Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici Látkové složení ovocného destilátu ze švestek Diplomová práce Vedoucí diplomové práce Prof. Ing. Jan Goliáš, DrSc. Vypracovala Bc. Jana Kunovská Lednice 2010

2 Zadání 2

3 Prohlašuji, že jsem závěrečnou práci na téma Látkové složení ovocného destilátu ze švestek vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Lednici, dne Bc. Jana Kunovská 3

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji Prof. Ing. Janu Goliášovi, DrSc. za vedení a cenné rady při zpracování mé diplomové práce. 4

5 OBSAH: 1. ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Ovoce jako surovina pro výrobu destilátů Švestky Chemické složení švestek Příprava kvasu a průběh kvasných procesů při výrobě destilátů Příprava kvasu Kvasné procesy Kvasinky a alkoholové kvašení Faktory ovlivňující kvasné procesy Látkové složení ovocných destilátů ze švestek Alkoholy Nasycené alifatické alkoholy Vyšší alifatické alkoholy Aromatické a heterocyklické alkoholy Glykoly a polyoly Terpenové alkoholy Aldehydy Alifatické nasycené a nenasycené aldehydy Aromatické a heterocyklické aldehydy Hydroxykarbonylové sloučeniny Acetaly Organické kyseliny Nasycené monokarboxylové kyseliny Vyšší nasycené alifatické dikarboxylové kyseliny Estery Laktony Kyanovodík Ethylkarbamát MATERIÁL A METODY Charakteristika použitého materiálu

6 4.1.1 Vlastnosti a popis odrůd Příprava kvasu, destilace a odběr vzorků Příprava kvasu Destilace a odběr vzorků Stanovení látkového složení destilátu pomocí GC/MS Senzorická analýza VÝSLEDKY Výsledky rozboru látkového složení destilátů pomocí GC/MS Uhlovodíky Alkoholy Aldehydy Organické kyseliny Ketony Hydroxykarbonylové sloučeniny Laktony Estery Výsledky senzorického hodnocení destilátů Celkové senzorické vyhodnocení jednotlivých destilátů Senzorické vyhodnocení vzhledu destilátů Senzorické vyhodnocení vůně destilátů Senzorické vyhodnocení chutě destilátů Senzorické vyhodnocení dochutě destilátů Senzorické vyhodnocení celkového dojmu destilátů Porovnání látkového složení a senzorické analýzy destilátů DISKUZE ZÁVĚR SOUHRN RESUME SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM TABULEK, GRAFŮ A PŘÍLOH PŘÍLOHY

7 1. ÚVOD Charakteristické aroma ovocných destilátů je tvořeno velkým počtem těkavých aromatických látek, které mohou pocházet z původní suroviny nebo se mohou vytvářet během fermentace, destilace a procesů staření. Množství a složení těchto aromatických látek v destilátech přímo ovlivňuje jejich senzorické vlastnosti. Látkové složení ovocného destilátu ze švestek je tvořeno z větší části ethanolem a vodou. V nižších koncentracích jsou zastoupeny především vyšší, aromatické a heterocyklické alkoholy, aldehydy, organické kyseliny, estery, acetaly, laktony a terpeny. Mezi typické zástupce vyšších alkoholů patří isobutanol, isoamylalkohol, aktivní amylalkohol, propan-1-ol a butan-1-ol. Tyto alkoholy mají výrazné aroma, které je označováno jako přiboudlina. Důležitými aromatickými alkoholy jsou benzylalkohol a 2-fenylethanol a významným heterocyklickým alkoholem je furfurylalkohol. Nejvýznamnějšími zástupci aldehydů jsou acetaldehyd, benzaldehyd a furankarbaldehyd. Benzaldehyd je důležitou složkou aroma destilátů vyrobených z peckového ovoce. Mezi organické kyseliny se zařazuje kyselina mravenčí, octová, propionová, máselná, kapronová, kaprylová a kaprinová. Nejběžnějšími estery je ethyl acetát, isoamyl acetát a izobutyl acetát. Estery mají významný vliv na chuť a vůni destilátů. Významným acetalem, který se nachází v destilátech je diethylacetal. Vyznačuje se velmi příjemnou vůní a přispívá ke zjemnění aroma destilátů. Nežádoucími látkami v ovocných destilátech ze švestek jsou methanol, ethylkarbamát a kyanovodík. Methanol je vysoce toxická látka, která způsobuje oslepnutí až smrt. Jeho zdrojem v destilátech jsou pektinové látky obsažené ve švestkách. Ethylkarbamát je také přirozenou toxickou složkou destilátů vyrobených z peckového ovoce a jeho hlavními prekurzory jsou kyanogenní glykosidy obsažené v peckách švestek. Ethylkarbamát je označován jako možný lidský karcinogen. Kyanovodík vzniká v destilátech enzymatickými nebo chemickými reakcemi z kyanogenních glykosidů. Je však významnou složkou aroma destilátů ze švestek a dává jim typické hořkomandlové aroma. Tyto chemické sloučeniny se v destilátech nacházejí ve velmi nízkých koncentracích a ve velmi širokém zastoupení. Klasická chemická analýza neposkytuje potřebné množství informací, proto je vhodnou metodou pro stanovení těchto látek plynová chromatografie. 7

8 2. CÍL PRÁCE Prostudovat a uvést vliv kvasných procesů a přípravy kvasu na látkové složení ovocných destilátů. Popsat látky obsažené v ovocných destilátech a jejich význam pro kvalitu destilátu. Připravit destiláty ze dvou odlišných odrůd švestek. Provést rozbor těchto dvou destilátů podle látkových složek. Provést senzorické hodnocení těchto dvou destilátů s jinými vzorky staršími více než jeden rok. Získané výsledky uspořádat do tabulek a grafů a zpracovat statisticky. 8

9 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Ovoce jako surovina pro výrobu destilátů Ovocný destilát lze získat zkvašením a destilací surovin, které obsahují vysoký podíl cukru. Pro výrobu jemného, chuťově a aromaticky výrazného destilátu jsou vhodné především aromatické druhy ovoce a správný výběr jejich odrůdy. I přesto, že ovoce splňuje všechny tyto požadavky, může dojít při nedodržení správného technologického postupu výroby k získání nekvalitního destilátu. (UHROVÁ, 2009) Švestky Švestky jsou jedním z oblíbených druhů ovoce pro výrobu destilátů. Existuje celá řada odrůd švestek, lišících se navzájem svou velikostí plodů, barvou, tvarem, chutí, obsahem cukru a dobou zralosti. Pro výrobu slivovice je nejvhodnější odrůda švestka domácí (Prunus domestica L.). (DYR, 1997; UHROVÁ, 2009) Při šetrném zpracování této suroviny vzniká švestkový destilát vyšší kvality. Pro získání vynikající kvality je důležité sklízet plody ve stavu plné zralosti, kdy se dužnina pomalu barví ze zelené na zlatožlutou. (HAGMANN a ESSICH, 2007) Při zpracování této odrůdy s peckami vzniká sladce švestkový destilát ovocné svěžesti s marcipánovým aroma na pozadí. Jsou žádoucí jemné skořicové aromatické složky a lehký hořký tón na patře. Odpeckované švestky poskytují velmi jemné vonné destiláty, které jsou v chuti méně kořenité. Nežádoucí jsou destiláty se zřetelným hořkomandlovým aroma nebo mdlé a zatuchlé s přezralými nebo hnilobnými podtóny. (HAGMANN a ESSICH, 2007) Chemické složení švestek Hlavní podíl ovoce tvoří ze 75 až 90 % voda. Umožňuje biochemické reakce v buňce a pletivech. Obsah vody ve švestkách je 806 g.kg -1. Zbytek po odstranění vody je sušina. Je složena ze sacharidů, organických kyselin, bílkovin, pektinových látek, tuků, aromatických látek, minerálních látek, vitamínů. lipidů, slizů a gum. Koncentrace těchto látek je různá dle stanoviště, klimatu a počasí. (HAGMANN a ESSICH, 2007; KOPEC, 1998; UHROVÁ, 2009) Sacharidy tvoří podstatnou složku ovoce. Vznikají v procesu fotosyntézy asimilací oxidu uhličitého. Obsah sacharidů v ovoci závisí na jeho druhu, odrůdě, stupni zralosti, klimatu a vegetačním období. Cukry v ovoci ovlivňují jeho smyslové znaky, zejména chuťovou složku. Švestky obsahují 8 10 % cukru, plně vyzrálé mohou obsahovat až 14 % cukru. Hlavní podíl cukrů je zastoupen monosacharidy 9

