CC BY
80
ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 663.41; 663.45 DOI: 10.24411/2072-9650-2020-10017
Методы получения безалкогольного и слабоалкогольного пива
К.В. Кобелев, д-р техн. наук; Т.Н. Волкова*, канд. биол. наук; И.В. Селина; М.С. Созинова
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, Москва
Дата поступления в редакцию 20.04.2020 Дата принятия в печать 09.06.2020
Реферат
Рынок безалкогольного и слабоалкогольного пива в последние годы значительно вырос и, по прогнозам, будет продолжать расти. Тем не менее, безалкогольное и слабоалкогольное пиво имеет органолептические проблемы и не пользуется признанием со стороны многих потребителей. Для получения безалкогольного и слабоалкогольного пива применяют физические и биологические методы. Физические методы (деалкоголизация) фокусируются на мягких и наиболее избирательных способах удаления этанола из пива обычной крепости, чтобы не ухудшить вкус. Биологические методы концентрируют свое внимание на пониженном образовании этанола за счет остановки или замедления брожения. Существует также способ снижения образования этанола путем применения нетрадиционных дрожжей, то есть не относящихся к роду Saccharomyces, к которому относятся обычные пивные дрожжи. Исследования по применению несахаромицетных дрожжей для производства слабоалкогольного пива в последние годы расширяются и углубляются, что потенциально может привнести в пиво новые вкусы. Последний метод привлекает еще и тем, что его применение не требует дополнительного специального оборудования, в отличие от физических методов деалкоголизации. Дефекты вкуса в слабоалкогольном или безалкогольном пиве появляются в ходе любых процессов удаления или снижения концентрации этанола. Все технологии деалкоголизации ведут к значительной потере летучих вкусоароматических соединений (высших спиртов, эфиров). По мнению многих авторов, минимальных потерь достигают при использовании метода мембранной фильтрации. В настоящем обзоре рассмотрены различные способы получения безалкогольного и слабоалкогольного пива и порождаемые этими технологиями вкусоароматические дефекты пива.
Ключевые слова
безалкогольное пиво; деалкоголизация; ограниченное брожение; сенсорные особенности; слабоалкогольное пиво. цитирование
Кобелев К.В, Волкова Т.Н, Селина И.В, Созинова М.С. (2020) Методы получения безалкогольного и слабоалкогольного пива // Пиво и напитки. 2020. №2. С. 24-30.
Methods of Alcohol-free and Low Alcohol Beer Production
K. V. Kobelev, Doctor of Technical Science; T. N. Volkova*, Candidate of Biological Science; I. V. Selina; M.S. Sosinova All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry -Branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow
Received: April 20,2020 Accepted: June 9,2020
Abstract
The nonalcoholic and low alcohol beer market has significant growth in the past years and forecasted to keep growing. However, nonalcoholic and low alcohol beer has organoleptic issues and lacks acceptance from many consumers. The production of nonalcoholic and low alcohol beers can be divided into two main categories: physical methods and biological methods. The physical methods (dealcoholization) focus on gentle and the most selective ways possible to remove ethanol from normal strength beers to not compromise the taste. The biological methods are based on limited ethanol production during fermentation. The new approach to reduce the ethanol formation is the application of special, so-called nonconventional, non-Saccharomyces yeasts. Investigations on the application of yeasts from non-Saccharomyces sector are expanding in recent years. These strains can potentially introduce new flavors to nonalcoholic and low alcohol beers. This method is also attractive because it can be performed without special equipment, as opposed to physical methods. Taste defects in nonalcoholic and low alcohol beers are due to an undesirable effect derived from the main ways of eliminating or reducing the ethanol in beer. All dealcoholization technologies are responsible for the characteristic sensorial defects in the final product due to insufficient wort aldehyde reduction and a loss of volatiles (higher alcohols and esters). According to many authors, all the technologies led to significant losses of volatiles, the smallest being observed in the case of the membrane processes. This review presents an overview and comparison of these techniques and provides an evaluation of sensorial properties of low alcohol and an alcohol-free beer.
Key words
nonalcoholic beer; dealcoholization; limited fermentation; sensory low; alcohol beer. Citation
Kobelev K. V, Volkova T. N, Selina I. V, Sosinova M. S. (2020) Methods of Alcohol-free and Low Alcohol Beer Production // Beer and Beverages = Pivo i Napitki. 2020. No. 2. P. 24-30.
tatyana.volkova41@gmail.com © Кобелев К. В, Волкова Т. Н, Селина И. В, Созинова М. С, 2020
tatyana.volkova41@gmail.com © Kobelev K. V, Volkova TN, Selina I. V,, Sosinova M.S, 2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
2•2020
'технология
В последние несколько лет наблюдается очевидное снижение потребления пива на рынке пивоваренной продукции. Лишь один сектор рышка явно выщеляется — это безалкогольное пиво. В Германии вытуск его вырос более чем на 50 % с 2014 г. и уже достиг приблизительно 5 млн гл, доля его на рышке возросла до 6,3 % [1]. Безалкогольное пиво как солодовый напиток с пониженным содержанием калорий, освежающий, с различными питательными и физиологически позитивными свойствами больше не относится к нишевыгм продуктам. Для пивоваров эта категория продуктов обещает экономические выггоды в виде стабильно растущего рынка, а также нередко более низкой налоговой нагрузки. Кроме того, пивоваренная промышленность, демонстрирующая медленное снижение, ищет способов расширения своей продуктовой линейки за счет растущей доли безалкогольного и слабоалкогольного пива [1, 2].
