1.14: Сидр
- Page ID
- 26091
Виробництво сидру
Сидр - напій, приготований з яблук. У США сидр може відноситися до яблучного соку або ферментованої алкогольної версії. Цей розділ буде присвячений ферментованому, алкогольному напою.
Типові кроки у виробництві сидру:
Крок 1: Приготування яблук
Вибір сортів яблук
Яблука є основним матеріалом, що використовується у виробництві сидру; таким чином, якість та стиль кінцевого сидрового продукту сильно залежать від якості використовуваних яблук. Яблука повинні бути соковитими, солодкими, дозрілими. Повнотілий сидр вимагає використання декількох різних видів яблук, щоб надати йому збалансований смак, включаючи суміш солодких і терпких яблук.
Існує чотири основних сорти яблук. Перерахуйте їх і їх смаки.
Фрезерування та пресування
Яблука не очищають від шкірки, оскільки шкірка яблук містить багато сполук, які сприяють смаку сидру. Яблука подрібнюють, а потім віджимають для вилучення соку. Первинні компоненти яблука наведені в таблиці 14.1. Клітковина і нерозчинні вуглеводи в основному видаляються в процесі пресування.
| Складові | приблизний склад |
|---|---|
| Вода | 80% |
| Вуглеводи (моно-, дисахариди) | 5% |
| Вуглеводи (клітковина, в основному видаляється при пресуванні) | 5% |
| Яблучна кислота | 4-6% |
| пектин | 1% |
| Поліфеноли, дубильні речовини | — |
| Вітаміни, мінерали | 4% |
| Білки | — |
Після пресування сік можна пастеризувати і продавати у вигляді яблучного соку або його можна додатково обробити ферментацією для отримання алкогольного напою.
Компоненти сидрового яблучного соку: цукру
Первинними цукрами, що містяться в яблучному соку сидру перед бродінням, є фруктоза, глюкоза та сахароза.
- Намалюйте ці три структури фруктози, глюкози та сахарози.
- Чи зможуть більшість бактерій чи дріжджів ферментувати ці сахаридні структури? Або ці цукри потрібно спочатку гідролізувати?
У комерційних масштабах є значні переваги витрат на доповнення сирого яблучного соку глюкозним сиропом та водою, оскільки вони дешевші, ніж яблучний сік. Насправді багато комерційних сидрів зараз виготовляються з приблизно 35% соку та 65% сиропу глюкози.
Як би це вплинуло на аромат?
Компоненти сидрового яблучного соку: пектини
Пектин - це полісахарид, виготовлений з суміші моносахаридів. Хоча багато різних полісахаридів були ідентифіковані та охарактеризовані в межах цих «сімейства пектинових полісахаридів», більшість містять розтяжки лінійних ланцюгів\(\alpha\) - (1—4) -зв'язаної D-галактуронової кислоти.
Намалюйте лінійний ланцюжок з лінійних ланцюгів\(\alpha\) - (1—4) -зв'язаної D-галактуронової кислоти.
Більшість дріжджів дикого типу не можуть ферментувати галактуронову кислоту, але нездатність видалити пектин може призвести до утворення холодцю в процесі концентрації. Таким чином, перед бродінням іноді додають пектолітичні ферменти. Це лікування пектиназою часто призводить до вивільнення більш високих концентрацій антоціанів, дубильних речовин та поліфенолів з яблучних пресів.
Як підвищений рівень дубильних речовин і фенолів може вплинути на смак остаточного сидру?
Решта пектинові полісахариди викликають серпанок в готових сидрах, тому пектиназу також іноді додають після бродіння для очищення сидру.
Як би присутність алкоголю в готовому сидрі вплинула на ефективність пектинази?
Французький сидр часто готують з початковим етапом «дефекації», при якому пектини та інші речовини відокремлюються від соку за допомогою желатину. Потім прозорий сік ферментується повільно.
Ці сидри фруктовіші за інших. Поясніть.
Сірка
Багато виробників сидру додають діоксид сірки (або метабісульфіт калію), щоб пригнічувати ріст більшості псуючих дріжджів та бактерій, дозволяючи при цьому бажані бродіння дріжджів (наприклад, Saccharomyces cerevisiae або uvarum), щоб полегшити перетворення на алкоголь.
- Намалюйте структуру Льюїса діоксиду сірки,\(\ce{SO2}\).
- Діоксид сірки у воді швидко перетворюється в\(\ce{H2SO4}\). Показати механізм.
