Biotechnological aspects of processing non-traditional grain raw materials for the production of alcoholic beverages

Abstract

Актуальной проблемой бродильных производств является расширение ассортимента отечественной конкурентоспособной алкогольной продукции на основе принципов рационального использования новых видов зернового сырья и современных биотехнологических процессов его переработки, обеспечивающих эффективное импортозамещение. Цель обзора заключалась в анализе и обобщении результатов исследований, посвященных вопросам подбора перспективных зерновых культур, не уступающих традиционно применяемым в производстве спирта, изучению их свойств и биотехнологических особенностей использования в технологиях спиртных напитков. Объектами исследования являлись актуальные данные оригинальных исследовательских и обзорных статей, опубликованных в научных журналах за последние 10 лет. В результате анализа научных статей по данной проблеме установлено, что исследователи выделяют преимущественно 3 вида растительных культур: тритикале, зерновое сорго и гречиху, как наиболее перспективные для применения в производстве продуктов брожения. Показано, что особенности состава нетрадиционных видов сырья требуют разработки особых подходов и биотехнологических методов их переработки. В обзоре обобщены основные принципы подбора комплексных ферментных систем в зависимости от состава в зерне технологически значимых полимеров. На примерах исследованных видов нетрадиционного сырья, различающегося по составу, проиллюстрировано влияние субстратной специфичности ферментов, входящих в подобранный комплекс, на эффективность гидролиза полимеров до растворимых соединений и возможность получения зернового сусла с хорошими реологическими и биохимическими показателями. Выявлены основные факторы, влияющие на степень микробной конверсии нетрадиционных видов сырья в этанол и сопутствующие летучие метаболиты, синтезируемые дрожжами. Показано, что тритикале и сорго перспективно использовать в качестве альтернативного сырья, не уступающего традиционно применяемым в производстве спирта пшенице, кукурузе и ржи и обеспечивающего высокий выход спирта. В то время как использование гречихи оказывает наибольшее влияние на изменение состава метаболитов в зерновых дистиллятах, что позволит получать спиртные напитки, обладающие своеобразными оттенками и тонами в их аромате и вкусе. An urgent problem of fermentation production is the expansion of the range of domestic competitive alcoholic products based on the principles of rational use of new types of grain raw materials and modern biotechnological processes for their processing, ensuring effective import substitution. The purpose of the review was to analyze and summarize the results of studies devoted to the selection of promising grain crops that are not inferior to those traditionally used in the production of alcohol, to study their properties and biotechnological features of use in alcoholic beverage technologies. The objects of the study were current data from original research and review articles published in scientific journals over the past 10 years. As a result of the analysis of scientific articles on this problem, it was found that researchers identify mainly three types of plant crops: triticale, grain sorghum and buckwheat, as the most promising for use in the production of fermentation products. It is shown that the compositional features of non-traditional raw materials require the development of special approaches and biotechnological methods for their processing. The review summarizes the basic principles for selecting complex enzyme systems depending on the composition of technologically significant polymers in the grain. Using examples of the studied types of non-traditional raw materials that differ in composition, the influence of the substrate specificity of the enzymes included in the selected complex on the efficiency of hydrolysis of polymers to soluble compounds and the possibility of obtaining grain wort with good rheological and biochemical characteristics is illustrated. The main factors influencing the degree of microbial conversion of non-traditional raw materials into ethanol and accompanying volatile metabolites synthesized by yeast have been identified. It has been shown that triticale and sorghum are promising for use as alternative raw materials that are not inferior to wheat, corn and rye traditionally used in the production of alcohol, and provide a high yield of alcohol. While the use of buckwheat has the greatest impact on changing the composition of metabolites in grain distillates, which will make it possible to obtain alcoholic beverages with peculiar shades and tones in their aroma and taste.