Методологические проблемы обеспечения качества и безопасности пива Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Третьяк Л.Н.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПИВА

Предложены методы решения проблемы обеспечения качества и безопасности пива как пищевого продукта, включающие проект стандарта качества пива; ориентированный на международные адекватные нормы суточного потребления основных компонентов состава пива. Разработаны методы комплексной оценки токсичности микропримесей пива, сопоставленные со способами управления вкусоароматическими свойствами пива.

Международная организация по стандартизации ИСО стандартизирует понятие «качество» как совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности и реализуемых через степень соответствия присущих объекту характеристик требованиям.

Основной международной проблемой обеспечения качества пива на сегодняшний день является отсутствие стандарта качества пива как пищевого продукта и соответственно отсутствие технического регламента на производство пива. Это привело к многовариантности технологий пивоварения. В условиях юридической неопределенности качество пивоваренной продукции оценивается по степени санитарноэпидемиологической загрязненности конечного продукта или по стандартам сельскохозяйственных производителей сырья. Причем требования, как видно из таблицы 1, существенно расходятся.

Таблица 1 - Соотношение санитарных норм содержания минералов в пиве и воде с нормами биологиче-

ской потребности человека в этих минералах, в мг/кг

Металлы Вода питьевая СанПиН 2.1.4.1074-01 Зерно, солод СанПиН 2.3.2.1078-01 Пиво СанПиН 2.3.2.1078- 01 4 0 - 5 1 9 1 г1 м. 3 1=Д од С ММ

Ртуть 0,0005 0,03 0,005 0,05

Свинец 0,03 0,5 0,3 0,1

Кадмий 0,001 0,1 0,03 0,02

Мышьяк 0,05 0,2 0,2 0,25

Железо 1,0 н/н * * 5 1 * 0 0 2 45,0

Медь 1,0 н/н 5,0** 5,0-10,0

Цинк 5,0 н/н 10,0** 40,0

Олово 7,0 н/н 20,0*** 40,0

Примечание: ^Стандарт Украины- ГОСТ УК 3473-78 «Пиво. Общие технические условия»; **Стандарт Казахстана - СТ РК 10-2006 «Пиво. Общие технические условия»; *** Стандарт Чехии - Закон о пищевых продуктах (№110/1997 Sb) в редакции №456/2004 Sb.

В этих условиях производители пива ориентируются на удовлетворение национальных потребительских предпочтений, что соответствует требованиям ИСО 9000 - 2008, и международных пищевых стандартов комиссии Kodex Alimentarius [1].

По данным, полученным в результате социологического опроса при участии фирмы социологических и маркетинговых исследований (СИМИС-г. Оренбург), отечественные потребители не углубляются в ингреди-ентный состав, обеспечивающий пиво достойного качества. При этом их оценки (в опросе приняло участие 750 человек г. Оренбурга и Оренбургской области) не могут быть объективными характеристиками пива как пищевого продукта. Вектор потребительских предпочтений, полученный по результатам попарных корреляций признаков общего удовлетворения (см. рисунок), смещен в сторону страха перед вредностью пива и риском последствий повышенного содержания сивушных масел. При этом потребители ориентированы на внешние органолептические проявления качества продукта. Среднестатистический потребитель не знает (и не обязан знать!) внутренних - базовых свойств продукции. Принцип «Ориентации на потребителя» имеет существенное коммерческое значение, но также абсолютно бесперспективен в качестве основы создания оптимального технологического процесса в силу отсутствия у респондентов профессиональных знаний процесса пивоварения.

Требования существующего СанПиН 2.3.2.1078-03 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и принятого в 2010 г Технического Регламента на пивоваренную продукцию также не отражают оптимизированного состава пива.

Считаю рациональным взять за основу характеристик качества многокомпонентного состава пива нормативы суточной биологической потребности взрослого человека, определенные как адекватные нормы потребления в МР 2.3.1.1915-04 [2], которые согласованы с международными нормами нутрициологов. При

этом оказалось, что 1 литр пива, произведенного пивоварами Оренбургской области, удовлетворяет лишь меньшую часть потребностей взрослого человека (таблица 2).

