Основные процессы пивоварения. Стойкость и стабильность качества пива при хранении в различной упаковке

1Основные процессы пивоварения

Продолжение. Начало см. «Пиво и напитки» 1997-2003 гг.

Стойкость и стабильность качества пива при хранении в различной упаковке

1Г.А. Ермолаева, Е.Ф. Шаненко, М.В. Гернет, О.Ю. Бодрова

Московский государственный университет пищевых производств

В МГУПП проведены исследования по изучению изменения качественных показателей пива при хранении в различной упаковке.

Сырьем для пива были солод светлый, ячмень, сахар, мальтозный сироп, хмель, что характерно для рецептуры современных отечественных сортов. Плотность начального сусла 11 %, содержание алкоголя не менее 4,5 %, углеводов 3,3 г/100 см3.

Пиво расфасовано в различную тару: стеклянные темно-коричневые бутылки вместимостью 0,5 дм3, ПЭТФ-бутылки темно-коричневые вместимостью 1,5 дм3 и алюминиевые банки по 0,5 дм3. Бутылки хранили при комнатной температуре как на свету, так и в темноте, чтобы учесть также влияние света на изменение показателей и свойств пива.

Изучали интенсивность изменения характеристик пива при хранении в зависимости от вида тары и условий хранения (свет, отсутствие света).

В работе были использованы стандартные методы анализа, принятые в России, а также методики ЕВС и методы, используемые в научных исследованиях. Для установления каждого показателя пробы отбирали из пяти бутылок или банок.

Было определено несколько групп показателей, которые могли бы всесторонне охватить процессы, происходящие в пиве при хранении. На протяжении 12 недель хранения контролировали изменение основных физико-химических показателей, коллоидную стойкость, окислительно-восстановительные свойства.

Физико-химические показатели. Основные физико-химические показатели пива, регламентируемые ГОСТом, — содержание экстракта и этанола. При хранении эти показатели пива не изменялись для всех видов тары. Содержание экстракта составило в среднем 3,67 %, алкоголя 4,5 об. %.

На протяжении хранения кислотность пива возрастала во всех образцах, но наименьший рост наблюдали в банке — на 0,02 ед. в стекле и при хранении в темноте — на 0,04-0,06 ед. при максимальном увеличении 0,14 ед. при хранении в ПЭТФ на свету (рис. 1). Увеличение кислотности происходило в результате окисления различных функциональных групп соединений пива, в частности из-за окисления альдегидов.

Цвет пигментов фенольной природы пива зависит от кислотности среды. С

повышением кислотности интенсивность окраски фенольных пигментов снижается и соответственно снижается цветность пива. Изменение цветности пива представлено на рис. 2.

Как видно из рисунка, цветность пива уменьшалась во всех образцах, кроме баночного пива, что коррелирует с показателями кислотности. В первое время особенно интенсивно снижение цветности происходило в стеклянных бутылках, хранимых на свету, чуть медленнее — ПЭТФ-бутылках на свету.

Процесс снижения цветности происходил медленнее при хранении в темноте, причем в стеклянных бутылках на свету снижение цветности значительно выше, чем в ПЭТФ-бутылках, что подтверждает ведущую роль фотоокисления в снижении качества пива при хранении. Таким образом, наиболее сильное обесцвечивание пива произошло при хранении его на свету в стеклянных бутылках. В банке за 12нед хранения цветность пива не изменилась и в стеклянных бутылках (в темноте) снизилась незначительно.

Снижение цветности можно объяснить как изменением ионизации пигментов, так и полимеризацией красящих веществ, вследствие чего их молекулы укрупняются, взаимодействуют с другими коллоидами и теряют растворимость. В результате они агрега-тируют, тем самым обесцвечивая в некоторой степени пиво и вызывая его помутнение.

На основании изучения основных физико-химических параметров пива можно сделать заключение о том, что наиболее стабильными основные физико-химические нормируемые стандартом показатели пива оставались при хранении пива в банке.

