CC BY
37
Особенности применения воды озера Байкал «Основа»
в технологии
безалкогольных напитков
М. И. Спельникова
Московский государственный университет пищевых производств В. Л. Лаврова, М. В. Гернет
ВНИИпивобезалкогольной и винодельческой промышленности
Кризис с питьевой водой, нарастающий в мире, требует новых подходов к сохранению и улучшению здоровья всех жителей планеты. Разнообразие форм, возможность их перехода из одной в другую позволяют воде не только поддерживать жизнь, но и быть источником жизни.
Долгое время воду рассматривали только как растворитель для протекания биохимических реакций или как переносчик по организму различных веществ. В последние годы появились научные исследования и разработки, свидетельствующие об особых структурно-энергетических свойствах природных вод, имеющих целебные свойства.
Существует гипотеза, что целебные свойства некоторых природных вод, например родниковых и ледниковых, обусловлены наличием наночастиц, придающих структурированной ими воде высокую биохимическую активность. Примером могут быть шунгитные воды, содержащие фуллереновые наночастицы — сферические молекулы, в состав которых входят
десятки атомов углерода, способные активировать кислород.
Общепринятые требования к питьевой воде регулируются современными санитарными нормами, по которым вода не должна содержать вредных для здоровья веществ и микроорганизмов.
Тем не менее энергетические свойства воды, или способность воды активировать биохимические процессы в организме, определяют ее биологическую ценность.
Внутренняя среда организма имеет отрицательное значение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), без чего невозможно потребление кислорода. При воздействии неблагоприятных факторов внешней среды восстановительный потенциал организма снижается, что сопровождается ухудшением потребления кислорода тканями и приводит к развитию многочисленных патологий. Поэтому значение ОВП потребляемой человеком воды очень важно при оценке ее качества.
Длительное и регулярное потребление воды, имеющей высокое значение ОВП,
Таблица 1
Показатель Значение Показатель Значение
Общие показатели Металлы
Запах, баллы 0 Кальций, мг/дм3 18,1
Привкус, баллы 0 Магний, мг/дм3 2,4
Мутность, ЕМФ 0 Алюминий, мг/дм3 Менее 0,01
Цветность, град 0 Железо, мг/дм3 Менее 0,02
Общая минерализация, мг/дм3 рН Не более 120 7,6 Кадмий, мг/дм3 Натрий, мг/дм3 Менее 0,0005 2,3
Жесткость, мг-экв/дм3 Щелочность, мг-экв/дм3 Растворенный кислород, мг/дм3 1,05 1,0 Более 9 Калий, мг/дм3 Марганец, мг/дм3 Медь, мг/дм3 Ртуть, мг/дм3 0,41 Менее 0,01 0,0003 Менее 0,0002
Соли Селен, мг/дм3 Менее 0,005
Фториды, мг/дм3 Бромиды, мг/дм3 Сероводород, мг/дм3 0,2 Менее 0,1 Менее 0,002 Свинец, мг/дм3 Цинк, мг/дм3 Серебро, мг/дм3 Менее 0,001 Менее 0,01 0,001
Органические вещества
Сульфаты, мг/дм3 Хлориды, мг/дм3 Нитраты, мг/дм3 Гидрокарбонаты, мг/дм3 5,4 0,7 0,9 67,1 Перманганатная окисляемость, мгО2/дм3 Нефтепродукты, мг/дм3 Включения, поверхностная пленка, осадок Менее 0,1 Менее 0,005 Отсутствуют
4•2008
48
приводит к тому, что истощается электронный резерв организма, т.е. во внутренней среде организма недостает электронов, необходимых для восстановления кислорода.
Восстановить нарушенный энергетический баланс организма можно путем потребления продуктов или напитков, ОВП которых лежит в отрицательной области значений.
Рынок таких продуктов во всем мире активно растет. Примером служат напитки, ОВП которых снижен по сравнению с исходной водой. Это так называемые «функциональные воды», содержащие растительные экстракты и кислород, и воды, свойства которых изменены в результате электрофизических и химических методов обработки.
В последнее время в России появилась практическая возможность использовать воды самого большого хранилища пресной воды на Земле — воды оз. Байкал. Озеро Байкал (средняя глубина 730 м, максимальная глубина 1640м, объем вод 23,5 тыс. км2) уникально. По гидрохимическим свойствам байкальская вода не имеет аналогов на земном шаре. Это гигантское естественное водохранилище, вмещающее пятую часть всех пресных вод планеты. А если учитывать качество воды, то Байкал вмещает лучшую половину ее мировых запасов.
Отличительное свойство байкальской воды — ее низкая минерализация. При минимальной минерализации вод озера около 120 мг/ дм3 вода Байкала содержит необходимые для человека элементы и минимальное количество солей кальция и магния.
