CC BY
142
Выбор штамма дрожжей для безалкогольного пива
Т. В. Меледина, В. Г. Оганнисян, Н. А. Петрова
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Один из способов получения пива с низким содержанием алкоголя — использование штамма, характеризующегося наименьшей бродильной активностью, в результате чего уменьшается доля сахаров, идущих на образование этанола. При этом следует учитывать большую роль генетических свойств пивных дрожжей в формировании сенсорного профиля пива.
Штаммы, применяемые в пивоварении, отличаются по синтезу таких сенсорно важных компонентов, как высшие спирты, органические кислоты, эфиры, сернистые соединения, карбонилы, в частности ацетальдегид, диацетил и пентандион [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Эти соединения как при концентрациях, превышающих порог ощущения, так и при слишком низком их содержании могут придавать пиву негармоничный вкус и неспецифический аромат [7, 8]. В то же время необходимо учесть, что безалкогольное пиво — это сорт пива, имеющий свой, характерный именно для него, сенсорный профиль [9, 10, 11], который будет определяться как технологией [12, 13, 14], так и штаммовыми особенностями дрожжей, применяемых для его производства [15, 16, 17, 18]. Поэтому при разработке новой технологии безалкогольного пива, органолептические свойства которого будут соответствовать требованиям потребителя, в первую очередь необходимо вы-
брать штамм дрожжей. С этой целью были исследованы четыре штамма дрожжей низового брожения: А 12 (Финляндия VTT), W34/70 (Германия Weihenstephan), 129 и 145 (Россия СПбИУиПТ), значительно отличающихся друг от друга, прежде всего по скорости утилизации субстрата и по приросту биомассы, так как именно с этими показателями связан метаболизм этанола, синтез которого должен быть минимальным.
Посевной материал накапливали путем культивирования дрожжей двухсуточной культуры со скошенного сусла-агара сначала в 50 см3, затем в 500 см3сусла. Далее дрожжи центрифугировали и вносили в охмеленное сусло с массовой долей сухих веществ 10,5 % и концентрацией аминного азота 145 мг/см3 из расчета содержания инокулята 18-20 млн клеток в 1 см3. Начальная величина рН среды 5,2. Процесс брожения осуществляли при температуре 10±1 °С и заканчивали по достижении конечной степени сбраживания, о чем судили по отсутствию изменений в содержании сухих веществ в сброженном сусле.
Во время брожения ежесуточно отбирали пробы бродящего сусла и в них определяли содержание экстракта и концентрацию дрожжей во взвешенном состоянии. В конце процесса брожения в пиве определяли количество накопившихся дрожжей и концентрацию диацетила,
ацетальдегида, эфиров (этилацетата, изо-амилацетата, этилкапроната) и высших спиртов (3-метилбутанола, пропанола, 2-метилбутанола, изобутанола).
Для определения вкусоароматических компонентов пива использовали газоанализатор HP-6890-Plas. При оценке углеводного спектра пива применяли метод ВЭЖХ (свидетельство о метрологической аттестации методики определения сбраживаемых углеводов № 56-09-03).
Действительную степень сбраживания и массовую долю этанола определяли на приборе Anton Paar, цвет пива анализировали спектрофотометрическим методом при длине волны 440 нм, изогуму-лон — спектрофотометрическим методом при длине волны 275 нм.
Как видно на рис. 1, наименьшую степень сбраживания сусла обеспечивали дрожжи штамма А12, которые через 12 сут потребили только 45 % сбраживаемых углеводов. Этот факт можно объяснить высокой флокуляционной способностью дрожжей А12, вследствие чего концентрация биомассы в сусле (во взвешенном состоянии) составляла 1,3 г СВ/ дм3 против 2,5 г СВ/ дм3 у штамма W34/70. При этом количество накопившихся дрожжей у штамма А12 было на том же уровне, как и у других штаммов (рис. 2). Высокая флокуляционная способность клеток штамма А12 и их низкая бродильная активность могут представлять интерес при производстве безалкогольного или пива с низким содержанием алкоголя.
