Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce - Żywność

Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce - Żywność 7. Ocena jakości win wytworzonych z sześciu gatunków owoców w zależności od czasu maceracji miazgi Evaluation of the quality of wines made from six fruits species according to the time of maceration of pulp Mijowska Kamila, Ochmian Ireneusz Katedra Ogrodnictwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, Poland Opiekun naukowy: dr hab. inż. Ireneusz Ochmian: ochir@go2.pl Mijowska Kamila: kamila.mijowska@zut.edu.pl Słowa kluczowe: ekstrakt, kwasowość, czas maceracji, wydajność sokowa, barwa Streszczenie W Katedrze Ogrodnictwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie porównano parametry owoców mające wpływ na jakość win. Określono także wpływ długości maceracji (7 lub 14 dni) na barwę moszczu oraz win z nich wytworzonych. Wykorzystano owoce porzeczki czerwonej i czarnej, jagody kamczackiej, borówki wysokiej, aronii i świdośliwy. W celu otrzymania napoju o określonej ilości alkoholu wszystkie owoce miały zbyt niski poziom cukru. Największą zawartość ekstraktu, ale zarazem najmniejszą kwasowość miały owoce borówki wysokiej. Wina otrzymane z tych owoców miały zbyt niską kwasowość. Najmniej ekstraktu zawierały owoce porzeczki czerwonej. Wydłużenie okresu maceracji wpłynęło na istotne zwiększenie wydajności sokowej moszczu. Najmniej soku wyciśnięto z owoców świdośliwy, największą wydajnością charakteryzowały się owoce porzeczki czarnej. W trakcie maceracji pulpy ciemniały, a przedłużanie procesu nasilało ten efekt. Najciemniejsze były owoce świdośliwy, a także pulpa i wino z nich wytworzone. Jednak niezależnie od czasu maceracji, barwa moszczu i wina z owoców świdośliwy była na zbliżonym poziomie. Wina przygotowane z innych owoców były znacznie ciemniejsze w porównaniu do moszczu. Najjaśniejszą pulpę i wino otrzymano z owoców porzeczki czerwonej. Przeprowadzona ocena organoleptyczna wykazała, że wina z czarnej porzeczki uzyskały najwyższą ocenę wśród osób oceniających. Wino było klarowne, o intensywnym zapachu, wyraziste, jednak cechowała je zbyt mała ilość cukru resztkowego. Abstract At the Department of Horticulture of West Pomeranian University of Technology in Szczecin was compared fruits parameters, that have affect on the quality of wines. The impact of the length of maceration (7 or 14 days) on the colour of grape must and wines was also assessed. The fruits of redcurrant, blackcurrant, honeyberry, highbush blueberry, chokeberry and saskatoon berry were used. In order to obtain a beverage of a specific quantity of alcohol all fruits had too low amount of sugar. The highest amount of extract, but also the lowest acidity was in fruits of the highbush blueberry. Wines made from these fruits had a very low acidity. Redcurrant fruits had the lowest extracts content. Extending of macerations period resulted in a significant increase of the efficiency of grape juice. The least juice was squeezed from saskatoon berries fruits, on the other hand, the biggest efficiency characterized blackcurrant fruits. 44 S t r o n a

