CC BY
33
УдК 663.42
Получение стойкого пива с использованием вспомогательных материалов природного происхождения
И. Ю. Сергеева, канд. техн. наук, доцент;
В. А. Помозова, д-р техн. наук, профессор; Е. А. Вечтомова, аспирант Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Ключевые слова: альгиновая кислота; стойкость пива; хитозан. Keywords: alginic acid; hitozan; stability of beer.
В настоящее время в индустрии напитков особое внимание уделяется проблемам сохранения стойкости готового изделия, так как внешний вид, особенно прозрачность напитка, служит одним из главных показателей качества для потребителя. Коллоидную стойкость пива можно повысить внесением в полуфабрикаты и в готовое пиво различных веществ, способствующих снижению концентрации основных мутеобразо-вателей — белков и полифенолов, а также препятствующих образованию белково-дубильных комплексов.
Спектр стабилизирующих средств, применяемых в пивоварении, достаточно широк. Это и препараты органического происхождения, и синтетические материалы, а также минеральные адсорбенты.
Данные исследования посвящены изучению возможности комбинированного воздействия стабилизаторов природного происхождения — альгиновой кислоты и хитозана — с целью регулирования качественного состава полупродуктов производ-
ства пива для получения стойкого готового напитка.
Согласно теме исследований в настоящей работе предстояло решить следующие задачи: изучить возможность комплексного применения природных материалов — альгиновой кислоты и хитозана — в качестве стабилизаторов колоид-ного помутнения пива; определить технологическую стадию наиболее рационального внесения данных стабилизаторов; исследовать наличие синергетического эффекта данных стабилизаторов при совместном воздействии на напиток с целью снижения их дозировок.
Схема проведения эксперимента представлена в табл. 1.
Альгиновая кислота используется в пищевой промышленности в качестве биологически активной добавки и относится к классу полисахаридов, выделяемых из морских растений. Эта подгруппа представляет собой полисахариды бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis, которые построены из остатков p-D-маннуроновой и p-L-гулуроновой
Таблица 1
Стадия внесения стабилизатора
Этап исследований Стабилизатор кипячение дображивание
сусла с хмелем в начале процесса за сутки до окончания
1-й Альгиновая кислота +
Хитозан +
2-й Альгиновая кислота +
Хитозан +
3-й Альгиновая кислота +
Хитозан +
кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями [3].
По химической структуре хитозан — сополимер D-глюкозамина и ^ацетил^-глюкозамина. Свойства хитозана обусловлены его химической структурой. Большое количество свободных аминогрупп в молекуле хитозана определяет его свойство связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд, поэтому хитозан является прекрасным катионитом. Кроме того, свободные аминогруппы определяют хелатообразующие и комплексообразующие свойства хитозана.
Исследованиями, проведенными на кафедре «Технология бродильных производств и консервирования» ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», были показаны возможность и целесообразность применения альгиновой кислоты на стадии кипячения сусла с хмелем с целью удаления таких потенциальных мутеобразователей, как белки. Многочисленные исследования подтверждают также и целесообразность использования хитозана в технологии пивоварения [1, 2].
Поскольку альгиновая кислота в наибольшей степени влияет на снижение содержания высокомолекулярных белков, а незначительное снижение концентрации полифенолов объясняется лишь их связыванием в белково-дубильные комплексы, на первом этапе эксперимента представляло интерес изучить влияние альгиновой кислоты на сорбцию белков в сусле, а также влияние хитозана на снижение по-лифенольных веществ на стадии дображивания.
Внесение хитозана именно на стадии дображивания обусловлено тем, что хитозан разрушается под
Таблица 2
№ Стабилизатор, мг/дм3
опыта альгиновая кислота хитозан
1 12,5 12,5
2 25,0 25,0
3 37,5 37,5
4 50,0 50,0
5 62,5 62,5
6 75,0 75,0
7 100,0 100,0
Е-
ПИВО и НАПИТКИ
2011
воздействием высоких температур. Кроме того, процесс превращения сусла в пиво — главное брожение — должен протекать естественным образом, без вмешательства посторонних веществ.
Концентрации вносимых стабилизаторов показаны в табл. 2.
На первом этапе исследований альгиновую кислоту вносили в нео-хмеленное сусло, полученное в ООО «Пивоварня Келлерс», за 10 мин до окончания кипячения сусла с хмелем. После завершения процесса кипячения сусло отфильтровывали и определяли его физико-химические показатели (табл. 3).