Коллоидная стойкость пива. Белково-коллоидную стойкость пива

Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет;-Стекло, темнота;

-Стекло, свет;-Алюминиевая банка

Рис. 1. Изменение кислотности пива при хранении

Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет; Стекло, темнота;

-Стекло, свет;-Алюминиевая банка

Рис. 2. Изменение цветности пива при хранении

Рис при

б 8 10 Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет;-Стекло, темнота;

-Стекло, свет; Алюминиевая банка

3. Изменение мутности пива хранении

4 5 б 7 8 9 10

Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет; Стекло, темнота;

-Стекло, свет;-Алюминиевая банка

Рис. 4. Изменение белковой стойкости пива (по сульфату аммония) при хранении

характеризовали по изменению мутности, реакции с сульфатом аммония, таниновым показателем. Причина снижения коллоидной стойкости пива — в основном взаимодействие белковых и фенольных веществ. Поэтому представляло интерес изучить изменения в составе белковых веществ.

В процессе хранения за счет окисления -БЫ и других групп происходит агрегация белков; вследствие этого — увеличение их молекулярной массы и снижение растворимости. Все это вызывает помутнение пива, которое определяли по гидразину (рис. 3). Этот метод в большей степени отражает образование постоянной мути.

В итоге величина мутности пива хотя и не превышала 1,5 ед. ЕВС, но увеличивалась постоянно во время хранения. Наименьшее нарастание мутности наблюдали в банках и в бутылках при хранении в темноте — на 0,3 ед. Причем увеличение мутности в банках началось с 6-й недели хранения, а в бутылках — с 4-й.

При хранении на свету нарастание мутности составило 0,2-0,5 ед. Причем хранение в стекле привело к более значительному нарастанию мутности — на 0,5 ед., что коррелирует с данными по кислотности и цветности.

Определяли также белковую стойкость по реакции белковых веществ с сульфатом аммония (рис. 4). Этот показатель позволяет определить присутствие в пиве высокомолекулярных белковых компонентов, формирующих стойкое белковое помутнение. Объем сульфата аммония, требуемый для образования в пиве опалесценции, характеризует предел осаждения, то есть наличие высаливаемых сульфатом аммония белков. Самые высокомолекулярные соединения осаждаются минимальными количествами сульфата ам-

мония. Чем меньше размер белков, ниже степень их агрегации, тем больше требуется сульфата аммония. Этим методом определяются белковые вещества с молекулярной массой более 60 000. Вещества полисахаридной природы с высокой молекулярной массой могут быть также осаждены этим реактивом. Между данными показателем и стойкостью пива не существует четкой корреляции, однако этот метод позволяет проследить за накоплением при хранении высокомолекулярной фракции белков.

Приблизительно одинаково малым снижением белковой стойкости характеризовалось пиво в банках и в стеклянных бутылках, хранимых в темноте, но характер снижения этого параметра различен. Для пива в банке белковая стойкость оставалась наиболее стабильной в течение 6 нед, а затем последовало снижение, а в стеклянной бутылке белковая стойкость снизилась в первые 4 нед хранения, а затем оставалась практически стабильной.

При хранении пива в ПЭТФ- и стеклянных бутылках на свету этот показатель снижается значительнее (см. рис. 4).

Причиной белкового помутнения является также фенольная составляющая, в частности танины и танино-гены, дубильная способность которых увеличивается за счет возрастания их молекулярной массы. В результате растет их способность взаимодействия с белками пива, что приводит к образованию временного помутнения.

Поскольку основной причиной белкового помутнения являются не столько высокомолекулярные белковые агрегаты, сколько продукты их взаимодействия с танинами, то важнейшая характеристика, позволяющая прогнозировать белковую стойкость

пива, — таниновый показатель (рис. 5). Он отражает величину белка высокомолекулярной фракции А (по Лундину)(высокомолекулярные белковые вещества — лейкозин, эдестин, альбумозы).

Стойкость пива тем выше, чем ниже содержание в нем полипептидов, чувствительных к танину.

Наиболее интенсивно таниновый показатель изменялся у пива, разлитого в бутылки и хранимого на свету, — 2,5-4,5 ед.

При хранении в банках и стеклянных бутылках в темноте показатель возрастал незначительно — на 0,7 ед. в банках и на 0,9 ед. в бутылках. Для пива в банке он оставался более стабильным в течение 8 нед, в стеклянной бутылке в темноте — 7 нед, а в ПЭТФ — 5 нед.

То есть пиво в банке и в стеклянной бутылке в темноте осталось наиболее стабильным с точки зрения образования белково-дубильных комплексов и вследствие этого помутнения пива.

