Биологическая активация дубовой древесины в коньячном производстве

Биологическая активация дубовой древесины в коньячном производстве
К.В. РЕЗНИЧЕНКО, аспирант; И.В. ОСЕЛЕДЦЕВА, канд. техн. наук;
Т.И. ГУГУЧКИНА, д-р с.-х. наук, профессор
Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства
Ключевые слова: дубовая древесина, коньячные дистилляты, биохимическая обработка
Key words: oak wood, cognac distillates, biochemical treatment

Введение.

Технологический цикл коньячного производства включает несколько последовательных этапов. Созревание коньячных дистиллятов — самый ответственный этап производства, а древесина дуба служит основополагающим сырьем, участвующим в сложении качественных характеристик коньячного дистиллята при выдержке. Предварительная обработка дубовой древесины перед заливом в нее молодого коньячного дистиллята приводит к изменениям ее химического состава [1], что, несомненно, сказывается на динамике накопления различных групп летучих и нелетучих компонентов коньячных дистиллятов. При этом разработка и применение новых способов обработки древесины дуба, соответствующих современному уровню развития пищевой технологии, является важной задачей.

Актуальность.

До недавнего времени считалось, что коньячные дистилляты созревают благодаря исключительно физико-химическим процессам, протекающим при выдержке в бочке. Биохимические процессы исключались из-за повышенной спиртуозности среды. Исследованиями французских ученых показано, что биохимические превращения на стадии созревания коньячного спирта не только имеют место быть, но и играют важную роль. Ферментативные процессы, затрагивающие компоненты дубовой древесины, протекают в дубовой клепке в период ее сушки и непосредственно при выдержке коньячного дистиллята. К настоящему времени отсутствуют теоретические и практические данные по вопросам биологической активации дубовой древесины. Имеются лишь разобщенные данные по вопросам возможного использования биологической активации при производстве коньяков. В связи с этим исследование биохимических процессов в дубовой древесине в период ее созревания и выдержки коньячных дистиллятов, а также выработка технологических решений и рекомендаций по вопросам применения биологической активации дубовой древесины в коньячном производстве особенно актуальны.
С целью изучения влияния способа обработки дубовой древесины на состав легколетучих и экстрактивных компонентов, а также на уровень рН коньячных дистиллятов мы провели сравнительную оценку традиционных способов обработки дубовой древесины (физический, химический) и способа биологической активации, основанного на использовании комплексного ферментного препарата.

Объекты исследований дубовая клепка из древесины кавказского и французского дуба. Термическую обработку древесины проводили путем нагревания дубовых кусочков при 140 °C в течение 45 ч, а химическую обработку — 0,3%-ми растворами соляной кислоты (НС1) и гидроокиси натрия (NaOH). Биохимический способ заключался в обработке древесины суспензией ферментного препарата с целлюлолитической активностью. При выборе доз руководствовались рекомендациями по обработке мезги в винодельческом производстве [2].
Обработанные кусочки дуба заливали молодым коньячным дистиллятом из расчета удельной поверхности 150 см²/л и выдерживали в герметично закрытой таре в течение 1 мес. Контролем служил 3-летний коньячный дистиллят, выработанный в производственных условиях по классической технологии.

Методы исследования.

Легколетучие компоненты определяли газохроматографическим методом [3], содержание ароматических альдегидов и кислот — методом капиллярного электрофореза [4], массовую концентрацию дубильных веществ — перманганатометрическим методом [5].

Обсуждение результатов.

При исследовании группы легколетучих компонентов (см. таблицу) выявлены следующие особенности. Основным представителем группы альдегидов являлся ацетальдегид, обладающий острым запахом с фруктовым оттенком. Содержание ацетальдегида в исследуемых образцах варьировало в достаточно широком диапазоне (49,0-190,3 мг/дм³). Каприновый альдегид, обладающий плодовым ароматом, в самых высоких концентрациях идентифицирован в дистиллятах, которые были выдержаны на древесине, прошедшей биохимическую обработку. Из альдегидов фуранового ряда в исследуемых образцах идентифицированы фурфурол и 5-метил- фурфурол, обладающие схожим ароматом ржаной корочки. В дистиллятах с термической и биохимической обработкой древесины фурфурол обнаружен в более высокой концентрации. Коричный альдегид, обладающий приятным ванильным ароматом, идентифицирован только в дистиллятах, выдержанных в контакте с биохимически обработанной древесиной.

