Введение
Возвратные отходы хлебопекарного производства
представляют собой не только брак, образующийся
при изготовлении хлеба, но и непроданную про-
дукцию, которую возвращают производителю. В
Российской Федерации доля возвращаемой на
хлебопекарные предприятия продукции составляет
около 10 %, а в отдельные периоды может достигать
20–25 % [1]. Такая же проблема существует во
многих европейских странах: доля непроданного
хлеба в Великобритании доходит почти до 30 % [2].
Неиспользованные возвратные отходы хлебопекарно-
го производства ухудшают экологическую ситуацию.
В Российской Федерации эти отходы относятся к
5 классу опасности для окружающей среды [3]. Один
из путей использования непроданного черствого
696
Krikunova L.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):694–705
хлеба в Бельгии – производство пива, что снижает
наносимый вред окружающей среде [4].
Возвратные отходы хлебопекарного производства
относятся к крахмалсодержащему сырью. Одним
из направлений использования возвратных отходов
хлебопекарного производства может стать их
применение в качестве сырья для крепких спиртных
напитков. Технология таких напитков включает
стадии подготовки сырья к дистилляции и сам
процесс дистилляции. В технологии дистиллятов
из возвратных отходов хлебопекарного производства
предусматриваются следующие этапы:
– получение осахаренного сусла путем водно-тепловой
и ферментативной обработки;
– сбраживание осахаренного сусла с использованием
спиртовых дрожжей;
– дистилляция (двукратная или однократная) с
выделением головной, средней (дистиллят) и
хвостовой фракций.
На стадии осахаривания важными факто-
рами являются исходный биохимический состав
сырья, характеристика используемых энзимов
для осахаривания крахмала и деструкции других
биополимеров сырья, а также технологические
способы и режимы получения сусла [5–7]. В рабо-
тах [8, 9] показано, что исходный биохимический
состав традиционных видов крахмалсодержащего
сырья (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза) влияет на
концентрацию и состав компонентов осахаренного
сусла, а также на его реологические характерис-
тики (вязкость). Анализ биохимического состава
возвратных отходов хлебопекарного производства,
представленный в публикациях [10, 11], выявил
некоторые особенности, отличающие это сырье от
традиционного.
Кроме того, каждый вид крахмалсодержащего
сырья требует применения определенного комплекса
энзимов. Энзимы могут входить в состав комплексных
ферментных препаратов или содержаться в составе
солодов [12–14].
Процесс подготовки крахмалсодержащего сырья
к действию энзимов может осуществляться с помощью
высокотемпературной обработки под давлением
(давление от 0,5 до 0,8 МПа, температура – от 130
до 180 °С) или низкотемпературными способами
без использования повышенного давления. Низко-
температурные способы (конечная температура не
выше 100 °С) делятся на механико-ферментативный
способ и на способ «холодного затирания» (PLS).
На стадии сбраживания наиболее значимыми
технологическими факторами являются раса дрож-
жей, норма их внесения, температура и условия
брожения, применение и природа активаторов бро-
жения [15, 16]. Эти факторы могут оказывать влияние
на эффективность процесса (длительность и выход
этанола), качественные показатели сброженного сусла
и органолептические характеристики получаемого
дистиллята. В зависимости от используемой расы
дрожжей изменяется крепость сброженного сусла
и концентрация отдельных летучих компонентов,
представляющих собой вторичные продукты спир-
тового брожения [17–20]. Выбор температуры бро-
жения определяется используемой расой дрожжей.
Для большинства спиртовых дрожжей оптимальная
температура составляет 28–30 °С. При использовании
термоустойчивых рас температура брожения может
достигать 35–37 °С [21].
Фактором, который может оказывать влияние
на процесс сбраживания сусла, является активная
кислотность среды (рН). При сбраживании оса-
харенного крахмалсодержащего сырья обычно
подкисляют сусло до значения pH 4,8–4,5, которое
является оптимальным для роста дрожжей [22]. В
то же время существуют расы, которые активно раз-
виваются при значениях pH 3,2–4,2 [23]. Изменение
активной кислотности среды, связанное с повыше-
нием или понижением концентрации ионов H+,
приводит к сдвигу электрического заряда коллоидов
плазменной оболочки клеток. В результате этого
меняется их проницаемость для отдельных ве-
ществ и ионов. Таким образом, изменение pH
влечет за собой изменение скорости поступления
питательных веществ в клетку и может влиять на
ее метаболизм. Смещение pH среды в щелочную
сторону способствует образованию повышен-
ных концентраций глицерина. Свойство дрожжей
сохранять свою жизнедеятельность при активной
кислотности среды в пределах от 2,0 до 8,0