Наряду с бродильной активностью одна из важнейших характеристик пивных дрожжей — синтез побочных продуктов брожения, таких, как кислоты, высшие спирты, эфиры, карбонилы и сернистые соединения. Имея очень низкий порог ощущения, они определяют сенсорный профиль пива, а карбонилы и жирные кислоты, кроме того, определяют вкусовую нестабильность пива во время его хранения [18, 19, 20, 21, 22, 23].
В связи с этим, помимо оценки показателей, характеризующих бродильную активность дрожжей, было проведено сравнение штаммов по их способности к синтезу вторичных продуктов метаболизма.
Один из карбонилов, а именно диаце-тил (2,3-бутандион), является определяющим в выборе технологического режима брожения. Диацетил образуется из а-аце-толактата, промежуточного метаболита в биосинтезе валина [24, 25]. Превращение а-ацетолактата в диацетил — химическая реакция окислительного декарбоксилиро-вания, скорость которой зависит от генетических особенностей дрожжей, температуры брожения и величины рН. Запах диа-цетила, который сравнивается с запахом масла, жженого сахара, появляется уже при концентрациях свыше 0,05 мг/ дм3. В светлых сортах пива лагерного типа
12 т 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------- 3
-- 2,5
»NX ---- ♦ V4. -------------------,, ------------------- _______ ч 4 * _ ч Ч ч
............... ............................ _________/ ч Ч N ч
____________/ ч\
/ / ^ - — - ^
..............................—
2
1,5
1
0,5
0
145 СВ 145 б/м
4 M 5 H 6 M 7 M 8 Продолжительность, сут - 129 СВ - W34/70 СВ
10
11
A 12 СВ A 12 б/м
12
--129 б/м --Ш34/70 б/м
Рис. 1. Кинетика сухих веществ (СВ) сусла и концентрации биомассы дрожжей (б/м)
0
1
2
3
9
4•2008
28
145 129 Ш 34/70 А 12 Штамм дрожжей
Рис. 2. Накопление биомассы
дрожжей в конце брожения
145
А 12
129 Ш 34/70 Штамм дрожжей
Рис. 5. Концентрация высших спиртов в молодом пиве
концентрация диацетила не должна превышать значения 0,05 мг/дм3, в то время как в пиве верхового брожения допускается 0,20 мг/дм3 [26].
Как показали проведенные исследования (рис. 3), максимальное количество диацетила в пиве содержалось в варианте, где использовали дрожжи штамма А12 (0,09 мг/дм3), что можно объяснить низкой концентрацией клеток, находящихся в пиве во взвешенном состоянии во время его созревания вследствие их высокой флокуляционной способности. Между тем, как известно, восстановление диацетила в ацетоин и 2,3-бутандиол протекает именно на поверхности дрожжевой клетки [27].
Этот же штамм (А 12) характеризуется максимальным синтезом ацетальдеги-да (рис. 4), который служит индикатором незавершенности процесса брожения. Содержание ацетальдегида в пиве было ниже порога ощущения (15 мг/дм3) [28].
145
129 Ш 34/70 Штамм дрожжей
Рис. 3. Концентрация диацетила в молодом пиве
А 12
145 129 Ш 34/70
Штамм дрожжей
Рис. 6. Концентрация эфиров в молодом пиве
А 12
Из высших спиртов, присутствующих в пиве, следует обратить внимание на предельные одноатомные спирты СН21ОН (или, как еще их называют, высшие алифатические спирты, или сивушные масла). Это прежде всего пропиловый, изобутило-вый, изоамиловый, амиловый спирты — важные ароматические составляющие готового пива. С ними связан алкогольный (спиртовой) компонент запаха, воспринимаемый как приятный или винный.