10 glukózou a fruktózou. Ostatní podíl cukrů tvoří oligosacharidy a polysacharidy. (HAGMANN a ESSICH, 2007; UHROVÁ, 2009) Švestky obsahují převážně glukózu. Glukóza je velmi dobře zkvasitelná. Její průměrný obsah ve švestkách je 3,5 %. Vyskytuje se jako volná nebo je součástí disacharidů a polysacharidů. Fruktóza je podobně jako glukóza volná nebo jako složka složených sacharidů a je také dobře zkvasitelná. Její průměrný obsah ve švestkách je 1,3 %. (UHROVÁ, 2009; VELÍŠEK, 2002c) Dalšími monosacharidy, které se v ovoci nacházejí jsou alkoholově nezkvasitelné cukry. Jsou to zejména pentózy a alkoholické cukry. Významnými pentózami jsou arabinóza, xylóza a rhamnóza. Hlavními alkoholickými cukry jsou manit, sorbit a dulcit. Obsah sorbitu v ovoci je závislý na stupni jeho zralosti. Švestky průměrně obsahují 2,5 3 % sorbitu. Přestože kvasinky tento alkoholický cukr nezkvašují, při stanovení obsahu cukru je jeho podíl v celkovém množství cukrů zahrnut a zvyšuje očekávaný výtěžek alkoholu. (UHROVÁ, 2009) Oligosacharidem, který se nachází v ovoci ve vysokém podílu je sacharóza. Kvasinky sacharózu přímo nezkvašují, je zkvasitelná až po působení enzymu β- fruktosidázy. Obsah sacharózy ve švestkách je 1,5 %. (UHROVÁ, 2009; VELÍŠEK, 2002c) Polysacharidy jsou vysokomolekulární sloučeniny složené z velkého počtu jednotlivých molekul monosacharidů. Jsou součástí buněčné stěny rostlin. (HAGMANN a ESSICH, 2007; UHROVÁ, 2009) Jejich množství, typ, délka a větvení má přímý vliv na strukturu buněčné stěny a následně i na strukturu plodu. Buněčná stěna švestek je tvořena z pektinových polysacharidů a z celulózy. Pektinové polysacharidy jsou hlavními složkami střední lamely buněk. Celulóza plní strukturní funkci ve stěně buňky a tímto ovlivňuje texturní vlastnosti plodu. (NUNES, SARAIVA, COIMBRA, 2008) Z pektinových látek vzniká účinkem enzymu protopektinázy rozpustný pektin. Chemicky se jedná o methylester kyseliny polygalakturonové. V průběhu kvašení dochází k jeho rozkladu a vzniku methanolu. Obsah pektinových látek v peckovém ovoci je průměrně 1 %, u švestek bylo zjištěno až 4,2 % těchto látek. (UHROVÁ, 2009) Dalšími významnými složkami v ovoci jsou organické kyseliny. Působí fyziologicky jako látky povzbuzující chuť, činnost trávicích enzymů a zažívacího ústrojí. Příznivě ovlivňují hlavně chuť, zejména jeli jejich kyselost harmonicky vyvážena s obsahem cukrů, tříslovin a aromatických látek, podílejících se na chuťové 10

11 a vonné složce ovoce. Zastoupeny bývají především kyselina jablečná, citrónová, vinná, jantarová, mléčná a benzoová. Jejich obsah v ovoci je závislý na druhu ovoce a jeho zralosti. Vysoký obsah kyselin se nachází v nezralém a mikrobiálně poškozeném ovoci. (UHROVÁ, 2009) Pro švestky je charakteristická kyselina jablečná. (ŠKOPEK, 2003) Aromatické látky se významně podílejí na vůni a chuti ovoce. Hlavními složkami aromatických látek jsou estery organických kyselin, aldehydy, ketony, vyšší alkoholy, a terpeny. (UHROVÁ, 2009) Typickou složkou aroma švestek je benzaldehyd. Mezi další charakteristické složky aroma patří linalool, methyl-cinnamát, γ-lakton, γ- dekalakton, nonanal a aldehydy se zeleným aroma hexanal a (E)-hex-2-enal. (NUNES et al., 2008; VELÍŠEK, 2002a) Obsah minerálních látek v ovoci je důležitý z hlediska výživové hodnoty. Švestky průměrně obsahují 170 mg.kg -1 vápníku, 10 mg.kg -1 železa, 20 mg.kg -1 sodíku, 177 mg.kg -1 hořčíku, 232 mg.kg -1 fosforu, 30 mg.kg -1 chloru, 1990 mg.kg -1 draslíku a 160 mg.kg -1 síry. Minerální látky přímo neovlivňují jakost destilátů, ale jsou důležitou součástí výživy kvasinek. Obsah vitamínů v ovoci, stejně tak jako minerálů, je důležitým činitelem zdravé výživy. V ovoci se nejčastěji nachází kyselina askorbová. Její obsah je ovlivněn druhem, odrůdou a stanovištěm pěstovaného ovoce. Její průměrný obsah ve švestkách je 114 mg.kg -1. Ostatní vitamíny se nacházejí v průměrných koncentracích 1,88 mg.kg -1 vitamínu A (jako betakaroten), 0,71 mg.kg -1 vitamínu B 1, 0,48 mg.kg -1 vitamínu B 2, 0,80 mg.kg -1 vitamínu B 6, 5 mg.kg -1 vitamínu PP a 2,8 mg.kg -1 vitamínu E. (KADLEC, MELZOCH, VOLDŘICH et al., 2009; KOPEC, 1998; UHROVÁ, 2009) Obsah bílkovin jako dusíkatých látek v běžných druzích ovoce je z hlediska nutriční hodnoty zanedbatelný. Hlavní složkou bílkovin jsou aminokyseliny. Jejich obsah v surovině je důležitý pro kvasný proces, při kterém vznikají vyšší alkoholy, odštěpuje se amoniak a oxid uhličitý. Takto v destilátu vzniká mnoho aromatických látek. Běžný obsah dusíku v ovoci je 0,056 0,35 % celkového dusíku. V peckovém ovoci je obsažen v průměru 0,07 0,2 %. (UHROVÁ, 2009) Důležitou složkou bílkovin jsou enzymy, které pracují jako katalyzátory a umožňují chemické přeměny v organismech. Enzym katalyzuje vždy jen jednu specifickou přeměnu, má svou optimální hodnotu ph a teplotu, při které pracuje. Důležitými enzymy, které se nachází v peckovém ovoci jsou pektolytické enzymy. (HAGMANN a ESSICH, 2007; UHROVÁ, 2009) 11

