ВведениеКислые эли, популярные в Германии, Бельгии, Англии, отличаются характерным тонким фруктовым или травяным ароматом, приятной кислинкой и ярко выраженным освежающим эффектом. В связи с развитием крафтового пивоварения кислые эли приобрели широкое распространение и во многих других странах Европы, в Америке и в России. Для приготовления кислых элей используют молочнокислые бактерии рода Lactobacillus, обычно в сочетании с дрожжами Saccharomyces cerevisiae или с дрожжами рода Brettanomyces.Цель данной работы заключалась в обобщении и систематизации литературных данных, касающихся: биохимических и биотехнологических свойств различных видов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, используемых для производства кислых элей; синтеза основных и побочных продуктов молочнокислого брожения, формирующих вкусоароматический профиль готового напитка. Объекты и методы исследованияВиды молочнокислых бактерий, используемые в молочной промышленности, не рекомендуется применять для приготовления кислых элей, т. к. они синтезируют диацетил в концентрациях, превышающих порог его ощущения(100–140 мг/дм3), и напиток приобретает масляный и/или прогорклый запах [1–7].Объектами исследований являлись биохимические и биотехнологические свойства молочнокислых бактерий видов L. delbrueckii, L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. plantarum, которые наиболее часто используют в технологии приготовления кислых элей.На основании анализа, группировки и обобщения научных данных и практического опыта получена систематизированная информация, касающаяся биотехнологических свойств молочнокислых бактерий и особенностей ферментирования ими углеводов пивного сусла в различных условиях культивирования. Приведены концентрации основных и побочных продуктов брожения, синтезируемых различными видами молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, указаны соответствующие им вкусовые и ароматические ощущения при дегустации готового напитка в соответствии с терминологией Европейской пивоваренной конвенции (EBC). Результаты и их обсуждениеМолочнокислые бактерии рода Lactobacillus являются хемоорганотрофными микроорга-низмами, для метаболизма которых источником энергии служат внутриклеточные реакции окисления химических соединений органической природы [8–15].Наличие растворенного в сусле кислорода ингибирует размножение молочнокислых бактерий, поэтому перед инокуляцией сусло целесообразно деаэрировать, например методом барботирования диоксидом углерода, что способствует активации синтеза молочной кислоты.Основные биохимические и биотехноло-гические характеристики молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, используемых в производстве кислых элей, приведены в табл. 1–3 [1–3, 8–16].Большинство видов молочнокислых бактерий ферментируют преимущественно гексозы. Вид L. plantarum обладает способностью к сбраживанию пентоз: рибозы, ксилозы, арабинозы. Особенностью молочнокислых бактерий L. buchneri является его способность ферментировать мелицитозу. Некоторые штаммы вида L. delbrueckii могут сбраживать галактозу[8–15].В зависимости от синтезируемых продуктов метаболизма молочнокислые бактерии дифференцируют на гомоферментативные и гетероферментативные. При гомоферментативном брожении основным продуктом метаболизма является молочная кислота, доля которой составляет более 90 % от общего количества метаболитов. В процессе же гетероферментативного брожения синтезируется значительное количество летучих кислот, участвующих в формировании вкусоаромати-ческого профиля напитка. Их доля может достигать 15 % от общего количества кислот (рис. 1) [1, 8, 10, 11, 14, 15].  Таблица 1 – Способность различных видов молочнокислых бактерий к сбраживанию основных углеводов пивного суслаTable 1 – Ability of different types of lactic acid bacteria to ferment the main carbohydrates in the beer wort УглеводыРод LactobacillusL. delbrueckiiL. brevisL. buchneriL. fermentumL. plantarumГлюкоза+++++Сахароза±±+±+Мальтоза±±+++Раффиноза––+±+Синтез СО2 при сбраживании глюкозы –+++± а)  б) Рисунок 1 – Соотношение продуктов метаболизма молочнокислого брожения:а) гомоферментативного; б) гетероферментативногоFigure 1 – Correlation of lactic-acid fermentation metabolism products: а) homofermentative process; b) heterofermentative process Таблица 2 – Основные биотехнологические