Биотехнологический потенциал семян и шрота амаранта для производства спиртных напитков

Abstract

В последние годы актуальной задачей спиртовой отрасли является расширение ассортимента дистиллятов за счет использования нетрадиционного регионального растительного сырья и вторичных ресурсов пищевых производств, позволяющих обогатить готовую продукцию оригинальными вкусоароматическими характеристиками. В настоящей работе исследован биотехнологический потенциал семян культуры Amaranthus hypochondriacus L. зернового сорта Крепыш и побочного продукта их переработки (шрота) как альтернативных источников для производства зерновых дистиллятов. Амарант рассматривается в качестве перспективной псевдозерновой культуры благодаря высокой урожайности, засухоустойчивости и наличию в зерне значительных количеств углеводных и белковых фракций, пригодных для ферментативной конверсии. Актуальность исследования обусловлена необходимостью диверсификации сырьевой базы, импортозамещения и рациональной утилизации отходов пищевых производств. В работе охарактеризован биохимический состав семян и шрота амаранта. Установлено высокое содержание крахмала (56,0 и 68,3 % соответственно), белковых фракций с преобладанием альбуминов и глобулинов (15,3 и 10,7 %), гемицеллюлоз (3,5 и 2,9 %), клетчатки (4,4 и 4,2 %), пектиновых веществ (3,7 и 3,2 %), а также повышенный уровень редуцирующих углеводов и свободного аминного азота по сравнению с традиционным зерновым сырьем. Экспериментально обоснован состав мультиферментной системы, включающей амилазы, гемицеллюлазы, протеазы и полигалактуроназу, обеспечивающие эффективный биокаталитический гидролиз полимеров амарантового сырья. Показано, что синергизм действия карбогидраз и протеаз способствует глубокой биоконверсии компонентов сырья, что выражается в значительном повышении концентрации растворимых сухих веществ, редуцирующих сахаров и аминного азота в сусле на фоне снижения его вязкости. Установлено, что шрот амаранта по технологическим показателям (низкая вязкость, высокая доступность сбраживаемых углеводов) превосходит нативное зерно. Полученные результаты подтверждают высокий потенциал амарантового сырья в качестве полноценной замены традиционных зерновых культур в технологиях дистиллятов и обосновывают целесообразность дальнейших исследований процессов ферментации полученного сусла. In recent years, the alcohol industry has focused on expanding the range of distillates by using non-traditional regional plant materials and secondary resources from food production, which can enhance finished products with unique flavor and aroma characteristics. This study examines the biotechnological potential of Amaranthus hypochondriacus L. grain variety Krepysh and its by-product (meal) as alternative sources for grain distillate production. Amaranth is considered a promising pseudo-cereal crop due to its high yield, drought resistance, and the presence of significant amounts of carbohydrate and protein fractions in its grain suitable for enzymatic conversion. The relevance of this study stems from the need to diversify the raw material base, promote import substitution, and rationally utilize food production waste. The study also characterizes the biochemical composition of amaranth seeds and meal. A high content of starch (56.0 and 68.3 %, respectively), protein fractions with a predominance of albumins and globulins (15.3 and 10.7 %), hemicelluloses (3.5 and 2.9 %), fiber (4.4 and 4.2 %), pectin substances (3.7 and 3.2 %), as well as an increased level of reducing carbohydrates and free amino nitrogen compared to traditional grain raw materials were established. The composition of the multienzyme system, including amylases, hemicellulases, proteases and polygalacturonase, ensuring effective biocatalytic hydrolysis of polymers of amaranth raw materials, was experimentally substantiated. It has been shown that the synergistic action of carbohydrases and proteases promotes profound bioconversion of raw material components, resulting in a significant increase in the concentration of soluble solids, reducing sugars, and amine nitrogen in the wort, while reducing its viscosity. Amaranth meal has been found to be superior to native grain in terms of technological parameters (low viscosity, high availability of fermentable carbohydrates). The obtained results confirm the high potential of amaranth raw material as a full-fledged replacement for traditional grain crops in distillate production technologies and substantiate the feasibility of further research into the fermentation processes of the resulting wort.