Большинство высших спиртов содержится в пиве в концентрациях ниже порога их ощущения, но в сумме они существенно влияют на сенсорные характеристики напитка. Для высших алифатических спиртов в пиве низового брожения порог чувствительности составляет 60-90 мг/л, в пиве верхового брожения — 100 мг/л [27, 30]. При концентрации более 100 мг/дм3 они придают пиву алкогольный или сивушный привкус. Интенсивность накопления этих
3 7
/д
* б да
ф с
Э 5
ет
и 4
о
^ 3 е
х
1 0
145
129 Ш34/70 Штамм дрожжей
Рис. 4. Концентрация ацетальдегида в молодом пиве
А 12
соединений зависит как от состава сусла и технологии брожения, так и от штаммо-вых особенностей дрожжей, которые тесно связаны с метаболизмом аминокислот и углеводов [30, 31, 32, 33, 34]. Это подтверждают результаты, приведенными на рис. 5, из которых видно, что диапазон колебаний концентрации высших спиртов составляет от 25,1 до 76,5 мг/дм3, причем меньше всего высших спиртов синтезируют дрожжи штамма А 12, что, несомненно, связано с их низкой бродильной активностью.
В пиве содержится около 100 различных эфиров, однако только семь из них наиболее важны при оценке вкусовых свойств пива. Это эфиры уксусной кислоты (этилацетат, изоамилацетат, изобутил-ацетат, фенилацетат) и эфиры этилового спирта (этилкапронат, этилкаприлат, этил-капринат). Индикаторами пшеничного пива служат изоамилацетат, изобутилаце-тат и фенилацетат, концентрации которых превышают порог ощущения [1, 4]. В то же время некоторые эфиры отрицательно влияют на восприятие пива, в основном это этиловые эфиры жирных кислот, такие, как этилкаприлат (октанэтиловый), этил-капринат (деканэтиловый), додеканэтило-вый, которые появляются в пиве в результате нарушений технологических режимов при дображивании. Накопление этих эфиров в пиве связано с автолизом клеток, но не со штаммовыми характеристиками дрожжей. Поэтому при оценке штаммов низового брожения, которые использовали в данной работе, определяли эфиры, более всего представленные в лагерных сортах пива: этилацетат, изоамилацетат, этилкапронат.
В результате исследований установлено, что общее количество эфиров в пиве колеблется в широких пределах — от 4,9 до 14,1 мг/дм3 (рис. 6), причем дрожжи А12 синтезировали значительно меньше
4 • 2008
0
29
Показатель Пиво
экспериментальное «Балтика 0»
Действительный экстракт, % 4,48 7,5
Видимый экстракт, % 4,22 2,8
Содержание этилового спирта, мас. % 0,38 0,32
рН 4,5 4,2
Титруемая кислотность, Ма0Н/100 см3 1,9 2,1
Изогумулон, ед. горечи (ЕВС) 17,6 17,0
Цвет, цв. ед. 0,6 0,5
Олигосахариды, г/дм3 23,0 42,5
В том числе:
трисахариды 5,4 5,2
мальтоза 7,5 18,8
глюкоза 0,5 8,0
фруктоза 0,3 0,1
Диметилсульфид (ДМС), мкг/дм3 14 4
Диацетил, мкг/дм3 35 20
Пентандион, мкг/дм3 28 18
эфиров по сравнению с другими штаммами.
Таким образом, дрожжи штамма А12 представляют определенный интерес для получения безалкогольного пива, что связано с их низкой бродильной активностью. Однако низкая концентрация сенсорно важных компонентов в сброженном сусле может стать причиной отсутствия характерных для пива вкуса и аромата. Поэтому в следующей серии экспериментов данный штамм дрожжей использовали для получения безалкогольного пива. Контролем служило безалкогольное пиво «Балтика 0», при производстве которого применяли дрожжи низового брожения (штамм 34/70) и метод диализа для удаления этилового спирта из пива с массовой долей сухих веществ 12 %.
Опыты проводили на мини-пивоваренном заводе «Тинькофф» (С.-Петербург). Дрожжи вносили в сусло, показатели качества которого следующие: массовая доля СВ — 5,5 %; рН — 4,95; фруктоза — 1,0 г/дм3; глюкоза — 4,5 г/дм3; дисахариды — 17,2 г / дм3; трисаха-риды — 5,4 г / дм3; олигосахариды —
23.0 г/дм3; сбраживаемые углеводы —
28.1 г/дм3.