используется для подавления развития посторон-
ней микрофлоры, в частности молочнокислых бак-
терий. Кроме того, подкисление используется в
практике получения фруктовых дистиллятов из
низкокислотного сырья (груш, шелковицы) [24–26].
Установлено, что такой технологический прием
позволяет не только предотвратить контаминацию
мезги посторонней микрофлорой, но и снизить
интенсивность действия окислительных ферментов,
что положительно сказывается на качестве дистиллята.
Повышение активной кислотности при брожении
фруктового сусла оказывает влияние на образование
вторичных продуктов брожения [27]. Снижение рН
среды способствует уменьшению синтеза уксусной
кислоты дрожжами.
При переработке возвратных отходов хлебо-
пекарного производства влияние подкисления на
процесс сбраживания не изучено.
На стадии дистилляции факторами, влияющими
на выход конечного продукта и его качественные
характеристики, считаются следующие: физико-
химический состав сброженного сусла, способ
дистилляции (однократная, двукратная), скорость
дистилляции, предварительная тепловая обработка и
объем отбираемых фракций. В ряде работ показано
697
Крикунова Л. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 694–705
влияние вида сырья, способов его подготовки и
способов дистилляции на динамику распределения
основных летучих компонентов по фракциям [27–31].
Целесообразность подкисления сброженного сусла
перед дистилляцией при использовании возвратных
отходов хлебопекарного производства в качестве
сырья требует проведения отдельных исследований.
Цель настоящей работы состояла в изучении
влияния степени подкисления на процессы сбра-
живания и дистилляции в технологии дистиллята из
возвратных отходов хлебопекарного производства.
Объекты и методы исследования
В качестве объектов исследования использовали:
– образцы сброженного сусла из разных видов отходов
хлебопекарного производства;
– фракции дистиллята, полученные путем однократ-
ной фракционированной дистилляции сброженного
сусла.
Образцы сброженного сусла Контроль 1 (К1),
Опыт 1.1 (О1.1), Опыт 1.2 (О1.2), Опыт 1.3 (О1.3)
и Опыт 1.4 (О1.4) получали из пшеничного хлеба,
образцы Контроль 2 (К2), Опыт 2.1 (О2.1), Опыт 2.2
(О2.2), Опыт 2.3 (О2.3) и Опыт 2.4 (О2.4) получали
из смеси пшеничного и ржано-пшеничного хлеба,
взятых в соотношении 1:1.
При приготовлении контрольных образцов К1 и
К2 использовали осахаренное сусло без подкисления.
В случае использования пшеничного хлеба из-
мельченное сырье (хлебную крошку) смешивали с
водой (t = 70 °С) при гидромодуле 1:3,5, и вносили
ферментный препарат разжижающего действия с ме-
зафильной альфа-амилазой в дозировке 0,5 ед. АС/г
условного крахмала сырья. Смесь выдерживали
при данной температуре в течение 90 мин, затем
повышали температуру до 95–98 °С и выдерживали
30 мин. Полученную разваренную массу охлаждали
до температуры 56–58 °С, и вносили ферментные
препараты осахаривающего и протеолитического
действия в дозировке 6,0 ед. ГлС/г условного крахмала
сырья и 0,02 ед. ПС/г белка сырья соответственно.
Осахаривание проводили в течение 30 мин. Значе-
ние активной кислотности осахаренного сусла из
пшеничного хлеба составило 6,0.
Получение осахаренного сусла из смеси пше-
ничного и ржано-пшеничного хлеба проводили
по ранее разработанным режимам [32]. Значение
активной кислотности данного осахаренного сусла
составило 5,5.
Перед сбраживанием опытных образцов оса-
харенное сусло подкисляли до значений рН 5,0 (О1.1
и О2.1), 4,5 (О.1.2 и О.2.2), 4,0 (О1.3 и О2.3) и 3,5
(О1.4 и О2.4). Подкисление осуществляли внесением
определенного количества раствора серной кислоты
в концентрации 2 М/дм3.
Сбраживание контрольных и опытных образцов
проводили при температуре 28–30 °С в течение 72 ч
с использованием спиртовых дрожжей Saccharomyces
cerevisiae. Норма внесения дрожжей – 0,1 г/100 г
сусла.
При изучении влияния степени подкисления
на процесс дистилляции в контрольные образ-
цы сброженного сусла вносили раствор серной
кислоты в концентрации 2 M/дм3 перед загрузкой
в куб дистилляционной установки до значений рН:
4,0 – образцы К1.1 и К2.1, 3,5 – образцы К1.2 и К2.2,
3,0 – образцы К1.3 и К2.3, 2,5 – образцы К1.4 и
К2.4. Использовали установку прямой сгонки Kothe
Destillationstechnik (Германия). При дистилляции
выделяли головную, среднюю (дистиллят) и хвостовую
фракции на основе результатов органолептической
оценки и определения крепости.
Влияние степени подкисления осахаренного сусла
на эффективность сбраживания устанавливали по
крепости сброженного сусла. Определяли объемную
долю этилового спирта (об.%) в соответствии с
ГОСТ 32095-2013, органолептические характерис-
тики – в соответствии с требованиями ГОСТ 32051-
2013 по 10-балльной системе. Величину рН опре-
деляли с помощью лабораторного иономера рН 211
