CC BY
66
СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ для ПИВОВАРЕНИЯ"^^^
УДК 663.422
Влияние
различного количества несоложеного сырья на качество пива
М. В. Гернет, д-р. техн. наук, профессор; К. В. Кобелев, канд. техн. наук ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Ключевые слова: летучие компоненты; несоложеные зернопродукты; органические кислоты; пиво; сахаросодержащие вещества; солод.
Keywords: volatile components; beer; organic acids; the sugar based substance; malt; unmalted grain products.
В соответствии с изменениями, внесенными в Федеральный закон № 171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции», принятыми Госдумой 7 июля 2011 г., и обсуждаемым в настоящее время проектом технического регламента Таможенного союза «О безопасности алкогольной продукции» определение «пиво» звучит следующим образом: «пиво — алкогольная продукция с содержанием этилового спирта, образовавшегося в процессе брожения пивного сусла, которая произведена из пивоваренного солода, хмеля и (или) полученных в результате переработки хмеля продуктов (хмелепродуктов), воды с использованием пивных дрожжей, без добавления этилового спирта, ароматических и вкусовых добавок. Допускается частичная замена пивоваренного солода зерном, и (или) продуктами его переработки (зернопродуктами), и (или) сахаросо-держащими продуктами при условии, что их совокупная масса не превышает 20% массы заменяемого пивоваренного солода, а масса сахаросодержащих продуктов не превышает 2% массы заменяемого пивоваренного солода» [1].
К несоложеным материалам в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51174-2009 «Пиво. Общие технические условия» относятся ячмень, пшеница, крупа пшеничная и кукурузная, рисовая сечка и другое зерновое сырье, а также сахар-сырец, сахар жидкий и другие сахаросодержащие продукты, обеспечивающие качество и безопасность пива.
В связи с новым определением пива во ВНИИПБиВП по инициативе Союза
российских производителей пивобезал-когольной продукции при поддержке Министерства сельского хозяйства РФ проводится научно-исследовательская работа по изучению влияния различных несоложеных материалов на качество пива.
В наших исследованиях мы проанализировали 29 образцов пива, полученных с различным содержанием несоложеного и сахаросодержащего сырья, любезно предоставленных предприятиями отрасли, а также образцы пива, полученные в лабораторных условиях во ВНИИПБиВП.
Были использованы следующие методики. В образцах пива определяли физико-химические показатели: объемное содержание спирта, содержание начального экстракта, содержание действительного экстракта. Все исследования проводили в соответствии с ГОСТ Р 51174-2009 «Пиво. Общие технические условия». Содержание общего азота в пиве определяли по методу Кьельдаля.
В данной работе методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе «Стайер» со спектрофотометрическим детектором (колонка С18 250-4,6 мм) проводили исследования по содержанию органических кислот в промышленных образцах пива и в образцах, полученных в лабораторных условиях (ИК 9184-145-00334600-2011).
Летучие вещества промышленных образцов пива и образцов, полученных в лабораторных условиях, определяли на газовом хроматографе «Хро-матэк Кристалл 5000.1» с пламенно-ионизационным детектором. Использовалась капиллярная колонка с не-
подвижной фазой (НФ) НР^АР (ИК 9184-144-00334600-2011).
Природу происхождения спирта изучали с помощью изотопной масс-спектрометрии по методике «Измерение отношения изотопов 13С/12С спиртов и сахаров методом изотопной масс-спектрометрии».
Содержание диацетила в пиве определяли по ИК 10-05031531-1218-96.