12 3.2 Příprava kvasu a průběh kvasných procesů při výrobě destilátů Příprava kvasu Před vlastní přípravou ovocného kvasu je nutné provést třídění a praní ovoce. Cílem je odstranění infikovaných plodů, listů, stopek a zeminy. Ovoce by mělo být pro kvašení jemně rozmělněno. Tímto krokem dochází k uvolnění cukru z rostlinných buněk. Při mělnění by nemělo docházet k většímu narušení pecek. Mohou se používat dřevené tlouky, míchačky nebo řezačky, kdy dochází k narušení nebo nařezání plodu a odpadnutí dužniny od pecky. (HAGMANN a ESSICH, 2007; DYR, 1997; UHROVÁ, 2009) Pro získání hořkomandlového aroma u destilátů vyrobených ze švestek je možné mechanicky narušit jejich pecky do 1/3 jejich obsahu. (JÍLEK a ZENTRICH, 1999) Moderní technologie však drcení pecek nedoporučuje vůbec, protože dochází k vyluhování řady nežádoucích látek, které pak vedou ke zvyšování obsahu derivátů kyanidů a ethylkarbamátu v destilátu. (DYR, 1997) Pro kvašení menších objemů ovoce se mohou použít jako kvasné nádoby plastové soudky o objemu 30, 60, 120 nebo 220 litrů. Kvasné nádoby se plní ovocnou mělí do 4/5 objemu. Plnění kvasných nádob by mělo proběhnout během jednoho dne. Doplňování během kvašení není vhodné, protože by mohlo dojít k narušení procesů kvašení. Po naplnění se kvasná nádoba uzavře víkem nebo zátkou s kvasným uzávěrem. (HAGMANN a ESSICH, 2007; UHROVÁ, 2009) Pro větší objemy ovoce jsou vhodné tanky z ušlechtilé oceli s dvojitým nebo chladícím pláštěm. Tímto systémem je možné kvas při hlavním kvašení chladit a tím umožnit kvašení, které je citlivé k aroma. Tyto kvasné tanky se používají ve větších lihovarech a pěstitelských pálenicích, kde je nutné řízené kvašení. (HAGMANN a ESSICH, 2007) Kvasné procesy Cílem fermentace při výrobě destilátů není jen maximální produkce ethanolu, ale tvorba senzoricky významných látek, které tvoří typický charakter výsledného produktu. (KADLEC, MELZOCH, VOLDŘICH et al., 2009) Kvasinky a alkoholové kvašení Kvasinky jsou heterotrofní eukaryotické mikroorganismy, které se botanicky řadí k houbám. (CEMPÍRKOVÁ, LUKÁŠOVÁ, HEJLOVÁ, 1997; UHROVÁ, 2009) Rostou převážně v koloniích z jednotlivých buněk v průměru 5 10 µm. Rozmnožují 12

13 se vegetativně pučením nebo pohlavně tvorbou askospór. (GÖRNER a VALÍK, 2004) Při spontánním alkoholovém kvašení se uplatňují různé druhy kvasinek. Nejdůležitějšími jsou kvasinky rodu Saccharomyces. (UHROVÁ, 2009) Kvasinky vyžadují pro svůj růst vzdušný kyslík. Při anaerobních podmínkách mají však schopnost přeměnit svůj metabolizmus na metabolizmus fermentační a při omezeném růstu buněčné hmoty produkovat ethanol a CO 2. Mohou růst v širokém rozpětí teplot 0 45 C a v širokém rozmezí ph (GÖRNER a VALÍK, 2004) Kvasinky rodu Saccharomyces se množí vegetativním multilaterálním pučením. Nevytvářejí pravé mycelium a diploidní buňky se bezprostředně mění na asky. Druh Saccharomyces cerevisiae je označován jako pivní, vinná a lihovarská kvasinka. Fermentuje glukózu, galaktózu, sacharózu, maltózu a rafinózu. Tvar buněk těchto kvasinek je kulatý, oválný se zřetelnou ostře ohraničenou vakuolou. Buňky mají rozměr 6 7 x 7,5 8,5 µm. Rozmnožují se pučením. (GÖRNER a VALÍK, 2004) Vyznačují se vysokou rychlostí tvorby ethanolu, vysokou tolerancí k ethanolu a nízkou produkcí vedlejších metabolitů. (KADLEC, MELZOCH, VOLDŘICH et al., 2009) Z fyziologických vlastností má praktický význam právě jejich schopnost anaerobně zkvašovat hexózy na ethanol a CO 2 podle sumární rovnice C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2, kdy teoretický výtěžek ethanolu je podle této rovnice 51,1 %. Proces ethanolového kvašení je velmi složitý. (GÖRNER a VALÍK, 2004) Nejprve je za anaerobních podmínek odbourávána glukóza v procesu glykolýzy na pyruvát, který je následně dekarboxylován a vzniklý acetaldehyd je redukován na ethanol. Jedná se o Embden- Mayerhof-Parnasovo schéma. (KADLEC, MELZOCH, VOLDŘICH et al., 2009) Glykolýza začíná první fosforylací, kdy dochází k přenosu fosfátové skupiny z ATP na glukózu. Kyselina fosforečná je vázána na C 6 hydroxylovou skupinu uhlíku glukózy za vzniku příslušných hexosa-6-fosfátů. Takto vzniká účinkem ATP z D- glukózy glukosa-6-fosfát. Tuto reakci katalyzuje enzym hexokinasa. Předpokladem aktivity tohoto enzymu je přítomnost Mg 2+ iontů. Následně dochází ke konverzi glukosa-6-fosfátu na fruktosa-6-fosfát za katalýzy enzymu fosfoglukoisomerasy. Jedná se o isomerizaci aldosy na ketosu. Dalším krokem je druhá fosforylace, která je nejpomalejší reakcí glykolýzy. Z fruktosa-6-fosfátu vzniká fosforylací pomocí druhé molekuly ATP fruktosa-1,6-bisfosfát za katalýzy enzymu fosfofruktokinasy. Následuje štěpení hexosabisfosfátu na dva triosafosfáty, kdy tato reakce probíhá jako obrácená 13

14 aldolová kondenzace. Enzymem pro katalýzu je aldolasa, která štěpí fruktosa-1,6- bisfosfát za vzniku glyceraldehyd-3-fosfátu a dyhydroxyacetonfosfátu. Tyto dva triosa fosfáty jsou udržovány v rovnováze enzymem triosafosfátisomerasou. (CEMPÍRKOVÁ, LUKÁŠOVÁ, HEJLOVÁ, 1997; HOZA a KRAMÁŘOVÁ, 2008) Následuje dehydrogenace glyceraldehyd-3-fosfátu, jehož postupným vyčerpáváním pak reaguje i dihydroxyaceton. Tato reakce glykolýzy zahrnuje oxidaci a fosforylaci glyceraldehydu-3-fosfátu prostřednictvím NAD + a P i a je katalyzována enzymem glyceraldehyd-3-fosfátodehydrogenasou. Touto oxidací vzniká 1,3- bisfosfoglycerát. V další reakci glykolýzy, která je katalyzovaná enzymem fosfoglycerolkinasou, dochází k uvolnění fosfátu z molekuly 1,3-bisfosfoglycerátu za vzniku ATP a 3-fosfoglycerátu. Sledem reakcí se vytvoří z 3-fosfoglycerátu za odštěpení P i a jeho převedení na ADP za vzniku ATP pyruvát. Následně dochází k dekarboxylaci pyruvátu za vzniku acetaldehydu a CO 2. Tato reakce je katalyzována enzymem pyruvátdekarboxylasou. V poslední fázi alkoholového kvašení je acetaldehyd redukován pomocí NADH. Vzniká ethanol a současně se obnovuje oxidovaná forma NAD +. Tento krok je katalyzován enzymem alkoholdehydrogenasou. (HOZA a KRAMÁŘOVÁ, 2008) Faktory ovlivňující kvasné procesy Při kvašení dochází ke značnému uvolňování tepla a kvas se silně zahřívá. Teplota, která je příznivá pro rychlost kvašení, není vždy v souladu s teplotou příznivou pro kvalitu kvašení. Kvašení probíhá nejrychleji při teplotě C. Pro získání kvalitních destilátů je nutné, aby kvašení probíhalo při optimální teplotě C. Kvalitní destilát lze získat také kvašením při nižších teplotách do 10 C. Při takto nízkých teplotách neprobíhá kvašení bouřlivě a unikající oxid uhličitý s sebou nestrhává buketové látky. Dochází také k omezení činnosti škodlivé mikroflóry, zejména je potlačována činnost octových bakterií. Vzniklé destiláty jsou kvalitní, mají jemné aroma a chuť. Nevýhodou kvašení při nízkých teplotách je prodlužování kvasné doby o několik dnů až týdnů. Mimo teplotu je délka kvašení ovlivňována stupněm rozmělnění ovoce a tím dostupností živin a cukru pro kvasinky. (DYR, 1997; UHROVÁ, 2009) Rychlost kvašení závisí také na koncentraci cukru. Při poklesu koncentrace pod 0,5 % nebo při jejím zvýšení nad 20 % dochází k útlumu kvašení. Také ethanol, který vzniká při kvasném procesu, má nepříznivý vliv na rychlost kvašení stoupne li jeho 14

