СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ Российский патент 2010 года по МПК C12G1/02 C12N13/00 

Изобретение предназначено для использования в виноделии, в частности относится к способам активации чистой культуры винных дрожжей, используемых при производстве вин.

В настоящее время технология виноделия предусматривает использование разводки чистой культуры дрожжей и препаратов активных сухих дрожжей при проведении процесса брожения. Однако при подготовке сухих дрожжей к использованию необходимо провести регидратацию и реактивацию, в результате которой показатель выживаемости клеток не более 80%.

Известен способ активации пивных дрожжей, предусматривающий акустическое воздействие низкочастотных колебаний (20-2·10⁴ Гц) на дрожжевую суспензию совместно со средой для активации в роторно-пульсационнном аппарате (Патент РФ №2234529, МПК 7 C12N 13/00. Помозова В.А., Пермякова Л.В. Способ активации пивных дрожжей).

К недостаткам способа относятся параметры используемого акустического воздействия, которые не являются оптимальными с точки зрения биостимулирующего эффекта винных дрожжей. Столь интенсивная обработка может приводить к необратимым изменениям дрожжей и/или взрывному разрушению клеточных мембран.

Наиболее близким к заявляемому является способ активации чистой культуры дрожжей (Пат. 2338781, опубл. 2008), включающий посев дрожжевых клеток в сусло с предварительно введенными в него веществами, образующими объемную структуру.

Целью данного способа является увеличение накопления биомассы дрожжей и времени оседания дрожжевых клеток. Технический результат обусловлен образованием устойчивой объемной структуры, которая при засеве винных дрожжей удерживает их и распределяет по всему объему дрожжегенератора. Недостатками способа является то, что необходимым условием возникновения структуры является внесение различных компонентов (бентонит, альгинаты, пектин), что приводит к повышению затрат на осуществление способа.

Задачей изобретения является повышение качества вин, полученных с использованием активированных полученным способом дрожжей.

Техническим результатом является увеличение массы клеток чистой культуры дрожжей и увеличение числа активных (живых) клеток в готовой дрожжевой разводке, тем самым позволяя ускорять процесс брожения сусла, что приведет к снижению длительности всего технологического процесса приготовления виноматериалов.

Сущность способа состоит в том, что активация винных дрожжей чистой культуры включает обработку смеси дрожжевой суспензии со стерильным суслом путем вибрационного воздействия с частотой 5-11 Гц, амплитудой колебаний 4-5 мм в течение 15-30 мин при соотношении дрожжевой суспензии и сусла 1:40-50 соответственно, причем источник вибрационного воздействия помещают в объем смеси на расстоянии 1/3-2/3 от ее поверхности.

Вибрационное воздействие приводит к появлению в среде микропотоков, носящих ярко выраженный характер турбулентных струй, которые способствуют высвобождению поверхности дрожжевых клеток, на которых сорбируются различные питательные вещества сусла в процессе их жизнедеятельности, что приводит к увеличению проницаемости клеточной мембраны, и ряд веществ среды с большей скоростью поступает внутрь клеток. Такое вибрационное влияние за счет мягкого воздействия на клетку позволяет повысить скорость размножения дрожжей, повысить суммарную биомассу дрожжей, увеличить число живых клеток.

Расположение источника вибрации и параметры вибрационных колебаний позволяют передавать молекулам скорость, равную либо превышающую скорость движения источника вибрации. При этом величина внутриклеточной молекулярной диффузии резко возрастает, что обеспечивает наиболее интенсивную ассимиляцию подводимых питательных веществ и, следовательно, накопление биомассы.

Увеличение значений частоты и амплитуды колебаний невозможно, т.к. это приведет к разрушению структур дрожжевых клеток (расшатывание клеточной мембраны и негативное воздействие на ядро клетки). Обработка суспензии при частотах ниже указанных приводит к неравномерному распределению питательных веществ из-за недостаточной их циркуляции и расслоения биомассы клеток.

Проведено испытание способа-прототипа, подтверждающее показатель накопления биомассы клеток, представленный авторами патента; дополнительно был исследован показатель бродильной активности дрожжей, который внесен в таблицу 1.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

С плотной питательной среды дрожжи пересевают в пробирку со стерильным виноградным суслом и после бурного забраживания переносят из пробирки в сосуд со стерильным виноградным суслом в соотношении 1:50 соответственно. Затем смесь подвергают вибрационной обработке при частоте колебаний f=8 Гц, значение амплитуды колебаний составляет А=4 мм, длительность воздействия t=15 мин. Обработку можно проводить в вибрационном аппарате, содержащем перфорированный диск, подключенный через шатунный механизм к электородвигателю, причем диск помещают в объем смеси на расстоянии 1/3 от ее поверхности. Затем после бурного забраживания с целью получения виноматериала разводку в количестве 1% вносят в виноградное сусло, подлежащее сбраживанию.

