Улучшение показателей качества пива с применением ферментов во время брожения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Улучшение показателей качества пива с применением ферментов во время брожения

I Радивой Главарданов

«Новозаймс А/С» (Австрия, Вена)

Несмотря на высококачественное сырье и правильную постановку технологического процесса в сусловарочном цехе, пивовары встречаются с периодическими разнообразными технологическими затруднениями и их последствиями: недостаточное осахаривание затора, низкая сбраживаемость сусла, его повышенные вязкость и мутность. Кроме того, в готовом пиве появляются проблемы в процессе фильтрации, снижение коллоидной стойкости и повышенное содержание диацетила.

В отличие от недавнего времени сегодня имеется простое решение данных проблем с помощью применения ферментов на стадии брожения. Для решения конкретных проблем по улучшению качества конечного продукта — пива существуют особые ферменты со строго специфическим каталитическим действием, разработанные специально для брожения: а-ацетолактатдекарбоксила-за — Матурекс Л, амилоглюкозидаза (глюкоамилаза) — АМГ 300Л, грибная Р-глюканаза — Финизим 250Л, мальто-генная грибная а-амилаза — Фунгамил 800Л, пуллуланаза — Промозим 400Л.

С помощью вышеперечисленных ферментов возможно улучшить следующие показатели качества пива: органолептику (контроль диацетила); провести более экономичное, ускоренное брожение (увеличение мощности); показатель йодной пробы Д/2 (578); повысить степень сбраживания; уменьшить вязкость (снизить помутнения пива); фильтруемость пива; коллоидную стойкость пива.

Ацетолактатдекарбоксилаза Ма(агех Ь. Матурекс — это очищенная а-ацетолактатдекарбоксилаза бактериального происхождения. Биокаталитическое действие этого фермента перенаправляет медленную окислительную декарбоксилацию а-ацетолактата в диа-цетил с осуществлением трансформации а-ацетолактата, представляющего побочный продукт биосинтеза аминокислоты валин непосредственно в ацетоин (рис. 1).

Таким образом, Матурекс контролирует количество диацетила в бродящем сусле и пиве. Этот факт очень важен для качества пива, так как некоторые люди

способны ощущать сладковато-маслян-ный вкус диацетила в пиве уже при его концентрации 0,02 мг/л, а большинство людей ощущает его при содержании 0,1 мг/л. Поэтому концентрацию диацетила 0,1 мг/л принято считать показателем зрелости пива. Этого легко добиться путем добавления Матурекса в холодное сусло до задачи дрожжей. Таким образом, Матурекс позволяет получать пиво повышенного качества и значительно сократить производственный процесс, что непосредственно влияет на экономию капиталовложений в емкости для брожения и дображивания пива, а при существующем оборудовании дает возможность увеличить производство

продукции. Расход Матурекса — всего 1-2 мл/1 гл, тогда как стоимость бро-дильно-лагерных танков типа ЦКТ равняется приблизительно 60 евро/1 гл, а продолжительность эксплуатации такого вида оборудования — около 15 лет.

При современном способе ведения брожения, включающем «теплое выдерживание» с целью быстрой редукции диацетила дрожжами, необходимо от 2 до 4 сут. С применением Матурекса такого «теплого выдерживания» не требуется. Например, пивзаводу, располагающему ЦКТ для брожения с объемом 30 000 дал, работая с брожением под давлением в температурном режиме 9...18 °С, для этого процесса требуется от 120 до 136 ч. Тогда как с добавлением Матурекса из расчета 1,5 мл/гл тот же самый процесс брожения до уровня содержания диацетила не более 0,1 мг/л в конце брожения будет продолжаться только от 72 до 84 ч. Итак, для редукции диацетила дрожжами в условиях очень удобного «теплого» брожения Матурекс позволяет сократить процесс не менее чем на 48 ч (табл. 1).

В настоящее время российские пивовары уделяют большое внимание содержанию диацетила, который служит решающим показателем «зрелости» пива.

Таблица 1

ВАЛИН

СН3—СООН

II

О

Пировиноградная кислота

Спонтанная окислительная декарбоксилация

(медленная реакция)

О СН3 О

II I II

СН3—С—С—С—О-

I

ОН

а-Ацетолактат

(быстрая реакция)

а-Ацетолактат-декарбоксилаза (МАТиКЕХ)

О О

II II 3—С—С—С

Диацетил

Дрожжевая редуктаза , О Н

II I

3—С—С—СН3

I

ОН

Ацетоин

Рис. 1. Биосинтез валина с получением диацетила в качестве побочного продукта и трансформация а-ацетолактата в ацетоин при использовании Матурекса

Длительность брожения, ч Содержание диацетила в бродящем сусле

с Матурексом (1,5 л на 1000 гл) без Матурекса (контроль)

0 0,15 0,36

12 0,19 0,56

24 0,20 1,03

36 0,36 1,14

48 0,17 1,16

60 0,13 0,75

72 0,10 0,50

84 0,05 0,32

96 — 0,19

108 — 0,13

120 — 0,10

136 — 0,06

2•2003

|ПИ

НАПИТКИ

39

Таблица 2

Номер образца Содержание диацетила в пиве, м г/л (образцы из торговой сети)

Данные анализа (ноябрь 1999 г.) Данные анализа (июнь 2002 г.)