Как видно из приведенных данных, образование белково-полифенольно-го комплекса, который является причиной коллоидного помутнения, наиболее интенсивно происходит на свету, особенно в ПЭТФ-бутылках, в которых, кроме того, происходит диффузия кислорода, способствующая агрегации белков и конденсации танино-генов.

Окислительно-восстановительные свойства пива. Окислительно-восстановительные свойства пива отражают степень его окисленности и имеют непосредственное отношение к стойкости и стабильности вкуса.

Количество редуцирующих веществ, обусловливающих окислительно-восстановительные свойства пива, определяют по скорости обесцвечива-

2•2004

ПИВО " НАПИТКИ

13 -| мг/100 мл 12 11 10 9 -8 -

7 -

4 5 6 7 8 9 10 Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет;-Стекло, темнота;

-Стекло, свет;-Алюминиевая банка

Рис. 55. Изменение танинового показателя пива при хранении

0,4 п

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

ПЭТ, темнота ПЭТ, свет Стекло, Стекло, свет Алюминиевая темнота банка

Рис. 6. Восстанавливающая способность пива

Д

6

ния (восстановления) пивом индикатора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия: чем больше в пиве редуцирующих веществ, тем быстрее обесцвечивается добавленный индикатор и тем менее окислено пиво. Если пиво подвергалось окислительным воздействиям, в результате которых часть редуцирующих веществ оказалась окисленной, обесцвечивание индикатора происходит медленнее.

Таким образом, скорость восстановления индикатора является мерой концентрации и природы восстанавливающих веществ в пиве.

Восстанавливающая способность веществ пива через 12 нед хранения, определенная методом ITT, показана на рис. 6.

Методом ITT (Indicator Time Test) устанавливают степень обесцвечивания индикатора за 1 мин в стандартных условиях. Чем меньше величина ITT, тем медленнее обесцвечивается индикатор, тем сильнее окислено пиво и

тем меньше в нем веществ, обладающих сильной восстанавливающей способностью. На присутствие окисленных соединений не влияет количество растворенного в пиве кислорода в данный момент.

Обесцвечивание красителя особенно интенсивно протекало у наиболее восстановленного пива в банке, что свидетельствует о медленном изменении окислительно-восстановительного потенциала пива в этом виде тары. Эти данные полностью коррелируют с показателями, характеризующими образование белково-дубильного комплекса.

Изучение содержания воздушной среды в пиве подтвердило эти данные.

Количество воздуха в ПЭТФ-бутыл-ке значительно возросло, как видно на рис. 7. Это неблагоприятно для качества пива, так как под действием света и в присутствии кислорода ускоряется образование карбонилов, вызывающих старение пива.

Во время исследований измерение содержания диоксида углерода показало, что в банках и стеклянных бутылках оно осталось неизменным, а в ПЭТФ-бу-тылках снизилось с 0,49 до 0,43 мас. %.

Горечь. Поскольку один из наиболее стабильных показателей, влияющих на вкусовое восприятие пива, — содержание горьких веществ, ее изменение также изучали в данной работе. Горечь — содержание горьких веществ, определяемых спектрофото-метрическим методом, оставалась стабильной у пива во всех видах тары (рис. 8), кроме ПЭТФ-бутылок, хранимых на свету, в которых, начиная с 8-й недели, она снижалась, что можно объяснить как химическим, так и фотохимическим окислением горьких веществ пива. При окислении активными формами кислорода молекулы изо-гумулона, основного горечьобразую-щего вещества, разрушаются с образованием альдегидов старения. Этот показатель коррелирует с нарастани-

Продолжительность хранения, нед -ПЭТ;-Стекло;-Алюминиевая банка

Рис. 7. Изменение содержания воздуха в пиве при хранении

Продолжительность хранения, нед

-ПЭТ, темнота;-ПЭТ, свет;-Стекло, темнота;

-Стекло, свет;-Алюминиевая банка

Рис. 8. Изменение содержания горьких веществ в пиве при хранении

ем содержания кислорода в пиве (см. рис. 7).