характеристики гомоферментативныхи гетероферментативных молочнокислых бактерийTable 2 – The main biotechnological characteristics of homofermentative and heterofermentative lactic acid bacteria ПараметрыРод LactobacillusL. delbruckiiL. brevisL. buchneriL. fermentumL. plantarumТип брожениягомофермен-тативныйгетероферментативныйгомо/гетеро-ферментативныйОптимальная температура размножения, °С32–50303737–4030Температура прекращения размножения, °Сmin 20max 65min 15max 45min 10max 45min 15max 45min 10max 45Оптимальные значения рН5,0–6,04,0–6,05,5–6,25,0–6,05,0–6,0рН прекращения размноженияmin 3,0max 7,0min 3,0max 8,0min 5,0max 6,5min 3,0max 8,0min 3,0max 7,5 Таблица 3 – Некоторые биотехнологические характеристики молочнокислых бактерий,используемых для приготовления кислых элейTable 3 – Some biotechnological characteristics of lactic acid bacteria used in sour ale production Вид LactobacillusL. delbrueckiiL. brevisL. buchneriL. fermentumL. plantarumВысокая интенсивность кислотообразования.Некоторые штаммы выдерживают кратковременную пастеризацию (85–90 °С).Устойчивы к этанолудо 14 %Диацетил не синтезируют, но образуют глицерин.Устойчивы к горьким кислотам хмеля.Некоторые штаммы устойчивы к этанолудо 15 %Синтезируют пропионовую кислоту, пропанол. Разлагают молочную кислоту на уксусную кислоту и1,2-пропан-диол.Чувствительны к низким температурам и этанолуСинтезируют этиловый спирт.Размножение происходит в широком диапазоне значений рНСинтезируют глицерин и бутандиол-2,3,янтарную кислоту. Устойчивы к этанолудо 20 %  Некоторые штаммы вида L. delbrueckii, отличающиеся высокой кислотообразующей способностью, используют в качестве целевого продуцента пищевой молочной кислоты,выход которой достигает 93,9–95,2 % [1, 2, 8–18].Установлено, что отдельные виды и штаммы гомоферментативных молочнокислых бактерий способны переключать свой метаболизм с гомоферментативного на гетероферментативный в зависимости от количества растворенного в питательной среде кислорода или диоксида углерода, а также кислотности питательной среды, температуры и других параметров [1, 2, 6, 8–11,14–16, 18]. Таким свойством обладает, например, вид L. plantarum, который перестраивает свой метаболизм с гетероферментативного на гомоферментативный в отсутствие растворенного в среде кислорода [1, 2, 8, 14, 15, 18].Таким образом, для приготовления напитка с выраженным кислым вкусом и с наименьшим количеством ароматических веществ, т. е.с «чистым» ароматом, целесообразно использовать гомоферментативные культуры молочнокислых бактерий L. delbrueckii. Для приготовления же сортов кислого эля с более сложным ароматом и «сглаженным» кислым вкусом, используют гетероферментативные молочнокислые бактерии L. brevis, L. buchneri, L. fermentum. В ряде работ приведены результаты исследований влияния температуры на синтез органических кислот и других продуктов метаболизма молочнокислого брожения, выполнен-ных методами ядерно-магнитного резонанса и газовой хроматографии [18, 19]. Температурный диапазон жизнедеятельности молочнокислых бактерий довольно широк, при температуре ниже 20 °С интенсивность метаболических процессов снижается практически у всех видов молочнокислых бактерий: уменьшается количество ДНК; нарушается репликация ДНК и РНК; происходят изменения в транскрипции и синтезе белка [17]. Некоторые виды Lactobacillus способны размножаться даже при температуре 2–5 °С[8, 9, 14–16].Для размножения молочнокислых бактерий наиболее благоприятны питательные среды с начальными значениями рН 5,4–6,4. При более высоких либо более низких значениях рН скорость размножения всех видов бактерий рода Lactobacillus снижается [8, 11, 14, 15].Наиболее важными побочными продуктами брожения, формирующими вкус и аромат традиционных сортов пива, а также кислых элей, являются высшие спирты, сложные эфиры, органические кислоты, диметилсульфид и диацетил. В отличие от традиционных лагерных сортов пива (полученных в результате низового брожения с последующим дображиванием при низких температурах), в кислых элях, например стилей Lambic и Gueuze, отличительными компонентами являются этиловые эфиры высших спиртов, жирных кислот – капроновой, каприловой и каприновой. Жирные кислоты – пропионовая и масляная – содержатся в кислых элях в более высоких концентрациях, чем в традиционных сортах пива [1–3, 5–7, 18, 19].