CC BY
135
УДК 663.479
Исследование
сравнительных характеристик кваса
К. В. Кобелев,
канд. техн. наук
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН
В настоящее время в мировой практике производства безалкогольных напитков большое внимание уделяют созданию натуральных ферментированных напитков, получаемых путем дрожжевого или молочнокислого брожения.
Квас — натуральный национальный напиток с многовековой историей, обладающий прекрасными потребительскими и профилактическими свойствами. На Руси существовало большое разнообразие квасов: хлебные, плодовые, ягодные, овощные с добавлением трав, пряностей, меда и т.д. Настои из перечисленного сырья подвергали брожению с применением дрожжей и специальных заквасок, в состав которых входили и молочнокислые бактерии.
Промышленный выпуск кваса в России начали осуществлять в ХХ в. Тогда объемы производства кваса были достаточно большими, в крупных городах душевое потребление напитка составляло более 50 л в год. При этом квас, как правило, производили в летние месяцы со сроком годности не более 48 ч и реализовывали через систему «квасных бочек» [1].
Производство кваса в России в новом тысячелетии получило динамичное развитие и его можно отнести к наиболее интенсивно развивающемуся сегменту рынка безалкогольных напитков. Начиная с 2002 г. объем производства и потребления кваса заметно увеличился и в 2016-2017 гг. достиг уровня 65 млн дал в год. Положительную динамику рынка кваса, в первую очередь, можно объяснить популярностью натурального напитка, а также весьма привлекательной для бизнеса экономической составляющей. По на-
шим прогнозам производство и продажа кваса в стране в течение последующих 10 лет будет возрастать.
В последние годы, благодаря использованию высокоэффективного оборудования и технологий, срок хранения кваса повысился до 1 года. Однако по органолептическим показателям готовый квас, с точки зрения стабильности и узнаваемости, не всегда отвечает современным требованиям потребительского рынка.
Квас — натуральный национальный напиток с объемной долей этилового спирта не более 1,2%, изготовленный в результате незавершенного спиртового или спиртового и молочнокислого брожения сусла. Сусло может быть приготовлено из растительного сырья или продуктов его переработки, сахара, фруктозы, декстрозы, мальтозы, сиропа глюкозы и других натуральных сахаросодержащих веществ с последующим добавлением или без добавления пищевых добавок, кроме искусственных и идентичных натуральным вкусоароматических веществ, искусственных и идентичных натуральным ароматизаторов, синтетических и неорганических красителей, подсластителей и консервантов [2, 3].
Основным сырьем для производства хлебных квасов служат зерновые культуры, такие как рожь, ячмень, кукуруза, а также продукты их переработки — ржаной светлый и темный солод, солод пивоваренный ячменный, концентрат квасного сусла, а также са-харосодержащие вещества.
В технологии производства квасов особое внимание уделяют применению различных рас дрожжей и молочнокислых бактерий, придающих готовому
ПИВО и НАПИТКИ
2•2018
квасу оригинальные органолептиче-ские показатели и физико-химические свойства за счет образования целого комплекса продуктов брожения.
Известно, что в процессе брожения экстрактивных веществ из различного сырья (зернового, плодово-ягодного и др.) помимо этилового спирта образуется большое количество разнообразных продуктов брожения, позволяющих формировать вкус и аромат напитка. Вкус конечного продукта определяется побочными продуктами обмена веществ дрожжей и бактерий, такими как высшие спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, органические кислоты и т. д. Количество образовавшихся соединений зависит от состава применяемого сусла, расы дрожжей и молочнокислых бактерий, а также технологических параметров процесса брожения [4-6].
Основной представитель группы альдегидов — ацетальдегид. Это промежуточный продукт, вырабатываемый дрожжами при спиртовом брожении. Высокие его концентрации в квасе придают готовому напитку неприятный резкий яблочный вкус.
Изобутанол, изоамилол, 1-пропанол и 2-пропанол — вещества, относящиеся к группе высших спиртов, образуются из аминокислот и сахаров квасного сусла при брожении. Эти соединения в больших количествах придают квасу неприятный резкий запах с маслянистыми и сивушными тонами.
