CC BY
71
Применение хитозана как стабилизатора пива при коллоидных помутнениях
Ю.Л. Ломач, Г.Г. Няникова, Т.Э. Маметнабиев
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)
Стабилизация пива — ключевая стадия в процессе его производства. Она необходима для обеспечения гарантированной стойкости пива по всем показателям (вкус, пена, прозрачность и др.) в течение всего срока годности. К нежелательным проявлениям, которые делают пиво непригодным для употребления, относят коллоидные помутнения. При этом во всем объеме напитка появляется взвесь, которая затем оседает [1]. Коллоидные взвеси могут быть представлены в пиве в виде частиц различной формы и размера: хлопьев, нитей, гранул, зерен, а также в виде аморфных структур [2]. Исследования химического состава частиц мути пива показали, что они представляют собой сложные комплексные соединения, состоящие из белков, полисахаридов, ионов металлов. Однако основной вклад в образование коллоидной мути вносят белки и фенольные вещества [3].
Таким образом, причина возникновения коллоидного помутнения пива — присутствие в нем коллоидно-растворенных веществ. При возникновении необратимого помутнения происходят окислительная конденсация фенольных веществ и образование прочных комплексов сконденсировавшихся полифенолов с высокомолекулярными белками за счет водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий [1,3].
Существует ряд технологических приемов, призванных замедлить либо предотвратить возникновение коллоидных помутнений пива [3-5]. В настоящее время для стабилизации пива от
коллоидных помутнений используют препараты — сорбенты, действующие в двух основных направлениях: удаление белков и удаление хлопьеобразующих фенольных соединений (мономерных, полимерных и танноидов). Так, для избавления от нежелательных белковых помутнений в пивоваренной отрасли применяют гидрогели, ксерогели и си-ликагели, а для удаления хлопьеобразу-ющих полифенольных веществ — различные препараты поливинилполипир-ролидона (ПВПП), выпускаемые под торговой маркой Диверганов. Однако иногда при технологической обработке пива проводят излишне жесткие операции, в значительной степени обедняющие пиво. К тому же не всегда принятые обработки дают желаемые результаты, но при этом являются достаточно дорогостоящими [6].
Поэтому возникает необходимость найти принципиально новый способ борьбы с помутнениями, который, сохраняя все ценные потребительские качества пива, удалял бы нежелательные белко-во-полифенольные комплексы, тем самым повышая стабильность пива.
Для этих целей перспективен природный полимер хитозан. Благодаря наличию разнообразных функциональных групп — гидроксильных, ацетамидных, аминогрупп и кислородных мостиков — хитозан проявляет различные механизмы сорбции: комплексообразование, ионный обмен, поверхностную адсорбцию [7]. Хи-тозан растворим в кислых средах, имеет пористую структуру, он нетоксичен, безвреден для человека и животных. Хито-зан рекомендован к использованию для очистки воды от различных загрязнений: ионов тяжелых и переходных металлов, радионуклидов, фенолов, альдегидов, нефтепродуктов, красителей кислого ряда, белков, липидов, бактерий [8]. Ранее нами показана возможность применения хитозана для снижения избыточного содержания железа и меди в виноматериа-лах и винах с целью предупреждения так называемых металлических помутнений [9]. Также выявлена сорбционная активность хитозана в отношении полифеноль-ных соединений вин [10].
Целью данной работы было изучение возможности использования хитозана для стабилизации пива от коллоидных
помутнений. Объектом исследований был хитозан крабовый. Исследования проводили на образцах пива производства ООО «Пивоварня Хайнекен» (Санкт-Петербург): пиво «Бочкарев светлое», отобранное после сепарации до внесения стабилизатора («Бочкарев 1»); пиво «Боч-карев светлое» той же партии, разлитое в бутылки («Бочкарев 2»); пиво Нетекеп, отобранное из буферной емкости перед подачей на фильтрацию (Нетекеп 1) и пиво Нетекеп той же партии, разлитое в бутылки (Нетекеп 2).