Анализ законодательных ограничений по использованию зернового, сахаросодержащего сырья и вкусо-ароматических добавок в различных странах мира показывает, что:
• использование несоложеного зернового сырья взамен солода запрещено в Германии в соответствии с «Законом о чистоте пива». В остальных странах минимальный уровень использования солода при производстве пивного сусла колеблется от 25 до 80% (США, Бразилия, Аргентина, Бельгия, Украина, Россия). В таких странах, как Канада, Великобритания и Китай, ограничения в законодательной базе отсутствуют;
• применение вкусоароматических добавок в пиве запрещено в Германии и Канаде. В остальных перечисленных странах их использование разрешено с обязательным указанием в составе пива на содержание добавки;
• применение сахаросодержащих компонентов не разрешено в Канаде, США, Германии. В остальных перечисленных странах разрешено использование только натуральных сахаросодержащих компонентов установленного перечня. Основные физико-химические показатели представленных образцов пива приведены в табл. 1.
По основным физико-химическим показателям все представленные образцы соответствовали требованиям ГОСТ Р 51174-2009 «Пиво. ОТУ».
Было установлено, что концентрация общего азота тем больше, чем меньше содержание в составе несоложеных материалов.
Известно, что среди веществ, формирующих органолептический профиль готового пива, можно выделить следующие группы соединений: альдегиды (ацетальдегид); высшие спирты (изобутанол, изоамилол, 1-пропанол); эфиры (этилацетат, изоамилацетат, этиллактат); вицинальные дикетоны (диацетил); органические кислоты (щавелевая, винная, яблочная, молочная, лимонная, янтарная).
24 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2012
Определяемый показатель
№ Состав объемное содержание содержание содержание
образца содержание начального действительного общего азота,
спирта, % экстракта, % экстракта, % мг / л
1 Солод — 100 % 4,57 10,43 3,41 651,88
2 Солод — 100 % 5,69 11,50 2,78 649,92
3 Солод — 100 % 5,21 10,50 2,47 693,89
4 Солод — 64 % ячмень — 21, патока — 15 % 4,69 11,21 4,06 479,89
5 Солод — 63 % ячмень — 22, патока — 15 % 5,60 11,39 2,81 437,87
6 Солод — 65 % ячмень — 20, патока — 15 % 4,54 10,42 3,44 451,88
7 Солод — 57 % ячмень — 28, патока — 15 % 4,41 9,26 2,43 421,81
8 Солод — 59 % ячмень — 26, патока — 15 % 4,92 9,83 2,21 458,83
9 Солод — 57 % ячмень — 28, патока — 15 % 4,43 10,30 2,43 429,82
10 Солод — 80 % патока (мальт.) — 20 % 5.18 11,71 3,81 602,30
11 Солод — 80 % патока (декстр.) — 20 % 6,59 14,46 4,58 589,90
12 Солод — 65 % патока (мальт.) — 35 % 4,65 10,40 3,26 445,42
13 Солод — 65 % патока (мальт.) — 35 % 4,54 10,87 3,94 457,48
14 Солод — 75 % патока (декстр.) — 25 % 8,35 17,27 4,94 510,66
15 Солод — 70 % патока (мальт.) — 15, рис — 15 % 4,46 10,42 3,56 546,85
16 Солод — 70 % патока (мальт.) — 10, рис — 20 % 4,63 10,63 3,53 560,83
17 Солод — 70 % патока (мальт.) — 10, рис — 20 % 5,06 11,54 3,82 495,85
18 Солод — 70 % патока (мальт.) — 15, ячмень — 15 % 4,38 10,51 3,79 523,86
19 Солод — 53 % ячмень — 28, мальтозный сироп — 19 % 4,53 10,83 2,83 453,83
20 Солод — 73 % ячмень — 27 % 3,77 10,39 4,63 596,38
21 Солод — 46 % ячмень — 21, мальтозный сироп — 33 % 7,83 16,45 4,84 541,52
22 Солод — 90 % , рис — 10 % 4,13 9,54 3,18 562,23
23 Солод — 80 % , рис — 20 % 4,68 10,54 3,35 501,88
24 Солод — 70 % , рис — 30 % 4,78 10,68 3,35 496,75
25 Солод — 80 % , патока (мальт.) — 20 % 4,89 11,40 3,55 522,31
26 Солод — 100 % 4,71 10,57 3,34 719,96
27 Ячмень — 100 % 5,41 12,65 4,29 461,02
28 Солод — 75 % |, патока (мальт.) — 25 % 4,70 11,30 4,0 538,47
29 Солод — 100 % 4,80 11,51 4,0 792,56
Данные по суммарной концентрации летучих компонентов, диацетила и органических кислот представлены на рис. 1-3.