15 obsah nad 10 % obj. ethanolu. Při obsahu % obj. ethanolu dochází k zastavení kvašení. Jeho průměrná koncentrace v kvasu je 4 8 % obj. ethanolu. Ethanol ovlivňuje také asimilační pochody kvasničné buňky. Při koncentraci 2 4 % obj. ethanolu dochází ke zpomalení rozmnožování kvasinek a při 5 4 % obj. ethanolu rozmnožování zcela ustává. Kromě ethanolu působí na činnost kvasinek také kyselost kvasu, obsah necukerných složek a obsah živných látek. (UHROVÁ, 2009) Optimální hodnota ph kvasu je 3,5. Kvasinkám takto kyselé prostředí vyhovuje a kvas je chráněn před většinou škodlivých bakterií. (UHROVÁ, 2001; MALLEOVÁ a SCHMICKLOVÁ, 2004) Mezi nejdůležitější živné látky je řazen dusík, fosfor a draslík. Jejich nedostatek v kvasu vede k útlumu kvašení. (JÍLEK a ZENTRICH, 1999; UHROVÁ, 2009) Příznivý vliv na průběh kvašení má nepřímo i oxid uhličitý, který se při kvašení uvolňuje. Při jeho unikání dochází k promíchávání kvasu, vyrovnává se koncentrace ethanolu, dochází k pohybu kvasinek a tím i k lepší spotřebě cukru a živin. (UHROVÁ, 2009) Faktorem, který také ovlivňuje kvasné procesy je převaha žádoucích kvasinek v kvasném médiu. Příkladem je kvas ze zralých švestek, u kterého dojde za normálních podmínek ke spontánnímu kvašení působením epifytní mikroflóry z povrchu ovoce. Žádoucí kvašení se nemusí vždy dokonale rozběhnout, protože na počátku kvasného procesu převládají v prostředí bakterie a kvasinky je musí za vhodných podmínek potlačit. Tato přechodná činnost jiných mikroorganismů může kvas zcela znehodnotit. Může k ní dojít z důvodu přítomnosti nízkého počtu kvasinek u ovoce napadeného hnilobou nebo při narušení optimálních podmínek při kvašení. Proto se doporučuje používat kultura čistých kvasinek. (KYZLINK, 1988) Používané čisté kultury kvasinek patří k druhu Saccharomyces cerevisiae. Vykazují vysokou toleranci k alkoholu a schopnost prokvášet do 20 % obj. ethanolu. Jsou přizpůsobeny na kvasnou teplotu od C a ph 3. Při těchto podmínkách je omezena činnost škodlivých mikroorganismů. (HAGMANN a ESSICH, 2007) 15

16 3.3 Látkové složení ovocných destilátů ze švestek Obsah a složení těkavých látek v ovocných destilátech má přímý vliv na jejich kvalitu. Aroma destilátů závisí na druhu a kvalitě použitého ovocného materiálu, na podmínkách a čistotě kvašení a na průběhu destilace. Chemické složení těkavých látek, jako jsou alkoholy, karbonylové sloučeniny, estery, kyseliny a acetaly, je velmi rozmanité a složité. Konečné aroma destilátů je výsledkem velkého počtu chemických sloučenin, které se liší svou polaritou a těkavostí a které se v destilátech vyskytují ve velmi širokém rozpětí koncentrací. Některé z těchto sloučenin, jako jsou vyšší alkoholy, kyselina octová nebo ethylacetát, se v destilátech nacházejí ve vysokých koncentracích [mg.l -1 ]. Zatímco látky, které se významně podílejí na tvorbě organoleptických vlastností, například estery, se naopak v destilátech nacházejí ve velmi nízkých koncentracích [ng.l -1 ]. Vhodná metoda pro stanovení těchto chemických sloučenin je plynová chromatografie. (PLUTOWSKA a WARDENCKI, 2008) Alkoholy Nasycené alifatické alkoholy Ethanol vzniká jako hlavní produkt při alkoholovém kvašení. Je bezbarvý s příjemnou nasládlou vůní a pálivou chutí. Je mísitelný s vodou v každém poměru za současné kontrakce objemu. Bod varu je při běžných podmínkách 78,3 C, měrná hmotnost 793,6 kg/m 3, bod mrznutí -112 C a bod vzplanutí 12 C. Jeho páry jsou hořlavé a ve směsi se vzduchem v určitém poměru výbušné (3,1 19 % obj.). (HAGMANN a ESSICH, 2007; PELIKÁN, 1996; DYR, 1997) Ethanol není považován za významnou aromatickou látku, má však značný vliv na vůni a chuť alkoholických nápojů a také na jejich energetickou hodnotu, kdy 1 g ethanolu je 29 KJ. Množství ethanolu v destilátech závisí na mnoha faktorech. Hlavními faktory jsou druh a kmen použitých kvasinek, množství zkvasitelných cukrů v surovině, teplota při fermentaci a obsah živin v kvasu. (VELÍŠEK, 2002a) Mimo ethanol vzniká v destilátu další důležitý alkohol methanol. Jedná se o bezbarvou kapalinu s mírnou až nevýraznou vůní. Je rozpustný v ostatních alkoholech, vodě a éterech. Vyznačuje se vysokou toxicitou a jeho požívání nebo inhalace mohou způsobit oslepnutí nebo smrt. (GEROYIANNAKI et al., 2007) Bod varu methanolu je 66 C a měrná hmotnost 796,5 kg/m 3. Jeho zdrojem v ovocných destilátech jsou pektinové látky. Molekula pektinu je složena z methylesteru kyseliny 16

17 polygalakturonové. Z tohoto esteru se vlivem pektinesterázy uvolňuje methanol a zůstávají kyseliny. (DYR, 1997) Tvorba vyššího množství methanolu v destilátech závisí na obsahu a aktivitě původního pektinu v ovoci. Také způsob homogenizace ovoce, kmen kvasinek a přídavek enzymatických preparátů při přípravě kvasu má vliv na štěpení pektinu a vznik methanolu. (SATORA a TUSZYŃSKI, 2008) Po přepočtu na čistý ethanol bývá jeho obsah ve slivovici 1,2 % obj. (VELÍŠEK, 2002a) Hygienická norma stanovuje nejvyšší přípustný obsah methanolu v ovocných destilátech na 15 g/l ethanolu. (UHROVÁ, 2009) Vyšší alifatické alkoholy Vyšší alifatické alkoholy se nacházejí přirozeně v alkoholických nápojích jako vedlejší produkty alkoholového kvašení. Vyznačují se výrazným aromatem, které je označováno jako přiboudlina. (LACHENMEIER et al., 2008; VELÍŠEK, 2002a) Mají významný vliv na smyslové a charakteristické rysy a kvalitu ovocných destilátů. Množství přiboudliny je z hlediska kvality konečného destilátu nutné regulovat. Destiláty s příliš nízkým obsahem přiboudliny ztrácejí své typické aroma a naopak destiláty s vysokým obsahem přiboudliny své celkové aroma přehlušují. (MELZOCH, 2005; SATORA a TUSZYŃSKI, 2008) Při vzniku vyšších alkoholů se uplatňují katabolické i anabolické procesy. U katabolických procesů jsou prekurzory některé aminokyseliny, u anabolických procesů vznikají z cukrů při syntéze aminokyselin. Za bezprostřední prekurzory alkoholů jsou považovány aldehydy vznikající jako vedlejší produkty metabolismu. Tyto aldehydy jsou redukovány alkoholdehydrogenasami na odpovídající alkoholy. Zastoupen bývá ve velkém množství zejména 2-methylpropan-1-ol neboli isobutanol, který vzniká z valinu přes α-oxoisovalerát a 3-methylbutan-1-ol neboli isoamylalkohol, který vzniká z leucinu přes α-oxoisokaproát. Oba tyto alkoholy jsou významnou aromatickou složkou destilátů. (VELÍŠEK, 2002a) V menším zastoupení jsou tvořeny ostatní složky přiboudliny, mezi něž patří opticky aktivní amylalkohol neboli (S)-(-)-2-methylbutan-1-ol, který vzniká z isoleucinu via α-keto-β-methylvalerát. Dále pak propan-1-ol, který vzniká z threoninu přes α-oxobutyrát a butan-1-ol, který vzniká jako vedlejší produkt biosyntézy isoleucinu z threoninu, dekarboxylací α-oxovalerátu a redukcí butanalu. (VELÍŠEK, 2002a) 17