Порошок хитозана вносили в пиво в различных концентрациях и перемеши-
Примечание. Пиво «Бочкарев светлое» после сепарации до внесения стабилизатора.
Таблица 2
Показатель пива До обработки После обработки
Концентрация хитозана, г/дм3
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Полифенольные вещества, мг/дм3 220 213 208 193 178 164
Общий азот, мг/дм3 798 769 737 723 698 621
Коагулируемый азот, мг/дм3 12,5 11,4 10,6 9,3 7,5 6,1
Цветность, ЕВС 5,8 5,5 5,3 5,0 4,4 3,9
Высота пены, мм 46 44 39 36 29 21
Стойкость пены, с 269 263 259 255 224 215
Мутность, ЕВС 0,45 0,41 0,34 0,31 0,26 0,23
рН 4,48 4,48 4,51 4,52 4,84 5,25
Примечание. Пиво «Бочкарев светлое» той же партии, разлитое в бутылки.
Таблица 1
Показатель пива До обработки После обработки
Концентрация хитозана, г/дм3
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Полифенольные вещества, мг/дм3 265 245 221 191 165 138
Общий азот, мг/дм3 987 930 893 758 671 603
Коагулируемый азот, мг/дм3 17,9 16,3 13,6 10,1 8,3 6,9
Цветность, ЕВС 6,7 6,4 6,0 5,6 4,2 3,5
Высота пены, мм 68 64 60 54 38 26
Стойкость пены, с 328 312 314 298 264 221
Мутность, ЕВС 7,52 6,05 3,25 0,41 0,29 0,25
рН 4,45 4,48 4,50 4,51 4,97 5,51
2•2007
18
Таблица 3
Показатель пива До обработки После обработки
Концентрация хитозана, г/дм3
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Полифенольные вещества, мг/дм3 239 223 208 187 165 134
Общий азот, мг/дм3 968 903 867 739 689 611
Коагулируемый азот, мг/дм3 23,6 20,4 18,6 15,2 11,4 9,3
Цветность, ЕВС 7,2 7,0 6,3 6,0 5,1 4,3
Высота пены, мм 73 71 69 65 44 36
Стойкость пены, с 345 329 311 286 234 221
Мутность, ЕВС 6,33 5,65 3,94 0,20 0,18 0,13
рН 4,26 4,29 4,31 4,33 4,59 5,01
Примечание. Пиво Heineken из буферной емкости перед подачей на фильтрацию.
Таблица 4
Показатель пива До обработки После обработки
Концентрация хитозана, г/дм3
0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Полифенольные вещества, мг/дм3 173 168 160 155 138 114
Общий азот, мг/дм3 902 830 794 708 655 593
Коагулируемый азот, мг/дм3 20,3 19,1 17,3 13,1 11,5 8,2
Цветность, ЕВС 5,6 5,5 5,3 5,0 4,4 3,7
Высота пены, мм 73 67 59 55 40 29
Стойкость пены, с 305 288 266 254 226 203
Мутность, ЕВС 0,39 0,33 0,27 0,19 0,17 0,12
рН 4,30 4,30 4,32 4,34 4,67 5,03
Примечание. Пиво Heineken той же партии, разлитое в бутылки.
вали на качалке со скоростью вращения 120 мин-1 в течение заданного времени при комнатной температуре. Затем обработанное хитозаном пиво фильтровали,а фильтрат анализировали.
В пиве до и после обработки хитозаном определяли следующие показатели: содержание общего азота методом Кьель-даля (ГОСТ 10846-91, ЕВС 3.31); содержание коагулируемого азота (МЕВАК 2.8.2); общее содержание полифеноль-ных веществ при обработке КМЦ и ЭДТК (ЕВС 9.11); качество пенообразования путем измерения высоты и стойкости пены (ГОСТ 30060-93); цветность — фотометрически (ЕВС 9.6); мутность — с помо-
щью нефелометра Vos Rota 90 (ЕВС 9.29); коллоидную белковую стойкость — по показателю холодной мути и пределу осаждения сернокислым аммонием (ГОСТ 51154-98); рН — потенциометрически (ГОСТ 7636-85).