The pulp darkened during the maceration, and extending the time of maceration intensified the darkening. Saskatoon berries were the darkest fruits, as well as pulp and wine produced from them. However, regardless of the time of maceration process, the colour of grape must and wine made from saskatoon berries fruits was at a similar level. Wines made from other fruits were much darker when compared to their musts. The lightest pulp and wine were obtained from redcurrants fruits. Organoleptic assessment showed that wine from blackcurrant received the highest note among evaluators. It was clear, with strong aroma and plenty of body, however it had too little residual sugar. 1. Wstęp Naukowcy wciąż poszukują nowych produktów, cechujących się nie tylko wartościami odżywczymi, ale również korzystnie wpływających na zdrowie. Powinny one charakteryzować się wysoką aktywnością antyoksydacyjną, być bogate w witaminy (Wartanowicz i Ziemlański 1999). Produkty takie nazywa się żywnością funkcjonalną, a zalicza się do nich niektóre owoce, zwane superfruits oraz przygotowane z nich przetwory (Ehlenfeldt i Prior 2001), które również są bogate w tzw. naturalne substancje nieodżywcze (Troszyńska 2000). Szczególnie wartościowe są ciemne owoce roślin jagodowych, zawierające wiele cennych dla zdrowia substancji, takich jak kwasy organiczne, witaminy, minerały, polifenole i barwniki flawonoidy (antocyjany) oraz pektyny (Grajkowski i in. 2010, Pieszko 2012). Prozdrowotne właściwości owoców jagodowych, szczególnie tych o ciemnym zabarwieniu skórki, znane są od dawna. Zapobiegają one wielu chorobom cywilizacyjnym (w tym także nowotworom), wzmacniają organizm, mają pozytywny wpływ na układ krwionośny, łagodzą dolegliwości żołądkowe i niestrawności (Manach i in. 2004). Owoce jagodowe są cennym surowcem przetwórczym dla przemysłu spożywczego. Doskonale nadają się do szeroko pojętego przetwórstwa; produkuje się z nich dżemy, marmolady, soki, nektary, galaretki i wiele innych wyrobów, w tym także wina (Mucha 2006). Wino, ze względu na swoje właściwości chemiczne, wywiera dodatni wpływ na narządy trawienne, system krążenia wieńcowego, ośrodkowy i obwodowy układ nerwowy oraz układ immunologiczny, hamuje także rozwój nowotworów (Rasmussen i in. 2005). Flawonoidy zawarte w winie działają antyoksydacyjnie, zwalczają wolne rodniki, które są odpowiedzialne za przyspieszenie procesów starzenia. Picie wina usprawnia przebieg trawienia tłustych potraw, ponadto poprawia apetyt. Potwierdzeniem pozytywnego wpływu wina na ludzki organizm jest tzw. paradoks francuski zachorowalność na choroby serca jest najmniejsza w populacji francuskiej, gdzie wino gronowe spożywane jest jako dodatek do każdego posiłku w ograniczonej ilości. W 1933 roku opublikowano informacje dotyczące średniej długości życia, która dla osób pijących wodę wynosi 59 lat, a pijących wino 65 lat. Bogaty we flawonoidy napój, chroni organizm przed rozwojem choroby wieńcowej, nowotworów, obniża ciśnienie tętnicze krwi (Nigdikar i in. 1998). Pierwsze wino najprawdopodobniej powstało na drodze przypadkowej i niekontrolowanej fermentacji soku z owoców. Prymitywny pierwotnie wyrób wina z biegiem czasu udoskonalono i dziś znane są szczegółowo metody wyrobu tego alkoholu. Nie bez znaczenia dla smaku i właściwości zdrowotnych wina jest proces maceracji, podczas którego z nasion, skórki i miąższu owoców wypłukiwane są zawarte w nich fenole (taniny), barwniki (antocyjany) i substancje zapachowe. To właśnie antocyjany zawarte w skórce nadają czerwonawo-fioletowy kolor (Świderski 1999). Zawartość polifenoli w winach czerwonych jest kilkukrotnie większa niż w białych (Czaplicki i in. 2011), a spośród czerwonych te ciemniejsze mają lepszy wpływ na zdrowotność konsumujących je osób. Celem pracy była ocena jakości owoców z sześciu gatunków roślin jagodowych oraz jakości win które z nich wytworzono. Oceniano zmiany barwy pulpy, moszczu i wina w zależności od długości procesu maceracji. 2. Materiał i metody Badania przeprowadzono w Katedrze Ogrodnictwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Krzewy badanych gatunków posadzono 45 S t r o n a