(«HANNA Instruments», Германия).
Состав летучих компонентов устанавливали
методом газовой хроматографии с использованием
газового хроматографа Thermo Trace GC Ultra
(Thermo, США) с пламенно-ионизационным детек-
тором. Хроматографическая колонка HP FFAP:
длина 50 м, внутренний диаметр 0,32 мм с толщиной
пленки неподвижной фазы 0,5 мкм. Объем пробы –
1 мм3. Образцы дистиллятов анализировали после
разбавления до крепости 40 об.% деионизирован-
ной дистиллированной водой. При анализе образцов
сброженного сусла их предварительно освобождали
от экстрактивных компонентов методом перегонки
и определяли состав летучих компонентов в дистил-
ляте. С целью проведения сравнительного анализа
исследованных образцов концентрацию летучих
компонентов выражали в мг/дм3 безводного спирта
(мг/дм3 б.с.).
Для расчета влияния степени подкисления на
распределение безводного спирта по фракциям
проводили замер объема каждой фракций.
При обработке результатов исследования
использовали статистические методы. Определяли
средние значения из 3–5 измерений. Данные
анализировали с использованием программно-
го продукта Statistica 12 (Stat. Soft. Inc., Tulsa,
OK 74104, USA).
Результаты и их обсуждение
На первом этапе исследования было изучено
влияние подкисления на эффективность сбраживания
осахаренного сусла. Установлено, что подкисление
до рН 5,0–4,5 практически не оказывает влияния на
крепость сброженного сусла. Более существенное
698
Krikunova L.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):694–705
подкисление (до рН 4,0–3,5) приводит к снижению эф-
фективности сбраживания: объемная доля этилового
спирта в образцах О1.3 и О2.3, О1.4 и О2.4 оказалась
ниже на 0,40–0,55 и 0,35–0,42 об.% при использова-
нии пшеничного хлеба и смеси пшеничного и ржано-
пшеничного хлеба соответственно (табл. 1).
Во всех образцах сброженного сусла снижалась
величина рН в среднем на 0,4–0,8 единиц.
Установлено, что подкисление осахаренного
сусла влияет на общее содержание и концентра-
цию отдельных летучих компонентов в сброженном
сусле из возвратных отходов хлебопекарного произ-
водства (табл. 2).
Выявлена четкая зависимость снижения сум-
марного содержания летучих компонентов в перес-
чете на безводный спирт от степени подкисления
осахаренного сусла. Установлено, что в наиболь-
шей степени снижается суммарная концентрация
основных высших спиртов при подкислении до
рН 4,5–3,5. В образцах О1.2, О1.3, О1.4, О2.2, О2.3
и О2.4 содержание высших спиртов уменьшилось на
12,0–16,5 % по сравнению с контрольными образцами.
Также отмечено изменение соотношения основных
высших спиртов. Подкисление сусла привело к
снижению массовой концентрации 1-пропанола
и изоамилола при одновременном увеличении
содержания изобутанола в образцах сброженного
сусла. Одновременно в опытных образцах повышалась
в 1,5–2,0 раза концентрация ацетона. Данный факт
может быть связан с протеканием ацетонобутилового
брожения одновременно со спиртовым.
В образцах сброженного сусла с высокой сте-
пенью подкисления, имеющих значение рН 3,5–
2,9, наблюдалось снижение концентрации этило-
вых эфиров капроновой, каприловой и каприновой
кислот (компонентов энантового эфира). Это может
быть обусловлено снижением активности эстераз
дрожжевой клетки в высококислотной среде.
В результате сенсорного анализа было установ-
лено, что опытные образцы уступали по своим
органолептическим характеристикам контрольным. В
аромате опытных образцов обнаружены неприятные
посторонние тона, во вкусе ощущалась грубость.
Полученные экспериментальные данные пока-
зали нецелесообразность применения подкисления
осахаренного сусла перед сбраживанием.
На втором этапе исследования было изучено
влияние подкисления сброженного сусла на процесс
дистилляции. Процесс оценивали по распределе-
нию этанола и основных летучих компонентов по
фракциям. Установлено, что подкисление сброженного
Таблица 1. Влияние степени подкисления осахаренного сусла на эф фективность процесса сбраживания
Table 1. Effect of saccharified wort acidification on fermentation
Показатели К1 О1.1 О1.2 О1.3 О1.4 К2 О2.1 О2.2 О2.3 О2.4
pH сброженного сусла 5,2 4,3 4,0 3,5 3,1 4,8 4,2 3,9 3,5 2,9
Объемная доля
этилового спирта, %
9,3 9,4 9,3 8,9 8,5 8,1 8,2 8,1 7,7 7,4
Таблица 2. Влияние степени подкисления осахаренного сусла из во звратных отходов хлебопекарного производства
на состав летучих компонентов сброженного сусла
Table 2. Effect of acidification degree on volatile profile of saccharified bakery waste wort
Наименование
компонента
Массовая концентрация, мг/дм3 б.с.
К1 О1.1 О1.2 О1.3 О1.4 К2 О2.1 О2.2 О2.3 О2.4
Ацетальдегид 306 290 305 277 289 275 267 280 272 285
Ацетон 10 12 14 16 19 6 9 11 13 14
Этилацетат 128 110 121 105 108 112 108 105 109 102
Метанол 7 9 8 9 7 8 12 11 10 9