18 Některé vyšší alkoholy, které se v ovocných destilátech vyskytují v nižších koncentracích jsou již v určitém množství přítomny v použité surovině. Jedná se o pentan-1-ol, hexan-1-ol, heptan-1-ol a oktan-1-ol. Vznikají jako produkty oxidace esenciálních mastných kyselin lipoxygenasami, štěpením vzniklých hydroperoxidů lyasami a redukcí nasycených nebo nenasycených aldehydů alkoholdehydrogenasami. Zbývající podíl těchto alkoholů vzniká stejným způsobem i během fermentace. Propan- 1-ol je tvořen redukcí z propanalu, butan-1-ol z butanalu nebo but-2-enalu a pentan-1- ol z pentanalu. (VELÍŠEK, 2002a) Hexan-1-ol vzniká hlavně redukcí hex-2-enalu a hexanalu. Má negativní vliv na chuť a aroma destilátů a ve vyšších koncentracích způsobuje hořkou až travnatou chuť. Jeho obsah ve slivovici může být relativně vysoký, protože představuje až 40 % všech těkavých látek v čerstvých švestkách. (SATORA a TUSZYŃSKI, 2008; VELÍŠEK, 2002a) Aromatické a heterocyklické alkoholy Tyto alkoholy vznikají jako sekundární látky při fermentačním procesu. Nejjednodušším alkoholem této skupiny je benzylalkohol. V ovocných destilátech vzniká jako sekundární aromatická látka redukcí benzaldehydu. Benzaldehyd je produktem rozkladu kyanogenních glykosidů, proto destiláty, které jsou získávány z ovoce kvašeného s peckami obsahují více benzylalkoholu. Ve slivovici, meruňkovici a třešňovici se nachází v množství 2 7 mg na 100 ml ethanolu. Při kvašení vzniká z fenylalaninu 2-fenylethanol. Destilátům dává příjemnou růžovou vůni. Má vysoký bod varu 220 C a nachází se v dokapu. Jeho vysoké koncentrace v destilátu mohou signalizovat chybné rozdělení frakcí při destilaci. Z kyslíkatých heterocyklických sloučenin je nejběžněji se vyskytující furfurylalkohol, který je degradačním produktem cukrů. Vzniká redukcí z furan-2-karbaldehydu. (SATORA a TUSZYŃSKI, 2008; VELÍŠEK, 2002a) Glykoly a polyoly Velmi významným diolem, který se nachází v ovocných destilátech je butan-2,3- diol. Je tvořen jako vedlejší produkt činností některých mikroorganismů. Neuplatňuje se jako senzoricky významná látka. Glycerol neboli propan-1,2,3-triol vzniká při alkoholovém kvašení jako vedlejší produkt. Je tvořen redukcí meziproduktu odbouráním cukrů dihydroxyacetonfosfátu via glycerylfosfát. Jeho množství 18

19 v destilátech je závislé na použitém kmeni kvasinek a teplotě během fermentace. (VELÍŠEK, 2002a) Terpenové alkoholy Acyklické monoterpenové alkoholy jsou složkami různých silic. Jejich charakteristické aroma je sladké, těžké až květinové s různými odstíny. Z běžných alifatických terpenových alkoholů jsou nejvýznamnější (R)-(-)-linalool, citronellol, geraniol a jeho isomer nerol. Nejvýznamnějším monocyklickým monoterpenovým alkoholem, který je častou složkou silic, je α-terpineol. (VELÍŠEK, 2002a) Aldehydy Alifatické nasycené a nenasycené aldehydy Jako vonné látky jsou významné téměř všechny nasycené alifatické aldehydy. Z aldehydů s přímým řetězcem je důležitý propenal. Aldehydy vznikají z aminokyselin jako sekundární produkty při fermentaci a při termických procesech Streckerovou degradací. Z glycinu takto vzniká methanal neboli formaldehyd, z alaninu ethanal neboli acetaldehyd a z threoninu propanal. (VELÍŠEK, 2002a) Methanal je v destilátech obsažen jen v malém množství, protože je vysoce reaktivní. Ethanal se naopak v destilátech nachází ve vyšších koncentracích. (VELÍŠEK, 2002) Má nízký bod varu, proto je obsažen v úkapu. Představuje až 90 % všech karbonylových sloučenin v destilátech. Jeho množství je ovlivněno teplotou, ph, obsahem živin a aktivitou kvasinek při fermentaci. Jeho obsah se také zvyšuje při zrání destilátu v anaerobních podmínkách. V nízkých koncentracích dává destilátu příjemné ovocné aroma, ve vysokých koncentracích však způsobuje štiplavou a dráždivou vůni. (SATORA a TUSZYŃSKI, 2008; LECHENMEIER a SOHNIUS, 2008) Negativně je posuzována přítomnost propenalu neboli akroleinu, který vzniká z přehřátých tuků nebo přímo dehydratací volného glycerolu. Propenal je aldehyd s ostrým, dráždivým zápachem a s toxickými účinky. Tímto dráždivým pachem znehodnocuje destilát. (UHROVÁ, 2009; VELÍŠEK, 2002a) V malém množství se také v destilátech vyskytuje homolog propenalu (E)-but-2-enal neboli krotonaldehyd, který vzniká z acetaldehydu aldolizací a dehydratací produktu aldolizace usnadňovanou vznikem konjugovaných dvojných vazeb. Některé aldehydy vznikají oxidací nenasycených mastných kyselin. Hlavním produktem olejové kyseliny je oktanal a nonanal, linolové kyseliny hexanal a linolenové kyseliny (2E,4Z)-hepta-2,4-dienal a (Z)-hex-3-enal. (VELÍŠEK, 2002a) 19