Обработка дуба

Изучение состава средних эфиров в исследуемых образцах показало, что основными представителями данной группы являются этилацетат и метилацетат. В небольших концентрациях этилацетат обладает фруктовым ароматом, а в высоких концентрациях может негативно сказаться на аромате напитка. При этом при сравнении данных по обработке древесины этилацетат в большей мере накапливался в дистиллятах с термической и щелочной обработкой. Этилбутират и этилвалериат в более высоких концентрациях идентифицированы при термической обработке французской и кавказской древесины дуба. Самое высокое содержание этилформиата отмечено в дистиллятах, выдержанных на клепке, обработанной биохимическим способом. Наиболее ценными с точки зрения влияния на органолептические показатели дистиллятов являются компоненты энантового эфира — этиловые эфиры жирных кислот с числом углеродных атомов 8, 10, 12. Наиболее интенсивным ароматом из этих эфиров обладает этилкаприлат. При сравнении данных по различным обработкам древесины в самых высоких концентрациях этилкаприлат обнаружен в дистиллятах с биохимической обработкой древесины. Его содержание составило соответственно 3,3 и 1,6 мг/дм³ в древесине кавказского и французского дубов.

Уровень массовой концентрации высших спиртов, которые могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на аромат и вкус коньячных дистиллятов, также различен. Изоамиловый и изобутиловый спирты имеют наибольшие концентрации среди идентифицированных компонентов этой группы. Среди основных представителей высших спиртов во всех исследуемых образцах также идентифицированы 1-пропанол, 2-пропанол, 1-бутанол, 2-бутанол: их концентрация во всех исследуемых образцах была на более низком уровне, чем в контроле. 1-амидол и 1-гексанол, обладающие приятным фруктовым ароматом, также обнаружены во всех исследуемых образцах, однако их содержание было ниже порогового и на более низком уровне, чем в контроле.

Алифатические кислоты, так же, как и другие группы летучих соединений, могут оказывать существенное влияние на органолептические свойства коньячных дистиллятов. Общее содержание летучих кислот в опытных образцах было ниже, чем в контрольном образце коньячного спирта. Уксусная кислота, обладающая резким запахом при любом разбавлении, в наибольшей концентрации идентифицирована в дистиллятах с термической обработкой древесины. Наибольшее содержание масляной и изовалериановой кислот, обладающих характерным маслянисто-цветочным ароматом, зафиксировано в дистиллятах, выдержанных на биохимически обработанной древесине.

Ароматические альдегиды и кислоты в процессе анализа идентифицированы во всех исследуемых образцах. Следует отметить, что в опытных образцах их суммарная концентрация была значительно выше, чем в контрольном образце коньячного дистиллята 3-летней выдержки. Наименьшее суммарное количество ароматических компонентов в коньячных дистиллятах накапливается при щелочной обработке древесины. Следует также отметить, что при щелочной обработке древесины французского дуба в дистиллятах накапливается значительно меньше ароматических компонентов, чем при обработке древесины кавказского дуба. В дистилляте, выдержанном на клепке из кавказского дуба, суммарно накопилось в 2 раза больше ароматических альдегидов и кислот. Отличие наблюдалось и в количественном соотношении компонентов.

Рис. 1. Уровень массовой концентрации ароматических альдегидов и кислот в исследуемых коньячных дистиллятах, выдержанных на кавказском (К) и французском (Ф) дубе; NaOH - щелочная обработка, HCI - кислотная, f— термообработка, био - биохимическая обработка

Кислотная обработка дубовой клепки также привела к невысокому накоплению ароматических компонентов, при этом в дистиллятах, выдержанных на древесине кавказского дуба, отмечено более высокое содержание ароматических альдегидов и кислот по сравнению с их количеством при выдержке на французской древесине. В дистилляте, выдержанном на клепке из кавказского дуба, количественное соотношение ароматических компонентов было аналогично соотношению при щелочной обработке, однако уровень концентрации был выше.

Термическая обработка дубовой клепки привела к более высокому накоплению ароматических компонентов в коньячных дистиллятах по сравнению с химическими способами обработки древесины. При этом при термической обработке древесины кавказского и французского дуба наблюдалось примерно одинаковое суммарное накопление ароматических альдегидов и кислот, отличие заключалось в количественном соотношении отдельных компонентов.