Характеристика полученных активированных дрожжей и динамика сбраживания ими виноградного сусла приведена в таблице 1 и 2.

Пример 2

Способ осуществляется аналогично примеру 1, кроме того что дрожжи переносят из пробирки в сосуд со стерильным виноградным суслом в соотношении 1:4, частота вибрации составляет f=2 Гц, значение амплитуды колебаний составляет А=4 мм, длительность воздействия t=30 мин, перфорированный диск помещают в объем смеси на расстоянии 1/2 от ее поверхности, разводку в количестве 1% вносят в виноградное сусло.

Пример 3

Способ осуществляется аналогично примеру 1, кроме того что дрожжи переносят из пробирки в сосуд со стерильным виноградным суслом в соотношении 1:45, частота вибрации составляет f=5 Гц, значение амплитуды колебаний составляет А=5 мм, длительность воздействия t=15 мин, на расстоянии 1/3 от ее поверхности, разводку в количестве 2% вносят в виноградное сусло.

Пример 4

Способ осуществляется аналогично примеру 1, кроме того что дрожжи переносят из пробирки в сосуд со стерильным виноградным суслом в соотношении 1:50, частота вибрации составляет f=11 Гц, значение амплитуды колебаний составляет А=5 мм, длительность воздействия t=30 мин, на расстоянии 1/3 от ее поверхности, разводку в количестве 1% вносят в виноградное сусло.

Результаты экспериментов показали, что предлагаемый нами способ культивации дрожжей обеспечивает большее накопление биомассы по сравнению с прототипом в 2,5-4,5 раза, а также бродильная активность виброактивированных дрожжей повышается по сравнению прототипом на 2,6-14,3%. Соответственно при большем накоплении биомассы активность ферментов дрожжей будет выше. Исследование флокулирующей способности нами не проводились, так как вибрационная обработка исключает осаждение дрожжевой суспензии.

Установлено, что дрожжи, выросшие в условиях вибрационной обработки, при брожении используют сахар значительно интенсивнее, чем те же дрожжи, развившиеся в условиях, предложенных в способе-прототипе.

Динамика сбраживания сусла активированной чистой культурой винных дрожжей приведена в таблице 2, из которой видно, что до нормируемого содержания остаточного сахара в виноматериале виноградное сусло активированными дрожжами сбраживается быстрее, чем в прототипе, на 2-4 суток, причем происходит более полная ассимиляция сахара виноградного сусла, что приводит к более высоким показателям содержания этилового спирта.

Таблица 1 Характеристика активированных дрожжей Показатели Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 кол-вом. м.о.*10⁶/мл 178 349 198 279 264 кол-во, % мертвых кл 3,3 0,2 3,6 0,9 1,4 бродильная активность, мкг на 1 млн кл. дрожжей за 1 час 7,2 8,4 7,6 8,2 8,0

Таблица 2 Динамика сбраживания виноградного сусла активированными дрожжами Время брожения, сутки Объемная доля этилового спирта, % об/Массовая концентрация сахаров, г/100 см³ прототип пример 1 пример 2 пример 3 пример 4 1 0,07 19,88 0,87 15,84 0,084 19,86 0,19 19,68 0,144 19,76 2 0,12 19,81 4,64 12,3 0,84 18,6 2,48 15,89 2,35 16,08 3 0,31 18,52 7,39 7,89 3,37 14,38 5,29 11,4 4,59 12,34 4 2,84 15,26 9,67 4,1 5,88 10,19 8,24 6,48 6,29 9,51 5 4,56 12,39 11,46 1,11 6,45 9,24 10,98 1,91 8,11 6,48 6 7,04 8,26 11,92 1,08 8,1 6,58 11,26 1,23 10,11 3,15 7 7,78 7,03     9,4 4,33 11,49 0,84 11,17 1,38 8 8,32 6,14     10,28 2,86         9 9,63 3,95     10,9 1,68         10 10,87 1,88                

Смесь дрожжевой суспензии со стерильным суслом обрабатывают путем вибрационного воздействия с частотой 5-11 Гц амплитудой колебаний 4-5 мм в течение 15-30 мин при соотношении дрожжевой суспензии и сусла 1:40-50 соответственно. Источник вибрационного воздействия помещают в объем смеси на расстоянии 1/3-2/3 от ее поверхности. Это обеспечивает увеличение массы клеток чистой культуры дрожжей и увеличение числа активных (живых) клеток в готовой дрожжевой разводке, позволяя ускорить процесс брожения сусла, что приводит к снижению длительности процесса приготовления виноматериалов. 2 табл.

Способ активации чистой культуры винных дрожжей, включающий обработку смеси дрожжевой суспензии со стерильным суслом, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем вибрационного воздействия с частотой 5-11 Гц амплитудой колебаний 4-5 мм в течение 15-30 мин при соотношении дрожжевой суспензии и сусла 1:40-50 соответственно.