w Stacji Doświadczalnej w Ostoji. Gleba zaliczana jest do płowej, wytworzonej z gliny zwałowej średniej. Należy do gruntów ornych klasy bonitacyjnej IIIa, kompleksu pszennego dobrego. Gleba zasobna była w makroelementy, corocznie wiosną stosowano jedynie nawożenie azotowe w dawce 60 kg czystego składnika. Obiektem badań były owoce zebrane z krzewów sześciu gatunków roślin jagodowych: porzeczki czerwonej Rondom, porzeczki czarnej Tines, jagody kamczackiej Zielona, borówki wysokiej Brigita, aronii czarnoowocowej 'Nero' i świdośliwy. Bezpośrednio po zbiorze określono parametry owoców mające, wpływ na przebieg procesu fermentacji, i jakość wytwarzanych win. Po dziesięciu miesiącach dojrzewania oceniono jakość win przy pomocy metody organoleptycznej oraz ich barwę (L*). Oznaczanie zawartości ekstraktu w owocach wykonywano zgodnie z PN-90 A- 79120/05, a odczytu dokonywano za pomocą refraktometru elektronicznego PAL-1 (Atago, Japan). Kwasowość ogólną oznaczona metodą miareczkową w przeliczeniu na kwas cytrynowy (wg PN-90/A-75101/04). Kwasowość oznaczano miareczkując wodny roztwór wyciągu z owoców 1N wodorotlenkiem sodowym do punktu końcowego przy ph=8,1 (Pehametr Elmetron Polska). Barwę owoców, moszczu i wina (po 10 miesiącach dojrzewania) określono za pomocą ręcznego spektrofotometru spektrofotometru CM-700d (KonicaMinolta Japonia), w systemie CIE L*, stosując typ obserwatora 10º oraz iluminant D65. System CIE L* zakłada, że parametr określa monochromatyczność - czarny i biały od 0 do 100. Po zbiorze owoce badanych gatunków podzielono na porcje o wadze 5 kg, które następnie rozgnieciono. Oznaczenia składu chemicznego wykonano w soku pobranym z miazgi bezpośrednio po rozdrobnieniu owoców. Otrzymane pulpy przelano do kadzi fermentacyjnych. Dodano pirosiarczyn potasu (0,5 grama na 5 litrów moszczu), który miał za zadanie zniszczyć szczepy dzikich drożdży. Założono, że wina powinny mieć 13% alkoholu, czyli wszystkie powinny zawierać 220 g cukru w litrze nastawu. Przyjęto, że w ekstrakcie jest ok. 4% związków, które nie są cukrami. Na tej podstawie obliczono ilość cukru, jaką należy dosłodzić moszcz. Po 24 godzinach zbadano zawartość ekstraktu, moszcz dosłodzono cukrem do 23% i zaszczepiono szlachetnymi drożdżami winiarskimi ICV K1W- 1116. W trakcie fermentacji mieszano moszcz w celu usunięcia dwutlenku węgla. Po upływie 7 lub 14 dni (w zależności od czasu maceracji ustalonej w metodyce) moszcz odfiltrowano za pomocą filtra szczelinowego (określono wtedy wydajność sokową poszczególnych owoców) i przelano do butli fermentacyjnych. W czasie fermentacji w pomieszczeniach temperatura powietrza była utrzymywana w zakresie 16-18 C, a temperatura moszczu nie przekraczała 20 C. Po 10 miesiącach wina poddano ocenie organoleptycznej wg schematu dla win gronowych. W ocenie wzięło udział 30 osób. W celu stwierdzenia istotności różnic wykonano 1-czynnikową analizę wariancji przy użyciu programu Statistica 12.0. Istotność różnic została oceniona przy pomocy testu Tuckey a na poziomie istotności α=0,05. 