Вважається, що більшість природних слабких кислотних консервантів (таких як оцет, бензойна кислота або сорбінова кислота) працюють шляхом дифузії через мембрани клітин бактерій. Підвищена кислотність цитоплазми порушує клітинний гомеостаз і клітці доводиться дуже наполегливо працювати, щоб відкачати протони для відновлення рН. Зрештою, клітини закінчуються АТФ і гинуть. Вважається, що сульфіт працює так само, як і інші слабкі кислотні консерванти.
Крок 2: Бродіння
дріжджі бродіння
Яблучний сік (сусло) традиційно ферментували бактеріями та дріжджами, які вже присутні на яблуках.
Основними дріжджами, що зустрічаються в диких ферментаціях, є Saccharomyces bayanus. Але Saccharomyces cerevisiae, Lachancea cidri, Деккера аномала і Hanseniaspora valbyensis також присутні в значних кількостях. Інші види присутні в невеликій кількості: Candida oleophila, C. sake, C. stellate, C. tropicalis, H. uvarum, Kluyveromyces marxianus, Metschnikowia pulcherrima, Pichia delftensis, P. misumaiensis і P. nakasei.
У процесі сидру існує три фази, засновані на домінуючих видах дріжджів.
- У першій фазі, яку вони назвали фазою «фруктових дріжджів», переважають дріжджі Hanseniaspora uvarum/Kloeckera apiculata.
- Друга фаза, або «фаза бродіння», де відбувається спиртове бродіння із заміною дріжджів без сахароміців сильними бродячими дріжджами Saccharomyces, такими як S. bayanus та S. cerevisiae.
- В останній «фазі дозрівання» переважають дріжджі Brettanomyces/Dekkera.
- Багато великих промислових фабрик сидру використовують важке сульфітування до _______________, а потім додають очищені винні дріжджі Saccharomyces.
- Запропонуйте причину того, що промислові фабрики сидру вирішили не використовувати дике бродіння.
- Craft cider-makers часто все ще використовують дике бродіння. Запропонуйте причину того, що вони вирішили використовувати дике бродіння.
- Під час спиртового бродіння цукру перетворюються в основному в _______ і ________ дріжджами (переважно Saccharomyces sp.). Сортовий вибір і зрілість плодів впливають на цукристість вихідного сусла і, таким чином, кінцевий рівень етанолу.
Бродіння повинно зайняти від 5 до 10 днів, а до 4 - 6 тижнів при прохолодних температурах. Майже весь цукор потім використовуватиметься дріжджами, і дріжджі стануть сплячими.
Запропонуйте, як виробники сидрів визначать, коли припинити бродіння.
Під час спиртового бродіння дріжджів виробляється багато вторинних метаболітів. Ефіри забезпечують переважно фруктові та квіткові ноти; вищі спирти забезпечують «фонові ароматизатори»; тоді як фенольні сполуки можуть генерувати цікаві або неприємні ароматичні ноти.
Ефіри є основними летючими сполуками в сидрі. Вони характеризуються високою присутністю етилацетату, який сам по собі може становити до 90% від загальної кількості ефірів.
- Що таке сивушні спирти і як вони утворюються?
- Намалюйте етилацетат і перегляньте процес метаболізму для його синтезу з бродіння дріжджів.
Діоксани, ключові смакові компоненти сидру, описуються як «зелений, сирний» аромат, який є результатом лише алкогольного бродіння яблук (і груш).
Ці діоксани утворюються в результаті реакції ацетальдегіду або інших альдегідів (побічний продукт бродіння) з діолами, які містяться майже виключно в яблуках.
Запропоновано механізм цієї реакції ацетальдегіду і октан-1, 3-діолу.
Інший діоксан, знайдений в сидрі, утворюється з ацетальдегіду і (R) -5 (Z) -октен-1,3-діолу.
Намалюйте продукт, знайдений в сидрі.
Крок 3: Обробка після бродіння
Стелажі та штрафування
Стелаж - це процес переміщення сидру з його осадку (утворився осад).
Зазвичай це процес фільтрації або центрифугування.
У цей момент може бути додана пектиназа.
Яка мета цього кроку?
Після стелажу виробник сидру може вибрати вторинне бродіння. Дріжджі можуть бути додані для забезпечення ігристого сидру, або для поліпшення смаку буде використано бродіння маломолочної кислоти. (Див. Наступні розділи).
старіння
Сидр традиційно зберігався в дерев'яних бочках, щоб старіти, але це не важливо, якщо охолодження та очищення були належним чином проведені після бродіння.
Бактерії, необхідні для маломолочної кислоти, часто знаходяться в дерев'яних бочках.