Наименьшая концентрация суммы летучих компонентов установлена в образцах пива, в состав которых в качестве несоложеного сырья входит рисовая сечка (образцы 15-17, 22-24). Увеличение доли риса в составе готового продукта приводит к заметному снижению содержания летучих соединений.
Использование при производстве пива декстрозной патоки приводит к значительному накоплению летучих соединений. Так, в образцах 11 и 14, в состав которых входит декстрозная патока, отмечена максимальная концентрация суммы летучих компонентов. Помимо наличия декстрозной патоки заметное увеличение содержания летучих компонентов в составе пива также является следствием достаточно высокой плотности начального сусла — 14,46 и 17,27% соответственно.
Образцы пива, приготовленные из 100%-ного солода, по сумме летучих компонентов имели небольшие отличия. Замена части солода несоложеным ячменем приводит к увеличению летучих соединений.
В образцах пива, приготовленных из 100%-ного солода, а также из солода, ячменя и патоки, массовая концентрация ацетальдегида не превышала 10 мг/л. Высокое содержание ацеталь-дегида, характерное для молодого пива, установлено во всех образцах пива, приготовленного из солода с добавлением различных видов патоки.
Концентрация изоамилола в исследуемых образцах пива находилась в диапазоне от 50 до 130 мг/л. При этом минимальное содержание изоамилово-го спирта установлено в образцах, приготовленных из 100%-ного солода, и в пиве с использованием рисовой сечки. В образцах пива, содержащих маль-тозную и декстрозную патоку, а также мальтозный сироп, массовая концентрация изоамилола выше на 20-30%.
При определении содержания изо-бутилового спирта установлена та же зависимость, что и при определении изоамилола — в образцах пива, содержащих мальтозную и декстрозную патоку, а также мальтозный сироп, массовая концентрация изобутанола выше на 20-30%, чем в остальных.
Известно, что образование высших спиртов интенсифицируется при низкой концентрации аминокислот. При замене части солода несоложеным сырьем количество аминокислот снижается, что приводит к увеличению содержания высших спиртов до концентраций, отрицательно влияющих на качество готового пива.
При изучении качественного и количественного состава эфиров установлено, что в представленных образцах пива присутствуют этилацетат, изоа-милацетат, этиллактат, этилкаприлат, этилкапроат. Максимальное содержание этилацетата и изоамилацетата обнаружено в образцах 11 и 14 — 35 и 45 мг/л соответственно. При этом со-
3 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ 25
=
s я О
s
H *
s
Результаты аналитических исследований образцов пива из сусла, приготовленного с заменой 50% солода различным содержанием несоложеного ячменя и двумя видами патоки крахмальной мальтозной, свидетельствуют о том, что с повышением процентного содержания патоки объемное содержание спирта увеличивается, содержание действительного экстракта и общего азота снижается.
Образцы пива, приготовленные в лабораторных условиях, с содержанием от 5 до 20% мальтозной патоки различного углеводного состава имели допустимые параметры по концентрации ацетальдегида, изобутанола, изоамило-ла, 1-пропанола, изоамилацетата, этил-лактата и органических кислот, таких как щавелевая, винная, муравьиная, яблочная, уксусная и др.
Пиво с 25% патоки по содержанию вышеперечисленных компонентов превышало принятые допустимые концентрации продуктов брожения, определяющих органолептический профиль готового пива.
Таким образом, на основе анализа международных систем контроля качественных показателей пива установлено, что в настоящее время инструментальные методы определения доли несоложеного сырья, использованного при производстве пива, отсутствуют.
С целью идентификации происхождения этанола разработана методика на основе изотопной масс-спектрометрии, позволяющая достоверно определить природу происхождения спирта в готовом пиве, полученном с использованием кукурузного крахмалосодержащего сырья.