Результаты экспериментов по изучению влияния концентрации хитозана на степень извлечения полифенольных веществ, общего и коагулируемого азота, а также на физико-химические показатели: цветность, мутность, качество пены, рН представлены в табл. 1 -4.
Как видно из табл. 1 -4, с увеличением концентрации сорбента с 0,5 до 2,0 г/дм3 достоверно растет степень извлечения из пива полифенольных веществ, общего и коагулируемого азота и значительно снижается мутность. Однако оптимальной концентрацией хитозана следует считать 1 г/дм3, поскольку при концентрации сорбента больше 1 г/дм3 отмечено значительное снижение цветности пива в связи с избыточной сорбцией фенольных веществ, что не соответствует параметрам толерантности данного сорта. Кроме того, применение сорбента в больших дозах приводит к значительному снижению в исследованных образцах пива высоты и стойкости пены из-за чрезмерного извлечения коагулированного азота, отчего также страдает качество напитка.
Следует отметить, что для каждой партии пива необходимо подбирать концентрацию хитозана с учетом исходно-
го содержания фенольных и белковых веществ, а также с учетом требований, предъявляемых к физико-химическим и органолептическим показателям определенного сорта пива.
При изучении влияния продолжительности обработки пива хитозаном на физико-химические параметры напитка определено оптимальное время контакта пива с хитозаном — 6 ч. При меньшей продолжительности обработки не достигается необходимая степень извлечения полифенолов, общего и коагулируемого азота, что выражается в повышенной мутности напитка. С другой стороны, при времени контакта более 6 ч заметно ухудшаются цветность и качество пенообразования, в результате чего отдельные параметры полученного после такой обработки продукта перестают соответствовать требованиям спецификации и толерантности, принятым для данного сорта.
Была проведена оценка эффективности использования хитозана как стабилизатора на примере образцов пива, не прошедших стабилизацию, и для образцов уже разлитого и стабилизированного пива. В первом случае эффективность использования хитозана оценивали с точки зрения возможной замены данным сорбентом используемых в настоящее время стабилизаторов пива. Во втором случае дополнительная обработка хито-заном могла бы повысить коллоидную стойкость готового продукта. Для пива
«Бочкарев светлое» сравнение проводилось с силикагелями Stabiquick sedi, Stabiquick 83 и нерегенерируемым ПВПП, для пива Нетекеп — с регенерируемым ПВПП. Обработку проводили хитозаном в концентрации 1,0 г/дм3 в течение 6 ч при комнатной температуре.
Установлено, что обработка пива хи-тозаном приводит к более эффективной сорбции полифенолов, общего и коагулируемого азота, чем обработка традиционными стабилизаторами. При этом физико-химические показатели пива остаются в пределах спецификации на данный сорт, а показатели качества пенообразования даже превышают аналогичные показатели, полученные после обработки пива традиционными стабилизаторами. Дополнительная обработка хитозаном готового пива способствует большей сорбции общего и коагулируемого азота, что, в свою очередь, приводит к снижению мутности напитка; при этом качество пенообразования несколько ухудшается, однако остается в пределах нормы для данного сорта.
Для окончательной оценки эффективности использования хитозана в сравнении со стабилизаторами, применяемыми в настоящее время, необходимо было определить коллоидную белковую стойкость исследуемых образцов. С этой целью определяли два показателя: холодную муть и предел осаждения сернокислым аммонием. Эксперимент проводили с образцами пива, не подвергавшимися обработке хитозаном, и с образцами, предварительно обработанными 1,0 г/дм3 хитозана в течение 6 ч при комнатной температуре. Полученные данные представлены в табл. 5.
Как видно табл. 5, обработка хитоза-ном существенно увеличивает показатель холодной мути для всех исследуемых образцов пива, при этом для пива Нетекеп время возникновения холодного помутнения меньше, а определяемое значение мутности больше, чем для пива «Бочка-рев светлое», что, по-видимому, связано с большим содержанием в нем белковых соединений, способствующих возникновению коллоидного помутнения.