1-пропанол 408 375 368 310 268 446 377 380 384 335
Изобутанол 873 990 1027 1123 1220 1039 1103 1159 1244 1320
Изоамилол 2557 2330 1953 1830 1718 3134 2799 2526 2342 2210
Энантовый эфир 23 27 25 17 13 19 27 21 20 17
Фенилэтиловый спирт 286 320 315 332 307 334 347 352 313 318
Сумма летучих
компонентов*
4614 4505 4188 4072 3981 5417 5087 4895 4767 4658
*В сумме летучих компонентов учитывались все идентифицированные вещества, часть из них в данной таблице и далее по тексту
не представлена.
*The sum of volatile components involved all identified substan ces, not all of which are represented in this table.
699
Крикунова Л. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 694–705
сусла до рН 3,5–3,0 приводит к повышению выхода
средней фракции (дистиллята) за счет снижения
потерь безводного спирта с головной и хвостовой
фракций (табл. 3).
Не выявлено различий в распределении этанола
по фракциям в зависимости от вида используемого
сырья (хлеб пшеничный или смесь пшеничного и
ржано-пшеничного хлеба).
Таким образом, подкисление сброженного сусла
перед дистилляцией до рН 3,5–3,0 позволяет повысить
экономическую эффективность процесса, независимо
от состава исходного сырья.
Установлено, что подкисление влияет на рас-
пределение основных летучих компонентов по
фракциям (табл. 4 и 5). Снижение pH сброженного
сусла до значений 3,5–3,0 сопровождалось умень-
шением более чем в 1,5 раза общего содержания
ацетальдегида и этилацетата в средней фракции.
Снижение содержания изобутанола и изоамилола при
подкислении связано с интенсификацией реакции
этерификации между высшими спиртами и высши-
ми жирными кислотами в условиях повышенных
температур в кубе дистилляционной установки.
Возвратные отходы хлебопекарного производства,
в отличие от традиционных видов крахмалсодержа-
щего сырья (зерна), содержат деструктурированные
остатки дрожжевой биомассы, в состав которых
входят высшие жирные кислоты. В результате
реакции этерификации образуются высококипящие
сложные эфиры, которые концентрируются в барде.
Интенсификация эфирообразования при под-
кислении сброженного сусла до рН 3,5–3,0 привела
к повышению содержания компонентов энантового
эфира (этилкапрата, этилкаприлата, этилкапроата)
более чем на 75,0 %. Основными источниками
образования этих эфиров являются высококипящие
жирные кислоты (капроновая, каприловая, капри-
новая), вступающие во взаимодействие с этанолом.
Отмечено максимальное концентрирование этиловых
эфиров этих кислот в средней фракции дистиллята.
Особенностью данного вида крахмалсодержа-
щего сырья является повышенное содержание фе-
нилэтилового спирта, который образуется при
кислотном гидролизе аминокислоты фенилаланин.
При дистилляции зернового и фруктового сырья
фенилэтиловый спирт переходит в хвостовую фрак-
цию и остается в барде. При дистилляции сброжен-
ного сусла из возвратных отходов хлебопекарного
производства выявлено относительно высокое со-
держание данного компонента в средней фракции.
Установлено, что повышение активной кислотности
сброженного сусла до pH 3,0–2,5 способствовало
росту содержания фенилэтилового спирта в средней
фракции дистиллята на 25–60 %.
При подкислении сусла из смеси пшеничного
и ржано-пшеничного хлеба до pH 2,5 содержание
высших спиртов в средней фракции снижалось
в среднем на 13,5 %. При дистилляции сусла из
пшеничного хлеба такие изменения в содержании
высших спиртов не отмечены. Изменение рас-
пределения летучих компонентов по фракциям
повлияло на их концентрацию в дистилляте и его
дегустационную оценку. В дистиллятах из смеси
пшеничного и ржано-пшеничного хлеба сумма
основных летучих компонентов была на 20–26 %
выше, чем в дистиллятах из пшеничного хлеба, за счет
высших спиртов. Не установлено строгой корреляции
между величиной pH, суммой летучих компонентов
и дегустационной оценкой дистиллятов. В опытных
дистиллятах концентрация высших спиртов, в том
числе изобутилового и изоамилового, составляла
992–2059 и 3394–5503 мг/дм3 б.с. соответственно, что
значительно выше, чем в дистиллятах из фруктового
сырья. Это связано с высокой концентрацией
азотистых соединений в хлебе.
Не выявлено существенной корреляционной
зависимости между концентрацией этих соединений
и дегустационной оценкой дистиллятов (табл. 6).
В отличие от других видов дистиллятов в
опытных образцах определили высокую кон-
центрацию фенилэтилового спирта: в дистиллятах
из пшеничного хлеба она составила от 30 до
68 мг/дм3 б.с., а в дистиллятах из смеси пше-
ничного и ржано-пшеничного хлеба – от 42 до
96 мг/дм3 б.с. В дистиллятах, получивших наибо-
лее высокий дегустационный балл (О1.2 и О2.2),
Таблица 3. Влияние степени подкисления на распределение этанола по фракциям
Table 3. Effect of acidification degree on the fractional distribution of ethanol