Охмеленное сусло с массовой долей сухих веществ 5,5 % охлаждали до температуры 9 °С и перекачивали в бродильные танки с коническим дном (ЦКТ). В поток сусла дозировали дрожжи из расчета содержания 3 млн клеток в 1 см3 сусла. Бродящее сусло 1 раз в сутки в течение 30 мин перемешивали путем барботиро-вания диоксидом углерода. После достижения концентрации этилового спирта 0,45-0,5 об. % пиво фильтровали и карбонизировали диоксидом углерода.
При реализации данного процесса максимальное количество клеток зафиксировали на пятый день брожения (6 млн/ см3), но это не говорит о том, что коэффициент
прироста биомассы дрожжей равен 2, так как каждый день перед барботажем из ЦКТ снимали осевшие в конусе аппарата дрожжи, что препятствовало автолизу клеток и накоплению в пиве нежелательных вкусоароматических веществ.
На пятый день брожения при достижении массовой доли СВ 4,9 % температуру бродящего пива в течение 24 ч снизили до 3 °С и параллельно подняли давление над слоем жидкости до 1 бар. Созревание и дображивание молодого пива длилось 5 сут.
Результаты анализов безалкогольного пива, полученного дрожжами штамма А12, и безалкогольного пива «Балтика 0» представлены в таблице.
На основании результатов анализа данных, приведенных в таблице, можно сделать вывод, что контрольный образец пива значительно отличается от экспериментального по массовой доле остаточного экстракта и его углеводному составу. В опытных вариантах олигосахаридов
в 2 раза меньше, причем концентрация сбраживаемых углеводов составляет 13,7 г/дм3, в то время как в контрольных образцах эта величина достигает 32,1 г/дм3, что придает продукту ощущение повышенной сладости.
Содержание вицинальных дикетонов (диацетила и пентандиона) и диметил-сульфида (ДМС) в экспериментальном образце выше, чем в контрольном, но в обоих образцах оно не превышает порога ощущения (40 мкг/л).
В виду того что физико-химические показатели не дают полную картину о пиве, так как в нем содержатся более 800 компонентов, которые каждый по отдельности и в сумме определяют органолептические свойства продукта, была проведена дегустация с участием квалифицированных специалистов-дегустаторов ОАО «Пивоваренная компания «Балтика».
Для описания органолептических свойств напитка использовали описа-
Полнота вкуса
Сладость*^'' -'Х^'г^^ Сусловой
\
! ! К'' \ \
\ \
Горечь <-'---('---'--«'---+ --V--.!)- --V--) ДМС
\\ //
\ \ \ /С ' У^Ч / /
/
Зерновой 1 Эфирный
""-г"
- " Насыщение
углекислотой
Рис. 7. Дегустационная оценка пива «Балтика 0»
ПИ
НАПИТКИ
4•2008
30
Полнота вкуса
углекислотой
Рис. 8. Дегустационная оценка пива, полученного дрожжами штамма А12
тельный тест сенсорного профиля вкуса и аромата пива. После дегустации составляли протокол, для получения конечного результата данные протокола каждого дегустатора обрабатывали с помощью специальной компьютерной программы и предоставляли в виде профилеграмм (рис. 7, 8).
Из профилеграмм видно, что за счет высоких значений концентрации сбраживаемых углеводов в контрольных образцах отмечаются повышенная по сравнению с опытными вариантами сладость и полнота вкуса. Главный недостаток экспериментального безалкогольного пива — присутствие суслового и зернового ароматов, которые практически незаметны в контроле, однако это связано не со штаммовыми характеристиками дрожжей, а с технологией процесса брожения, котоый прерывается по достижении определенной концентрации этанола.
