Влияние способа получения экстрактов из зерновых отрубей на ферментативную активность Saccharomyces Cerevisiae W-34/70

Введение: Сокращение длительности ферментации среды, накопления биомассы — актуальная задача в производстве продуктов брожения. Интенсификация процесса сбраживания сусла напрямую связана с активностью дрожжей. Зерновые отруби — доступный источник биологически ценных для дрожжей веществ (азотистых, минеральных, витаминов), извлечение которых возможно различными приемами.

Цель: Изучить влияние экстрактов, полученных обработкой отрубей (пшеничных, ржаных, овсяных) ультразвуком (УЗ) и ферментными препаратами, на бродильную активность пивных дрожжей W-34/70.

Материалы и методы: Объекты — экстракты отрубей, производственные пивные дрожжи. Параметры обработки водно отрубных суспензий УЗ: мощность 30–90 % от полной, длительность от 1 до 7 минут; ферментными препаратами (Termamyl 60 L, Ultraflo XL, Alkalase, Ondea pro) — температура 55 °С, время от 40 до 120 минут.

Результаты: Выявлен максимальный выход сухих веществ и азота аминокислот через 5 минут озвучания при мощности УЗ 70 % в ржаном экстракте. Высокое накопление аминного азота в экстрактах обеспечили препараты Alkalase (в 1,4–2 раза по отношению к контролю — отруби без обработки), Ultraflo XL (в 1,1–2,5 раза), Ondea pro (в 1,2–2,3 раза), редуцирующих веществ — Termamyl (в 1,2–3 раза), Ondea pro (в 1,1–3,8 раза), Ultraflo XL (в 1,2–1,7 раза). По абсолютным значениям исследуемых показателей преимущество у ржаных и пшеничных экстрактов при любом способе получения. Бродильная активность дрожжей после 20 минут обработки УЗ экстрактами (ржаным/овсяным) в среднем на 40 % выше в сравнении с пшеничным экстрактом, после выдержки с ферментативными экстрактами (Termamyl и Ondea pro) — на 170 и 260 % больше контроля.

Выводы: Использование отрубных экстрактов повышает биокаталитическую активность пивных дрожжей W-34/70, что в дальнейшем интенсифицирует размножение культуры, азотистый обмен с целью получения биоактивных пептидов. 

1. Аманжол, Б., Саидов, А. М., Жангабылова, Н. Д., & Альсеитов, К. С. (2019). Обоснование использования отрубей тонкого помола для повышения питательной ценности пшеничной муки. Механика и Технологии, 1(63), 44‒53.

2. Верещагин, А. Л., & Хмелева, А. Н. (2010). Влияние ультразвукового облучения и регуляторов роста на ризогенную активность растительных объектов. Бийск: Изд-во АлтГТУ.

3. Витол, И. С. (2022). Структурно-модифицированные отруби ‒ инновационный продукт глубокой переработки зерна. Пищевая промышленность, (5), 27‒29. http://dx.doi.org/10.52653/PPI.2022.5.5.008

4. Давыденко, С. Г. (2012). Создание и применение нового экспресс-метода оценки качества семенных дрожжей. Пиво и напитки, (5), 20‒24.

5. Иштуганова, К. В., & Гаричева, А.В. (2021). Гидролитическая активность микроорганизмов пшеничных отрубей и соевого жмыха. Пищевые системы, 4(3), 93‒97. http://doi.org/10.21323/2618–9771-2021-4-3S-93-97

6. Казаков, Е. Д., & Карпиленко, Г. П. (2005). Биохимия зерна и хлебопродуктов. С-Петербург: ГИОРД.

7. Калужина, О. Ю., Яковлева, К. С., Кашапова, Р. А., Черненков, Е. Н., Черненкова, А. А., & Бодров, А. Ю. (2020). Влияние ультразвука на пивоваренные дрожжи. Вестник ВГУИТ, 82(1), 103–109. http://dx.doi.org/10.20914/2310-1202-2020-1-103-109

8. Капрельянц, Л. В., & Журлова, Е. Д. (2015). Ферментированные пищевые волокна отрубей ‒ стимулятор роста пробиотических культур. Зерновые продукты и комбикорма, 1(60), 24‒28. https://doi.org/10.15673/2313-478x.60/2015.57227

9. Ковалева, Т. С., Яковлев, А. Н., Агафонов, Г. В., & Яковлева, С. Ф. (2021). Влияние ферментного препарата фитазы на физиологическое состояние дрожжей S. cerevisiae в производстве спирта. Актуальная биотехнология, (1), 83.

10. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Захаров, М. А., & Лазарева, И. В. (2021). К вопросу оценки минерального состава зерновых отрубей. Ползуновский вестник, (2), 27‒35. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.004

11. Крикунова, Л. Н., & Дубинина, Е. В. (2022). Инновационное направление использования зерновых отрубей в технологии дистиллятов. Пищевая промышленность, (5), 20‒22. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.5.5.005

12. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Песчанская, В. А., & Ульянова, Е. В. (2022). Новый вид азотсодержащего сырья для использования в технологии дистиллятов. Техника и технология пищевых производств, 52(1), 123-132. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-1-123-132

13. Лукьянчикова, Н. Л., Скрябин, В. А., & Табанюхов, К. А. (2020). Особенности состава отрубей пшеницы и ржи и их роль в профилактике хронических заболеваний человека. Инновации и продовольственная безопасность, 30 (4), 41‒58. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2020-30-4-41-58

14. Меледина, Т. В., Васильева, Л. М., & Давыденко, С. Г. (2013). Физиологическое состояние дрожжей. С-Петербург: НИУ ИТМО.

15. Пермякова, Л. В. (2016). Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей. Техника и технология пищевых производств, 42(3), 46–55.

16. Погорелова, Н. А., Гаврилова, Н. Б., Рогачев, Е. А., & Щетинина Е. М. (2020). Определение эффективности способов конверсии пшеничных отрубей для использования их в технологии продуктов питания. Хранение и переработка сельхозсырья, (1), 48‒57. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.228

17. Пономарёва, Е. И., Алёхина, Н. Н., & Скворцова, О. Б. (2020). Изменение пищевой ценности зерна гречихи при проращивании с использованием обработанной ультразвуком воды. Известия вузов. Пищевая технология, 373(1), 30‒32. https://doi.org/26297/0579-3009.2020.1.8

18. Серба, E. M., Римарева, Л. В., Оверченко, M. Б., Игнатова, Н. И., & Погоржельская, Н. С. (2022). Роль биокатализа в технологиях переработки зернового сырья. Пищевая промышленность, (5), 13‒15. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.5.5.003

19. Ульянова Е.В., Созинова М.С., & Селина И.В. (2020). Распределение растворимых форм белковых компонентов зерновых отрубей по фракциям. В Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства (вып. 22, c. 86-88). Йошкар-Ола: Марийский государственный университет.

20. Шарова, Н. Ю., Гаричева, А. В., Свердлова, О. П., Принцева, А. А., Сорокоумов, П. Н., Кулишова, К. Е., & Дзюбенко, В. В. (2023). Изменение липазной активности Acinetobacter radioresistens при культивировании на пшеничных отрубях. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств, 55(1), 29‒36. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2023-16-1-29-36

21. Annemuller, G., Manger, H.-J., & Lietz, P. (2011). The yeast in the brewery. Berlin: VLB.

22. Chalamacharla, R. B., Harsha, K., Sheik, K. B., & Viswanatha, C. K. (2018). Wheat bran-composition and nutritional quality: A review. Advances in Biotechnology and Microbiology, 9(1), 21‒28. https://doi.org/10.19080/AIBM.2018.09.555754

23. Chemat, F., Zill-e-Huma, & Khan, M. K. (2011). Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18(4), 813‒835. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2010.11.023

24. Gavahian, M., Manyatsi, T. S., Morata, A., & Tiwari, B. K. (2022). Ultrasound-assisted production of alcoholic beverages: From fermentation and sterilization to extraction and aging. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, Advance online publication. https://doi.org/10.1111/1541-4337.13043

25. Krikunova, L. N., Meleshkina, E. P., Vitol, I. S., Dubinina, E. V., & Obodeeva, O. N. (2023). Grain bran hydrolysates in the production of fruit distillates. Foods and Raw Materials, 11(1), 35–42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-550

26. Nemes, S. A., C˘alinoiu, L. F., Dulf, F. V., F˘arcas, A. C., & Vodnar, D. C. (2022). Integrated Technology for Cereal Bran Valorization: Perspectives for a Sustainable Industrial Approach. Antioxidants, 11, 2159. https://doi.org/10.3390/antiox11112159

27. Pasha, I., Ahmad, F., Siddique, Z., & Iqbal, F. (2020). Probing the effect of physical modifications on cereal bran chemistry and antioxidant potential. Journal of Food Measurement and Characterization, 14, 1909‒1918. https://doi.org/10.1007/s11694-020-00438-9

28. Pogorelova, N. A., & Gavrilova, N. В. (2023). Conversion of Wheat Bran into Target Biosynthetic Products. Food Processing: Techniques and Technology, 53(1), 49–59. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2414

29. Rimareva, L. V., Serba, E. M., Overchenko, М. B., Shelekhova, N. V., Ignatova, N. I., & Pavlova, A. A. (2022). Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials, 10(1), 127–136. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136

30. Shiyan, P., Mudrak, T., Kyrylenko, R., & Kovalchuk, S. (2017). Effect of nitrogen and mineral composition of the high-concentrated wort made from starch-containing raw materials on the cultivation of yeast. Eastern–European Journal of Enterprise Technologies, 6(11), 72‒77. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.117357

31. Vitol, I. S., Igoryanova, N. A., Meleshkina, E. P. Bioconversion of secondary products of processing of grain cereals crops. Food systems, 2019, 2(4), 18–24. http://doi.org/ 10.21323/2618–9771–2019–2–4–18–24