Выявить закономерности образования продуктов брожения в образцах готового пива можно при наличии информации о всех вышеперечисленных параметрах.
Вещества, формирующие органолеп-тический профиль готового пива, такие как альдегиды, высшие спирты, эфиры, вицинальные дикетоны, органические кислоты, можно идентифицировать с помощью жидкостной и газовой хроматографии.
Для обеспечения идентификации летучих и нелетучих компонентов пива разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции контроля «массовой концентрации органических кислот методом высокоэффективной жидкостной хроматографии», а также «массовой концентрации летучих компонентов методом газовой хроматографии».
СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ для ПИВОВАРЕНИЯ
Таблица 2
Состав используемого сырья Отношение стабильных изотопов углерода, промилле
100% солода (-26,50)
80% солода, 20% кукурузной крупы (-23,97)
80% солода, 20% ячменя (-26,40)
80% солода, 20% рисовой сечки (-26,75)
80% солода, 20% патоки № 1 (-23,42)
80% солода, 20% патоки № 2 (-23,58)
Таблица 3
Соотношение солода и несоложеного сырья Объемное содержание спирта, % Содержание действительного экстракта, % Содержание общего азота, мг / л Содержание диацетила, мг / л
100% солода 4,65 3,54 720,65 0,05
80% солода, 20% ячменя 4,46 4,16 698,64 0,07
70% солода, 30% ячменя 4,38 4,27 539,26 0,09
60% солода, 40% ячменя 4,24 4,39 520,48 0,08
50% солода, 50% ячменя 4,11 4,68 480,52 0,09
40% солода, 60% ячменя 4,05 4,78 457,47 0,11
Таблица 4
Углеводный состав, % по массе
Наименование Производитель глюкоза мальтоза мальтотриоза высшие сахара
Патока крахмальная мальтозная (код спецификации НМ 70.2) ООО «Каргилл» 5,1 68,1 18,6 8,2
Патока крахмальная мальтозная (код спецификации GHM 1.1) ООО «Каргилл» 18,2 53,3 9,6 18,9
Таблица 5
Соотношение солода, несоложеного ячменя и патоки крахмальной мальтозной Код спецификации патоки крахмальной мальтозной Объемное содержание спирта, % Содержание действительного экстракта, % Содержание общего азота, мг / л Содержание диацетила, мг / л
Солод — 50%, ячмень — 45, патока — 5% НМ 70.2 4,28 4,43 475,48 0,05
GHM 1.1 4,34 4,33 473,29 0,06
Солод — 50%, ячмень — 40, патока — 10% НМ 70.2 4,40 4,26 464,19 0,06
GHM 1.1 4,46 4,16 465,01 0,08
Солод — 50%, ячмень — 35, патока — 15% НМ 70.2 4,51 4,08 457,46 0,07
GHM 1.1 4,58 3,96 456,94 0,08
Солод — 50%, ячмень — 30, патока — 20% НМ 70.2 4,69 3,81 441,32 0,09
GHM 1.1 4,73 3,75 442,01 0,1
Солод — 50%, ячмень — 25, патока — 25% HM 70.2 4,88 3,52 429,81 0,12
GHM 1.1 4,92 3,46 430,12 0,14
При производстве пива с заменой от 5 до 20% экстракта пивного сусла маль-тозной патокой не выявлено превышения допустимых параметров по концентрации ацетальдегида, изобутанола, изоамилола, 1-пропанола, изоамил-ацетата, этиллактата и органических кислот, таких как щавелевая, винная, муравьиная, яблочная, уксусная и др.
Для установления предельных значений содержания продуктов брожения в готовом пиве необходимо про-
должить мониторинг различных типов отечественного и зарубежного пива для создания массива данных с учетом всех значимых параметров технологического процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Изменения к Федеральному закону № 171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» от 07 июля 2011 г. ®
3 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ 27