В то же время предпочтение потребителя в отношении слабоалкогольного и безалкогольного пива возрастает благодаря повышающемуся интересу к собственному здоровью, в частности, к снижению веса, и с учетом поощрения ответственного употребления алкоголя, особенно за рулем. Более того, безалкогольное пиво оказыгвает на потребителя оздоравливающее действие благодаря присутствию в нем полез-ныгх компонентов (антиоксидантов, растворимой клетчатки, витаминов и минералов), сниженному поступлению калорий и отсутствию негативного аспекта потребления алкоголя [2].
Терминология в сфере безалкогольного пива и соответствующие лимиты содержания алкоголя не едины. Классификация безалкогольного пива определена в законодательстве отдельных стран. Во многих европейских странах — Германии, Швейцарии, Австрии, Финляндии, Португалии — термин «безалкогольное» («alcohol-free») допускает максимальное содержание 0,5 %об. этанола. В Дании и Нидерландах термин «alcohol-free» может быть применен к пиву с содержанием этанола ниже 0,1 %об., в Великобритании термин «alcohol-free» относится к пиву с менее чем 0,05 %об. этанола, а термин «dealcoholized» — когда содержание алкоголя ниже 0,5 %об. В США и Китае лимит <0,5 %об. описывается термином «non-alcoholic». Другие страны, как Испания и Франция, более толерантны к термину «alcohol-free»,
установив лимит 1,0 и 1,2 %об. соответственно [2].
Для безалкогольного пива в мире существуют различные наименования: «alcohol-free beer», «near beer», «small beer», «dealcoholized beer». Все они означают пиво с содержанием алкоголя в пределах 0,0-0,5 %об. В настоящем обзоре безалкогольное пиво определяется как пиво с содержанием алкоголя <0,5 %об. Слабоалкогольное пиво, также называемое «low alcoholic beer», «lower alcohol beer», «low-point beer», «alcohol-reduced beer», а иногда «light beer», содержит разное количество алкоголя, в зависимости от законодательства данной страны [2]. В настоящем обзоре придерживаются определения, что содержание алкоголя в слабоалкогольном пиве составляет 0,6-3,5 %об.
Состояние рынка безалкогольного и слабоалкогольного пива. Поведение сектора безалкогольного и слабоалкогольного пива на существующих и вновь возникающих рынках может быть обязано новой политике, демографии, трендам жизненного стиля и улучшающимся методам производства. Мировой рынок безалкогольного и слабоалкогольного пива демонстрирует общее увеличение на 20 % за период с 2011 по 2016 гг. и (по прогнозам) обещает вырасти еще на 24 % до 2021 г. [3]. Сегмент безалкогольного пива (<0,5 %об.) рос по общему объему на 21 %, с 31,9 до 38,7 млн гл, и по объему розничной продажи — на 38 %, с 7,1 до 9,9 млрд евро за 5-летний период 2012-2017 гг. Регион Ближний Восток-Африка и регион Западной Европы представляют самые большие рынки как по объему, так и по стоимости. Однако наибольший рост наблюдали в регионе Латинской Америки, где увеличение по объему и стоимости составляло 168 и 296 % соответственно. Все региональные рынки показали рост за последние годы, за исключением рынка Северной Америки, который демонстрировал стагнацию и даже снижение на 1 % по объему [3].
Западноевропейский рынок безалкогольного пива в 2017 г. был наибольшим по объемам и составлял 41 % от мирового. В частности, германский рынок безалкогольного и слабоалкогольного пива — один из самых больших в мире. В 2016 г. он составлял по объему 41 % от общего рынка в западноевропейском регионе (за ним шла Испания с 39 %, далее вся остальная Европа с 20 %), и 14 % от всего миро-
вого рынка безалкогольного и слабоалкогольного пива. Согласно данным Германской Ассоциации Пивоваров, немецкое безалкогольное пиво занимало в 2017 г. долю более 6 % на рышке Германии, представляя более 400 различный брендов [3].
Рост потребления безалкогольного пива был значительным в регионе Ближний Восток — Северная Африка за последние 5 лет. Считается, что в настоящее время этот регион составляет 27 % по объему от общего объема безалкогольного пива.