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что применение альгиновой кислоты эффективно с точки зрения снижения содержания таких потенциальных мутеобразователей, как высокомолекулярные белки. При этом видна прямо пропорциональная зависимость убыли белка фракции А от дозы внесения данного стабилизатора.
В своих исследованиях мы предположили, что необходимо и достаточно сократить количество высокомолекулярных белков в полуфабрикате или в готовом пиве на 20-25%. Эта задача решается при внесении альгиновой кислоты в количестве 75 и 100 мг/дм3. При этом снижение содержания белка фракции А составило 23%. В то же время наблюдалось снижение поли-фенольных веществ (до 20 %). Это происходило, скорее всего, за счет образование белково-дубильных комплексов.
Далее образцы сусла поставили на брожение и дображивание. При этом за сутки до окончания процесса дображивания внесли хито-зан в вышеуказанных дозировках. Готовое пиво отфильтровывали и определяли его физико-химические показатели (табл. 4).
Внесение в комплексе альгино-вой кислоты и хитозана благоприятно повлияло на состояние коллоидной системы пива. Это видно по основным показателям, характеризующим содержание мутеобра-зователей — высокомолекулярных белков и полифенолов. Причем содержание данных мутеобразовате-лей снижается пропорционально увеличению дозировки стабилизатора. Так, убыль белковых веществ
Таблица 3
Образец Экстрактивность, % Кислотность, к. ед. Цвет, цв. ед. Содержание фракции А белка, мг/100 см3 Содержание белков по Лоури, мг/100 см3 Содержание полифенолов, мг/дм3
Неохмеленное сусло 1
13,0 1,3 1,5 20,3 135,1 125,0
Охмеленное сусло
Контроль 13,0 1,3 15,5 107,0 221,4
Опыт 1 13,0 1,3 14,3 95,3 221,4
Опыт 2 13,0 1,3 13,6 90,6 221,4
Опыт 3 13,0 1,3 12,6 84,0 213,2
Опыт 4 13,0 1,3 12,6 84,0 201,4
Опыт 5 13,0 1,3 12,3 82,0 203,2
Опыт 6 13,0 1,3 11,9 79,3 177,1
Опыт 7 13,0 1,3 11,9 79,3 175,2
Таблица 4
Образец Видимый экстракт, % Объемная доля спирта, % Кислотность, к. ед. Цвет, цв. ед. Содержание фракции А белка, мг/100 см3 Содержание белков по Лоури, мг/100 см3 Содержание полифенолов, мг/дм3
Контроль 4,5 4,4 2,3 1,1 15,2 80,1 237,6
Опыт 1 4,5 4,4 2,3 1,0 14,0 70,0 218,1
Опыт 2 4,5 4,4 2,3 0,9 13,3 66,5 200,0
Опыт 3 4,5 4,4 2,3 0,9 12,5 62,5 190,4
Опыт 4 4,5 4,4 2,3 0,9 12,0 60,0 178,2
Опыт 5 4,5 4,4 2,3 0,9 11,5 57,5 170,4
Опыт 6 4,5 4,4 2,3 0,9 11,3 56,5 160,3
Опыт 7 4,5 4,4 2,3 0,9 11,0 55,0 121,4
фракции А составила от 8 до 28 %, а полифенольных — от 8 до 49% от контрольного содержания.
В опытных образцах снижается цвет пива — примерно на 10-15%. А такие показатели, как кислотность, видимый экстракт и содержание спирта, остались на уровне контрольного.
Комплексное воздействие исследуемых стабилизаторов позволяет решить проблему получения стойкого пива при меньших дозировках, чем добавление альгиновой кислоты отдельно. Так, например, достичь желаемого уровня снижения концентрации мутеобразующих веществ можно уже при дозировках альгиновой кислоты и хитозана 50,0 и 62,5 мг / дм3. При этом содержание белка фракции А уменьшилось на 22 и 25% соответственно, а полифенолов — на 25 и 30 %.
Следующий этап работы был посвящен изучению комплексного воздействия стабилизаторов на стадии дображивания. Внесение
стабилизаторов на данной стадии можно объяснить необходимостью естественного протекания процесса приготовления пивного сусла и брожения с целью получения высоких органолептических и физико-химических показателей готового напитка при совместном удалении потенциальных мутеобразователей на заключительной стадии приготовления пива.
Исследования проводили на молодом пиве, полученном в производственных условиях в ОАО «Новокемеровский пивобезалкольный завод».