Таким образом, безалкогольное пиво, полученное с применением дрожжей штамма А12, по своим физико-химическим и органолептическим свойствам соответствует безалкогольному пиву лучших отечественных образцов. Кроме того, при использовании штамма А12 в отличие от штаммов, обладающих высокой бродильной активностью, легче контролировать процесс брожения до достижения требуемого значения концентрации этилового спирта, диапазон колебания которой находится в пределах 0,3-0,5 об. %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Heyse K.-U. Handbuch der brauerei — praxis. 3 edi-cion//Gefranke — Fachverlag. 1989.
2. Фараджаева Е. Д., Ерошкина Е. В. Значение расы дрожжей в формировании вкуса и аромата пи-ва//Пиво и напитки. 1999. № 1. С. 24-26.
3. Enari T.-M., Makinen V. Panimottekniikka//Oy Panimolaboratorio. Espoo. 1993.
4. Меледина Т. В. Пивные дрожжи // Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. — СПб.: Профессия, 2003. С. 133-151.
5. Вишняков И., Афонин Д. Факторы, определяющие содержание свободного ДМС в пиве//Ин-дустрия напитков. 2007. № 4. С. 60-65.
6. Лебедев Е., Дедегкаев А., Афонин Д., Меледина Т. Исследование динамики изменения ДМС в процессе получения пива//Вестник международной академии холода. 2007. № 1. С. 35-40.
7. Грабок М, Чейка П., Карел Н. Исследование действительной сенсорной стабильности пива//Пи-во и жизнь. 2005. № 6-1 (47-48). С. 24-27.
8. АнгерХ.-М. Сенсорный анализ B. WV/Мир пива. 2004. № 4. С. 43-45.
9. Оганнисян В.Г., Сандаков О.А., Лебедева Е.П. Комплексный подход к технологии безалкогольного пива// Актуальные вопросы техники пищевых производств. 2003. С. 257.
10. Brauwelt // Мир пива. 2000. № 1. С. 27-31.
11. Нарцисс Л. Вкус пива и технологические факторы // Мир пива. 1996. № 2. С. 21-24.
12. Пайюрек М. Некоторые технологические аспекты и взаимосвязи при повышении сенсорной стабильности пива // Пиво и жизнь 2003. №5(40). С. 26-31.
13. Narziss L. Beer taste and how it is influenced by row materials and technological factors // Brauwelt International. 1997. № 5. Р. 14-25.
14. Крюгер Лин. Обмен веществ дрожжей и его влияние на вкус и аромат пива. Brewers guardian // Спутник пивовара. 1999. № 1-2. С. 31-48.
15. Меледина Т.В. Роль штаммовых характеристик дрожжей в формировании вкуса и аромата пива // Мир пива. № 1. 1997. С. 35-37.
16. Меледина Т.В., Лебедева Е.П. Технологический подход к регулированию сенсорного профиля пива // Индустрия напитков. 2004. № 4. С. 10-14.
17. Kobayashi N., Kaneda H., Kuroda Het al. Simultaneous determination of mono-, di- and trihydro-xy-acids in beet and wort // J.Inst.Brewing. 2000. V 106. № 2. Р. 107-110.
18. Bech L.M. Flavour stability of beer. Search and research — Carlsberg, 2000, p. 12-14.
19. Drost B. W., Berg R., Freijee F.J.M., Velde E.G., Hollemans M. Flavor Stability // J. of American Society of Brewing Chemists. 1990. V. 48. № 4. Pp. 124-131.
20. Меледина Т., Вишняков И., Соболев В. Индикаторы вкусовой стабильности пива. Ч. 1. Альдегиды // Индустрия напитков. 2008. № 3 (57). С. 22-27.
21. Landaud S., Lieben P., Picque D. Quantitative analysis of diacetyl, pentandion and their precursors during beer fermentation by an accurate GS/MS method // J. of the Institute of Brewing. 1998. March-april. V 104. Pp. 93-99.
22. Suomalaien N, Ronkainen P. Mechanism of dia-cetyl formation in yeast fermentation // Nature. 1968.
23. HaukeliA. D, Lie S. Production of diacetyl, aceto-lactate and acetoin by yeast during fermentation // J. Inst. Brew 1972. № 78. Nr. 3.