Северная Америка держит особую позицию на рынке безалкогольного пива, потому что, в противоположность всем другим регионам, не испытывает роста в последние 5 лет. Действительно, почти каждым второй новый сорт, реализуемый на рынке США (88 % от общего объема рынка в регионе Северной Америки), в 2015 г. имел крепость 6,6 %об. или выше. Предполагают, что причина значительного количества выпущенного пива с высокой крепостью состоит в широком распространении крафтового пивоварения. Высокая крепость — это способ для крафтовых пивоваров дистанцироваться от главного потока более мягких сортов лагерного (светлого) пива и доминировать в розничной продаже в последние 10 лет со своими сортами пива, расширяя традиционные границы в 4-5 %об. [3].
Учитывая тот факт, что начинают появляться крафтовые безалкогольные пивоварни (например, в Лондоне и в США), и что многие другие крафтовые пивоварни добавляют безалкогольное и слабоалкогольное пиво в свою продуктовую линейку, это может означать, что рост рынка безалкогольного и слабоалкогольного пива в Северной Америке уже начался [3].
Фактором повышения внимания пивоваров к безалкогольному пиву служит также введение более строгого государственного законодательства в отношении водителей в состоянии алкогольного опьянения или запрета на продажу алкогольной продукции.
Методы получения безалкогольного и слабоалкогольного пива. Производство безалкогольного и слабоалкогольного пива в целом может быть разделено на две главные категории: физические и биологические методы [1, 3-5]. Физические методы основаны на удалении спирта из готового традиционного пива (деалкоголизации), биологические базиру-
2•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
технология'
Таблица 1
Методы получения безалкогольного пива
Физические (деалкоголизация) Биологические (снижение образования этанола)
Выпаривание Изменение режимов затирания
Термические Ректификация (ректификационная колонна) Традиционное пивоваренное оборудование Незавершенное или остановленное брожение
Колонна с вращающимся конусом (низкотемпературная вакуумная дистилляция) Специальные дрожжи
Диализ
Обратный осмос
Мембранные Осмотическая дистилляция
Нанофильтрация
Первапорация Специальное оборудование Режим непрерывного брожения
Сверхкритическая флюидная экстракция с иммобилизованными дрожжами
Разные Экстракция твердым СО2
Десорбция
Микробные топливные элементы (microbial fuel cell, MFC)
ются на снижении продукции этанола дрожжами в ходе процессов затирания и брожения (табл. 1) [3]. Помимо методов, перечисленных в таблице 1, предлагают использовать новые виды сыфья, содержащего меньше углеводов [6]. Технологии, применяемые в промышленный масштабах, часто представляют собой комбинации стратегий, использующих традиционное пивоваренное оборудование [4].
Физические процессы, разделяющиеся на термические и на методы мембранной фильтрации, ставят своей задачей удаление алкоголя из традиционного пива и требуют значительных вложений в специальное оборудование.
В случае термических процессов пиво нагревают для выпаривания этанола, при этом одновременно частично или полностью испаряются летучие ароматические компоненты [4, 6].
В ходе процессов, основаннык на мембранной фильтрации, этанол удаляется, так же как и ароматические компоненты, главным образом, в соответствии с их молекулярным весом. В обоих случаях может происходить уменьшение ароматики и «тела» пива, сопровождающееся образованием значительной кислотности [1].
Физические методы деалкоголизации пива и других напитков рассмотрены и детально обсуждены в обзорах Branyik et al. [4], Müller et al. [1], Mangindaan et al. [5].
Вакуумная дистилляция была одним из первых методов, с помощью которых делали пиво с содержанием алкоголя менее 0,5 %об. [7]. В ходе этого процесса пиво нагревается и
алкоголь удаляется из него методом дистилляции. Это надежный способ удаления алкоголя из пива, но он может ухудшать сенсорные показатели. Процесс нагревания может порождать посторонние запахи, окисленные или автолиза. Метод требует довольно дорогого оборудования, что неприемлемо в случае крафтового пивоварения.
Мембранная фильтрация — второй общепринятый метод [7]. Мембрана, предназначенная для этого процесса, пропускает алкоголь, пигменты и некоторые вкусо-ароматические компоненты. В результате алкоголь и вода удаляются из пива. Алкоголь отгоняется, а вода и ряд ароматических компонентов возвращаются в пиво. Эта методология более доступна для небольших крафтовых пивоварен и для появления на рынке более дешевых продуктов. Главный недостаток, связанный с мембранной фильтрацией, — возможность утраты части вку-соароматики вместе с алкоголем. Однако, возможно и получение хороших результатов. По мнению Mangindaan et al. [5] и Blanco et al. [6], это наиболее перспективный метод деалкоголизации напитков.
Биологические методы получения безалкогольного и слабоалкогольного пива подразделяются на две группы по весьма существенному признаку: методы 1-й группы можно использовать на традиционном пивоваренном оборудовании, методы 2-й требуют специального оборудования и дополнительных инвестиций [3] (см. таблицу 1).
Первая группа методов — это изменения в режимах затирания и(или)
брожения, а также применение новых видов дрожжей, отличнык от обыга-ных пивоваренных дрожжей рода Saccharomyces.
Во 2-ю группу входят методы непрерывного культивирования дрожжей, иммобилизованнык на специальный носителях. Для этого требуются ферментеры и дополнительное оборудование.
