.169-188.
38. Wzorek W., Pogorelski E. Technologia winiarstwa owocowego i gronowego. Warszawa. Sigma Not. 1998.307 S.