20 Aromatické a heterocyklické aldehydy Významným aromatickým aldehydem je benzaldehyd. Vyskytuje se jako volný nebo vázaný v kyanogenních glykosidech. Je významnou složkou hořkomandlové silice a je důležitou složkou aromatu všech destilátů získaných zkvašováním peckového ovoce. Mezi heterocyklické aldehydy patří furan-2-karbaldehyd neboli furaldehyd a jeho derivát 5-hydroxymethylfuran-2-karbaldehyd. (VELÍŠEK, 2002a) Furaldehyd vzniká dehydratací pentóz při destilaci kyselých kvasů. Má relativně vysoký bod varu 162 C a proto těká spolu s alkoholovými a vodními párami. (MELZOCH, 2005; LEDAUPHIN et al., 2006) Hydroxykarbonylové sloučeniny Nejvýznamnějšími hydroxykarbonylovými sloučeninami jsou acetoin a biacetyl. Redukcí acetoinu dochází k tvorbě butan-2,3-diolu. Tyto látky vznikají přirozeně jako vedlejší produkty při fermentaci cukrů. Mají ostrou, dráždivou vůni a chuť. V alkoholických nápojích jsou nežádoucí, protože jsou indikátorem bakteriální kontaminace. (ROMANO a SUZZI, 1996; VELÍŠEK, 2002a) Acetaly Acetaly se nacházejí v prostředí, ve kterém jsou přítomny aldehydy současně s přebytkem alkoholů. Nacházejí se proto v relativně vysoké koncentraci v ovocných destilátech, především pak v destilátech s vyšším obsahem ethanolu. Zpravidla však nepřesahuje podíl aldehydů vázaných jako acetaly %. Mají velmi příjemnou vůni podobnou původním karbonylovým sloučeninám. Její intenzita je však slabší a jemnější. Celkově přispívají ke zjemnění vůně ovocných destilátů. Nejběžněji se v destilátech vyskytuje acetal neboli diethylacetal, který vzniká reakcí acetaldehydu s ethanolem. Vyznačuje se ostrou ovocnou vůní a chutí připomínající ořechy. Slivovice průměrně obsahuje 70 mg acetalu v 1 litru absolutního alkoholu. (MELZOCH, 2005; VELÍŠEK, 2002a) V menším množství se v destilátech vyskytují acetaly odvozené od methanalu, acetaldehydu a ethanolu. Přítomny jsou také acetaly odvozené od vyšších aldehydů a acetaly vzniklé z alkoholů přiboudliny. Reakcí akroleinu s ethanolem vzniká buď 1,1- diethoxyprop-2-en nebo 3-ethoxypropanal a z obou těchto sloučenin vzniká jako konečný produkt 1,1,3-tri-ethoxypropan. V destilátech se nacházejí všechny tři sloučeniny. (VELÍŠEK, 2002a) 20

21 3.3.5 Organické kyseliny Nasycené monokarboxylové kyseliny Kyselina mravenčí neboli kyselina methanová vzniká jako vedlejší produkt při alkoholovém kvašení činností některých mikroorganismů. V ovocných destilátech se nachází jako volná nebo esterifikovaná. (MELZOCH, 2005; VELÍŠEK, 2002a) Nejvýznamnější kyselinou, která se nachází v ovocných destilátech je kyselina octová neboli kyselina ethanová. Vzniká činností bakterií při fermentaci, dále je tvořena při destilaci, kdy vzniká jako degradační produkt cukrů a jiných složek ovoce při termických procesech. Může také pocházet přímo ze zpracovaného ovoce. (MEZLOCH, 2005; UHROVÁ, 2009) Mezi další kyseliny, které vznikají jako vedlejší produkty fermentace patří kyselina propionová (propanová), máselná (butanová), isomáselná (2- methylpropanová), valerová (pentanová), isovalerová (3-methylbutanová), kapronová (hexanová), kaprylová (oktanová) a kaprinová (dekanová). Tyto kyseliny bývají v ovocných destilátech zastoupeny v nižších koncentracích buď ve volné formě nebo jako estery. (MEZLOCH, 2005;VELÍŠEK, 2002a) Vyšší nasycené alifatické dikarboxylové kyseliny Z těchto kyselin mohou být v destilátech v nižších koncentracích zastoupeny kyseliny malonová, jantarová a glutarová. (VELÍŠEK, 2002a) Estery Estery jsou produkty reakce kyselin s alkoholy. Mají významný vliv na chuť a vůni destilátu a tvoří podstatnou část buketních látek. Nejběžnější jsou estery jednosytných kyselin, méně běžné jsou estery vícesytných kyselin. Estery nižších mastných kyselin a nižších aromatických kyselin s nižšími alifatickými a aromatickými alkoholy jsou významnými vonnými látkami. Vznikají z příslušných acylkoenzymů A alkoholýzou. V malém množství mohou vznikat také sekundárně záhřevem a dlouhodobým skladováním. Při stárnutí mohou vznikat esterifikací kyselin alkoholy (ethanolem nebo vyššími alkoholy), acidolýzou (reakce esterů s kyselinami), alkoholýzou (reakce esterů s alkoholy) nebo esterovou výměnou (reakce esterů navzájem). (DYR, 1997; VELÍŠEK, 2002a) Nejčastěji bývá v těchto esterech vázána kyselina octová, méně často mravenčí, propionová, máselná a isomáselná kyselina. Nejčastěji vázaným alkoholem je ethanol. V nižších koncentracích se vyskytují také estery methanolu, butan-1-olu, vyšších 21

22 alkoholů a často také monoterpenových alkoholů. Estery nízkomolekulárních kyselin a alkoholů mají obvykle ovocnou vůni a přispívají k požadovaným organoleptickým vlastnostem ovocných destilátů. Estery terpenových alkoholů s nízkomolekulárními kyselinami se vyznačují květinovou vůní. (MELZOCH, 2005; VELÍŠEK, 2002a) Nejběžnější ester, který se nachází v destilátech je ethyl acetát. Ve vysokých koncentracích se vyskytují také isoamyl acetát a izobutyl acetát. Vznik těchto tří esterů je podmíněn alkoholýzou acetylkoenzymu A příslušnými alkoholy. (VELÍŠEK, 2002a) Laktony Laktony tvoří významnou skupinu aromatických látek, které se nacházejí v destilátech. Chemicky jsou laktony vnitřní estery hydroxykyselin. Jako vonné látky se vyskytují zejména γ-laktony a δ-laktony odvozené od alifatických nasycených a nenasycených γ-hydroxykyselin a δ-hydroxykyselin. Mezi nejjednodušší laktony patří γ-butyrolakton, který má nasládlou vůni a slabě připomíná máslo. Ovocné vůně připomínající broskve mají γ-laktony a δ-laktony nasycených hydroxykyselin γ- dekalakton a δ-dekalakton. (VELÍŠEK, 2002b) Kyanovodík Vznik kyanovodíku je podmíněn enzymatickými nebo chemickými reakcemi z kyanogenních glykosidů. (MELZOCH, 2005) Kyanovodík, jako produkt rozkladu těchto glykosidů, je důležitou složkou aroma ovocných destilátů vyrobených z peckového ovoce. Dává jim charakteristickou hořkomandlovou chuť. Mezi hlavní zástupce kyanogenních glykosidů, které se nacházejí v peckovém ovoci, patří amygdalin a prunasin. (SATORA a TUSZYŃSKI, 2008) Oba tyto glykosidy jsou odvozeny z aminokyseliny fenylalaninu. (CEJPEK A VELÍŠEK, 2008) Amygdalin se nachází v peckách tohoto ovoce a obsahuje disacharid genciobiosu. Jeho prekurzorem je prunasin, který se mimo pecek nachází také v dužnině nezralých plodů. (VELÍŠEK, 2002b) Amygdalin se enzymaticky štěpí specifickými β- glukosidasami za vzniku glukózy a benzaldehydkyanhydrinu. Dalším enzymatickým štěpením pomocí hydroxynitrillyasy dochází ke katalýze kyanhydrinu na kyanovodík a benzaldehyd. Průměrné množství vázaného kyanovodíku ve slivovici se pohybuje mezi 7 67 mg v 1 litru destilátu. Volný kyanovodík je v destilátech obsažen jen ve stopách. (MELZOCH, 2005) 22