Биологические методы могут быггь неплохим способом получения слабоалкогольного пива, но при этом трудно достигнуть величины содержания спирта ниже 0,5 %об.
Изменение режимов затирания. Затирание состоит из комплекса физических, химических и биохимических (энзиматических) процессов, главная цель которык — полностью расщепить крахмал до сбраживаемык сахаров и растворимык декстринов. Спектр образующихся сахаров зависит от активности присутствующих ферментов. р-амилаза (температурный оптимум 62...65 °С) продуцирует ферментируемым сахар мальтозу, тогда как а-амилаза (температурный оптимум 72...75 °С) образует сначала несбраживаемые сахара (декстрины), а при продолжительном действии также и сбраживаемые сахара [8].
Изменения в режиме затирания за счет повышения или понижения температуры затора могут снизить количество сбраживаемых сахаров (мальтозы, глюкозы и мальтотриозы). Средний состав сбраживаемых сахаров в сусле следующий: 12 % глюкозы и фруктозы (0,8-2,8 %), 5 % сахарозы, 65 % мальтозы, 17,5 % мальтотриозы [8]. Поддержание температуры затора выше 70 °С дает больше декстринов. Этот способ позволяет получить слабоалкогольное пиво, но одновременно может придать ему «сусловой» привкус и аромат. Разбавление водой и повышение уровня карбонизации — два способа борьбы с «сусловым» вкусом и запахом [1]. Холодное затирание — еще один способ, при котором температура затора поддерживается ниже температуры разжижения крахмала (желатинизации).
Методы, основанные только на изменениях режимов затирания, редко оказытаются успешными. Они должны в дальнейшем комбинироваться с другими мерами, например, с интенсивным кипячением сусла (снижающим уровень альдегидов), подкислением сусла, ограничением брожения, коррекцией цвета и горечи и др. [4].
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
2•2020
'технология
Остановка или ограничение процесса брожения. Главный недостаток этих способов в том, что трудно достигнуть низкого содержания алкоголя при одновременном адекватном превращении сусла в пиво.
Остановленное брожение (до достижения определенной концентрации спирта), проводится или температурной инактивацией дрожжей (охлаждением или пастеризацией) или удалением дрожжей (фильтрацией или центрифугированием) [1]. Полученное таким способом пиво часто воспринимается как сладкое из-за незавершенности процесса брожения: сахара не сбраживаются дрожжами или сбраживаются не полностью, а ароматические вторичные метаболиты образуются в очень малых количествах или вообще не образуются. При использовании остановленного брожения применяли различные подходы для улучшения вкуса, в том числе, для снижения привкуса сусла, вызываемого альдегидами старения [1, 2].
Эти методы осуществляются на традиционном пивоваренном оборудовании, но требуют тщательного и постоянного аналитического контроля. Они представляют обыганыш способ производства безалкогольного или слабоалкогольного пива в ряде стран [4]. Например, в Чехии в 2012 г. из выпускаемых 30 брендов безалкогольного пива 26 брендов производили методом остановленного/ограниченного брожения (по крайней мере, в одном случае использовали также процесс изменения режима затирания), два производили методом брожения на специальных дрожжах и только в одном случае использовали метод вакуум-ректификации [4].
Было показано, что для процессов остановленного или ограниченного брожения желательна исходная плотность сусла 4,0-7,5 %, тогда как при плотности 9-13 % вкус и аромат безалкогольного пива характеризовались сильным сусловым запахом благодаря нередуцированным альдегидам сусла. Дополнительное регулирование летучих компонентов может быть достигнуто повышением температуры брожения (в случае низовыгх лагернык дрожжей) или снижением содержания кислорода в сусле, что резко увеличивает образование эфиров у верховых дрожжей эля [1].
Наиболее практичный инструмент для подавления метаболизма дрожжей — это низкая температура. Так
называемый «cold contact process» («контактный холод») (охлаждение до 0...1 °С) имеет успех, так как в этих условиях продукция этанола замедляется, но другие биохимические процессы, такие как образование высших спиртов и эфиров и восстановление карбонилов, могут проявлять умеренную активность.
По сравнению с другими методами производства безалкогольного пива, метод «контактного холода» был охарактеризован как дающий одну из самык высоких концентраций летучих компонентов при наименьшей способности к редукции альдегидов. Ряд карбонильных соединений, присутствующих в сусле, известны как источник суслового постороннего привкуса. Среди них разветвленные альдегиды (3-метилбутаналь, 2-метилбутаналь и 3-метилпропиональдегид) с очень низкими порогами восприятия запаха. Нередко в слабоалкогольное пиво, полученное методом «контактного холода», быгвает необходимо вносить добавки для улучшения ароматических характеристик [4].