Этилацетат — продукт обмена веществ при дрожжевом брожении, в высоких концентрациях придает напитку запах ацетона (эфирный).
Этиллактат — играет важную роль в общем вкусовом балансе, образуется дрожжами в процессе брожения из этанола и молочной кислоты. При высоких концентрациях придает квасу посторонний фруктовый аромат и неприятный горький вкус.
Органические кислоты положительно влияют на органолептические характеристики кваса, делая его вкус более мягким и гармоничным. Основное количество органических кислот образуется из аминокислот и углеводов сусла в результате деятельности дрожжей и молочнокислых бактерий в процессе брожения. Наибольшее влияние на органолептические свойства кваса оказывают уксусная, лимонная, молочная, винная, янтарная и щавелевая кислоты.
Изучение вышеперечисленных параметров было положено в основу системного подхода при разработке исхо-
'ТЕХНОЛОГИЯ
Таблица 1
Образец Сырье Массовая доля сухих веществ, % Кислотность, к. ед. Объемная доля спирта, %
1 Очищенная питьевая вода, сахар, солод ржаной, солод ячменный, мука ржаная, молочная кислота, хлебопекарные дрожжи 7,0 3,0 0,83
2 Питьевая вода, сахар, концентрат квасного сусла, дрожжи 6,1 2,1 0,68
3 Вода питьевая очищенная, солод ячменный светлый, ячмень пивоваренный, солод ржаной, сахар, солодовые экстракты, кислота лимонная, дрожжи 6,8 2,7 0,89
4 Подготовленная вода, сахар, концентрат квасного сусла, чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий в виде смешанной закваски, двуокись углерода 5,8 2,6 0,89
5 Очищенная вода, сахар, солод ржаной, солод ячменный, мука ржаная, хлебопекарные дрожжи 7,1 3,1 0,72
Подготовленная вода, сахар, концентрат квасного сусла, 6 дрожжи хлебопекарные сушеные, молочная и уксусная 6,6 2,6 0,75 кислоты
1,6 у 1,4-
Щавелевая Винная Молочная Уксусная Лимонная Янтарная Муравьиная Яблочная кислота кислота кислота кислота кислота кислота кислота кислота
■ Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Образец 6
Содержание органических кислот в промышленных образцах кваса
дных требований к сырью и продуктам его переработки, разработку методик и определение параметров, характеризующих физико-химические и ор-ганолептические показатели квасов.
В процессе выполнения работы проводили исследования промышленных образцов кваса по основным физико-химическим показателям: содержанию массовой доли сухих веществ, %; объемной доли спирта, %; кислотности, к. ед. Содержание органических кислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, содержание летучих компонентов — методом газовой хроматографии.
На 1 -м этапе были проанализированы квасы различных производителей, присутствующие на рынке, по физико-химическим показателям, содержанию летучих веществ и органических кислот. Состав используемого сырья и физико-химические показатели образцов кваса представлены в табл. 1.
Установлено, что все образцы кваса соответствуют требованиям действующего стандарта. Анализ состава сырья,
применяемого при производстве квасов, показал, что основным зерновым сырьем служит рожь и продукты ее переработки в виде ржаного солода, а также концентрат квасного сусла на их основе.
Во всех образцах кваса присутствует большой спектр органических кислот (см. рисунок). Однако, их количественное содержание различно: так, содержание щавелевой кислоты варьирует от 0,015 до 0,066 г/дм3; винной — от 0,027 до 0,096; муравьиной — от 0 до 0,015; яблочной — от 0,007 до 0,066; молочной — от 0,071 до 1,483; уксусной — от 0,015 до 0,251; лимонной — от 0,021 до 1,141; янтарной — от 0 до 0,926 г/дм3.
По результатам наших многолетних исследований промышленных образцов кваса суммарное содержание органических кислот, таких как молочная, лимонная, уксусная, щавелевая, винная и янтарная должно составлять 1,5-7,0 г/дм3 кваса, с учетом количества органических кислот, вносимых при купажировании для корректировки его кислотности.