23 3.3.9 Ethylkarbamát Ethylkarbamát neboli ethylester kyseliny karbamové, nazývaný také jako urethan, se přirozeně vytváří při fermentačním procesu. Nachází se jako toxická látka v relativně vysokých koncentracích v ovocných destilátech. (LACHENMEIER, NERLICH, KUBALLA, 2006; VELÍŠEK, 2002b) Vznik ethylkarbamátu v alkoholických nápojích může být podmíněn reakcí ethanolu s močovinou. Ta je uplatňována v metabolismu nukleových kyselin a některých aminokyselin. V ovocných destilátech připravených z peckového ovoce jsou hlavními prekurzory ethylkarbamátu kyanogenní glykosidy, zastoupené především amygdalinem a prunasinem. Nejprve dochází k oxidaci uvolněného kyanidu na kyanát, který pak reaguje s ethanolem za vzniku ethylkarbamátu. Dále může ethylkarbamát vznikat ethanolýzou produktů reakce kyanidů s peroxidy dikarbonylových sloučenin, jako jsou methyglyoxal a biacetyl. (VELÍŠEK, 2002b) Vliv na množství ethylkarbamátu má světlo. V destilátech z peckového ovoce vzniká až po destilaci pomocí fotochemických reakcí přítomných prekurzorů. K jeho nejvyšší tvorbě dochází během prvních dvou dnů po kontaktu destilátu skladovaného v průhledné nádobě se slunečním světlem. Destilát je proto nutné před světlem při skladování chránit. Skladování by mělo probíhat ve tmě, v tmavých lahvích nebo v lepenkových kartonech. Vliv světla nelze vždy úplně vyloučit, proto se v praxi pro tento účel využívají speciální měděné katalyzátory. Tyto katalyzátory se mohou přidávat přímo do kvasu nebo se mohou umístit před deflegmátorem v klasických destilačních zařízeních. (HAGMANN a ESSICH, 2007; VELÍŠEK, 2002b) Přirozeným preventivním opatřením je snížení prekurzorů ethylkarbamátu. Peckové ovoce se doporučuje vypeckovat, sníží se tak obsah kyanogenních glykosidů. Pokud není možné pecky odstranit, může se využít toho, že pecky po maceraci klesají na dno kvasných nádob. Tento podíl se však nesmí dostat do destilačního kotle k destilaci. Dále by neměla být použita močovina jako zdroj dusíku v kvasu. Teplota kvašení by se měla udržovat v rozmezí C a kvas by měl mít nižší hodnotu ph. (UHROVÁ, 2009; VELÍŠEK, 2002b) Ethylkarbamát je klasifikován jako možný lidský karcinogen. Jeho maximální možný limit v ovocných destilátech je 0,4 mg.dm -3. Jeho přítomnost v destilátu nelze určit senzoricky chutí ani čichem. (LACHENMEIER, FRANK, KUBALLA, 2005; UHROVÁ, 2009; VELÍŠEK, 2002b) 23

24 4. MATERIÁL A METODY 4.1 Charakteristika použitého materiálu Jako základní surovina pro zpracování kvasu a následné výroby destilátu byly použity dvě odrůdy švestek Domácí švestka a Durancie. Tento materiál byl získán ze soukromého pozemku. Doba sběru švestek začala s nástupem plné zralosti. U odrůdy Domácí švestka byl počátek sběru plodů datován od U odrůdy Durancie byl vzhledem k pozdějšímu nástupu zralosti zahájen sběr od Byly sbírány jen plně vyzrálé plody, bez cizích příměsí, viditelné hniloby a byly odstraněny stopky Vlastnosti a popis odrůd Odrůda Domácí švestka Taxonomické řazení této odrůdy je: říše Plantae rostliny» oddělení Magnoliophyta rostliny krytosemenné» třída Rosopsida vyšší dvouděložné rostliny» řád Rosales růžotvaré» čeleď Rosaceae růžovité» rod Prunus slivoň» druh Prunus domestica L. slivoň švestka» kultivar Prunus domestica Domácí švestka - Domácí švestka. (BIOLIB, 2010a) Tato odrůda má středně velké plody, které mají špičaté konce, nemají šev a pecka se dobře uvolňuje z dužniny. Slupka má tmavě fialově modrou barvu se světle modrým ojíněním. Stopka u této odrůdy je středně dlouhá. Barva dužniny bývá žlutozelená, zelenožlutá až žlutá. Ve správné zralosti je dužnina pevná a středně šťavnatá. Plod je vysoce aromatický s vysokým obsahem ovocného cukru a nižším podílem vody. (BLAŽEK a SUS, 2002; STANGL, 2006) Odrůda Durancie Taxonomické řazení této odrůdy je: říše Plantae rostliny» oddělení Magnoliophyta rostliny krytosemenné» třída Rosopsida vyšší dvouděložné rostliny» řád Rosales růžotvaré» čeleď Rosaceae růžovité» rod Prunus slivoň» druh Prunus domestica L. slivoň švestka» kultivar Prunus domestica Durancie - Durancie. (BIOLIB, 2010b) Tato odrůda má zpravidla vyšší obsah cukrů než odrůda Domácí švestka. Bývá velmi úrodná a má jemné a příjemné aroma. Plody jsou na koncích zaokrouhlené, mají šev a jejich pecka sedí pevně v dužnině. (DYR, 1997; STANGL, 2006) 24

25 4.2 Příprava kvasu, destilace a odběr vzorků Příprava kvasu Při přípravě kvasu byly použity jako kvasné nádoby plastové sudy o objemu 50 l se šroubovacím uzávěrem. Nádoby byly před samotným plněním vymyty horkou vodou pro zabránění vnesení infekce do kvasu. Každá kvasná nádoba byla plněna najednou do ¾ svého objemu. Nádoby se plnily jednotlivě dle zrání plodů. Ovoce bylo promícháno a jemně rozmačkáno dřevěným tloukem. U jednotlivých sudů se dle hustoty drtě přidávala voda, maximálně však 1 litr, aby nedošlo ke snížení obsahu cukru. Při přípravě nebyly žádným způsobem rozdrceny pecky plodů a nebyly použity enzymatické preparáty a živné soli. Kvašení probíhalo spontánně při průměrné teplotě 22 C v místnosti chráněné před přímými vlivy počasí a ve tmě. Celkový objem kvasu z odrůdy Domácí švestka byl 450 l a celkový objem kvasu z odrůdy Durancie byl 350 l. Délka kvašení u obou odrůd byla 5 týdnů od počátku sběru plodů Destilace a odběr vzorků Destilace obou kvasů proběhla v Lihovaru a likérce Tomáše Koláčka v provozně pěstitelského pálení v Odrách. Destilace byla provedena na klasické dvoukotlové destilační soupravě. Při destilaci bylo odebráno 50 ml lutru (první litr z druhého kotle) a 50 ml destilátu u obou odrůd. 25

26 4.3 Stanovení látkového složení destilátu pomocí GC/MS Pro rozbor látkového složení vzorků lutru a destilátu byl použit plynový chromatograf Agilent Technologies 7890A GC systems (Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA, USA) s hmotnostním detektorem. Tento chromatograf byl doplněn o hmotnostní spektrometr Agilent G1701EA GC/MS. Dále byla použita křemíková kapilární kolona (30 m x 0,25 mm), která byla smočena filmem DB-WAX o síle 0,25 mm. Jako nosný plyn bylo použito hélium. (GOLIÁŠ, 2010) Termální desorpce látek proběhla v nástřikovém prostoru plynového chromatografu při teplotě 250 C po dobu 5 minut při nastavení splitless módu. Ventil splitu (děliče) byl otevřen (1:50) a vlákno zůstalo v nástřikovém prostoru po dobu nutnou k úplné desorpci aromatických látek. Detektor pracoval při teplotě 250 C. Teplota na termostatu byla nastavena tak, aby došlo k jejímu zvýšení z 35 C na 250 C při rychlosti 3 C za minutu. Výsledná teplota byla udržována po dobu 15 minut. Hmotnostní spektrometr byl nastaven s energií elektronů 70 ev při zdrojové teplotě 230 C, kvadrupólové teplotě 150 C, hmotnostním rozmezí m/z, rychlosti snímání 3,6 s za snímek a EM napětí Látky byly stanoveny pomocí knihovny hmotnostních spekter NIST. (GOLIÁŠ, 2010) Příprava vzorků: Příprava vzorků byla provedena pomocí metody mikroextrakce tuhou fází (Solid phase microextraction SMPE). Do vialky o objemu 4 ml byly napipetovány 2 ml destilované vody a 2 ml vzorku. Vialka byla uzavřena a vložena do karuselu, kde došlo k jejímu nahřání na 50 C. Následně byla do vialky zapíchnuta dutá jehla, pomocí pístu jehly bylo vysunuto vlákno do prostoru nad hladinou a po dobu 30 minut docházelo k sorbování plynné fáze analytu. Po ukončení sorpce bylo vlákno zataženo zpět do jehly a jehla vytažena z vialky. 26