Фракции Содержание безводного спирта во фракциях, % от общего
Без подкисления Подкисление (рН)
4,0 3,5 3,0 2,5
К1 К2 К1.1 К2.1 К1.2 К2.2 К1.3 К2.3 К1.4 К2.4
Головная 8,7 7,5 8,2 7,0 6,9 6,0 7,0 6,3 7,7 6,7
Средняя 88,1 89,3 88,5 90,2 90,3 91,5 89,5 91,0 88,0 88,9
Хвостовая 0,9 1,1 1,0 0,7 0,6 0,3 1,5 0,4 2,1 1,3
700
Krikunova L.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):694–705
концентрация фенилэтилового спирта была ми-
нимальной. Установлено, что дистилляты из пше-
ничного хлеба уступали по органолептическим
характеристикам дистиллятам из смеси пшеничного
и ржано-пшеничного хлеба. Наиболее высокими
органолептическими характеристиками (чистота и
насыщенность аромата и вкуса) обладали образцы
дистиллятов из смеси пшеничного и ржано-
пшеничного хлеба О2.2 и О2.3. В этих образцах
проводили подкисление сусла до pH 3,5–3,0. Среди
дистиллятов из пшеничного хлеба лучшими по
органолептическим характеристикам оказались
образцы О1.2 и О1.3.
По результатам корреляционного анализа уста-
новлено, что негативное влияние на органолеп-
тические показатели дистиллятов оказывает повы-
шенная концентрация ацетальдегида (rxy = –0,724)
и гексанола (rxy = –0,716).
Наиболее высокий положительный коэффициент
парной корреляции с дегустационной оценкой рас-
считан для величины отношения концентрации
изоамилола к сумме пропиловых и бутиловых
спиртов (rxy = 0,894).
Метанол является высокотоксичным компонентом
и его концентрация строго регламентируется в ди-
стиллятах. В исследованных образцах дистиллятов
Таблица 4. Влияние подкисления сброженного сусла из пшеничного хлеба на распределение летучих компонентов
по фракциям
Table 4. Effect of acidification of fermented wheat bread wort on the fractional distribution of volatile components
Наименование
компонента
Образец Содержание компонента, мг из 10 кг сброженного сусла
Головная
фракция
Средняя
фракция
Хвостовая
фракция
Общее содержание
во фракциях
Ацетальдегид К1 277 81 4 362
К1.1 259 73 3 335
К1.2 233 54 – 287
К1.3 197 47 – 244
К1.4 212 71 3 286
Этилацетат К1 172 149 – 321
К1.1 174 137 – 311
К1.2 153 84 – 237
К1.3 132 47 – 179
К1.4 167 88 – 255
1-пропанол К1 12 440 2 454
К1.1 14 442 2 458
К1.2 10 509 3 522
К1.3 9 520 2 531
К1.4 7 528 4 539
Изобутанол К1 28 1251 3 1282
К1.1 25 1018 6 1049
К1.2 16 833 3 852
К1.3 18 976 4 998
К1.4 24 1078 10 1112
Изоамилол К1 29 3251 27 3307
К1.1 24 3069 20 3113
К1.2 14 2830 20 2864
К1.3 21 3100 – 3121
К1.4 26 3192 22 3240
Сумма энантовых эфиров К1 2 66 3 71
К1.1 3 80 5 88
К1.2 2 124 – 126
К1.3 8 118 – 126
К1.4 9 123 3 135
Фенилэтиловый спирт К1 – 31 35 66
К1.1 – 29 36 65
К1.2 – 25 43 68
К1.3 4 42 56 102
К1.4 3 52 80 135
701
Крикунова Л. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 694–705
из возвратных отходов хлебопекарного производства
обнаружены крайне низкие концентрации метанола.
Не выявлено корреляции между уровнем активной
кислотности дистиллируемого сусла и концентрацией
метанола в дистилляте.
Математическая интерпретация взаимосвязи между
величиной активной кислотности (pH), концентрацией
ацетальдегида и дегустационной оценкой дистиллята,
а также между значением pH, величиной отношения
концентрации изоамилола к сумме пропиловых и
бутиловых спиртов и дегустационной оценкой
представлена на рисунке 1.
Результаты математической обработки позволили
определить условия получения дистиллятов высо-
кого качества из возвратных отходов хлебопекар-
ного производства: использование в составе сырья
смеси пшеничного и ржано-пшеничного хлеба в
соотношении 1:1 и применение на стадии дистил-
ляции подкисления сброженного сусла до pH 3,5–3,0.
Объективными критериями оценки качества таких
дистиллятов могут стать массовая концентра-
ция ацетальдегида в пределах 50–70 мг/дм3 б.с. и
величина отношения спиртов С5 к сумме спиртов
С3 и С4 в диапазоне от 2,10 до 2,25.
Таблица 5. Влияние подкисления сброженного сусла из ржано-пшени чного хлеба на распределение летучих
компонентов по фракциям
Table 5. Effect of acidification of fermented rye-wheat bread wort on the fractional distribution of volatile components
Наименование
компонента
Образец Содержание компонента, мг из 10 кг сброженного сусла
Головная
фракция
Средняя
фракция
Хвостовая
фракция
Общее содержание
во фракциях
Ацетальдегид К2 249 73 3 325
К2.1 239 66 3 308
К2.2 226 43 – 269
К2.3 178 43 2 223
К2.4 202 52 – 254
Этилацетат К2 151 131 – 282
К2.1 153 130 – 283
К2.2 142 79 – 221
К2.3 115 39 – 154
К2.4 143 61 – 204
1-пропанол К2 13 479 3 495
К2.1 15 482 2 499
К2.2 12 554 – 566
К2.3 10 580 2 592
К2.4 8 621 – 629
Изобутанол К2 33 1489 5 1527
К2.1 30 1223 4 1257
К2.2 19 991 5 1015
К2.3 21 1035 2 1057
К2.4 28 1218 13 1259
Изоамилол К2 35 3979 33 4047
К2.1 29 3756 25 3810
К2.2 17 3426 24 3467
К2.3 25 3480 – 3505