С целью установления функциональных свойств воды Байкала «Основа» и особенностей ее применения в технологии безалкогольных напитков мы совместно со специалистами биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова исследовали ее физико-химические и микробиологические свойства. Химический состав воды Байкала «Основа» приведен в табл. 1.
Согласно данным табл. 1, вода «Основа» обладает оптимальным значением рН 7,6, имеет значение ОВП 294-303 мВ, не содержит токсичных металлов, нитратов, органических загрязнений.
Исследования физико-химических свойств воды «Основа» проведены профессором биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова В. Л. Воейковым.
Вода «Основа» обладает повышенным содержанием в ней молекулярного кислорода при контакте с воздухом, особенно с учетом того, что оно исходно превышает его равновесное содержание в воде. Биологическая активность воды «Основа» из только что открытой бутыли выше, чем у большинства бутилированных минеральных вод, но ниже, чем у воды, прошедшей специальную обработку по обога-
щению ее активными формами кислорода. Вода «Основа» отличается от других бу-тилированных вод природного происхождения высокой стабильностью своей активности, хотя абсолютное ее значение невысоко.
Такое свойство воды «Основа», как повышенное содержание в ней молекулярного кислорода при контакте с воздухом, свидетельствует о необычных ее свойствах. Спонтанное увеличение содержания в этой воде измеряемого кислородным электродом кислорода говорит либо о том, что вода содержит какое-то количество «связанного» кислорода (например, в особых водных структурах — клатратах, которые при контакте с воздухом разрушаются, освобождая кислород), либо о том, что вода «генерирует» кислород за счет расщепления ее молекул. Расщепление воды до водорода и кислорода в достаточно мягких условиях описано в научной литературе, но оно наблюдается при взаимодействии воды с микро- и наночастицами окислов металлов, катализирующих этот процесс. В воде «Основа» такой механизм работать не может, и если происходит расщепление воды, то механизм его иной. Более надежные выводы по механизму расщепления воды можно будет сделать после проведения дополнительных исследований.
Изучение особенностей микробиологических процессов и микрофлоры воды оз. Байкал имеет огромный научный и практический интерес.
Жизнедеятельность органического мира озера устроена так, что его живые фильтры действуют безупречно. Считается, что при очистке воды, которая длится годами, из нее уходит даже вся молекулярная память о предыдущих загрязнениях.
Проведенные исследования процессов обмена и распределения микроорганизмов в глубинной зоне озера говорят о том, что в процессе трансформации органических веществ и биогенных элементов (т. е. самоочищении озера) участвуют гетеротрофные, аммонифицирующие и фосфоромобилизующие, олиготрофные, актиномицеты, грибы и дрожжи. Существенный фактор самоочищения — вну-триводоемные биологические процессы. В них принимает участие целый комплекс биоценозов, состоящих из различных водорослей зоопланктона и прочих организмов. Простейшие осуществляют удаление коллоидов, тонких взвесей, потребляют бактерии, в том числе, санитарно-пока-зательные.
Соображения бактериологической безопасности — основная причина, по которой не получило широкого распространения использование вод открытых водоисточников. Санитарно-гигиеническим показателем качества воды служит отсутствие бактерий группы кишечных палочек (БГКП).
Таблица 2
Таблица 4
Питательная среда Титр клеток
при 22 °С при 37 °С
Картофельная 8 4
Пептонная 10 Отсутствуют
Мальтозно-дрожжевая 4 4
Таблица 3
Питательная среда Титр клеток при 22 °С
Картофельная Отсутствуют
Пептонная »
Мальтозно-дрожжевая 1
Характеристика Опыт Контроль
Квасное сусло
СВ,% 5,0 5,0
Кислотность, к. ед. 3,0 2,1
КМАФАнМ, КОЕ 0/7402 4,9402
Сброженный квас
Продолжительность брожения, ч 20 24
СВ,<% 3,2 3,6
Кислотность, к. ед. 4,8 3,7
КМАФАнМ, КОЕ* 3,0402 6,2404
С целью определения гигиенического качества воды оз. Байкал проведен мониторинг всей его акватории. Работы вели на центральных станциях шести глубоководных разрезов. Пробы отбирали стерильным батометром на глубинах 0; 5; 10; 25; 50; 100; 500 м и у дна. Результаты мониторинга показали, что в июне на всех горизонтах обнаруживали единичные клетки БГКП, лишь в некоторых разрезах на поверхности отмечалось высокое содержание БГКП (300 КОЕ/дм3), в толще воды, начиная со 100 м и глубже, БГКП обнаружены не были. В августе на поверхностных горизонтах показатель БГКП составлял 10-15 КОЕ/ дм3; на глубине 100-500 м на этом разрезе встречались лишь единичные клетки, а еще глубже их не обнаруживали. Результаты этих исследований свидетельствуют, что глубинная вода безопасна по санитарно-гигиеническим показателям.