Важно отметить, что основное количество кислот молочнокислые бактерии синтезируют в экспоненциальной фазе размножения, в то время как в стационарной фазе и фазе затухания размножения уровень синтеза кислот снижается, причем их количество зависит от вида бактерий (рис. 2) [1, 2].Порог ощущения молочной и уксуснойкислот составляет 400 и 130 мг/дм3 соответствен-но [20].Молочная, уксусная, янтарная, лимонная, яблочная и другие кислоты в сочетании придают напитку эффект терпкости во вкусе. При дегустации кислых элей в первую очередь ощущается их кислотность, которая воспринимается задними кромками и корнем языка, а также внутренними сторонами щек. Очень важно в начале дегустации сделать два-три глотка, чтобы привыкнуть к высокой кислотности напитка, только после этого возможно оценить сложность его вкуса и аромата [1, 2, 5–7, 21].В формировании вкусоароматического профиля кислых элей участвуют эфиры, спирты, карбонильные соединения – альдегиды и кетоны, которые ассоциируются с запахами свежескошенной травы или листьев, ароматом ананасов, зеленых яблок, а также придают напитку масляный, сивушный или запах растворителя [12, 20, 22–26].Этиловые эфиры, синтезируемые на стадии дображивания, дополняют сенсорный профиль готового напитка. Скорость синтеза этиловых эфиров и их количество зависят от концентраций ацил-CoA-оксидазы и сивушных спиртов, а также от активности культуры Lactobacillus [1, 2, 22]. Клетки L. brevis синтезируют этиловый эфир уксусной кислоты этилацетат в концентрациях, сопоставимых с порогом его ощущения – 25 мг/дм3, что придает напитку аромат зеленых яблок. В пиве же низового брожения содержание этилацетата в среднем составляет 18–19 мг/дм3 [1, 2, 20]. Бактерии видов L. plantarum и L. brevis синтезируют глицерин, который в значительной степени отвечает за полноту вкуса напитка [1, 2, 14–16], капроновую кислоту в количестве0,25–0,32 мг/дм3, вкусовой порог которой составляет 5,4 мг/дм3 [1, 2, 4–6].Вместе с тем бактерии L. plantarum синтезируют значительно больше ацетоина, ацетальдегида и диацетила, чем L. brevis [1, 2]. Диацетил придает напитку масляный, молочный, сладко-молочный и прогорклый вкус. В незначительных количествахL. plantarum синтезируют летучие и нелетучие органические кислоты, спирты и некоторые другие соединения.  а)  б) Рисунок 2 – Количество кислот, синтезируемых различными видами молочнокислых бактерий рода Lactobacillus:а) молочной; б) уксуснойFigure  2 – Quantity of acids synthesized by different types of lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus:а) lactic acid; b) acetic acid  В табл. 4–7 приведены продукты молочно-кислого брожения и соответствующие им вкусовые и ароматические ощущения, характеризуемые ассоциативными терминами [1, 2, 14–16, 20, 23–26].В процессе хранения кислых элей их вкус и аромат претерпевают существенные изменения. Например, вкус солодового сусла, свежесброжен-ного бактериями L. plantarum, характеризуется ассоциативными терминами «масло» и «мед», а через несколько недель хранения – терминами «йогурт» и «кислый». Вкус солодового сусла после сбраживания бактериями L. brevis характеризуется ассоциативным термином «соевый соус», а после некоторой выдержки – терминами «дрожжевой» и «сидровый» [1–6, 23–26].Сбраживание сусла молочнокислыми бактериями иногда сопровождается появлением нежелательных для напитка запахов – «влажного подвала», «леса после ливня», «мучного», «хлебного». Для их нейтрализации используют хмель, фрукты и/или ягоды – персики, ананасы, сливу, виноград, черную смородину, малину, вишню [1, 2, 4–6, 24–26].С помощью методов газовой и жидкостной хроматографии, твердофазной микроэкстракции, масс-спектрометрии установлено, что кислые эли имеют многокомпонентный состав [18, 19, 21]. Так, в составе элей стилей Lambic и Gueuze идентифицировано 64 летучих соединения [21]. При изучении побочных продуктов брожения, синтезируемых различными штаммами L. plantarum, в ячменных солодовых напитках были выявлены следующие соединения и определены соответствующие им вкусовые и ароматические ассоциации: фуранеол – «ананас», «земляника»; фенилуксусная кислота – «мед»; 2-фенилэтанол – «цветы», «роза»; 4-винилгвоякол – «гвоздика»; сотолон – «пажитник», «карамель», «жженый сахар», «ванилин»; гваякол – «дым»; этил-2-метилбутаноат – «фрукты». Таким образом, вкусоароматический профиль кислых элей формируется за счет основных и побочных продуктов метаболизма молочнокислого брожения, сложность состава и количество которых определяется видом молочнокислых бактерий рода Lactobacillus.