3. Wyniki i dyskusja Owoce wykorzystane do produkcji wina różniły się składem chemicznym oraz barwą pulpy i wina. Najniższy odczyn soku, a także największą kwasowość (4,3 g 100 ml) stwierdzono w owocach porzeczki czarnej (Tab. 1). Zdaniem autorów (Markowski i Pluta 2003, Giongo i in 2008) zawartość kwasów organicznych w tych owocach może wynosić powyżej 4%. Wysoka kwasowość owoców porzeczki czarnej przełożyła się na dużą zawartość kwasów w winie - 7,8 g L -1, w tym kwasu mlekowego do 3,1 g L -1. (Ochmian i in. 2013). Czecha i in. (2009) podają, że średnia kwasowość francuskich win czerwonych wynosiła 4,94 g L -1, a win bułgarskich 5,74 g L -1. Najmniejszą kwasowością odznaczały się owoce borówki wysokiej, 0,53 g 100 ml, było to niemal 8-krotnie mniej niż w owocach porzeczki czarnej. Charakteryzowały się one natomiast największą zawartością ekstraktu - 17,4%. Kwasowość owoców borówki wysokiej może być wyższa, od 0,83 (Ochmian i in 2009 a i b) do 1,47 g (Giovanelli i Buratti 2009). Również wino wytworzone z owoców borówki wysokiej charakteryzowało się niską kwasowością - 2,4 g w litrze (Ochmian i in. 2013). Według PN-90A-79120/07 kwasowość win gronowych powinna zawierać się w 46 S t r o n a

przedziale od 3,5 do 9,0 g L -1. Po przeanalizowaniu wyników degustacji, przeprowadzonej według wzoru dla win gronowych, zdaniem większości ankietowanych wino z borówki wysokiej uzyskało niskie noty, ze względu na mało wyrazisty smak, spowodowany małą kwasowością (Tab. 2). Równie niską kwasowością charakteryzowały się owoce aronii i świdośliwy. W owocach porzeczki czerwonej zawartość ekstraktu wynosiła zaledwie 11,2%. W związku z tym, w celu otrzymania w winie założonej ilości alkoholu, największą ilość cukru wprowadzono do moszczu z porzeczki czerwonej (120 g na litr). Owoce borówki wysokiej mogą być dobrym surowcem do produkcji czerwonych win stołowych, jednak ze względu na niską kwasowość mogą wystąpić problemy przy fermentacji moszczu (Kawecki i in. 2007). Tab. 1. Charakterystyka owoców wykorzystanych do produkcji wina Zbyt duże siły użyte w trakcie wyciskania pulpy powodują pogorszenie jakości win, uwalniają się tzw. smaki zielone. Stosując standardowe ustawienia prasy największą wydajność sokową (Rys. 1), niezależnie od czasu maceracji, miały owoce porzeczki czerwonej oraz czarnej, natomiast najmniejszą świdośliwy, która po siedmiodniowej maceracji wynosiła 59%. We wcześniejszych doświadczeniach, z wykorzystaniem tej samej prasy, z winorośli odmiany Regent uzyskano wydajność sokową na poziomie 71%, a Cabernet Sauvignon 67% (Ochmian i in. 2012b). Wydajność owoców jagodowych wynosiła od 64% (żurawina) do 72,2% (truskawki) (Szajdek i in. 2006). Owoce porzeczki czerwonej charakteryzowały się najjaśniejszą barwą, zarówno pulpy, moszczu, jak i wina (Rys. 2). Jasna była również pulpa przygotowana z owoców borówki wysokiej. Najciemniejsza pulpa, jaki i wino, były przygotowane z owoców świdośliwy. Wartości parametru L* pulpy przygotowanej z owoców aronii odmiany Nero były zbliżone do pulpy przygotowanej z aronii Galicjanka (Ochmian i in. 2012a). Zaobserwowano również, że 14-dniowa maceracja wpłynęła na uzyskanie ciemniejszego Badana cecha Czerwona Czarna Gatunek owoców Jagoda kamczacka Borówka wysoka Świdośliwa Aronia ekstrakt (%) 11,6 a 16,1 d 15,2 cd 17,4 e 13,3 b 14,9 c kwasowość (g 100 ml -1 ) 2,7 b 4,3 c 4,1 c 0,5 a 0,6 a 0,8 a ph soku 3,5 ab 3,2 a 3,3 ab 3,6 bc 4,1 d 3,9 cd moszczu i wina większości badanych owoców - z wyjątkiem porzeczki czerwonej i świdośliwy. Po 10 miesiącach wszystkie wina były ciemniejsze niż moszcz, z którego je wytworzono, a największe zmiany dotyczyły win z aronii oraz borówki wysokiej. Ciemnienie moszczu w trakcie dłuższej maceracji oraz uwalnianie się związków odpowiedzialnych za barwę wina następowało również u winogron (Ochmian i in. 2012b). 47 S t r o n a