Таблица 2 - Суммарное содержание минеральных веществ в 1 л пива «Жигулевское», % по массе

Вещество потребности Вещество % потребности Вещество % потребности

Кремний 100 Железо 10 Алюминий 3

Хром 50 Никель 10 Свинец 3

Фосфор 33 Марганец 8 Калий 1,5

Магний 27 Бор 7 Ртуть 1,3

Мышьяк 25 Литий 6 Кадмий 1,2

Иод 12,5 Кальций 5 Цинк 0,6

Натрий 12 Кобальт 5 Ванадий 0,2

Селен 10 Медь 4,5 Олово 0,02

Полученные автором на базе московского Центра Биотической Медицины данные [3] свидетельствуют о том, что минеральный состав пива явно беднее потребности человека в этих элементах: кроме кремния

для статуса «полноценного по минералам продукта» пиву недостает остальных 24 химических элементов. Из чего следует, что минералы не могут быть критериями токсичности пива как пищевого продукта.

При нормировании минерального состава пива становится очевидной необходимость строго юридического разграничения применимости нормативов санитарного законодательства, регламентирующих критерии и уровни внешнего загрязнения пищевого продукта и гигиенических нормативов пищевой промышленности, характеризующих пищевые свойства продукта. К пиву нельзя применять те же критерии качества и безопасности, что и к промышленным стокам, сбрасываемым в открытые водоемы. В процессе пивоварения происходит неоднократная термическая обработка промежуточного продукта, кипячение сусла и пастеризация пива. Иными словами мониторинг качества пива следует вести не по индикаторным экологическим загрязнителям и не по санитарному критерию «ионы тяжелых металлов суммарно». Следует учесть, что минераль-

ные соли тяжелых металлов являются токсичными, тогда как соединения этих металлов с органическими кислотами являются биологически незаменимыми нутрициентами.

В связи с этим возникает проблема поиска критериев качества и безопасности пива как пищевого продукта. Доказанная связь кобальтовой миокардиопатии потребителей с технологической добавкой солей кобальта привела к его замене как пенообразователя; пивовары так же отказались от применения формальдегида как консерванта из-за его возможного тератогенного эффекта. Подозреваемая ответственность твердых смол хмеля за возникновение рака толстого кишечника привела к изменению технологии варки сусла. Однако какие-то из компонентов пива все - таки ответственны за возникновение пандемии пивного алкоголизма !

Следует отметить, что половина из более 2000 компонентов состава пива потенциально токсичны. Проведенное нами компьютерное моделирование и оценка токсичных свойств отдельных компонентов состава пива по программе PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) [4] показало зависимость патофизиологического влияния веществ на органы-мишени организма от дозы этих веществ.

Мы пришли к выводу, что не следует проводить технологический мониторинг веществ, токсичность которых менее 0,1 % суммарной токсичности 1 л пива. Полученные данные вошли в противоречие с существующими методами оценки токсичности любого химического соединения состава пищевого продукта при уровне нормирования по предельно-допустимым концентрациям (ПДК), т.е. на уровне недействующих доз. Благородный порыв основоположников оценки безопасности продукта относительно нулевого уровня привел к тому, что 1 л чешского эля превышает единицу допустимого риска в 134 раза. При этом упущено, что сравнение суммарной токсичности комплекса веществ с нулевым недействующим уровнем соответствует математической неопределенности. По мнению основоположников российской токсикологической школы [5] единственно достоверным и статистически значимым критерием является величина LD50 , т.е. доза вещества, рассчитанная в миллиграммах на один килограмм массы тела, приводящая к смерти 50% экспериментальных животных. Эта величина известна для всех веществ, даже для витаминов, и на нее следует ориентироваться. Поэтому мы рекомендуем сопоставлять фактические концентрации любых из компонентов любых пищевых продуктов с их токсической дозой. Это методологический подход дает возможность технологам конкретный механизм управления качеством и безопасностью пищевого продукта: при уменьшении концентрации токсиканта неизбежно уменьшается суммарная токсичность компонентного состава пищевого продукта.

Специфика пива как пищевого продукта состоит в том, что потребитель не может ощущать токсичность отдельных компонентов, и настроен только на удовлетворение своих органолептических потребностей. Автором разработан механизм оценки взаимосвязи степени токсичности отдельных компонентов состава пива и их влияния на вкус и аромат пива. При этом получена возможность математического выражения вкусоароматического букета пива путем сопоставления фактической (реальной) концентрации вкусоароматического вещества с порогом его ощущения в виде «вкусоароматической дозы» (см. таблицу 3).