Обобщенные и систематизированныеданные: биохимические и биотехнологические свойства конкретных видов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, используемыхдля производства кислых элей; состав и количественные значения основных и побочных продуктов молочнокислого брожения, синтези-руемых ими; соответствующие продуктам брожения вкусовые и ароматические ощущения помогут производителям в выборе исследованных видов молочнокислых бактерий, что, в свою очередь, позволит в значительной степени обеспечить заданный вкусоароматический профиль готового напитка.  Таблица 4 – Эфиры, синтезируемые молочнокислыми бактериями рода Lactobacillus,и соответствующие им ассоциативные терминыTable 4 – Esters synthesized by lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and corresponding associative terminology ЭфирыL. planta-rumL. delbruekiiL.brevisL. fermen-tumАссоциативные термины (воспринимаемые вкус, аромат, ощущения во рту)Номер термина1-го и2-го уровнейУксусно-этиловый+/–+++++фруктовый во вкусе и аромате, при высоких концентрациях похож на растворитель0133Уксусно-пропиловый++++грушевый, легкий фруктовый0146Этиловый эфир пропионовой кислоты++++ананас, киви во вкусе и аромате0140   Таблица 5 – Спирты, синтезируемые молочнокислыми бактериями рода Lactobacillus,и соответствующие им ассоциативные терминыTable 5 – Alcohols synthesized by lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and corresponding associative terminology СпиртыL. planta-rumL. delbru-eckiiL. brevisL. fermen-tumАссоциативные термины (воспринимаемые вкус, аромат, ощущения во рту)Номер термина1-го и2-го уровнейпредельные одноатомные спирты1-гексанол++++свежескошенной травы, легкий фруктовый02301-гептанол+–––зеленой травы02311-октанол––+/––фруктово-цветочный, апельсиновый, сладкий, сладко-мыльный01401-пропанол**––апельсин, абрикос, банан; при высоких концентрациях – жжение, запах алкоголя0110высшие спирты2-метил-1-пентанол**+–землистый, затхлый, грязный08403-гексен-1-ол**––вкус и аромат свежескошенной зеленой травы и листьев02313-метил-1-бутанол+–––запах алкоголя, изоамилового спирта, винный0112  Таблица 6 – Альдегиды, синтезируемые молочнокислыми бактериями рода Lactobacillus,и соответствующие им ассоциативные терминыTable 6 – Aldehydes synthesized by lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and corresponding associative terminology АльдегидыL.plantarumL. delbrueckiiL. brevisL. fermentumАссоциативные термины (воспринимаемые вкус, аромат, ощущения во рту)Номер термина1-го и2-го уровнейАцетальдегид++++/–во вкусе и аромате зеленые яблоки, яблочная кожура0150Бензальдегид*–––миндальный, запах и привкус марципана и миндального масла0224Гексаналь++++/–++травянистый02303-метил-гексаналь+/––**сильный фруктовый запах и вкус0140Гептаналь+–++/–маслянистый0140Транс-2-гептаналь+–+–плесневый, сырого картофеля0840Октаналь++++фруктовый, цитрусовый во вкусе и аромате0141Ноненаль++/–++овощной, переспелых овощей0730Таблица 7 – Диацетил и алканы, синтезируемые молочнокислыми бактериями рода Lactobacillus,и соответствующие им ассоциативные терминыTable 7 – Diacetyl and alkanes synthesized by lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and corresponding associative terminology ВеществаL. plantarumL. delbrueckiiL. brevisL. fermentumАссоциативные термины (воспринимаемые вкус, аромат, ощущения во рту)Номер термина1-го и2-го уровнейкетонДиацетил+/–+/–––масляный, молочный, сладко-молочный, прогорклый0620алканыГексан++++растворитель, сладкий0130Гептан+++/–+/–растворитель, сивушный0130Октан++**растворитель, сивушный0130+ средний уровень синтеза вещества;                                                            + average level of substance synthesis;+/– следовые количества вещества;                                                               +/– trace amounts of the substance; – вещество не синтезируется;                                                                        – the substance is not produced; * данные в литературе отсутствуют.                                                             * the data are not available in the considered literature.