2•2018 ПИВО и НАПИТКИ 39
ТЕХНОЛОГИЯ'
Таблица 2
Содержание, мг/дм3
Компонент Образец
1 2 3 4 5 6
Ацетальдегид 10,578 14,339 2,704 4,241 13,264 21,570
Этилацетат 0,280 0,550 1,183 1,422 0,548 0,484
2-Пропанол 0,268 0,187 0,151 0,413 0,284 0,133
1-Пропанол 1,775 1,965 2,958 2,347 1,953 1,685
Изобутанол 6,417 5,751 4,082 19,928 6,871 8,130
Изоамилол 23,553 16,807 18,155 55,930 26,537 22,055
Этиллактат 11,586 4,228 1,026 1,377 0,878 8,293
Суммарное содержание 55,457 43,827 30,259 85,658 50,335 62,350
Таблица 3
Физико-химические показатели квасов с пониженным содержанием объемной доли этилового спирта
Образец Массовая доля сухих веществ, % Кислотность, к. ед. Объемная доля спирта, %
1 7,0 3,0 0,32
2 6,8 2,7 0,38
3 5,8 3,6 0,29
4 6,6 3,0 0,31
Таблица 4
Содержание, г/дм
Органическая кислота Образец
1 2 3 4
Щавелевая 0,006 0,035 0,016 0,013
Винная 0,037 0,028 0,032 0,021
Молочная 1,619 1,488 2,302 1,789
Уксусная 0,039 0,395 0,877 0,041
Лимонная 0,534 0,045 0,095 0,288
Янтарная 0,110 0,143 0,121 0,167
Суммарное содержание 2,345 2,134 3,443 2,319
Таблица 5
Содержание, мг/ дм
Летучие компоненты Образец
1 2 3 4
Ацетальдегид 6,353 2,028 6,435 5,012
Этилацетат 1,209 0,428 0,743 0,522
2-Пропанол 0,436 10,942 0,163 0,335
1-Пропанол 1,970 0,831 0,961 0,300
Изобутанол 1,842 0,624 0,579 0,244
Изоамилол 4,994 0,279 2,110 0,799
Этиллактат 4,239 4,786 7,252 8,907
Суммарное содержание 21,043 19,918 18,243 16,119
Содержание и состав летучих компонентов в квасах различных производителей представлены в табл. 2. В результате исследований качественного состава летучих компонентов в образцах квасов были обнаружены: ацетальдегид этилацетат, 2-пропанол, 1-пропанол, изобутанол, изоамилол и этиллактат. Их суммарное содержание также различно и находится в диапазоне от 30,259 до 85,658 мг/дм3 кваса.
Общее содержание исследуемых соединений свидетельствует, что накопление органических кислот и летучих компонентов, образующихся в процессе брожения, их состав и соотношение
зависят от качества исходного сырья, расы применяемых дрожжей и молочнокислых бактерий, способа подкисле-ния готового кваса, а также технологических параметров процесса брожения.
На основании полученных результатов была сформирована база данных, систематизация которых позволила разработать критерии идентификации квасов. Разработанные методики (жидкостная и газовая хроматографии) позволяют идентифицировать квасы инструментальными методами.
Полученную базу данных по идентификации использовали при оценке качества квасов с содержанием объем-
ной доли спирта не более 0,5%, получаемых по инновационной технологии промышленного производства кваса, разработанной во ВНИИПБиВП. Данная технология предусматривает производство концентрированных сброженных основ из ржаного солода и ржи с применением как дрожжевого, так и молочнокислого брожения. В процессе сбраживания квасного сусла в нем накапливаются все необходимые продукты брожения, такие как летучие компоненты и органические кислоты. Сброженное сусло после термообработки для инактивации микроорганизмов и концентрирования под вакуумом использовали для приготовления кваса [7-9].
В производственных условиях с применением концентрированных сброженных основ были выпущены опытные партии кваса и представлены на исследования в Испытательный центр института (табл. 3-5).
В результате анализа физико-химических показателей квасов установлено, что во всех образцах содержание объемной доли спирта находилось в диапазоне 0,29-0,38%, что в соответствии с Российским законодательством позволяет отнести их к безалкогольным напиткам.
Номенклатура органических кислот экспериментальных квасов свидетельствует об идентичности их качественного состава промышленным образцам. Что касается количественного состава, то содержание органических кислот в образцах экспериментального кваса составляет от 2,134 до 3,443 г/дм3.