1 0,12 0,25

2 0,31 0,32

3 0,31 0,07

4 0,22 0,12

5 0,38 0,19

6 0,50 0,41

7 0,29 0,10

8 0,38 0,07

9 0,49 0,10

/

Экзо-1,4-в-глюканаза Эндо-1,3-Р-глюканаза

Рис. 2. Структура сегмента в-глюкана с назначением мест атаки в-глюканазами

Таблица 3

Показатель Контроль Финизим 250 Л

Дозировка г/дал - 0,083 0,167

Мутность, фор ед. 9,0 4,0 3,5

Р-Глюкан, мг/л 108 40 32

Вязкость, мПа-с 1,68 1,58 1,47

Относительная фильтруемость, % 100 170 180

Таблица 4

Комбинация Дозировка, мл/дал

АМГ 300Л 0,50

АМГ 300Л + Фунгамил 800Л 0,2+0,8

АМГ 300Л + Промозим 400Л 0,1+1,5

Фунгамил 800Л + Промозим 400Л 0,15+0,75

Возрастание успешности инактивации

фермента пастеризацией

Таблица 5

Наименование Матурекс Л АМГ 300Л Финизим 250Л Фунгамил 800Л Промозим 400Л

Активность фермента а-Ацетолактат декарбоксилаза Амило-глюкозидаза Грибная ß-глюканаза Мальтогенная а-амилаза Пуллунаназа

Гидролизуемые Декарбоксил 1,4-а- 1,3-ß- и 1,4-а-связи 1,6-а-связи

связи и 1,6-а-связи 1,4^-связи

Субстрат а-Ацетолактат Декстринизиро-ванный крахмал ß-Глюкан Разжиженный крахмал Декстриниро-ванный крахмал

Продукт Ацетоин Глюкоза Олигосахариды Олигосахариды: мальтотриоза, мальтоза Неразветвлен-ные декстрины

Получаемый эффект Контроль диацетила Видимая степень сбраживания до 104% Уменьшение вязкости, улучшение фильтруемости Улучшение Д72, видимая степень сбраживания 90% Видимая степень сбраживания до 100%

Однако из проведенных нами анализов российского пива, взятого в московской торговой сети, следует, что во многих образцах содержание диацетила по-прежнему остается высоким. Данные приведены в табл. 2.

Амилоглюкозидаза «ААМО 300Ь». АМГ — амилоглюкозидаза, точнее экзо-

1,4-а^-глюкозидаза (глюкоамилаза) получается при использовании отобранного штамма Aspergillus niger в условиях глубинного выращивания. Данный фермент расщепляет 1,4-а- и 1,6-а-связи крахмала. При гидролизе единицы глюкозы отщепляются по одной, начиная с невосстанавливающего конца молекулы

субстрата. Тип связей и длина цепи определяют скорость гидролиза. Гидролиз 1,4-а- связей протекает лучше, чем гидролиз 1,6-а-связей. Скорость гидролиза мальтозы и мальтотриозы не достигает скорости гидролиза сложных олигосаха-ридов.

Применение этого осахаривающего фермента делает возможным производство глубокосброженного пива, пива типа «диетическое» или низкокалорийное, «легкого» (light beer), «сухого» пива (dry beer), благодаря тому, что при дозировке 5 мл/гл пива достигается видимая степень сбраживания около 104 %.

Грибная ß-глюканаза «Finizyme 250L». Финизим — продукт, содержащий грибную ß-глюканазу, которая получается при глубинном росте отобранного штамма Trichoderma reesei. Этот фермент расщепляет ß-глюкан ячменя (1,4-ß-, 1,3-Р-глюканы) с получением олигосахаридов и незначительного количества дисахаридов (рис. 2).

Финизим рекомендуется применять на участках брожения и дображивания пива с целью предупреждения затруднений при фильтрации готового пива под влиянием ß-глюканов. Рекомендуемая дозировка Финизима 250Л составляет 0,05-0,1 кг/1000 дал пива при добавлении в танк брожения. Эффективность добавки Финизима 250Л показана в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что применение Финизима обеспечивает улучшение коллоидной стойкости пива, фильтруемости пива и в связи с этим уменьшение расхода фильтрующих материалов (кизельгура, фильтр-картона) и средств для коллоидной стабилизации пива.

Грибная а-амилаза «<Fungamil 800L». Фунгамил содержит мальтоген-ную грибную а-амилазу, которая получается при использовании отобранного штамма Aspergillus oryzae. Систематическое название этого фермента — 1,4-a-D-глюкан-глюканогидролаза. Фермент расщепляет 1,4-а-глюкозидные связи амилозы и амилопектина, и при достаточном времени реакции получается большое количество мальтозы.

