Усовершенствование технологии плодово-ягодных соков с использованием пектолитических ферментов

В условиях неблагоприятной экологической обстановки, нарушения структуры питания населения, ограниченности сырьевых растительных источников пищи существует потребность в высококачественных пищевых продуктах, отвечающих не только отечественным, но и зарубежным требованиям. Особое значение в структуре питания имеют плодово-ягодные соки и напитки на их основе, обладающие высокой пищевой ценностью. Перед соковой индустрией уже давно стоит вопрос создания технологии, позволяющей максимально извлекать сок без потери его питательных и органолептических свойств. В настоящей статье предложен способ усовершенствования технологии получения сока из яблок и черной смородины при помощи использования пектолитических ферментов, продуцентом которых являются дрожжи Zygofabospora marxiana BKM Y-848. В ходе проведения исследований было установлено, что действие дрожжевой эндополигалактуроназы (активность 3000 ед/см³) в дозировке от 0,004 до 0,01 % к массе сырья в диапазоне температур от 10 °С до 40 °С в течение 2-24 часов существенно увеличивает выход сока. При добавлении 0,01 % фермента к массе мезги при температуре 30 °С и продолжительности гидролиза 12 часов выход сока увеличился на 25-30 %. Также, в результате действия фермента снизилась кислотность соков на 15-45 % в зависимости от вида сырья. Количество сахаров в яблочном соке увеличилось на 3-5 %, в черносмородиновом соке содержание сахара возросло на 12-15 % по сравнению с соками, полученными из сырья, не подвергавшемуся ферментативной обработке. Ключевым моментов исследования стало снижение вязкости соков, что в дальнейшем существенно увеличило скорость фильтрации. Таким образом, была доказана целесообразность применения ферментов пектолитического действия в технологии соковых продуктов с целью её усовершенствования.

1. Аверьянова, Е. В., & Грищенко, О. В. (2015). Комплексная переработка вторичных продуктов сокового производства на примере жома жимолости. В Фундаментальные и прикладные аспекты биотехнологии (с. 98-100).

2. Артюхова, С. И., Красникова, Ю. В., & Плохова, И. Ю. (2018). Анализ рынка ферментов промышленного назначения. В Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии (c. 67-68).

3. Банницына, Т. Е., Канарский, А. В., Щербаков, А. В., Чеботарь, В. К., & Кипрушкина, Е. И. (2016). Дрожжи в современной биотехнологии. Вестник Международной академии холода, 1, 24-29.

4. Гугучкина, Т. И., & Агеева Н. М. (2013). Биотехнология – ключевое звено в развитии виноделия. Научные труды Государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук, 4, 59-62.

5. Исригова, В. С., Исригова, Т. А., Салманов, М. М., Сайпуллаев, А. Н., & Курбанова, А. Б. (2018). Использование вторичных ресурсов для производства продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности. В Инновационный подход в стратегии развития апк россии (c. 94-99).

6. Кожухов, М. А., Теркун, А. Н., Рожков, С. Е. (2003). Биотехнологические методы в производстве плодоовощных соков и нектаров. Известия вузов. Пищевая технология, 4, 5-8.

7. Кривченкова, М. В., & Бутова, С. Н. (2012). Совершенствование способов извлечения биологически активных веществ фенольной природы из растительного сырья. Известия вузов. Пищевая технология, 4, 56-58.

8. Кулишов, Б. А., & Туан, Л. А. (2014). Применение технологии твердофазной ферментации в производстве биопродуктов. Вестник Казанского технологического университета, 17 (23), 258-261.

9. Лыско, К. А. (2007). Разработка технологии дрожжевых обогатителей пищи на базе молочной сыворотки и растительного сырья [Кандидатская диссертация, Московский государственный университет пищевых производств]. Москва, Российская Федерация.

10. Римарева, Л. В., Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Борщева, Ю. А., & Игнатова, Н. И. (2017). Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности Вопросы питания, 86(5), 63-74.

11. Серба, Е. М., Оверченко, М. Б., Кривова, А. Ю., Игнатова, Н. И., & Римарева, Л. В. (2015). Разработка метода определения содержания полисахаридов в биомассах микроорганизмов. Хранение и переработка сельхозсырья, 7, 31-35.

12. Сергеева, И.Ю. (2013). Классификация стабилизирующих средств, используемых в индустрии напитков. Техника и технология пищевых производств, 4 (31), 78-86.

13. Толкачева, А. А., Черенков, Д. А., Корнеева, О. С., & Пономарев П. Г. (2017). Ферменты промышленного назначения – обзор рынка ферментных препаратов и перспективы его развития. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 79 (4), 197-203.