Вторинне бродіння: малолактична ферментація
Ферментація сидру бактеріями LAB перетворює цукри та яблучні кислоти в лактат. Малолактичне бродіння в першу чергу завершується Leuconostoc oenos, гетероферментативним організмом. Цей процес, як правило, створює більш округле відчуття рота до остаточного сидру. Яблучна кислота зазвичай асоціюється зі смаком зелених яблук, тоді як молочна кислота має більш насичений смак.
| Поживна речовина | Гомоферментний LAB | гетероферментний LAB |
|---|---|---|
| Глюкоза | лактат | Лактат, етанол, СО 2 |
| Фруктоза | лактат | Лактат, етанол, СО 2 |
| Малат | Лактат, СО 2 | Лактат, етанол, СО 2 |
| Цитрат або піруват | Ацетоїн, діацетил, СО 2 | Лактат, ацетат, СО 2 |
- Рецензія: У чому різниця між гомоферментивним та гетероферментивним?
- Малолактичного бродіння сприяє [високий/низький] сульфітування під час бродіння.
Вторинне бродіння: шлях малолактичного бродіння
Малолактична ферментація передбачає перетворення яблучної кислоти в молочну кислоту і
вуглекислий газ. Деякі бактерії LAB перетворюють яблучну кислоту в один крок; в той час як інші використовують ці кроки
, які включають проміжні продукти з циклу TCA.
Виконайте кроки цього біохімічного шляху, щоб перетворити яблучну кислоту в молочну кислоту.
- Що таке чиста зміна NAD +/ NADH?
- Для багатьох бактерій метою ферментації є регенерація [NAD +/NADH], що використовується в шляху гліколізу, оскільки вони не мають ферментів для окислювального
фосфорилювання, де це відбувається у еукаріотів.
Якщо малолактична ферментація не виконує цю функцію, то в завершенні цього процесу повинен бути певний приріст енергії для організму.
Вторинне бродіння: Енергія малолактичного бродіння та рН
Показано процес MLF. Ця реакція дозволяє клітинам регулювати свій внутрішній рН.
Що відбувається із загальною концентрацією H + всередині клітини?
Ця реакція дозволяє клітинам отримувати енергію, створюючи протонний градієнт через клітинні мембрани. Деякі бактерії можуть утилізувати цитрат або малат. Процес дозволяє викачувати 1-2 протонових атома з клітини в периплазму.
Запропонуйте спосіб відкачування 2 Н + замість 1 Н + в цьому процесі.
Протонний градієнт, створений з MLF, пов'язаний з АТФазою, яка захоплює енергію у виробництві нових молекул АТФ.
У виробництві сидру це важливо для зменшення вмісту яблучної кислоти ТА загального сирого кислого смаку сидру.
Протонний насос [збільшити/зменшить] кислотність сидрового продукту (поза клітиною).
Залежно від організму ці процеси гальмуються з більш високим вмістом алкоголю і нижче рН 3-4.
Якщо виробник сидру хоче пригнічувати MLF у сидрі, рН повинен бути [зниженений/підвищений], щоб запобігти процесу.
Солодкий негазований сидр
Сидр природно «сухий». Термін «сухий» означає, що від решти цукрів мало солодощі, але більше аромату від алкоголю, сивушних спиртів, ефірів тощо Деякі споживачі віддають перевагу солодкому ще сидру.
Запропонуйте принаймні два методи забезпечення солодкого сидру.
Ігристі сидри: газифікація та розлив
Щоб отримати деякі бульбашки в сидр, можна додати надлишок вуглекислого газу під тиском, а потім сидр розливають у пляшки або поміщають у бочку, яка витримає тиск.
Ігристі сидри: вторинне бродіння для газифікації
Комерційні виробники сидру іноді прищеплюють активними сухими дріжджами (Saccharomyces cerevisiae) перед розливом для отримання природно-газованого напою.
Оскільки на даний момент в сидрі залишилося не так багато цукру, __________ часто додають при використанні другого бродіння.
Це може бути дуже успішним, хоча дно кожної пляшки неминуче буде трохи каламутним при заливці, тому що завжди буде деякий дріжджовий осад, який буде розпалюватися при скиданні тиску.
Примітка: Пляшки, що використовуються для газованих сидрів, повинні бути розроблені таким чином, щоб витримувати тиск, створюваний газом!
Стабілізація
Після завершення всіх процесів бродіння сусло або пастеризують, або обробляють аскорбіновою кислотою або діоксидом сірки.
- Яка мета цього кроку?
Цей крок також зменшує ймовірність забруднення Acetobacter.
- Що станеться, якщо присутній ацетобактер?
Джерела
- Кавадіас та ін. Агріч Дж. Харчова хімія. 1999, 47 (12), 5178-5183.
- Кокс і Генік-Клінг, Хеміосмотична енергія від малолактичної ферментації, J. Бактеріол. 1989, 5750-5752.