parametr L* wydajność sokowa (%) 80 7 dni 14 dni 75 70 A B 65 60 55 50 czerwona czarna jagoda kamczacka borówka wysoka świdośliwa aronia średnia Rys. 1. Wydajność sokowa owoców badanych gatunków w zależności od długości okresu maceracji 35 30 pulpa 7 dni moszcz 7 dni wino 14 dni moszcz 14 dni wino 25 20 15 10 czerwona czarna jagoda kamczacka borówka wysoka świdośliwa aronia średnia Rys. 2. Zmiana monochromatycznego parametru barwy L* badanych owoców w zależności od długości maceracji 4. Podsumowanie Owoce wszystkich badanych gatunków były przydatne do produkcji win spełniających polskie normy jakościowe. Proces fermentacji moszczu z owoców borówki wysokiej był spowolniony z powodu bardzo niskiej kwasowości. Wszystkie owoce, zwłaszcza porzeczki czerwonej, charakteryzowały się niską zawartością ekstraktu, a przygotowane z nich moszcze wymagały dosłodzenia w celu uzyskania wymaganej zawartości alkoholu. Dłuższa maceracja powodowała silniejsze wyługowanie związków barwnych ze skórki u wszystkich badanych gatunków, co w efekcie spowodowało ciemniejsze zabarwienie moszczy, a także otrzymanych z nich win. W trakcie dojrzewania, wina również ciemniały. Wino otrzymane z owoców borówki wysokiej miało zbyt niską kwasowość. Kwasowość wina otrzymanego z owoców porzeczki czarnej była wysoka, ale zgodna z normą. Zaleca się jednak obniżenie zawartości kwasów w tym winie w celu złagodzenia jego smaku. Wysoko zostało ocenione również wino z porzeczki czerwonej i świdośliwy. 48 S t r o n a

Tab. 2. Wyniki ankiety oceniającej wina powstałe z badanych owoców Gatunek Porzeczka Porzeczka Jagoda Borówka czerwona czarna kamczacka wysoka Świdośliwa Aronia Czas maceracji 7 14 7 14 7 14 7 14 7 14 7 14 Intensywność barwy 2,1 2,4 5,0 5,4 4,4 4,8 3,1 3,4 5,1 5,3 4,9 5,4 Klarowność 4,7 4,5 4,3 4,4 4,2 4,2 5,0 5,0 4,8 4,7 5,0 4,8 Zapach 3,3 3,5 4,5 3,8 4,1 3,4 3,8 3,7 2,4 2,6 1,9 2,1 Intensywność zapachu 2,0 2,2 4,6 4,3 3,1 3,4 2,9 3,1 1,5 1,5 1,3 1,4 Smaki podstawowe słodkość 3,6 3,2 1,4 1,8 2,8 2,4 2,9 2,5 4,5 4,4 1,7 1,5 kwasowość 4,9 4,4 5,3 4,5 3,6 3,8 2,4 3,0 4,3 3,9 2,3 2,2 goryczka 4,2 3,9 2,0 2,2 2,5 2,9 2,4 2,8 4,7 4,6 1,8 1,3 Wyczuwalna zawartość 2,7 2,8 3,4 3,3 3,2 3,0 2,4 2,7 3,2 3,3 2,9 3,0 alkoholu Klasyfikacja wg 5 6 3 1 4 2 ankietowanych Skala ocen: od 1(niska) do 6 (wysoka). 5. Literatura Czaplicki S, Borowska EJ, Sawczuk A, i in. (2011) Soki z udziałem winogron i wina jako źródło składników bioaktywnych. Bromatologia Chemia Toksykoloia XLIV(3): 609 614. Czech A, Malik A, Pitucha I, i in. (2009) Porównanie zawartości związków bioaktywnych w winach czerwonych pochodzących z różnych krajów europejskich. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 4 (65): 142 148. Ehlenfeldt MK, Prior RL (2001) Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and phenolic and anthocyanin concentrations in fruit and leaf tissues of highbush blueberry. Journal of Agricultural and Food Chemistry 49(5): 2222 2227. Giongo L, Grisenti M, Eccher M, et al. (2008) Horticultural and nutritional ąualities of white, red and black currants. Acta Horticulturae 777: 167 172. Giovanelli G, Buratti S (2009) Comparison of polyphenolic composition and antioxidant activity of wild Italian blueberries and some cultivated varietes. Food Chemistry 112: 903 908. Grajkowski J, Chełpiński P, Ochmian I (2010) Jakość winogron odmiany Regent uprawianych w rejonie Szczecina. IV Konferencja winiarska, Nowości w uprawie winorośli i produkcji win. Materiały konferencyjne 22-23 stycznia 2010. Instytut Zarządzania i Inżynierii: 15 22. Kawecki Z, Шojko R, Pilarek B (2007) Mało znane rośliny sadownicze. Wydawnictwo UWM, Olsztyn. Manach C, Scalbert A, Morand Ch, et al. (2004) Polyphenols: food sources and bioavailabiłity. The American Journal of Clinical Nutrition 79: 727 747. Markowski J, Pluta S (2003) Wartość gospodarcza i przydatność przetwórcza wybranych genotypów porzeczki czarnej w latach 2000-2001. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 488: 469 475. Mucha S (2006) Wino z czarnej porzeczki (black currant wine). MRiRW BIP Produkty Regionalne i Tradycyjne. 2.10.2006. 49 S t r o n a

Nigdikar SV, Williams NR, Griffin BA, et al. (1998) Consumption of red wine polyphenols reduces the susceptibility of low-density lipoproteins to oxidation in vivo. The American Journal of Clinical Nutrition 68: 258 265. Ochmian I, Dobrowolska A, Chełpiński P, et al. (2013) The fruits quality impact of four berry plant species and their maceration period on the quality of wines. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis. Agricultura, Alimentaria, Piscaria et Zootechnica 307(28): 61 74 Ochmian I, Chełpiński P, Rozwarski R, i in. (2012b) Jakość owoców dwóch odmian winorośli oraz wpływ sposobu ich maceracji na barwę moszczu. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis. Agricultura, Alimentaria, Piscaria et Zootechnica 295(22): 35 42. Ochmian I, Grajkowski J, Skupień K (2009b) Influence of substrate on yield and chemical composition of highbush blueberry fruit cv. Sierra. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research 17(1): 89 100. Ochmian I, Grajkowski J, Smolik M (2012a) Comparison of Some Morphological Features, Quality and Chemical Content of Four Cultivars of Chokeberry Fruits (Aronia melanocarpa). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 40(1): 253 260. Ochmian I, Oszmiański J, Skupień K (2009a) Chemical composition, phenolics, and firmness of small black fruits. Journal of Applied Botany and Food Quality 83: 64 69. Pieszko C, Orzoł A (2012) Zawartość fenolokwasów w próbkach żywności. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna XLV(2): 159 164. PN-90/A-79120/01-11. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Rasmussen SE, Frederiksen H, Struntze Krogholm K, et al. (2005) Dietary proantocyanidis: occurrence, dietary, intake, bioavailability, and protection against cardiovascular disease. Molecular Nutrition & Food Research 49: 159 174. Szajdek A, Dąbkowska E, Borowska EJ (2006) Wpływ obróbki enzymatycznej miazgi owoców jagodowych na zawartość polifenoli i aktywność przeciwutleniającą soku. Żywność 4(49): 59 67. Świderski F (1999) Żywność wygodna i żywność funkcjonalna. WNT, Warszawa. Troszyńska A, Honke J, Kozłowska H (2000) Naturalne substancje nieodżywcze (NSN) pochodzenia roślinnego jako składniki żywności funkcjonalnej. Postępy Fitoterapii 2: 17 22. Wartanowicz M, Zlemlańskl S (1999) Stres oksydacyjny oraz mechanizmy obronne. Żywienie Człowieka i Metabolizm 1(26): 67 80. 50 S t r o n a