Состав летучих компонентов экспериментальных квасов также аналогичен промышленным образцам. Однако, суммарное содержание летучих компонентов несколько ниже и находится в диапазоне от 16,119 до 21,043 мг/дм3.
Выпуск кваса из концентрированных сброженных основ на заводах-изготовителях осуществляется путем купажирования основ с водой, пастеризацию купажной смеси, ее карбонизацию и розлив в потребительскую тару. Это позволяет сократить длительность производственного цикла, снизить затраты на производство кваса и обеспечить выпуск высококачественного, конкурентоспособного натурального напитка со стабильными потребительскими свойствами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Исаева, В. С. Современные аспекты производства кваса / В. С. Исаева.—М.: ООО «МИЦ» Пиво и напитки XXI век», 2009. — 304 с.
40 ПИВО и НАПИТКИ 2•2018
'ТЕХНОЛОГИЯ
2. ГОСТ 31494-2012 Квасы. Общие технические условия. — Введ. 2013-07-01. — М.: Стандартинформ, 2013. — 7 с.
3. ГОСТ Р 52409-2005. Продукция безалкогольного и слабоалкогольного производства. Термины и определения. — Введ. 2007-01-01. — М.: Стандартинформ, 2010. — 8 с.
4. Бак, В. Практическое руководство по технологии пивоварения / В. Бак. — Бремен: Druckerei Humburg, 2008. — 427 с.
5. Кобелев, К.В. Разработка критериев идентификации квасов. Часть 1. Исследование влияния различных микроорганизмов на накопление органических кислот в квасах / К. В. Кобелев, И. В. Селина, М. С. Созинова [и др.] // Пиво и напитки. — 2010. — № 6. — С. 30-33.
6. Кобелев, К.В. Разработка критериев идентификации квасов. Часть 2. Исследование влияния различных микроорганизмов на накопление летучих веществ в квасах / К. В. Кобелев, И. В. Селина, М. С. Созинова [и др.] // Пиво и напитки. — 2011. — № 1. — С. 23-27.
7. Патент РФ 2447140, МПК С^ 3/02 (2006.01). Способ производства концентрированной сброженной основы для кваса и напитков на зерновой основе /Кобелев К. В., Тихонова Т.А., Тихонов В.Б.; заявитель и патентообладатель Кобелев К.В., Тихонова Т.А., Тихонов В. Б. — № 2010150500/10; заявл. 10.12.2010; опубл. 10.04.2012, Бкл. № 10. — 8 с.
8. Патент РФ 2447141, МПК С^ 3/02 (2006.01). Способ производства концен-
трированной сброженной основы для кваса, не содержащего этанола, и напитков на зерновой основе / Тихонова Т. А., Тихонов В. Б., Кобелев К. В.; заявитель и патентообладатель Тихонова Т. А., Тихонов В. Б., Кобелев К. В. — № 2010150501/10; заявл. 10.12.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. № 10. — 9 с.
9. Патент РФ 2561468, МПК С^ 3/02, A23L 1/00 (2006.01) Основа концентрированная сброженная для кваса и безалкогольных напитков на зерновом сырье /Кобелев К. В., Тихонова Т. А.; заявитель и патентообладатель Кобелев К. В., Тихонова Т. А. — № 2014146805/10; заявл. 21.11.2014; опубл. 27.08.2015, Бюл. № 24. &
Исследование сравнительных характеристик кваса
Ключевые слова
высшие спирты; дрожжи; зерновое сырье; квас; молочнокислые бактерии; органические кислоты; эфиры.