В результате биохимической обработки древесины кавказского и французского дуба в коньячных дистиллятах отмечены самые высокие концентрации ароматических компонентов. Следует отметить, что суммарная концентрация ароматических альдегидов и кислот в дистилляте, выдержанном на клепке из кавказского дуба, была значительно выше, чем в дистилляте, выдержанном в контакте с французской древесиной дуба. Биохимическая обработка древесины привела к более высокому накоплению ароматических альдегидов в сравнении с содержанием фенолкарбоновых кислот в образцах. В коньячном дистилляте, выдержанном в контакте с древесиной кавказского дуба, выявлено высокое содержание синапового и сиреневого альдегидов. Соотношение компонентов сиреневый альдегид/ванилин в данном дистилляте составляет 1,56. Из кислот в наибольших концентрациях идентифицированы сиреневая (11,9) и ванилиновая (9,0 мг/дм³) кислоты. Содержание галловой кислоты составило 5,0 мг/дм³, феруловой — 1,6 мг/дм³. В образце коньячного дистиллята, выдержанного в контакте с древесиной французского дуба, среди альдегидов в наибольших концентрациях идентифицированы синаповый и сиреневый альдегиды. Соотношение концентраций сиреневого альдегида и ванилина составило 1,38. Ароматические кислоты были представлены в данном образце в основном галловой кислотой (7,3 мг/дм³), рис. 1.
При исследовании состава дубильных веществ в зависимости от способа предварительной обработки дубовой клепки выявлено, что дубильные вещества в опытных образцах накапливаются в значительно большем количестве, чем в контрольном образце дистиллята (в 1,6-11 раз), а обработка французской древесины приводит к значительно большему накоплению дубильных веществ, чем обработка древесины кавказского дуба (рис. 2).
При обработке древесины французского и кавказского дуба кислотным способом отмечено наиболее высокое накопление дубильных веществ (соответственно 5,5 и 1,0 г/дм³). Менее высокие концентрации дубильных веществ установлены в дистиллятах, выдержанных на клепке, обработанной термическим и щелочным способами: соответственно 2,7 и 2,8 г/дм³ для французского дуба и 0,9 и 0,8 г/дм³ — для кавказского дуба. Биохимическая обработка древесины привела к экстракции дубильных веществ в самых низких концентрациях (1,9 и 0,8 г/дм³).

Рис. 2. Уровень массовой концентрации дубильных веществ и значение рН в исследуемых коньячных дистиллятах, выдержанных на древесине кавказского (К) и французского (Ф) дуба; NaOH - щелочная обработка, HCI - кислотная, Г — термообработка, био - биохимическая обработка

При установлении особенностей изменения уровня рН коньячных дистиллятов в зависимости от способа обработки дубовой клепки перед закладкой на выдержку отмечено, что щелочная обработка закономерно приводит к увеличению уровня рН дистиллятов (4,59-4,89). При кислотной и термической обработке клепки значение рН дистиллятов находилось на уровне 3,52-3,87. Самый низкий уровень рН зафиксирован в образцах с биохимической обработкой древесины (3,08-3,14), при этом значение рН дистиллятов было максимально приближено к показателю контрольного образца (рис. 2).
При исследовании органолептических свойств опытных образцов установлено, что дистилляты, выдержанные в течение 1 мес. в контакте с клепкой, предварительно обработанной ферментным препаратом, обладали ярко выраженными коньячными тонами в аромате и вкусе. При этом эксперты-дегустаторы отмечали зрелость и полноту вкуса, а также типичные для выдержанных в течение длительного времени коньячных дистиллятов древесно-ванильные и пряные оттенки.

Выводы.

В результате биохимической обработки древесины в коньячных дистиллятах образуются ценные летучие компоненты, способные облагораживать аромат и вкус продукции. Такая обработка дубовой клепки способствует также значительному накоплению ароматических альдегидов и кислот. Это свидетельствует об эффективности воздействия ферментного препарата на структурные элементы дубовой древесины, что позволяет создать оптимальные условия экстрагирования и последующих превращений ценных компонентов танидно-лигнинного комплекса дубовой древесины. При этом биохимический способ обработки дубовой клепки приводит к умеренному накоплению экстрактивных веществ, что может быть обусловлено щадящим режимом обработки дубовой клепки, не приводящим к экстремальным изменениям структуры древесины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Скурихин И.М. Химия коньяка и бренди/И.М. Скурихин//М: ДеЛи принт, 2005. 296 с.
2. Технологические правила виноделия. В 2 т./ Под ред. Г.Г. Валуйко и В.А. Загоруйко — Симферополь: Таврида, 2006. Т. 1: Общие положения. Тихие вина. С. 217.
3. СТО 00668034-032-2011 «Коньячные дистилляты. Методика определения качественного и количественного состава легколетучей фракции ароматических компонентов газохроматографическим методом».
4. СТО 00668034-030-2011 «Коньячные дистилляты. Методика измерений содержания ароматических альдегидов и кислот методом капиллярного электрофореза».
5. СТО 00668034-031-2011 «Коньячные дистилляты. Методика измерений содержания дубильных веществ титрометрическим методом».