Непрерывное брожение. Исследования по применению непрерывного культивирования свободных или иммобилизованных дрожжей для производства пива мотивировались преимуществами, заключающимися в снижении капитальны«, производственны« и трудовыгх затрат. Недавно было опубликовано несколько обзоров о современном состоянии систем непрерывного брожения при производстве пива и о вкусоароматических особенностях пива, полученного в условиях непрерыгвного брожения [4]. Потенциальные преимущества состоят, главным образом, в ускоренном превращении сусла в пиво благодаря возросшей концентрации биомассы. Последнее достигается за счет иммобилизации дрожжей. Для этого в пивоварении используют различные типы адсорбирующих инертныгх носителей: DEAE-целлюлозу, древесную щепу, отработанное зерно, оказавшиеся технически полезными и доступными экономически. Для каждой техники иммобилизации клеток требуется подобрать биореактор особой конфигурации и свой режим работы [4].
Хотя непрерыгвное брожение в пивоварении изучали в течение нескольких десятилетий, его промышленное применение весьма ограниченно. Главное препятствие в применении этой технологии — трудность дости-
жения корректного баланса сенсорнык компонентов в конечном продукте [4]. Учитывая сдвиги в метаболизме клеток, трудно «транслировать» традиционные процессы, происходящие при периодическом культивировании, в непрерыгвныш процесс с иммобилизованными дрожжами. Эта технология не получила широкого применения и из-за необходимости в специальном оборудовании (биореактор и инструменты для его непрерывного питания и контроля), а также в дополнительны« методах (иммобилизация) и материалах (носители).
Информация об измененный режимах затирания, остановленном или ограниченном брожении и непрерывном брожении при производстве безалкогольного и слабоалкогольного пива детально рассмотрена в обзоре Branyik et al. [4] и, по мнению Bellut & Arendt [3], не выявила больших успехов. Считается, что непрерывное брожение — перспективная, но маргинальная технология [4].
Несахаромицетные дрожжи для производства безалкогольного и слабоалкогольного пива. В противоположность другим биологическим методам, исследования по использованию специальных дрожжей в последние годы значительно расширились, так как кажутся весьма перспективными. Применение так назытаемык нетради-ционнык, несахаромицетнык дрожжей со сниженной способностью к сбраживанию сахаров в производстве слабоалкогольного или безалкогольного пива — не новыш подход. Несахаромицет-ныш вид Saccharomycodes ludwigii применялся коммерчески для этих целей в течение многих лет и представляется наиболее популярным в этой сфере и тщательно изученным видом [3].
Тем не менее, исследований о применении несахаромицетнык дрожжей для этих задач опубликовано мало. Больше известные как вредители пивоварения, эти дрожжи способны обра-зовыгвать ряд ароматических соединений, которые в перспективе могли бы быть подходящими для безалкогольного пива. Saerens & Swiegers (цит. по [2]) недавно запатентовали способ использования Pichia kluyveri для производства слабоалкогольного пива с ароматическим профилем, очень близким к традиционному пиву с содержанием алкоголя около 4 %об. Патент Li et al. (цит. по [2]) предлагает использовать для производства безалкогольного пива Candida shehatae. Sohrabvandi et al.
2•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
технология'
(цит. по [2]) исследовали применение Zygosaccharomyces rouxii для дображи-вания после Saccharomyces cerevisiae в целях получения безалкогольного пива. При этом наблюдали значительное снижение алкоголя, однако, вкус был неудовлетворительным. De Francesco et al. (цит. по [2]) исследовали штаммы Z. rouxii и Saccharomycodes ludwigii для производства слабоалкогольного пива. В противоположность результатам, полученным Sohrabvandi et al., авторы обнаружили, что штаммы Z. rouxii не годятся для производства слабоалкогольного пива из-за образования большого количества этанола, а Sac-caromycodes ludwigii был оценен как вид дрожжей с большим потенциалом для производства слабоалкогольного и безалкогольного пива [2].
Проведены исследования на серии штаммов несахаромицетных дрожжей, выделенных из чайного гриба (комбучи), в том числе, на Lachanceae fermentati [2, 9]. Для производства слабоалкогольного пива опробованы психрофильные дрожжи Mrakia gelida [10]. Во всех этих случаях были получены обнадеживающие результаты. Анализу работ по применению неса-харомицетных дрожжей для получения слабоалкогольного пива посвящен обзор Bellut et al. [3].
Вкусовые дефекты в безалкогольном и слабоалкогольном пиве.
При производстве безалкогольного и слабоалкогольного пива важно сохранить натуральный вкус традиционного крепкого пива. К сожалению, дефекты вкуса в слабоалкогольном (безалкогольном) пиве появляются в ходе любых процессов удаления или снижения концентрации этанола. Все технологии деалкоголизации ведут к значительной потере летучих вкусо-ароматических соединений (высших спиртов, эфиров). Минимальные потери происходят при использовании метода мембранной фильтрации [6].
При применении термических процессов слабоалкогольное пиво страдает еще и повреждениями от нагревания. Процесс вакуум-дистилляции содержит стадии выпаривания под высоким вакуумом с последующей холодной конденсацией. На практике используют как пленочные испарители, так и испарители с вакуумной камерой, а также комбинации этих методов. В таких случаях ароматические компоненты должны после деалкоголизации возвращаться в продукт. По данным Вгапутк [4], удавалось возвращать 6 % высших спиртов и 20 % эфиров от изначально присутствовавших.
