CC BY
253
3. Установлена зависимость влияния степени насыщения пивного сусла кислородом на образование этилового спирта в ходе сбраживания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кунце В. Технология солода и пива. - СПб.: Профессия, 2001. - 883 с.
2. Иванчикова О.И., Косминский Г.И., Моргуно -
ва Е.М. Модифицированный метод определения содержания кислорода в пивном сусле и пиве. Техника и технология пищевых произ-
водств // Тез. докл. 5-й Междунар. науч.-техн. конф. (18-20 мая 2005 г., Могилев) / УО «МГУП». - Минск: Изд. центр БГУ, 2005. -С. 324.
3. Лисюк Г.М. Роль аэрации при сбраживании пивного сусла и пути снижения потребности дрожжей в кислороде // Изв. ву -зов. Пищевая технология. - 1988. - № 3. - С. 21-25.
4. Пермякова Л.В., Лисюк Г.М. Потребность в кислороде различных штаммов пивных дрожжей // Ферментная и спиртовая пром-сть. - 1987. - № 3. - С. 23-25.
Кафедра технологии пищевых производств
Поступила 22.08.05 г.
66З.4
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ КОЛЛОИДНОЙ СТОЙКОСТИ ПИВА
А.Т. ДЕДЕГКАЕВ, Д.В. АФОНИН, Т.В МЕЛЕДИНА
ОАО «Пивоваренная компания “Балтика”»
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Пиво - сложная коллоидная система. Коллоидные частицы, которые являются причиной появления мути пива, растворены в нем и имеют размеры 0,01-1 мкм. Некоторые из них обладают гидрофильными свойствами, другие - гидрофобными. Появление осадков во время хранения пива связано с укрупнением размеров частиц в результате их сталкивания, конденсации (окисления) и полимеризации. Вследствие дегидратации некоторых коллоидных соединений увеличивается их заряд и происходит взаимодействие разнозаряженных частиц, в результате чего образуется муть.
Причиной высокой мутности может быть как повышение концентрации белков, полифенолов, полисахаридов в пиве, так и нарушение режима его фильтрования вследствие образования выделенных каналов, характеризующихся резким увеличением фильтрационного канала. Коллоидную стойкость пива оценивают по появлению помутнения в процессе хранения при 20°С. Мутность определяют с помощью мутномеров при разных углах расположения детектора света: 90° для диапазона частиц 0,1-1,0 мкм (инициальная мутность) и 25° для диапазона 0,01-0,10 мкм (холодная муть), соответственно Н90/Н25, ед. ЕВС. Для разработки мероприятий, направленных на повышение коллоидной стойкости пива, необходим комплексный подход к выявлению причин высокой мутности пива и увеличению его физико-химической стабильности.
Для исследования выбран образец пива с массовой долей сухих веществ 17%, который имел мутность Н90/Н25 = 1,70/0,32, в то время как для пива длительного срока хранения эта величина составляет 0,9/0,1. Для снижения содержания декстринов в пиве применяли ферментные препараты, характеристики которых представлены в табл. 1.
Мутность пива определяли на таннометре. Для калибровки прибора использовали формазиновую суспензию, состав которой приведен в табл. 2. Выбор данного стандарта связан с тем, что распределение частиц в суспензии в рабочем диапазоне 0,1-10,0 мкм выражается функцией 1/d, где d- диаметр частиц. Кроме того, угловое распределение рассеянного света формазино-вой суспензии пропорционально для любого угла рассеяния.
Для количественного определения взвесей использовали лазерный анализатор частиц. С помощью электрофоретического анализа оценивали природу соединений, входящих в зону помутнений.
Для косвенной оценки коллоидной стабильности пива применяли два метода. Первый заключался в определении количества высокомолекулярных полипептидов (чувствительные белки, Sensitive Protein), способных реагировать с таннином. В этом случае мутность пива определяется при добавлении 10 мг танни-на на 1 л пива. Она должна быть < 0,5-0,35, тогда стойкость пива будет превышать 3 мес.