24. Flavorfile. Материалы фирмы Flavor Activ Limited, UK, www flavoractiv.com
25. Clapperton J.F. Materials formed by yeasts during fermentation // J. Inst. Brew. 1975. 81. № 2. Р. 96-102.
26. Ангер Х.-М. Сенсорный анализ B.W // Мир пива. 2004. № 4. С. 43-45.
27. Hoff J.T., Herwig W.C. Kenetic of acetaldehyde formation during the staling of lager beer // ASBC J. 1977. № 4. P. 183-186.
28. Enari T.-M., Makinen V. Panimottekniikka // Oy Panimolaboratorio, Espoo. 1993.
29. Morimoto K., Yoshioka K., Hashimoto N. andKata-oka J. Fundamental Studies on Wort Preparation (Mashing) Technology//Monatsschrift fur Brauwissenschaft 1988. № 12.
30. Чижкова Х., Хофта П. Значение аминокислот в пивоварении и новые методы их определе-ния//Пиво и жизнь. 2005. № 2 (49). С. 22-27.
31. Цвенграшова М., Шариш В., Шмагровичева Д. Производство сусла и его влияние на брожение и свойства готового пива//Пиво и жизнь. 2004-2005. № 6-1. С. 47-48.
32. Крюгер Л. Обмен веществ дрожжей и его влияние на вкус и аромат пива//СП. 1999. Весна. С. 39-48. &
Изысканный купаж от Ahmad Tea London
Компания Ahmad Tea Ltd представляет новинку: листовой чай Ceylon & Assam Tea (Цейлонский чай с Ассамским чаем). В основе этого английского рецепта лежит превосходное сочетание Цейлонского чая высшего качества и яркого характерного чая Ассам, выращенного на знаменитых английских плантациях Ассама в Северной Индии. Оригинальный купаж Цейлонского чая с Ассамским чаем должен особенно понравиться всем любителям классических черных чаев.
Изысканной считается смесь из отборных листьев стандарта Orange Pekoe (по этой технологии с куста собирают лишь два самых верхних, богатых соками, следующих за почкой, листка).
Настой обладает насыщенным темным цветом, с терракотовым оттенком, яркими вкусом и ароматом.
Чай можно подавать с молоком или лимоном. Прекрасно подходит для чаепития в любое время дня.
Цейлонский и Ассамский чаи относятся к самым известным и самым древним чайным сортам в мире. Ассам стал первым некитайским чаем, доставленным в Европу. Из всех сортов черного чая он самый крепкий и насыщенный.
Ценители чая выбирают этот сорт за уникальное сочетание крепости и бодрящего аромата. Заваренный Ассам дает чайный напиток насыщенного темного цвета, с терпким, немного вяжущим вкусом и приятным послевкусием. Если проводить аналогию с винами, его можно сравнить с терпким красным вином. За бодрящий эффект Ассам часто называют «утренним» чаем. А его согревающие свойства просто незаменимы в осенне-зимнее время года.
Цейлонский чай всемирно признан лучшим, благодаря своему высокому качеству, особым природным свойствам, исключительному многообразию вкусов и ароматов, а также блестящей репутации, насчитывающей около полутора веков.
В последние годы возрос интерес к оздоровительному эффекту чая. Новейшие исследования показывают, что чай содержит мощные антиоксиданты, укрепляющие здоровье и продлевающие молодость. Он снижает риск инфаркта, помогает бороться с гипертонией, сердечно-сосудистыми заболеваниями, понижает уровень холестерина и сахара в крови. Интересно, что фтор, содержащийся в чае, может предупредить появление кариеса. И если чай — в целом один из самых полезных напитков, то Цейлонский чай — лидер в своей категории.
По заключению Европейского чайного комитета (International Tea Committee) Цейлонский чай — самый полезный для здоровья человека и самый экологически чистый среди чаев.
Новинка производится в упаковке 100 и 250 г. В продаже — с июля 2008 г.
4 • 2008 ПИВО«НАПИТКИ
31