Таблица 2
Показатели исходного традиционного пива и безалкогольного пива, полученного из него методами диализа и обратного осмоса[4]
Показатель Диализ Обратный осмос
Исходное Безалкогольное Исходное Безалкогольное
Исходная плотность, % 11,16 4,53 10,83 2,48
Этанол, %об. 4,80 0,47 4,92 0,40
Цвет, ЕВС 7,25 7,5 - -
рн 4,55 4,68 - -
Горечь, ЕВС 30,7 29,7 24,6 12,3
1-Пропанол, мг/л 9,4 0,5 12,0 2,0
2-Метилпропанол, мг/л 7,0 0,3 17,0 5,1
2-Метил-1-бутанол, мг/л 9,9 0,4 4,3 2,8
3-Метил-1-бутанол, мг/л 43,6 1,5 3,0 1,0
Изоамиловый спирт, мг/л - - 79,0 17,0
Фенилэтиловый спирт, мг/л - - 40,0 3,7
Высшие спирты в сумме, мг/л 69,9 2,7 148,0 27,9
Этилацетат, мг/л 12,1 <0,1 15,0 1,8
Изоамилацетат, мг/л 2,2 <0,1 1,5 0,16
2-Фенилэтилацетат, мг/л <0,1 <0,1 0.63 0,04
Эфиры суммарно, мг/л 14,3 <0,1 17,6 2,0
Изовалериановая кислота, мг/л 1,22 0,49 0,76 0,18
Капроновая кислота, мг/л 1,88 1,02 2,0 0,22
Каприловая кислота, мг/л 4,61 2,55 3,6 0,35
Каприновая кислота, мг/л 0,35 0,21 0,95 0,11
Жирные кислоты суммарно, мг/л 8,82 4,27 7,9 0,9
Слабоалкогольное пиво, производимое с помощью мембранных процессов, имело меньше «тела» и сниженный ароматический профиль [6]. Мембранные процессы подразделяют на диализ и обратный осмос. В табл. 2 [4] приведены показатели безалкогольного пива, полученного этими двумя способами деалкоголизации, в сравнении с показателями исходного традиционного пива.
Пиво, в котором выработка алкоголя остановлена или снижена на ранней стадии брожения (биологические методы), имеет невыразительный, негармоничный вкус и незрелый аромат. Ароматический профиль такого продукта характеризуется сусловым посторонним привкусом и отсутствием приятного фруктового (эфирного) аромата, присущего традиционному пиву, по причине недостаточной редукции альдегидов и отсутствию продукции высших спиртов и эфиров [6].
Этанол непосредственно участвует в формировании вкуса пива, усиливая согревающий эффект и ощущение вкуса других компонентов пива. Этанол маскирует восприятие альдегида, приводя к снижению ощущения суслового привкуса. Удаление этанола минимизирует все эти процессы.
Присутствующие в сусле так называемые карбонилы старения (3-метил-бутаналь, 2-метилбутаналь, 2-метил-пропаналь, гексаналь, гептаналь, фе-нилацетальдегид и др.) имеют очень низкие пороговые значения вкуса и сильно влияют на вкусоаромати-ку, придавая сладко-солодовый вкус («вкус хлеба»). Ацетальдегид вызывает вкус «зеленых овощей» или «овощной» в концентрациях 20-25 ррт (мг/л). Сильный неприятный сусловой привкус определяется, в частности, в слабоалкогольном пиве, произведенном методом остановленного брожения.
Все жирные кислоты — нежелательные компоненты пива по двум причинам. Во-первых, с точки зрения вкуса, во-вторых, благодаря их способности неблагоприятно действовать на пено-образование. Более того, значение рН и вкус пива сильно зависят от состава органических и неорганических кислот.
Цвет пива тоже подвергается воздействию процесса деалкоголизации. Термические процессы приводят к усилению цвета, тогда как мембранные его снижают.
В зависимости от применяемого метода деалкоголизации горечь и
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
2•2020
стабильность пены обычно в той или иной степени снижаются.
Важно также отметить, что слабоалкогольное пиво делается более чувствительным к микробной контаминации из-за меньшей концентрации этанола и присутствия избытка сбраживаемых сахаров (последнее — в случае прерванного брожения). Таким образом, слабоалкогольное пиво нуждается в более высокой температуре пастеризации, а это неблагоприятно сказывается на вкусовых характеристиках и коллоидной стойкости пива [6].