К2.4 32 2565 27 3624
Сумма энантовых эфиров К2 3 81 3 87
К2.1 4 97 6 107
К2.2 2 151 – 153
К2.3 10 144 – 154
К2.4 11 150 3 164
Фенилэтиловый спирт К2 – 38 43 81
К2.1 – 35 44 79
К2.2 – 31 53 84
К2.3 5 51 68 124
К2.4 4 64 98 166
702
Krikunova L.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):694–705
Выводы
Снижение pH осахаренного сусла с 5,5 до 4,5–3,5
приводит к уменьшению синтеза высших спиртов
и эфиров высших жирных кислот в процессе
его сбраживания. В этих условиях также было
отмечено повышение массовой концентрации аце-
тона. Результаты исследования показали неце-
лесообразность подкисления сусла из возвратных
отходов хлебопекарного производства на стадии
сбраживания.
Установлено, что оптимальная степень подкис-
ления сброженного сусла на стадии дистилляции –
рН 3,5–3,0. При этих условиях выход средней фрак-
ции в пересчете на абсолютный алкоголь повы-
шается на 2,0–2,2 %. При повышении актив-
ной кислотности сброженного сусла до pH 3,5–3,0
отмечалось снижение концентрации ацетальдегида
и этилацетата в средней фракции дистиллята в
среднем в 1,5 раза, а также повышение содержания
компонентов энантового эфира и фенилэтилового
спирта.
Повышение активной кислотности осахаренного
сусла перед сбраживанием до значения pH ниже
3,0 нецелесообразно, т. к. это приводит к повыше-
нию объема головной и хвостовой фракций и
снижению качества дистиллята.
Таблица 6. Влияние качественного и количественного состава лету чих компонентов на дегустационную оценку
дистиллятов из возвратных отходов хлебопекарного производства
Table 6. Effect of the qualitative and quantitative composition of volatile components on the sensory profile of bakery waste distillates
Наименование
показателя
Массовая концентрация, мг/дм3 б.с. rxy
К1 О1.1 О1.2 О1.3 О1.4 К2 О2.1 О2.2 О2.3 О2.4
Метанол 20 18 15 15 17 25 23 20 21 24 0,062
Ацетальдегид 99 88 64 58 93 101 79 58 62 78 –0,724
Изобутир-альдегид 8 10 10 11 10 12 15 17 15 19 0,446
Ацетон 5 3 3 2 2 2 7 5 4 5 0,277
2-пропанол 3 1 – – 3 4 2 – 1 2 –0,335
1-пропанол 537 531 606 626 693 663 651 748 788 867 0,219
Изобутанол 1527 1236 992 1208 1331 2059 1783 1337 1438 1691 –0,094
1-бутанол 7 4 3 3 5 9 7 5 6 7 –0,130
Изоамилол 3969 3689 3394 3766 3910 5503 5076 4623 4732 4956 0,242
Гексанол 24 20 12 12 17 19 15 8 7 13 –0,716
Фенилэтиловый
спирт
38 35 30 52 68 53 47 42 73 96 –0,272
Изоамилацетат 22 17 12 10 10 17 9 7 6 13 –0,538
Этилацетат 182 165 100 58 60 160 156 107 56 72 –0,073
Этилкапроат 27 33 57 49 52 35 40 58 63 60 0,409
Этиллактат 5 10 15 20 22 7 11 17 15 19 –0,012
Этилкаприлат 22 27 42 47 52 31 53 66 72 75 0,355
Этилкапрат 32 35 52 50 53 46 38 80 71 80 0,403
Сумма альдегидов
и кетонов
112 101 77 71 105 115 101 80 81 102 –0,642
Высшие спирты 6067 5481 5007 5615 5959 8257 7534 6721 6972 7536 0,151
Эфиры 290 287 278 234 249 296 307 335 283 319 0,416
Сумма энантовых
эфиров
81 95 151 146 155 112 131 204 206 210 0,425
Сумма летучих
компонентов
6527 5922 5407 5987 6398 8746 8012 7198 7430 8077 0,143
Соотношение
спиртов C5/сумма
спиртов C3 и C4
1,91 2,08 2,12 2,05 1,92 2,01 2,08 2,21 2,12 1,93 0,894
Соотношение
спиртов C3/C4
0,35 0,43 0,61 0,52 0,52 0,32 0,36 0,56 0,55 0,51 0,325
Соотношение
сумма энантовых
эфиров/этилацетат
0,45 0,58 1,51 2,52 2,58 0,70 0,84 1,91 3,68 2,92 0,106
Дегустационная
оценка, балл
8,2 8,3 8,7 8,5 8,0 8,5 8,6 8,9 8,7 8,3
703
Крикунова Л. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 694–705
Рисунок 1. Изменение дегустационной оценки дистиллята в зависим ости от pH сусла и концентрации ацетальдегида
в дистилляте (a) и pH сусла и величины отношения высших спиртов С5 к сумме спиртов С 3 и С4 (b)
Figure 1. Effect of (a) wort pH and acetaldehyde concentration in the distillate and (b) wort pH and the ratio of higher C5 alcohols to the
sum of C3 and C4 alcohols on the sensory profile of the distillate
Дегустационная оценка, балл
9,2
9,0
8,8
8,6
8,4
8,2
8,0
2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 1,90
Отношение спиртов
С5 и суммы С3, С4
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Уровень подкисления, pH
Дегустационная оценка, балл
9,2
9,0
8,8
8,6
8,4
8,2
8,0
105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55
Уровень подкисления, pH
Ацетальдегид
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
На основании математической обработки эк-
спериментальных данных рекомендованы объек-
тивные критерии оценки качества дистиллятов из
возвратных отходов хлебопекарного производства:
массовая концентрация ацетальдегида и величина
отношения спиртов С5 к сумме спиртов С 3 и С4.
Критерии авторства
Все авторы внесли равный вклад в исследова-
ние и несут равную ответственность за информацию,
опубликованную в данной статье.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта
интересов.