14. Шаламитский, М. Ю. (2014). Исследование эндополигалактуроназной активности разных видов дрожжей. В Инновации в науке, 9(34),35-41.

15. Шамцян, М. М., Колесников, Б. А., Клепиков, А. А., & Касьян, О. В. (2011). Биотехнологическая переработка отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности. Российский химический журнал, 55(1), 17-25.

16. Шубаков, А. А. (2013). Регуляция активности пектинэстеразы микромицетов родов Aspergillus и Penicillim. Микология и фитопатология, 47(1), 46-50.

17. Abdollahzadeh, R., Pazhang, M., Najavand, S., Fallahzadeh-Mamaghani, V., Amani-Ghadim, & Ali Reza. (2020). Screening of pectinase-producing bacteria from farmlands and optimization of enzyme production from selected strain by RSM. Folia Microbiologica. https://doi.org/10.1007/s12223-020-00776-7

18. Du, Xi, Wang, D., Yin, D., Guan, Y.,& Ye, X. (2019) Exogenous Glucose Promotes Growth and Pectinase Activity of Bacillus licheniformis DY2 Through Frustrating the TCA Cycle. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 24, 942-953. https://doi.org/10.1007/s12257-019-0245-9p

19. Fauster, T., Philipp, C.,·Hanz, K., Scheibelberger, R., Teufl, T., Nauer, S., Scheiblhofer, H., & Jaeger, H. (2020). Impact of a combined pulsed electric field (PEF) and enzymatic mash treatment on yield, fermentation behaviour and composition of white wine. European Food Research and Technology, 246, 609–620. https://doi.org/10.1007/s00217-020-03427-w

20. Gabriela Merin, M., & Ines Morata de Ambrosini, V. (2019) Kinetic and metabolic behaviour of the pectinolytic strain Aureobasidium pullulans GMR-22 during pre-fermentative cold maceration and its effect on red wine quality (2018). International Journal of Food Microbiology, 285, 18-26. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.07.003

21. Garg, G., Singh, A., Kaur, A., Singh, R., Kaur, J., & Mahajan, R. (2016). Microbial pectinases: an ecofriendly tool of nature for industries. Biotechnology, 6, 47-59. https://doi.org/10.1007/s13205-016-0371-4

22. Lakhanpal, A., Devi, A., & Gupta, R. (2016). Purification of Pectin Lyase from Byssochlamys fulva: Its Application in Wine Fermentation. Journal of Food Processing and Preservation, 40 (4), 615-623. https://doi.org/10.1111/jfpp.12641

23. Mahmoodi, M., Najafpour, G. D., & Mohammadi, M. (2017). Production of pectinases for quality apple juice through fermentation of orange pomace. Journal of Food Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2829-8

24. Nikitchina, T.І.( 2015). Development of technology of composition pectolytic enzymes of the directed action. Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького, 17 (4), 80-86.

25. Pereira, Giordana S., Cipriani, M., Wisbeck, E., Souza, O., Strapazzon, Juliana O., Gern, & Regina M. M. (2017). Onion juice waste for production of Pleurotus sajor-caju and pectinases. Food and Bioproducts Processing, 106, 11-18. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2017.08.006

26. Semenova, M., V., Rozhkova, A. M., Osipov, D. O., Satrutdinov, A. D., Sinitsyna, O. A., Rubtsova, E. A., Kondrateva, E. G., Sinitsyn, A. P. (2019) Selection of the Optimal Enzyme Composition for Sugar Beet Pulp Conversion, 55 (6), 586-593

27. Thite, Vihang S., Nerurkar, Anuradha S. (2019) Crude Xylanases and Pectinases from Bacillus spp. Along with Commercial Cellulase Formulate an Efficient Tailor-Made Cocktail for Sugarcane Bagasse Saccharification. Bioenergy Research. https://doi.org/10.1007/s12155-019-10050-5

28. Ticona, Alonso R. P., Ullah, Sadia F., Hamann, Pedro R., Lopes, Fabyano A. C., Noronha, Eliane F. (2020). Paenibacillus barengoltzii A1_50L2 as a Source of Plant Cell Wall Degrading Enzymes and Its Use on Lignocellulosic Biomass Hydrolysis. Waste and Biomass Valorization. https://doi.org/10.1007/s12649-020-00975-w

29. Torres-Barajas, L. R., Alvarez-Zuniga, M. T., MendozaHernandez, G., Aguilar-Osorio, G. (2019). Analysis of polysaccharide hydrolases secreted by Aspergillus flavipes FP-500 on corn cobs and wheat bran as complex carbon sources. Preparative Biochemistry & Biotechnology. https://doi.org/10.1080/10826068.2019.1700518