Опубликовано крайне мало данных, которые позволяли бы провести сравнение пива до и после деалкоголизации, осуществленной разными способами. Найденные у разных авторов сведения Вгапук et а1. [4] суммировали в табл. 3, где изменения показателей пива представлены в процентах. Можно видеть, что термические процессы имеют тенденцию повышать цвет безалкогольного пива, тогда как мембранные процессы его снижают. Горечь и стабильность пены снижаются при всех процессах деалкоголизации. Однако наиболее значительное воздействие процесса удаления алкоголя наблюдалось в отношении потери летучих компонентов, причем наименьшее было в случае мембранных процессов. Снижение количества летучих соединений в безалкогольном пиве, произведенном методом остановки брожения, сравнимо с таковым в пиве, полученном физическими методами деалкоголизации.
Добавки. В целях улучшения вку-соароматических свойств безалкогольного и слабоалкогольного пива некоторые производители применяют добавки [4]. Так, из 30 брендов безалкогольного пива, выпускавшихся в Чехии в 2012 г., в 20 содержались добавки. Наиболее часто встречающиеся добавки: сахарин (подсластитель Е954) — 11 брендов; аскорбиновая кислота (антиоксидант Е300) — 9 брендов; молочная кислота (консервант Е270) — 8 брендов. Помимо внеснения молочной кислоты в ходе производственного процесса Narziss et а1. также испытывали технику биологического подкисления сусла с помощью штаммов молочнокислых бактерий [4]. Широкое применение сахарина, подсластителя с неприятным маслянистым или металлическим послевкусием в повышенных концентрациях, мотивировалось желанием усилить «тело» безалкогольного пива.
Изменения в свойствах безалкогольного пива в сравнении с исходным п происходящие вследствие их деалкоголизации разными методами
Разница в показателях, %
Показатель Методы получения безалкогольного пива (данные разных авторов)
ВР (1) ВР (2) ПИ (1) ПИ (2) д ОО (1) ОО (2) ОБ
Цвет (ЕВС) +13 - 0 +10 -6 -3 - -
Горечь (ЕВС) +2 - -7 -8 -12 -7 -50 -
Пена (NIBEM) - - -3 - -1 -8 - -
Эфиры -99 -100 -95 -100 -85 -78 -87 -87
Высшие спирты -78 -78 -98 -95 -85 -69 -81 -80
Примечание. ВР - вакуум-ректификация; ПИ - пленочный испаритель; Д -ОБ - остановка брожения;«-» - нет данных. диализ; ОО - обратный осмос;
Помимо перечисленных добавок, некоторые производители применяют лимонную кислоту (регулятор кислотности Е330), метабисульфит калия (консервант Е224), карамель (краситель Е150) и глюкозно-фруктозный сироп. Декстрины добавляли для улучшения вкусового профиля. Однако дегустационная комиссия, которая оценивала чешское безалкогольное и слабоалкогольное пиво, показала, что сами добавки не могут заменить высококачественного пивоваренного сырья и оптимизировать процесс [4].
Маркетинговые исследования и результаты изучения предпочтений потребителей говорят о том, что у безалкогольного и слабоалкогольного пива есть будущее. В свете растущего рынка и трендов потребителей крупные пивоваренные компании намереваются расширять свои продуктовые линейки за счет безалкогольного и слабоалкогольного пива [3]. Однако проблема несовершенства вкуса этих напитков по сравнению с обычным крепким пивом еще стоит на повестке дня и требует дальнейших усилий для ее разрешения. Результаты недавних исследований обосновывают правомерность существования производства безалкогольного и слабоалкогольного пива с помощью несахаромицетных дрожжей наряду с физическими методами деалкоголизации. Исследование новых несахаромицетных видов вполне оправданно также в виду низкой сенсорной оценки слабоалкогольного пива, производимого с помощью штамма Sacharomycodes ludwigii, который уже применяется в пивоварении [3].
ЛИТЕРАТУРА
1. Müller, M. Physical Methods of Dealcoholiza-tion of Beverage Matrices and Their Impact on Quality Attributes / M. Müller, [et al.] // Chem-BioEng Rev. - 2017. - Vol. 4. - P. 310-326. DOI: 10.1002/cben. 201700010.
2. Bellut, K. Application of Non-Saccharomy-ces Yeasts Isolated from Kombucha in the Production of Alcohol-Free Beer / K. Bellut [et al.] // Fermentation. - 2018. - Vol. 4 (66). - P. 1-19. DOI: 10.3390/fermenta-tion4030066.
3. Bellut, K. Chance and Challenge: Non-Saccharomyces Yeasts in Nonalcoholic and Low Alcohol Beer Brewing — A Review / K. Bellut & E. K. Arendt // Journal of the American Society of Brewing Chemists. — 2019. — Vol. 77 (2). — P. 77-91. DOI: 10.1080/03610470.2019.1569452.
4. Brányik, T. A review of methods of low alcohol and alcohol-free beer production / Brányik T. [et al.] // Journal of Food Engineering. — 2012. — Vol. 108 (4). — P. 493-506. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2011.09.020.
5. Mangindaan, D. Beverage dealcoholization processes: Past, present, and future. Review / D. Mangindaan, K. Khoiruddin, I. G. Wenten // Trends in Food Science & Technology. — 2018. — Vol. 71. — P. 36-45. DOI: 10.1016/ j.tifs.2017.10.018.