1. The hard bread [Internet]. [cited 2022 Feb 20]. Available from: https://plus.rbc.ru/news/5b0309107a8aa9185dd2e978

2. Making a crust: Tesco to use unsold bread in new products [Internet]. [cited 2022 Feb 20]. Available from: https://www.theguardian.com/environment/2019/jul/06/making-a-crust-tesco-to-use-unsold-bread-in-new-products

3. Tonini D, Albizzati PF, Astrup TF. Environmental impacts of food waste: Learnings and challenges from a case study on UK. Waste Management. 2018;76:744-766. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.03.032

4. Beer made from unsold bread is helping combat food waste [Internet]. [cited 2022 Feb 23]. Available from: https://www.foodandwine.com/drinks/beer-made-unsold-bread-helping-combat-food-waste

5. Velasco D, Senit JJ, De La Torre I, Santos TM, Yustos P, Santos VE. Optimization of the enzymatic saccharification process of milled orange wastes. Fermentation. 2017;3(3). https://doi.org/10.3390/fermentation3030037

6. Bilal M, Iqbal HMN. State-of-the-art strategies and applied perspectives of enzyme biocatalysis in food sector - current status and future trends. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020;60(12):2052-2066. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1627284

7. Verni M, Rizzello CG, Coda R. Fermentation biotechnology applied to cereal industry by-products: Nutritional and functional insights. Frontiers in Nutrition. 2019;6. https://doi.org/10.3389/fnut.2019.00042

8. Rimareva LV, Serba EM, Overchenko MB, Ignatova NI, Pogorzhelskaya NS, Krivova AYu. Role of enzymatic catalysis in the production of alcohol. Food Industry. 2021;(9):50-52. (In Russ.). https://doi.org/10.52653/PPI.2021.9.9.021

9. Jatuwong K, Suwannarach N, Kumla J, Penkhrue W, Kakumyan P, Lumyong S. Bioprocess for production, characteristics, and biotechnological applications of fungal phytases. Frontiers in Microbiology. 2020;11. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00188

10. Krikunova LN, Dubinina EV. Study of protein complex of return waste of the bread-baking production. Technology and Merchandising of the Innovative Foodstuff. 2018;53(6):63-66. (In Russ.).