Таблица 3 -Соотношение вкусоароматических и токсикологических характеристик химических веществ состава пива

Химическое соединение Доля в общей сумме вкусоароматических доз, % Доля группы, в сумме вкусоароматических доз, %, Доля в-ва в общей сумме токсичности,% Доля группы, в сумме общей токсичности, %

Носители горького вкуса н/д

Горечи пива 34,38 2=50,03 н/д

Изо-альфа кислоты 6,55 н/д

Ксантогумол 9,10 н/д

Носители сладковатого и приторного привкусов

Глицерин 22,92 2=25, 65 0,52 2=0,5209

Диацетил 2,73 0,0009

Носители серных привкусов

Диметилсульфид 3,27 4 7 4 = И 0,0002 2=3,3202

Этилмеркаптан 0,82 0,0000

Диоксид серы 0,65 3,32

Носители фруктовых привкусов

Изопентилацетат 3,17 2=12,44 0,144 2=10,9656

Ацетоин 1,64 н/д

Этилацетат 1,64 9,95

Метилацетат 1,64 0,0004

Изоамилацетат 1,23 н/д

Винилацетат 1,09 0,0015

Изобутилацетат 0,74 0,01

Ацетальдегид 0,59 0,41

Фенилацетат 0,44 н/д

2-фенилэтанол 0,26 0,86

Носители жирных и мыльных привкусов

Каприловая кислота 8 1 2 2=3,27 5 1 0 2=0,2231

Масляная кислота 0,82 0,07

Лауриновая кислота 4 1 0 0,0012

Каприновая кислота 3 1 0 0,0019

Носители винного, алкогольного или сивушного привкусов

Изоамиловый спирт 2,46 2=3,88 3,05 2=3,5704

Метанол 0,79 0,41

Пропиловый спирт 0,39 0,04

Изобутиловый спирт 0,16 0,07

Бутиловый спирт 0,08 0,0004

Из данных таблицы 3 следует, что наибольшей суммарной токсичностью обладает группа фруктовых привкусов, равной 10,966% (группе принадлежит 12,44% общей суммы фруктовых ароматов). В группе по токсичности преобладает этилацетат. При концентрации в пиве, равной 30,0мг/л, он отвечает за 9,95% всей токсичности литра пива. Т.е. его вклад в токсичность в 6,07 раза превышает его вклад в вкусоароматический букет пива. На этом основании мы считаем его критериальным представителем группы фруктовых привкусов. На втором месте находится 2-фенилэтанол: при концентрациях 20,0 мг/л ему принадлежит

0,86% общей токсичности, при соотношении токсичность/ароматика, равном 3,31. На третье место в группе выходит изопентилацетат: при концентрации в 3,1 мг/л ему принадлежит 0,144% всей токсичности лит-

ра пива, а его вклад в токсичность в 22 раза превышает вклад в органолептику. Его вклад в токсичность значительно уступает его вкладу в органолептику, в связи, с чем нет необходимости ограничивать его концентрацию в пиве. Остальные представители этой группы, кроме ацетальдегида, по уровню токсичности ниже предела 0,045%, а соотношение токсичности к влиянию на аромат приближается к нулю. Уровень этих соотношений при принятых концентрациях мы считаем незначимым, а эти вещества не рассматриваем как влияющие на вкус, аромат или токсичность пива. В связи с этим нормировать их содержание в пиве мы не считаем необходимым.

1

Общее удовлетворение пивом: 1- Вкус; 2 Аромат; 3 - Выраженная хмелевая горечь; 4 -Содержание алкоголя; 5 - Прозрачность; 6- Пенообразование; 7 - Риск последствий повышенного содержания сивушных масел; 8 - Срок и условия хранения; 9- Страх вредности пива; 10 - Цена; 11- Эстетическая привлекательность упаковки; 12- Объем упаковки; 13- Тара; 14- Название марки (бренд); 15- Количество и характер информации на этикетке; 16- Реклама; 17 - Доступность; 18 - Рекомендации друзей; 19 - Допро-дажное обслуживание (охлаждение); 2 0- Места продажи и потребления

Рисунок - Вектор потребительских предпочтений респондентов Оренбургской области

На втором месте оказалась группа носителей винно-алкогольно-сивушного привкуса (3,57%), вклад которых в ароматику (3,88%) примерно равен вкладу в общую токсичность. Изоамиловый спирт при концентрациях 105,0 мг/л обладает токсичность 3,05% с не существенным превышением токсичности над аромати-кой (2,46%). Это является основанием для нормирования его концентрации (уменьшение не менее чем в 3 раза), тем более что остальные представители этой группы - носители таких же привкусов - имеют токсичность на два-три порядка меньше чем изоамиловый спирт и в существующих концентрациях компенсируют возможное снижение этого специфического пивного привкуса.