27 4.4 Senzorická analýza Hodnoceny byly vzorky Destilát švestka a Destilát durancie s jinými vzorky staršími více než jeden rok. Pro srovnání byly vybrány vzorky třech destilátů ze švestek vyrobených v roce 2006, 2007 a Vzorky hodnocených destilátů: vzorek zpracované ovoce rok destilace Destilát 1 švestka 2008 Destilát 2 švestka 2006 Destilát 3 švestka 2009 Destilát 4 švestka 2007 Destilát 5 durancie 2009 Senzorické hodnocení ovocných destilátů bylo provedeno pomocí 50 bodového modifikovaného systému hodnocení destilátů podle Balíka (viz. přílohy). (BALÍK in MÁCHAL, 2007) Byly hodnoceny tyto vlastnosti destilátů: vzhled, vůně, chuť, dochuť a celkový dojem. Hodnocení se zúčastnilo 10 kvalifikovaných hodnotitelů s osvědčením o zkoušce vybraného posuzovatele pro senzorickou analýzu podle normy ČSN ISO Hodnocení bylo provedeno dne v senzorické laboratoři na Ústavu posklizňové technologie zahradnických produktů, Zahradnické fakulty, Mendelovy univerzity v Brně. Vybavení místnosti senzorické laboratoře i použité sklo odpovídaly České technické normě ČSN ISO 8589 ( ). Vzorky byly podávány jednotlivě každému hodnotiteli postupně od destilátu 1 po destilát 5. Jako neutralizátoru chuti byla použita voda a bílé pečivo. Destiláty byly vyhodnoceny podle následujících bodových kritérií: destiláty špičkové kvality velmi dobré destiláty dobré destiláty méně přijatelné destiláty 0-15 nepřijatelné destiláty Statistické vyhodnocení bylo provedeno individuálně pro vzhled, vůni, chuť, dochuť a celkový dojem destilátu. Pro každý vzorek u jednotlivých vlastností destilátu byla vypočítána směrodatná odchylka. Výpočet se skládá ze tří kroků a to z výpočtu průměru, rozptylu a směrodatné odchylky. 27

28 Výpočet aritmetického průměru prostá forma: aritmetický průměr je definován jako součet hodnot kvantitativního znaku dělený rozsahem souboru x = kde: n x i x i je hodnota znaku n je rozsah souboru (STÁVKOVÁ a DUFEK, 2000) Výpočet rozptylu: rozptyl je definován jako průměrná čtvercová odchylka počítaná od aritmetického průměru jedná se o nejdůležitější míru variace, která přesně postihuje odlišnosti všech jednotlivých hodnot zkoumaného kvantitativního znaku S 2 x kde: ( xi x) = n x i je hodnota znaku x je aritmetický průměr n je rozsah souboru (STÁVKOVÁ a DUFEK, 2000) Výpočet směrodatné odchylky: směrodatná odchylka je druhou odmocninou rozptylu její velikost je ovlivněna nejen variabilitou, kterou měří, ale i úrovní zkoumaného kvantitativního znaku 2 S x = S x kde: 2 S x je rozptyl (STÁVKOVÁ a DUFEK, 2000) 28

29 5. VÝSLEDKY 5.1 Výsledky rozboru látkového složení destilátů pomocí GC/MS Pomocí GC/MS analýzy bylo ve vzorcích lutru a destilátu identifikováno 57 látek. V jednotlivých skupinách látek bylo zastoupeno 23 esterů, 15 alkoholů, 7 aldehydů, 5 kyselin, 4 laktony, 1 uhlovodík, 1 keton a 1 hydroxykarbonylová sloučenina. Koncentrace a rozdělení jednotlivých látek je uvedeno v tabulkách 1 8. Celkový obsah jednotlivých skupin látek je vyjádřen graficky v grafech 1 8. Koncentrace jednotlivých látek v jednotlivých skupinách je vyjádřena graficky v grafech (viz. přílohy) Uhlovodíky Tabulka 1: Koncentrace Limonene (D-limonenu) v lutru a destilátu [ng.l -1 ] Látka/Destilát Graf 1: Celkový obsah uhlovodíků v lutru a destilátu [ng.l -1 ] Lutr švestka Lutr durancie Destilát švestka Destilát durancie Monocyklické monoterpenové uhlovodíky Limonene 0,02 0,00 0,04 0,01 Σ 0,02 0,00 0,04 0,01 0,04 0,04 0,03 0,03 ng.l -1 0,02 0,02 0,01 0,01 0,00 Lutr švestka Lutr durancie Destilát švestka Destilát durancie Při analýze vzorků lutru a destilátu byl identifikován 1 uhlovodík Limonene (Dlimonen). Jeho koncentrace je uvedena v tabulce 1. Porovnání koncentrace této látky v jednotlivých vzorcích lutru a destilátu je uvedeno v grafu 17 (viz. přílohy). Z grafu je patrné, že po destilaci došlo ke zvýšení koncentrace D-limonenu u obou vzorků Destilát švestka a Destilát durancie oproti vzorkům Lutr švestka a Lutr durancie. Z údajů v grafu 1 vyplývá, že při porovnání celkového obsahu uhlovodíků ve vzorcích lutru byla zjištěna nejvyšší koncentrace 0,02 ng.l -1 ve vzorku Lutr švestka a ve vzorcích destilátu byla zjištěna nejvyšší koncentrace 0,04 ng.l -1 ve vzorku Destilát švestka. 29

30 5.1.2 Alkoholy Tabulka 2: Rozdělení a koncentrace alkoholů v lutru a destilátu [ng.l -1 ] Látka/Destilát Lutr švestka Lutr durancie Destilát švestka Destilát durancie Nasycené alifatické alkoholy Ethanol 2878, , , ,96 Vyšší alifatické alkoholy 2-Ethyl-hexanol-1 0,01 0,02 0,08 0,06 2-Hexen-1-ol 0,06 0,08 0,14 0,11 n-heptan-1-ol 0,38 0,02 0,29 0,28 1-Octanol 0,11 0,16 0,38 0,75 2-Methyl-1-pentanol 0,20 0,18 1,13 0,84 2-Octanol 0,16 0,11 0,48 0,94 3-Methyl-1-pentanol 0,12 0,74 1,97 2,02 n-butan-1-ol 10,98 11,68 21,74 25,14 2-Methyl-n-butanol 0,40 1,21 23,71 32,93 n-hexanol 107,50 6,15 70,41 88,26 Aromatické alkoholy Benzyl Alcohol 0,00 0,01 0,00 0,02 Phenylethyl Alcohol 0,43 0,44 0,00 0,32 Monoterpenové alkoholy Nerol 0,09 0,02 0,04 0,06 Terpineol 0,03 0,06 0,05 0,41 Σ 2998, , , ,10 Graf 2: Celkový obsah alkoholů v lutru a destilátu [ng.l -1 ] ng.l Lutr švestka Lutr durancie Destilát švestka Destilát durancie Při analýze vzorků lutru a destilátu bylo identifikováno 15 alkoholů. Jejich rozdělení a koncentrace jsou uvedeny v tabulce 2. Tyto alkoholy byly rozděleny do 4 jednotlivých skupin na nasycené alifatické, vyšší alifatické, aromatické a monoterpenové alkoholy. Ve skupině nasycených alifatických alkoholů byla zjištěna 1 látka Ethanol (ethanol). Koncentrace této látky v jednotlivých vzorcích lutru a destilátu je uvedena 30