6. Blanco, C.A. Low alcohol Beers: Flavor Compounds, Defects, and Improvement Strategies [Electronic resource] / C. A. Blanco, C. Andrés-Iglesias, O. Montero // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. — 2016. — Vol. 56 (8). — P. 1379-1388. DOI: 10.1080/10408398.2012.733979.
7. Non-Alcoholic Or Low Alcohol Beer Production [Electronic resource] // White Labs News (San Diego, Ca, USA). — Режим доступа: https://www.whitelabs.com/news/non-alco-holic-or-low-alcohol-beer-production (дата обращения: 20.03.20).
8. Kunze, W. Technology Brewing & Malting / W. Kunze; trans. by S. Pratt. — 4th ed. — Berlin: VLB Berlin, 2010. — 1047 p.
9. Bellut, K. Investigation into the Potential of Lachancea fermentati Strain KBI 12.1 for Low Alcohol Beer Brewing / K. Bellut [et al.] // J. of the American Society of Brewing Chemists. — 2019. — V. 77 (3). — P. 157-169. DOI: 10.1080/03610470.2019.1629227.
10. De Francesco, Giovanni. Mrakia gelida in brewing process: An innovative production of low
2•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
технология'
alcohol beer using a psychrophilic yeast strain / Giovanni De Francesco, [et al.] // Food Microbiology. - 2018. - Vol. 76. - P. 354-362. DOI: 10.1016/j.fm. 2018.06.018.
REFERENCES
1. Müller M, BellutK, Tippmann J, Becker T. Physical Methods of Dealcoholization of Beverage Matrices and Their Impact on Quality Attributes. ChemBioEng Rev., 2017;4:310-326. DOI: 10.1002/cben. 201700010. (In Eng.)
2. BellutK, Michel M, Zarnkow M, [et al.]. Application of Non-Saccharomyces Yeasts Isolated from Kombucha in the Production of Alcohol-Free Beer. Fermentation. 2018;4 (66):1-19 DOI: 10.3390/fermentation4030066. (In Eng.)
3. Bellut K, Arendt EK. Chance and Challenge: Non-Saccharomyces Yeasts in Nonalcoholic and Low Alcohol Beer Brewing — A Review.
Journal of the American Society of Brewing Chemists. 2019;77 (2):77-91. DOI: 10.1080/03610470.2019.1569452. (In Eng.)
4. Brányik T, Silva DP, Baszczynski M, [et al.]. A review of methods of low alcohol and alcohol-free beer production. Journal of Food Engineering. 2012;108 (4):493-506. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2011.09.020. (In Eng.)
5. Mangindaan D, Khoiruddin K, Wenten IG. Beverage dealcoholization processes: Past, present, and future. Review. Trends in Food Science & Technology. 2018;71:36-45. DOI: 10.1016/j.tifs.2017.10.018. (In Eng.)
6. Blanco CA, Andrés-Iglesias C, Montero O. Low alcohol Beers: Flavor Compounds, Defects, and Improvement Strategies. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016;56 (8):1379-1388. DOI: 10.1080/10408398.2012.733979. (In Eng.)
7. Non-Alcoholic Or Low Alcohol Beer Production. // White Labs News (San Diego, Ca, USA). Available at: https://www.whitelabs.com/ news/non-alcoholic-or-low-alcohol-beer-production (accessed: 20.03.20). (In Eng.)
8. Kunze W, Pratt S. Technology Brewing & Malting, 4th ed., 2010. (In Eng.)
9. Bellut K, Michel M, Hutzler M, [et al.]. Investigation into the Potential of Lachancea fermentati Strain KBI 12.1 for Low Alcohol Beer Brewing. J. of the American Society of Brewing Chemists. 2019;77 (3):157-169. DOI: 10.1080/03610470.2019.1629227. (In Eng.)
10. De Francesco G, Sannino C, Sileoni V, [et al.]. Mrakia gelida in brewing process: An innovative production of low alcohol beer using a psychrophilic yeast strain. Food Microbiology. 2018;76:354-362. DOI: 10.1016/ j.fm.2018.06.018. (In Eng.) <®
Авторы
Кобелев Константин Викторович, д-р техн. наук; Волкова Татьяна Николаевна, канд. биол. наук; Селина Ирина Васильевна; Созинова Марина Сергеевна
Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, 119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7, k.kobelev55@mail.ru, tatyana.volkova41@gmail.com, iriselina@yandex.ru, mssozinova@gmail.com
Authors
Konstantin V Kobelev, Doctor of Technical Science; Tat'yana N. Volkova, Candidate of Biological Science; Irina V.Selina, Candidate of Technical Science; Marina S. Sosinova
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems of RAS, 7 Rossolmo Str., Moscow, 119021, Russia, k.kobelev55@mail.ru, tatyana.volkova41@gmail.com, iriselina@yandex.ru, mssozinova@gmail.com
30 ПИВО и НАПИТКИ I BEER and BEVERAGES
2•2020
ISSN 2072=9650