Согласно схеме исследований альгиновую кислоту вносили в пиво в начале процесса дображивания, хитозан — за сутки до окончания процесса дображивания.
Готовое пиво отфильтровывали и анализировали по основным физико-химическим показателям (табл. 5).
Внесение стабилизаторов при дображивании не оказывает влия-
2011
ПИВО и НАПИТКИ
Таблица 5
Образец Видимый экстракт, % Объемная доля спирта, % Кислотность, к. ед. Цвет, цв. ед. Содержание фракции А белка, мг/100 см3 Содержание белков по Лоури, мг/100 см3 Содержание полифенолов, мг/дм3
Молодое пиво 1
5,0 1,9 1,3 18,0 100,0 230,0
Готовое пиво
Контроль 4,5 4,4 2,4 1,0 17,8 85,0 215,4
Опыт 1 4,5 4,4 2,4 0,9 17,8 85,0 200,1
Опыт 2 4,5 4,4 2,4 0,9 16,1 69,3 200,1
Опыт 3 4,5 4,4 2,4 0,8 15,3 65,1 185,4
Опыт 4 4,5 4,4 2,4 0,8 15,7 60,0 178,2
Опыт 5 4,5 4,4 2,4 0,8 15,0 58,0 170,0
Опыт 6 4,5 4,4 2,4 0,8 14,0 60,0 150,3
Опыт 7 4,5 4,4 2,4 0,8 14,0 60,0 140,4
Таблица 6
Образец Видимый экстракт, % Объемная доля спирта, % Кислотность, к. ед. Цвет, цв. ед. Содержание фракции А белка, мг/100 см3 Содержание белков по Лоури, мг/100 см3 Содержание полифенолов, мг/дм3
Контроль 4,5 4,4 2,6 1,0 17,8 89,0 210,5
Опыт 1 4,5 4,4 2,6 0,9 15,4 77,0 200,7
Опыт 2 4,5 4,4 2,6 0,9 14,4 72,0 201,5
Опыт 3 4,5 4,4 2,6 0,8 13,0 65,4 180,9
Опыт 4 4,5 4,4 2,6 0,8 12,5 62,5 170,3
Опыт 5 4,5 4,4 2,6 0,8 11,0 55,0 149,4
Опыт 6 4,5 4,4 2,6 0,7 10,5 52,5 147,0
Опыт 7 4,5 4,4 2,6 0,7 10,0 50,0 136,5
ния на такие показатели пива, как содержание спирта, видимый экстракт и кислотность. Их значения остаются на контрольном уровне и отвечают требованиям стандарта.
Изменяется показатель «цвет» опытных образцов пива, при этом наблюдается его снижение на 10-20 %. Возможно, это происходит за счет снижения содержания полифенольных компонентов до 35 %. В этом отношении эффективные дозировки стабилизаторов: 62,5; 75,0; 100,0 мг/дм3.
Концентрация высокомолекулярной белковой фракции уменьшилась пропорционально увеличению дозировок стабилизаторов от 10 до 22 %. Однако собственно величина этого показателя лишь приблизилась к рекомендуемой для получения стойкого пива.
Сложившаяся ситуация, возможно, объясняется следующими предположениями. Известно, что образовавшиеся комплексы полисахаридов (в данном случае
альгиновой кислоты) с белками при длительном совместном контакте способны распадаться [3, 4]. То есть эффекта от внесения аль-гиновой кислоты в начале стадии дображивания вследствие длительности контакта не наступает. Скорее всего, в данном эксперименте выражено действие хитозана. Большое количество свободных аминогрупп в молекуле хитозана определяет его свойство связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд, поэтому хитозан действует как катионный сорбент и эффективно связывает полифенольные компоненты, несущие на себе в основном отрицательный заряд. Содержание высокомолекулярных белков снижалось за счет сорбции белково-дубильных комплексов.
Кроме того, возможно, альгино-вая кислота конкурирует в сорбции с белково-дубильными комплексами вследствие более простой структуры. Поэтому в ситуации снижения
белков фракции А не наблюдалось желаемых результатов.
Для того чтобы избежать вышеописанных отрицательных моментов, на следующем этапе эксперимента стабилизаторы вносили совместно, но за сутки до окончания процесса дображивания. Готовое пиво отфильтровывали и анализировали по основным физико-химическим показателям(табл. 6).