11. Krikunova LN, Dubinina EV, Obodeeva ON. Question of using the returnable waste of bakery production for distillates producing. Beer and Beverages. 2019;(1):64-67. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/2072-9650-2019-00007

12. Serba EM, Rimareva LV, Overchenko MB, Ignatova NI, Medrish ME, Pavlova AA, et al. Selecting multi-enzyme composition and preparation conditions for strong wort. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2021;11(3):384-392. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-3-384-392

13. Balcerek M, Pielech-Przybylska K, Dziekońska-Kubczak U, Patelski P, Strak E. Fermentation results and chemical composition of agricultural distillates obtained from rye and barley grains and the corresponding malts as a source of amylolytic enzymes and starch. Molecules. 2016;21(10). https://doi.org/10.3390/molecules21101320

14. Zueva NV, Agafonov GV, Korchagina MV, Dolgov AN, Chusova AE. Selection of enzyme preparations and temperature-time regimes of water-heat and enzymatic treatment in the development of complex technology of processing of grain raw materials. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(1):112-119. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-112-119

15. Kłosowski G, Mikulski D, Macko D, Miklaszewska B, Kotarska K, Czupry´nski B. Influence of various yeast strains and selected starchy raw materials on production of higher alcohols during the alcoholic fermentation process. European Food Research and Technology. 2014;240(1):233-242. https://doi.org/10.1007/s00217-014-2323-8

16. Rimareva LV, Overchenko MB, Ignatova NI, Serba EM, Krivova AYu. Biotechnological aspects of the production of alcohol from secondary raw materials of food production. Food Industry. 2020;(5):55-58. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10056

17. Kłosowski G, Czupryński B, Wolska M. Characteristics of alcoholic fermentation with the application of Saccharomyces cerevisiae yeasts: As-4 strain and I-7-43 fusant with amylolytic properties. Journal of Food Engineering. 2006;76(4):500-505. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.05.048

18. Kłosowski G, Mikulski D, Czupryński B, Kotarska K. Characterisation of fermentation of high-gravity maize mashes with the application of pullulanase, proteolytic enzymes and enzymes degrading non-starch polysaccharides. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2010;109(5):466-471. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2009.10.024

19. Polyakov VA, Serba EM, Overchenko MB, Ignatova NI, Rimareva LV. The effect of a complex phytase-containing enzyme preparation on the process of rye wort fermentation. Foods and Raw Materials. 2019;7(2):221-228. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-2-221-228

20. Rimareva LV, Serba EM, Overchenko MB, Shelekhova NV, Ignatova NI, Pavlova AA. Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials. 2022;10(1):127-136. https://doi. org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136

21. Serna-Saldivar SO. Production of malts, beer, alcohol spirit and fuel ethanol. In: Serna-Saldivar SO, editor. Cereal grains. Properties, processing and nutritional attributes. Boca Raton: CRC Press; 2010. pp. 417-463. https://doi.org/10.1201/9781439882092

22. Ponomareva OI, Borisova EV, Prokhorchik IP. Acid-resistant strains of Saccharomyces cerevisiae yeast in the production of acid ales. Journal of International Academy of Refrigeration. 2018;(1):41-47. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/1606-4313-2018-17-1-41-47

23. Baltaci SF, Hamamci H. The simultaneous saccharification and fermentation of malt dust and use in the acidification of mash. Journal of the Institute of Brewing. 2019;125(2):230-234. https://doi.org/10.1002/jib.554

24. Adedeji OA, Audu TM. Natural fermentation of Pyrus communis (Pear) mesocarp by associated consortium fungal specie. Journal of Microbiology and Pathology. 2018;2(1).

25. Tsegay ZT, Sathyanarayana CB, Lemma SM. Optimization of cactus pear fruit fermentation process for wine production. Foods. 2018;7(8). https://doi.org/10.3390/foods7080121

26. Li B, Gao X, Li N, Mei J. Fermentation process of mulberry juice-whey based Tibetan kefir beverage production. Czech Journal of Food Sciences. 2018;36(6):494-501. https://doi.org/10.17221/468/2017-CJFS

27. Chidi BS, Bauer FF, Rossouw D. Organic acid metabolism and the impact of fermentation practices on wine acidity - A review. South African Journal for Enology and Viticulture. 2018;39(2):315-329. https://doi.org/10.21548/39-2-3172

28. Stewart GG. The production of secondary metabolites with flavour potential during brewing and distilling wort fermentations. Fermentation. 2017;3(4). https://doi.org/10.3390/fermentation3040063

29. Balcerek M, Pielech-Przybylska K, Strak E, Patelski P, Dziekońska U. Comparison of fermentation results and quality of the agricultural distillates obtained by application of commercial amylolytic preparations and cereal malts. European Food Research and Technology. 2016;242(3):321-335. https://doi.org/10.1007/s00217-015-2542-7

30. Krikunova LN, Dubinina EV. Effect of distillation methods on qualitative characteristics of distillates obtained from dried Jerusalem artichoke. Food Processing: Techniques and Technology. 2018;48(1):48-56. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-1-48-56

31. Dubinina EV, Krikunova LN, Peschanskaya VA, Trishkaneva MV. Scientific aspects of identification criteria for fruit distillates. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(3):480-491. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074- 9414-2021-3-480-491

32. Balcerek M, Pielech-Przybylska K, Patelski P, Dziekońska-Kubczak U, Strak E. The effect of distillation conditions and alcohol content in “heart” fractions on the concentration of aroma volatiles and undesirable compounds in plum brandies. Journal of the Institute of Brewing. 2017;123(3):452-463. https://doi.org/10.1002/jib.441