Вклад в токсичность группы представителей серного привкуса составляет 3,3202%. Ведущим является вклад диоксида серы, который по токсичности в 5 раз превышает его вклад в органолептику. Токсичность этилмеркаптана более чем на четыре порядка уступает его резкоотрицательной ароматике, способной исказить вкусовое восприятие пива. На этом основании его присутствие в составе «нормального» пива не допустимо. Вклад диметилсульфида во вкусоароматику пива (3,27%) также на четыре порядка превышает его токсичность, т.е., токсичность этих двух носителей серных привкусов не является определяющим параметром. Но их отрицательная вкусоароматика исключает их присутствие в составе «нормального» пива. С целью снижения в три раза токсичности этой группы мы считаем, что концентрация диоксида серы должна быть ограничена до 3 мг/л. Технологически эти требования можно реализовать, осуществив барбо-таж готового пива, например, углекислотой или азотом.

Четвертое место по токсичности принадлежит группе веществ-носителей сладковатого привкуса

0,5209%. В группе преобладает глицерин: при концентрациях в пиве 1400 мг/л ему принадлежит 0,52%

токсичных доз и 22,92% вкусоароматических при совершенно незначимых соотношениях токсичности и вкуса (0,023). Иными словами глицерин входит в состав стандарта «нормального пива» без ограничений по величине токсичности. Однако вклад глицерина в группу носителей сладковатого привкуса является определяющим (89,36% сладкого), поэтому мы ограничили его концентрацию в составе «нормального пива» до 1,0 грамма. Эта концентрация обеспечит его избыточную пенообразовательную способность (ПДКв= 0,0 6мг/л), возможное снижение сладковатого привкуса может быть компенсировано вкладом несброженных сахаров.

В группе носителей жирных и мыльных привкусов суммарной токсичностью 0,2231% преобладает вклад каприловой кислоты (0,15%). При концентрациях 8,0 мг/л ее вклад во вкусоароматику составляет 2,18% или 67% от вклада всей группы. Остальные жирные кислоты значительно уступают каприловой кислоте по концентрациям, по токсичности и по вкладу во вкусоароматику. Это исключает их внесение в перечень стандартных показателей.

У всех представителей группы горького вкуса, имеющих подавляющую долю вклада в общий вкусоароматический букет пива (50,03%), вкусовые характеристики являются определяющими. При этом основной вклад принадлежит многочисленным трудно нормируемым химическим соединениям состава конечного экстракта пива, как считается, переходящим в сусло при его кипячении с хмелем. В связи с этим современные технологии для недопущения перехода канцерогенных смол хмеля в сусло, рекомендуют добавлять хмелевые горечи непосредственно в пиво. На этом основании участие горечей в стандарте «нормального» пива можно ограничивать только концентрациями ведущих представителей хмелевой горечи. Изучив подробный состав хмелепродуктов, мы отдали предпочтение изо-альфа-кислотам (в реальном пиве 6,55%) и ксан-тогумолу (9,1% от общего вкусового букета). Учитывая повышенную чувствительность человека к горечам в составе любого вкусового букета, предлагается ограничить концентрации хмелевых горечей не более 5 мг/л.

Увеличивая или уменьшая концентрации веществ любой из групп, появилась возможность технологического управления букетом пива и качеством пищевого продукта.

Предложенные пути решения методологических проблем применимы к обеспечению качества не только пива, но и любого пищевого продукта.

Учитывая существующие реалии потребительских предпочтений и технологических возможностей оздоровления реального пива, мы не можем согласиться с рекомендациями ВОЗ для Европы, предписывающими нормы суточного потребления не более 330 мл любого пива. Мы подготовили для гармонизации со странами ВТО [6] проект стандарта качества и безопасности пива, нормы потребления которого будет определять сам потребитель, учитывая суммарную токсичность 1 л данного бренда пива, соотнесенную с массой собственного тела и скоростью потребления.