С точки зрения технологии производства напитков содержание сапрофитных организмов в питьевой воде также имеет немаловажное значение. Критерием в этом случае служит общее микробное число или показатель КМАФАнМ/КОЕ (количество мезофильных, аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, колониеобразующие единицы).
Питьевую воду по содержанию сапрофитных микроорганизмов КОЕ в 1 см3 можно разделить на три группы: до 100 — вода хорошего качества; от 100 до 500 — вода невысокого качества; более 500 — вода, требующая проведение предварительной очистки.
Микробиологические показатели воды (КМАФАнМ, КОЕ в 1 см3) оз. Байкал «Основа», в том числе количество сапрофитных микроорганизмов приведены в табл. 2.
Как показано в табл. 2, по микробиологическим показателям вода оз. Байкал «Основа» соответствует санитарно-эпидемиологическим требованиям.
Кипячение — простейший способ подготовки технологической воды для производства напитков. В табл.3 приведены
КМАФАнМ, КОЕ* — количество сапрофитных микроорганизмов после фильтрации дрожжей.
результаты микробиологических исследований воды «Основа» после прогревания при 75 °С в течение 1,5 ч (количество сапрофитных микроорганизмов КМАФАнМ, КОЕ в 1 см3).
Как показано в табл. 3, сапрофитная микрофлора байкальской воды «Основа» крайне чувствительна к повышенной температуре. Это указывает на возможность безопасного применения воды при производстве безалкогольных напитков.
Таким образом, результаты проведенных физико-химических и микробиологических исследований позволили отметить целый ряд положительных свойств байкальской воды «Основа» с точки зрения применения в технологии напитков. Это низкая минерализация, отсутствие органических окислителей и тяжелых металлов, высокие микробиологические показатели и биологическая активность — повышенное содержание в воде молекулярного кислорода при контакте с воздухом.
Проведены технологические исследования по приготовлению кваса брожения и определению его технохимических, микробиологических и органолептических показателей (табл. 4). Квас готовили с использованием байкальской воды «Основа» и питьевой технологической воды, соответствующей отраслевым требованиям.
Применение воды «Основа» позволяет улучшить морфологическое состояние используемой для сбраживания кваса культуры дрожжей и повысить ее физиолого-биохимическую активность; интенсифицировать процесс брожения и сократить его продолжительность на 10-15 %; получить напиток с более высокими микробиологическими показателями; оптимизировать технохимические и органолептические показатели кваса.
Органолептические показатели квасов, полученных с использованием воды «Основа» и питьевой технологической воды, определяли по методу построения вкусового профиля так называемого «паук». Данный метод позволяет дать более детальную оценку основным характеристикам кваса брожения, таким, как интенсивность аро-
4 • 2008
49
Интенсивность аромата
Рис. 1. Вкусовые профили образцов кваса, полученных
с использованием байкальской воды «Основа» (опыт)
Интенсивность аромата
Рис. 2. Вкусовые профили образцов кваса, полученных
с использованием питьевой технологической воды (контроль)
мата, интенсивность хлебного аромата, сладость, кислотность, полнота вкуса, интенсивность послевкусия, интенсивность посторонних ароматов (рис. 1, 2).
В опытном варианте отмечены усиление интенсивности хлебного аромата, интенсивности послевкусия, гармонизация вкуса, снижение выраженности показателей кислотности и сладости. В контрольном варианте с использованием питьевой технологической воды отмечены меньшая интенсивность послевкусия, более выраженные показатели кислотности и сладости и в целом менее гармоничный вкус.
Таким образом, результаты проведенных исследований позволили выявить такие положительные с точки зрения техно-
логии безалкогольных напитков свойства байкальской воды «Основа», как низкая минерализация, отсутствие органических окислителей и тяжелых металлов, практическое отсутствие микроорганизмов и биологическая активность — повышенное содержание в воде молекулярного кислорода при контакте с воздухом. Образцы кваса, полученные из байкальской воды «Основа», имеют более высокие технохимические и органолептические показатели, чем приготовленные на воде, соответствующей отраслевым требованиям. Показана также возможность интенсификации процесса сбраживания квасного сусла и сокращения его продолжительности на 10-15 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воейков В. Л. Свойства, определяющие биологическую ценность воды//Сб. материалов IX Международной конференции «Вода и напитки». — М., 2007. С. 10-15.
2. Дрюккер В. В., Косторнова Т. Я. и др. Природопользование в бассейне Байкала. Оценка качества воды оз. Байкал по санитарно-бактериоло-гическим показателям//География и природные ресурсы. 1993. № 1. С. 30-35.
3. Шамараев М. Н, Парфенова В. В. Процессы обмена и распределения микроорганизмов в глубинной зоне озера Байкал/Доклады АН. 2000. Т. 372. № 1. С. 138-141.
4. Шуманн Г. Безалкогольные напитки: сырье, технология, нормативы. — СПб.: Профессия, 2004. ®
ПИВО "||Л||ИТКИ А4-
4 • 2008
50