Во втором случае определяли предел осаждения белка сульфатом аммония (тест SASPL) - 1 см3 насыщенного раствора сульфата аммония на 100 см3 пива. Этот тест не дает возможности сделать прогноз по гарантийному сроку хранения готовой продукции, не яв-
Таблица 1
Препарат
Фермент
Механизм действия
Родиа ГА Биоферм L
Глюкоамилаза (a-1,4- глюкан глюкогидролаза). Синоним - амилоглюкозидаза
р-амилаза (a- 1,4-глюкан мальтогидролаза) или a-амилаза (a- 1,4-глюкан - люканогидролаза)
Гидролиз a-1,4 и a-1,6 связей в молекуле крахмала Расщепление a-1,4-гликозидных связей
Таблица 2
Ко мпонент суспензии
Концентрация, % мас.
Примечание
Гексаметилен-тетрамин (уротропин) Вода
Полимер формазина (С2И^)п Формальдегид (СН2О)
< 10
> 90
< 1
< 0,1
Рис. 1
ляется очень точным, но может дополнять предыдущий. Качество пива с пределом осаждения менее 12 мл/100 мл считают ниже среднего, 12-15 - средним, а более 18 - высоким.
Для получения пива длительного срока хранения рекомендована следующая последовательность:
установление размера частиц, определяющих мутность пива;
определение электрофоретического потенциала соединений, входящих в зону коллоидного помутнения;
разработка режима внесения вспомогательных материалов, способствующих увеличению физико-химической стабильности напитка.
Наибольшее влияние на мутность исследуемого образца пива оказывают частицы с d 0,03-0,5 мкм. С помощью электрофоретического анализа установлена полярность соединений, входящих в указанную зону (рис. 1).
Из 4 групп соединений, обладающих высокой полярностью и низкой подвижностью, 3 идентифицированы:
Анодный потенциал (-0,2784) - Полифенольные соединения
Катодный потенциал (+0,9801) - Белковые соединения
Анодный потенциал (-1,0008) - Декстрины (10-18) глюкозных остатков
Наибольший потенциал имеют белки и декстрины, что коррелирует с данными, характеризующими коллоидное состояние пива (табл. 3).
Причиной высокой мутности опытного образца пива являются белки и декстрины. Для удаления белков
При реакции взаимодействия уротропина (СбИ^^) и сернокислого гидразина (N2^804)
При разложении уротропина
применяли силикагель (гидрогель марки Люсилайт). Опыты проводили в лабораторных условиях, используя мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Часть пива фильтровали через нанесенный на фильтр кизельгур, остальное - с добавлением к кизельгуру силикагеля. План комплексного подхода к повышению коллоидной стойкости пива с учетом различных методик позволяет достичь следующих показателей Н90/Н25, ед. ЕВС:
Н90/Н25 (исходная мутность пива) 1,70/0,32
d = 0,45 (фильтрация на мембранном фильтре) 1,53/0,20
Кизельгур + d = 0,45 (фильтрация на мембранном фильтре через слой кизельгура) 1,38/0,12
Люсилайт + Кизельгур + d = 0,45 (фильтрация на мембранном фильтре через слой кизельгура с добавлением силикагеля) 1,4/0,13
Родиа ГА (добавление фермента с амилоглюкозидазной активнос тью) 1,14/0,18
Биоферм L (добавление фермента с а-амилазной активностью) 1,32/0,14
Высокая мутность пива связана с некачественной фильтрацией. Мутность напитка может быть снижена с исходной до 1,53/0,20 (Н90/Н25) только за счет применения мембранной фильтрации.
Причиной высокой мутности пива являются не только белки, так как не наблюдается существенного изменения показателя Н90 при добавлении силикагеля. Вероятно, это связано с присутствием декстринов: а-глюканов (со связями а-1,4 и а-1,6) или Р-глюканов. Эти полисахариды имеют разное происхождение: а-глюканы могут быть обнаружены в пиве при нарушении режима осахаривания, а Р-глюканы в результате недостаточно эффективных процессов цитолиза при солодоращении.