Добавление осахаривающего фермента Фунгамила при брожении сусла в количестве 0,05-0,15 мл/дал обеспечивает увеличение сбраживаемости сусла на 2-5 % с получением йодного показателя 0,2 и даже ниже [Д/2 (578) < 0,2].

Дозировка 0,6-1,0 мл/1 гл сусла обеспечивает видимую степень сбраживания до 90 %. Это связано с тем, что Фунгамил, в отличие от АМГ и Промозима не может расщепить 1,6-а-связи и все несбражива-емые предельные декстрины сохраняются в пиве. Однако в случае применения Промозима в сусловарочном цехе с дозировкой 1,25-3,0 кг/т засыпи Фунгамил с

ПИВО и 11А11тКИ

2•2003

O

40

дозировкой 0,6-1,0 мл/гл сусла, заданный во время брожения, обеспечивает 95-100 % видимую степень сбраживания. Также Фунгамил легко инактивиру-ется во время пастеризации пива.

Пуллуланаза «Promozyme 400L». Промозим — «разветвляющий» фермент, получаемый на основе культивирования бактерии Bacillus acidopullu-lyticus. Этот фермент в состоянии расщеплять только 1,6-а-связи — места разветвления амилопектина, в результате чего получаются неразветвленные декстрины.

При дозировке этого фермента во время брожения получается незначительное увеличение видимой степени сбраживания. Однако в комбинации АМГ с Фунгамилом получается степень сбраживания, превышающая 100 %.

При выборе осахаривающих ферментов, кроме экономии, которая, безусловно, на стороне применения АМГ, необходимо иметь в виду и возможность инактивиро-вания ферментов во время пастеризации пива, что легче всего осуществляется в комбинации Фунгамил — Промозим.

Возможные варианты применения осахаривающих ферментов, которые дают возможность получения видимой степени сбраживания, превышающей 100%, приведены в табл. 4.

ЗАО «Пищепропродукт»

является официальным дистрибьютором фирмы «Новозаймс А/С» в России

и предлагает широкий выбор ферментных препаратов для пивобезалкогольной промышленности

Наш адрес: 107996, Москва, ул. Гиляровского, 57. Тел./факс: (095) 284-26-83, 284-17-49,

284-18-22, 284-26-85. E-mail: pp_product@mail.ru

Правильный выбор ферментов для различных целей. Так как ферменты на стадии брожения добавляются из-за различных причин, а именно для улучшения качества пива, повышения экономии производства, сокращения и ускорения процесса, получения

новых типов пива, правильный выбор ферментов является необходимой фазой работы, в которой помогает все вышеупомянутое. При этом важно учитывать особую специфичность действия каждого из ферментов. Эти данные сведены в табл. 5.

Фильтры намывные рамные для пива

Фильтры для осветления напитков

Ф

МОСКОН

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ НАПИТКОВ

Марка фильтра Исполнение Производительность, гл/ч

Ш4-ВФН-3 Нерж. 400x400 10

Ш4-ВФН-5 Нерж. 400x400 20

Ш4-ВФН-10 Нерж.400х400 35

Ш4-ВФН-14 Нерж. 600x600 50

Ш4-ВФН-17 Нерж. 600x600 60

Ш4-ВФН-20 Нерж. 600x600 70

Ш4-ВФН-25 Нерж. 600x600 90

Ш4-ВФН-50 Нерж. 600x600 175

Фильтры для пива и напитков

поставляемые фирмой «Москон»

ш

Ш4-ВФК-3 Нерж.400х400 15

Ш4-ВФК-5 Нерж.400х400 25

Ш4-ВФО-10 Нерж.400х400 50

Ш4-ВФО-12 Нерж.600х600 60

Ш4-ВФО-20 Нерж.600х600 100

Ш4-ВФО-25 Нерж.600х600 125

Ш4-ВФО-35 Нерж.600х600 175

Ш4-ВФО-50 Нерж.600х600 250

Модернизация фильтров намывных рамных

Ш4-ВФД-33м Нерж. 600x600 120

Ш4-ВФД-60м Нерж. 600x600 210

Фильтры для пива

с последующей его стерилизацией

Ш4-ВФН-8,5-22к Нерж. 600x600 30

Ш4-ВФН-11-28к Нерж. 600x600 40

Ш4-ВФН-14-36к Нерж. 600x600 50

Ш4-ВФН-17-44к Нерж. 600x600 60

Ш4-ВФН-20-52к Нерж. 600x600 70

«Москон» поставит по вашему заказу любые другие фильтры, не указанные в таблице,

в том числе котловые, а также фильтр-материал (фильтр-картон и кизельгур).

119021, Москва, Россолимо, 7. Тел/факс (095) 247-01-10