Ниже приведены показатели качества и безопасности 1 л пива, которые, на наш взгляд, должны быть стандартизированы как состав «нормального пива»:

- концентрация этанола (разумный оптимум =3% m);

- Общая сумма токсичных доз веществ одного литра пива не должна превышать 30% токсичности 100 г 100% этанола;

- общая минерализация не менее 1,5 г/л; (сухой остаток до 5,0г/л);

- кислотность - не более 4,5 к.е.;

- содержание углекислоты - не менее 0,33% m;

- концентрация вкусоароматических веществ:

1) горечи хмеля: изо-альфа-кислоты, ксантогумол - не менее 5,0мг/л

2) глицерин - не более 1,0 г/л;

3) носители фруктовых ароматов: этилацетат - не более 10,0 мг/л.; изопентилацетат- не более 3,0

мг/л;

4) носители серных привкусов: диоксид серы - не более 3,0мг/л;

5) носители винно-алкогольно-сивушных привкусов: изоамиловый спирт - не более 10 0,0 мг/л;

6) метанол - не более 10,0мг/л;

- вкусовые добавки и витаминоподобные вещества, разрешенные

МР 2.3.1.1915-04, в дозах, соответствующих «адекватному уровню суточного потребления», в том числе:

-витамин В1- не менее 150мг/л;

-витамин С- не менее 100,0мг/л;

-биотин - не менее 1,0мг/л;

-фолиевая кислота - не менее 1,0 мг/л;

Срок хранения: не менее 3 0 дней для пастеризованного пива.

При подсчете общей токсичности «стандартизованного пива» данного состава оказалось, что общее число токсичных доз оказалось равным 5,96 доз. Это соответствует 69,2% суммарной токсичности литра реального 4% пива с начальной 11% экстрактивностью или 27,1% токсичности 100 г 100% этанола.

Разработанные подходы в решении методологических проблем обеспечения качества пищевых продуктов открывают возможности создания модели сорта пива с заданными вкусоароматическими свойствами. Это соответствует одной из актуальных тенденций мирового рынка пива, когда традиционные вкусовые букеты корректируются различными вкусовыми добавками. Так, например, ОАО «Пивоваренная компания «Балтика»» приступила к выпуску нового сорта пива с вкусовыми добавками, сочетающими вкусы легкого пива и тропического лайма. [7, С.20-21].

Со своей стороны автором разработан и запатентован способ производства пива не только с пониженной токсичностью, но и с включением соединений, нивелирующих вредное воздействие пива на ряд функциональных систем организма, так называемых «органов-мишеней». Речь идет не только о производстве пива с антиканцерогенными свойствами, но и обладающим гепатопротекторными, адаптогенными и усиленными антиоксидантными свойствами [ 8 ]. Это решение открывает путь к созданию пива с заведомо целебными свойствами и делает бессмысленной дискуссию о «безопасных дозах пива».

Учитывая размах пивного алкоголизма в пивопроизводящих странах, необходимы согласованные международные меры по гармонизации национальных стандартов качества и методов технологического мониторинга за содержанием токсичных микропримесей пива.

ЛИТЕРАТУРА

1. Что такое Кодекс Алиментариус? : пер. с англ. / ФАО/ВОЗ. - М. : Весь Мир, 2006. - 44 с..

2. МР 2.3.1.1915-04 Рациональное питание. Ре комендуемые уровни потребления пищевых и

биологически активных веществ. - [Электронный ресурс]-

http://docyment.ru/doc/5245.htm- время обращения 10.06.09.

3. Третьяк, Л. Н. Миграция химических элементов в технологическом процессе производства пива / Л. Н. Третьяк, А. В. Скальный, Е. М. Герасимов // Изв. высш. учебных заведений. Пищевая технология. -Краснодар, 2009. - № 5-6 (311-312). - С. 24-26.

4. Поройков, В. В. Компьютерное прогнозирование спектра биологической активности низкомолекулярных пептидов и пептидомиметиков / В.В. Поройков [и др] // Биоорганическая химия. -

2000. - №5. т. 26. - С.330-339. - [Электронный ресурс] http://www.rjbc.ru/arc/2 6/5/033 0-

0339.pdf

5. Саноцкий, И.В. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений / И.В. Саноцкий, И.П. Уланова. - М. : Медицина, 1975. - 327 с.

6. Третьяк, Л. Н. Унифицированный стандарт качества и безопасности пива / Л Н. Третьяк, Е. М. Ге-

расимов // Индустрия напитков. - 2009. - № 3.- С. 32-34.

7. Индустрия напитков - Новости : информ. бюл. / учредитель рекламное агентство «Веко». - М. :

Веко. - 2009. - № 4. - 44 с.

8. Пат. 2383587 Российская Федерация, МПК7 C12C 11/00. Способ производства пива / Л. Н. Третьяк,

Е. М. Герасимов ; заявитель и патентообладатель Оренбург. гос. ун-т. - 2008119253/13 ; заявл.

15.05.2008 ; 10.03.2010, Бюл. № 7. - 3 с.