Данный вариант использования стабилизаторов в комплексе позволяет решить поставленную задачу. Так, достаточно внесения альгино-вой кислоты и хитозана в комплексе в количестве 50,0 и 62,5 мг / дм3. При этом содержание белковой фракции А составляет в среднем 70% от контрольного уровня и отвечает рекомендациям по этой величине для коллоидно-стойкого пива. Количество полифенольных веществ в этих условиях также снижается на 20-30%.
На заключительном этапе исследований изучали влияние комплексного воздействия альгиновой кислоты и хитозана в процессе приготовления пива с точки зрения формирования органолептических показателей готового напитка.
Дегустационному анализу подвергали все опытные образцы пива: полученные при внесение альгино-вой кислоты на стадии кипячения с хмелем и хитозана за сутки до окончания процесса дображива-ния; полученные при внесении стабилизаторов на стадии добра-живания — альгиновой кислоты в начале процесса и хитозана за сутки до окончания дображивания; полученные при внесении стабилизаторов за сутки до окончания до-браживания.
Все опытные образцы пива независимо от технологической стадии внесения стабилизаторов имели органолептические показатели, удовлетворяющие принятым в пивоварении стандартам.
Все образцы пива были проанализированы также по показателю предела осаждения с сульфатом аммония. Изменения этого показателя в зависимости от параметров внесения стабилизаторов отражены на рис. 1-3.
Данные исследований свидетельствуют о том, что такие стабилизаторы, как альгиновая кислота и хитозан, эффективны в отноше-
Г20
ПИВО и НАПИТКИ
4 • 2011
1,5--
1,0--
0,5--
-1---I---I---I---I---I---I--1
Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4 Опыт 5 Опыт 6 Опыт 7
Рис. 1. Изменение предела осаждения сульфатом аммония пива,
выработанного при внесении альгиновой кислоты при кипячении сусла с хмелем и хитозана за сутки до конца дображивания
1,5--
1,0--
0,5--
I......И..............и......I
———I———I———I———I-1-1-1-
Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4 Опыт 5 Опыт 6 Опыт 7
Рис. 2. Изменение предела осаждения сульфатом аммония пива, выработанного при внесении альгиновой кислоты в начале дображивания и хитозана за сутки до конца дображивания
& 1,5"-
О и
* 1,0--СЦ
X ф
го и
° 0,5-
1ШМП
———I———I—-1-1-1-1-1-1
Контроль Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4 Опыт 5 Опыт 6 Опыт 7
Рис. 3. Изменение предела осаждения сульфатом аммония пива, выработанного при внесении альгиновой кислоты и хитозана за сутки до конца дображивания
нии получения коллоидно-стойкого пива. Независимо от технологической стадии внесения альгиновой кислоты и хитозана предел осаждения смещался в сторону более стойкого к коллоидному помутнению напитка.
Более благоприятное влияние на увеличение предела осаждения оказало применение альгиновой кислоты на стадии кипячения сусла с хмелем в комплексном сочетании с хитозаном, внесенным за сутки до окончания дображивания.
При этом с точки зрения удаления основных мутеобразователей пива наиболее целесообразны дозировки стабилизаторов от 50 до 75 мг / дм3.
Таким образом, проведенные исследования показали, что альгино-вая кислота в комплексе с хитоза-ном эффективно удаляет потенциальные предшественники коллоидного помутнения пива. При этом не отмечено отрицательного воздействия исследуемых стабилизаторов на формирование органолепти-ческих показателей готового пива. На основании полученных экспериментальных данных можно сделать вывод о возможности применения альгиновой кислоты в комплексе с хитозаном с целью регулирования качественного состава как сусла, так и пива для повышения его коллоидной стабильности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сергеева, И. Ю. Стабилизация напитков с использованием хитозана/И. Ю. Сергеева [и др.] // Пиво и напитки. — 2009. — № 5. — С. 29-34.
2. Сергеева, И. Ю. Влияние хитозана на коллоидную стойкость пива/И. Ю. Сергеева, Е. А. Вечтомова, В. А. Помозова // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: в 3 т. Том 3: Качество. Экономика. Образование: сборник материалов 3-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. — Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2010. — С. 191-193.
3. Нечаев, А. П. Пищевые добавки/А. П. Нечаев, А. А. Кочеткова, А. Н. Зайцева. — М.: Пищевая промышленность, 1997. — 428 с.
4. Меледина, Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении: справочник/Т. В. Меледина. — СПб.: Профессия, 2003. — 304 с. &
4 • 2011 ПИВО и НАПИТКИ 21
0