Поскольку опытный образец имеет обычную для данного сорта пива (17% СВ) вязкость (табл. 3), причиной высокой мутности пива являются не Р-глюканы, а а-глюканы, которые накапливаются в пиве в резу льта-те гидролиза крахмала. Это могут быть образующиеся
Таблица 3
Показатель Опыт Норматив (средние значения)
Чувствительные белки, ед. ЕВС 0,7 0,1
Предел осаждения, см3 (ЫН4)2804/100 см3 пива 21,4 29,0
Мутность Н90, ед. ЕВС 1,7 0,9
Танноиды, мг/л 36,8 < 53
ПФ, мг/л 168 £ 190
Декстрины (а + Р), мг/л 38,6 27-39
Вязкость, сПз 1,58 1,56-1,59
Таблица 4
Показатель
Ферменты
Глюкоамилаза (КФ 3.2.1.3)
Пуллуланаза (КФ 3.2.1.41)
Оптимальная температура для проявления активности, °С Оптимальная величина рН для проявления активности Температура инактивации, °С
при расщеплении амилопектина а-глюканы с а-1,4 связями и а-1,6 связями. Внутренние а-1,4 связи гидролизирует а-амилаза, с редуцирующего конца молекул крахмала - Р-амилаза. Составляющие 4-5% от суммы а-1,4 связей, а-1,6 связи разрушаются при участии глюкоамилазы (амилоглюкозидазы) и .К-фермен-та (пуллуланазы), действие которых во время затирания уходит на второй план вследствие более низких температур проявления их активности (табл. 4). В связи с низким сродством а- и Р-амилазы к низкомолекулярным декстринам [1], часть их остается негидролизованной: это предельные а-декстрины с числом гли-козидных остатков 4-9 ед., составляющие до 12% от общего содержания декстринов; полисахариды с преобладающим числом гликозидных остатков 13-14, составляющие до 24% от суммы декстринов; полисахариды с числом гликозидных остатков 27-60, которые в своей структуре могут иметь более двух а-1,6 связей. Все эти декстрины не дают реакции с йодом, и поэтому они могут быть причиной высокой мутности пива.
Поскольку электрофоретический анализ показал наличие в пиве полисахаридов с числом гликозидных остатков 10-18 с неизвестной природой связей между ними, в пиво перед фильтрованием вносили амилоли-тические ферменты разной направленности действия на связи между молекулами глюкозы: Родиа ГА с ами-логлюкозидазной активностью, который обладает способностью быстро гидролизовать а-1,6 глюкозидные связи, и Биоферм L с а-амилазной активностью. После обработки пиво фильтровали через мембранный фильтр с намытым на него кизельгуром. Условия опыта приведены в табл. 4.
Зависимость мутности готового пива от d частиц при воздействии ферментных препаратов представлена на рис. 2 (кривые: 1 - после фильтрации через мембранный фильтр со слоем кизельгура; 2 - после воздействия амилоглюкозидазы; 3 - после воздействия а-амилазы).
Полученные данные свидетельствуют, что центром комплексного соединения выступают амилопектиновые остатки. Практически отсутствует уменьшение мутности под действием а-амилазы - гидролиз а-1,4-глюкозидных связей не происходит, а-1,4-глю-козидные связи не доступны для а-амилазы. Мутность
55-60
5,1
65
40
5,3
70
Рис. 2
пива существенно уменьшается под действием ами-логлюкозидазы - гидролиз а-1,6-глюкозидных связей приводит к распаду комплексного соединения. Остатки амилопектина не являются высокомолекулярными, так как они доступны для взаимодействия с другими веществами. При высокомолекулярных остатках амилопектина а-1,4-глюкозидные связи подвижны и не могут образовывать жесткий каркас для создания комплексного соединения. Так же, в случае высокомолекулярных остатков амилопектина, происходил бы гидролиз а-1,4-глюкозидных связей под действием а-амилазы.
Таким образом, для снижения мутности и, следовательно, повышения коллоидной стойкости пива следует использовать силикагель, для снижения полисахаридной фракции в пиве - ферментный препарат с высокой амилоглюкозидазной активностью. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения комплексного подхода к повышению коллоидной стойкости пива.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нарцисс Л. Технология приготовления сусла. Т. II. -М.: НПО «Элевар», 2003. - 368 с.
Кафедра пищевой биотехнологии
Поступила 06.02.06 г.