Таблица 5
Образец пива Холодная муть, ч Мутность, ЕВС
«Бочкарев светлое» до стабилизации «Бочкарев светлое» до стабилизации, обработанное хитозаном 36 79 10,43 8,89
«Бочкарев светлое» после стабилизации 69 9,31
«Бочкарев светлое» после стабилизации и обработки хитозаном 87 8,56
Heineken до стабилизации 24 10,93
Heineken до стабилизации, обработанное хитозаном 72 8,96
Heineken после стабилизации 56 9,49
Heineken после стабилизации и обработки хитозаном 81 8,73
Изучение влияния обработки пива хитозаном на предел осаждения сернокислым аммонием подтвердило эффективность применения хитозана для стабилизации пива «Бочкарев светлое» и Нетекеп. При этом следует отметить, что коллоидная белковая стабильность обоих сортов пива при использовании хитозана значительно возрастает по сравнению со стабильностью тех же сортов, подвергшихся обработке традиционно используемыми стабилизаторами.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать заключение о перспективности использования хитозана для стабилизации пива от коллоидных помутнений. При этом можно предложить как обработку пива непосредственно перед розливом, так и применение хито-зана для исправления больного пива (например, при возникновении в нем коллоидных помутнений после пастеризации). Из этих двух предложенных вариантов с экономической и практической точек зрения наиболее целесообразен первый, т.е. применение хитозана вместо стабилизирующих материалов, используемых в настоящее время. При этом особенно эффективна обработка хитозаном пива «Бочкарев светлое», так как эксперименты показали, что для этого сорта наблюдается максимальное извлечение полифенолов, общего и коагулируемого азота. Относительно Нетекеп подобная
обработка также способствует увеличению коллоидной стабильности, главным образом, благодаря извлечению из пива излишнего коагулируемого белка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива. — СПб.: Профессия, 2003.
2. Андреева О.В., Шувалова Е.Г. Осадки в пиве: атлас частиц, которые могут быть обнаружены в розлитом пиве. — М.: МИЦ Пиво и напитки XXI век, 2004.
3. Василинец И.М. Химия и технология солода и пива. — СПб.: Изд-во СПбГУНиПТ, 2003.
4. Дедегкаев А. Т. Повышение коллоидной стабильности пива с применением силикагеля и поливинилполипирролидона: Автореф. дис... канд. техн. наук. — СПб., 2005.
5. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. — СПб.: Профессия, 2003.
6. Птачек И., Шах Й., Стейскал П. Коллоидная стабилизация пива ионообменником//Пи-щевая технология и сервис. 1997. № 2.
7. Нудьга Л.А. Получение хитозана, его производных и исследование их свойств: Дис. канд. хим. наук. — Л., 1979.
8. Скрябин К. Г., Вихорева Г. А., Варламов В.П. Хитин и хитозан: Получение, свойства, применение. — М.: Наука, 2000.
9. Няникова Г.Г., Маметнабиев Т.Э. Новый сорбент для вин//Ликероводочное производство и виноделие. 2005. № 8.
10. Кусмарцева Т.В., Елдинова Е.Ю., Няникова Г.Г., Маметнабиев Т.Э., Калинкин И. П. Роль хитина и хитозана в стабилизации вин против коллоидных помутнений//Мат-лы 3-го Международного конгресса «Биотехнология — состояние и перспективы развития». — М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. ®
А * w А
9 л
31 МАЯ - 3 ИЮНЯ
министерство ВСЕМИРНОЙ правительство
сельского хозяйства ФЕСТИВАЛЬ москвы
российской федерации
V ВСЕМИРНЫМ ФЕСТИВАЛЬ
ЧАЯ И КОФЕ
МОСКВА, КОЛОМЕНСКОЕ
ВХОД СВОБОДНЫЙ
www.teafestival.ru
КУЛЬТУРНАЯ ПРОГРАММА • ВЫСТАВКА-ЯРМАРКА • СКАЗОЧНЫЙ ГОРОД ДЕТСТВА
20
ПИВО "||Л||ИТКИ А2• 2007