Реферат
В настоящее время в мировой практике производства безалкогольных напитков большое внимание уделяют созданию натуральных ферментированных напитков. Положительная динамика рынка кваса, в первую очередь, объясняется популярностью натурального напитка, а также весьма привлекательной для бизнеса экономической составляющей. Однако, по органолептическим показателям готовый квас, с точки зрения стабильности и узнаваемости, не всегда отвечает современным требованиям потребительского рынка. Статья посвящена исследованиям основных физико-химических показателей кваса различных производителей. Результаты исследований общего содержания исследуемых соединений свидетельствуют о том, что накопление органических кислот и летучих компонентов, образующихся в процессе брожения, их состав и соотношение зависят от качества исходного сырья, расы используемых дрожжей и молочнокислых бактерий, способа подкисления готового кваса, а также технологических параметров процесса брожения. Сформирована база данных, систематизация которых позволила разработать критерии идентификации квасов. Разработанные методики (жидкостная и газовая хроматографии) позволяют идентифицировать квасы инструментальными методами. Полученную базу данных по идентификации использовали при оценке качества квасов с содержанием объемной доли спирта не более 0,5%, получаемых по инновационной технологии промышленного производства кваса, которая предусматривает производство концентрированных сброженных основ из ржаного солода и ржи с применением как дрожжевого, так и молочнокислого брожения. В процессе сбраживания квасного сусла в нем накапливаются все необходимые продукты брожения, такие как летучие компоненты и органические кислоты. Сброженное сусло после термообработки для инактивации микроорганизмов и концентрирования под вакуумом использовали для приготовления кваса. В производственных условиях с использованием концентрированных сброженных основ выпущены опытные партии кваса, в которых определяли основные физико-химические показатели. Во всех образцах содержание объемной доли спирта находилось в диапазоне 0,29-0,38%, что в соответствии с российским законодательством позволяет отнести их к безалкогольным напиткам. Состав органических кислот и летучих компонентов экспериментальных квасов свидетельствует об идентичности их качественного состава промышленным образцам. Выпуск кваса из концентрированных сброженных основ позволяет сократить длительность производственного цикла, снизить затраты на производство кваса и обеспечить выпуск высококачественного, конкурентоспособного натурального напитка со стабильными потребительскими свойствами.
Автор
Кобелев Константин Викторович. канд. техн. наук
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -
филиал ФНЦ пищевых систем имени В. М. Горбатова РАН,
119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7, [email protected]
Research of Comparative Kvass' Characteristics
Key words
higher alcohols; yeast; grain raw materials; kvass; lactic bacteria; organic acids; air.
Abstract
Nowadays beverage producers around the world pay more and more attention to natural fermented non-alcoholic drinks development. Positive dynamics of the kvass market, first of all, is explained by popularity of this natural drink, and also by an economic component, very attractive to business. However, ready kvass organoleptic parameters not always meet modern requirements of the consumers from the quality, stability and recognition points of view. This work is devoted to researches of the main physical and chemical indicators of kvass of various producers. The total content of the determined compounds is demonstrated that accumulating of the organic acids and volatile components which are formed in fermentation process, its structure and a ratio depends on quality of initial raw materials, strain of the used yeast and lactic acid bacteria, a method of final kvass acidifying as well as technological parameters of the fermentation process. On the basis of the obtained data the database was formed. This database systematization has allowed developing criteria of kvass identification. The developed method of kvass identification (liquid and gas chromatography) allows identifying kvass by instrumental analytical methods. The developed database for kvass identification has been used for quality analysis of the kvass received on the innovative technology of industrial production of nonalcoholic kvass. This technology provides production of the concentrated fermented bases from unmalted rye and rye malt with application of both yeast and lactic acid fermentation. In the course of a fermentation of the kvass wort all necessary products of fermentation, such as volatile components and organic acids are formed. The fermented wort after heat treatment for an inactivation of microorganisms and concentration under vacuum has been used for kvass preparation. Under industrial conditions with the use of the concentrated fermented bases pilot batches of experimental kvasses were prepared and were determined main physical and chemical parameters. In all samples the content of alcohol was in range from 0.29 to 0.38% vol. according to the russian legislation it allows to refer these kvasses to nonalcoholic drinks. Comparative analysis of the range of organic acids and volatile components in industrial kvass and experimental kvass samples shows the identity of its qualitative composition.The production of nonalcoholic fermented kvass from concentrated bases at factories for ready kvass production can reduce the duration of the production cycle, reduce production costs and ensure the production of high quality, competitive natural beverage.
Author
KobelevKonstantin Viktorovich,Candidate of Technical Science AH-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems of RAS, 7 Rossolimo str., Moscow, 119021, Russia, [email protected]
2•2018 ПИВО и НАПИТКИ 41