Видимо,этим можно объяснить также «выделяющуюся» горечь в пиве, хранимом в ПЭТФ-бутылках на свету. Нарушение гармоничности во вкусе и появление резкой «выделяющейся» горечи связано не только с изменениями во фракции горьких веществ, но и в изменении структуры коллоидной системы пива. Молекулы горьких веществ перестают встраиваться в мицеллы, образуемые другими коллоидами, и горечь начинает «выделяться». Также этим фактором обусловлено то, что производители гарантируют 3 мес «жизни» вкуса пива в ПЭТФ (по сравнению обычно с 6 мес в стеклянной таре и 9 мес в алюминиевых банках).

Органолептические показатели. Основной критерий качества пива — его органолептическая оценка. К органолеп-тическим показателям относят прозрачность, горечь (для светлого пива), вкус, насыщенность диоксидом углерода.

В течение всего периода наблюдений проводили сенсорный анализ.

По прошествии 3 мес наблюдений результаты оказались следующие (см. таблицу).

Вид упаковки Условия хранения Дегустационная оценка пива, балл

Пиво в стеклянной бутылке Свет 22,6

Темнота 23,2

Пиво в банках 23,5

Пиво в ПЭТФ-бутылке Свет 20,2

Темнота 21,0

Как видно из таблицы, данные сенсорного анализа подтверждают результаты физико-химических исследований: наивысшую дегустационную оценку получило пиво в банках и в стеклянных бутылках при хранении в темноте.

Этот результат важен, так как изменение вкуса воспринимается как несоответствие марке, потеря вкусовых качеств, отличающих данный брэнд. Поэтому так важна стабильность вкуса.

Задачей данной работы было изучение сравнительных характеристик пива при хранении в различных условиях и разной таре. Установлено, что в пиве, фасованном в ПЭТФ-бутылки, при хранении значительно изменяются все характеристики. В пиве в темно-коричневой бутылке при хранении в темноте изменений намного меньше. Только в пиве, фасованном в металлическую банку, наиболее медленно протекают окислительно-восстановительные процессы, что позволяет дольше сохранять основные физико-химические и органолепти-ческие характеристики пива.

Российской академии сельскохозяйственных наук

Первым президентам ВАСХНИЛ был Николай Иванович Вавилов— выдающийся организатор биологической и сельскохозяйственной науки,гениальный ученый, заложивший фундамент новых научных направлений в растениеводстве, ботанике, генетике, селекции и других науках. При создании ВАСХНИЛ в ее состав были включены крупные ученые — члены Академии наук СССР, академики И.И. Александров, Э.В. Брицке, В.Р. Вильямс, Б.А. Келлер, В.В. Осинский,

Д.Н. Прянишников, А.А. Рихтер, Н.М. Тулайков и др.

В соответствии с Уставом Российская академия сельскохозяйственных наук является высшей самоуправляемой научной организацией в системе агропромышленного комплекса России и осуществляет научное обеспечение агропромышленного производства в Российской Федерации. Она объединяет действительных членов и членов-корреспондентов, избранных общим собранием академии, ученых научно-исследовательских учреждений, высших учебных заведений, других научно-технических организаций; координирует и направляет их усилия на развитие фундаментальных и приоритетных прикладных исследований в области сельского, водного, лесного хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности, других отраслей, работающих на агропромышленный комплекс;обеспечивает подготовку научных кадров, научно-техническое сотрудничество с зарубежными странами.

Главная функция академии — развитие фундаментальных и приоритетных прикладных научных исследований, разработка программ этих исследовании, их финансирование и реализация.

Важные задачи в составе академии решает Отделение хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Оно осуществляет научное обеспечение всех отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности АПК. Ученые и специалисты научных учреждений отделения выполняют фундаментальные и приоритетные прикладные исследования по важнейшим научно-техническим программам Россельхозакадемии в соответствии с положениями Концепции государственной политики в области здорового питания населения страны.Значительное число научных разработок выполняется ежегодно по заказам министерств и ведомств, предприятий и организаций пищевой и перерабатывающей промышленности на основе договоров.

К важнейшим направлениям исследований относятся: создание ресурсосберегающих технологий

Российская академия сельскохозяйственных наук создана Указом Президента Российской Федерации от 30 января 1992 г. № 84

на базе действовавших в то время Российской республиканской академии

и ВАСХНИЛ. Решение об организации ВАСХНИЛ

было принято постановлением Президиума ЦИК от 8 августа 1924 г., в развитие которого постановлением Президиума ЦИК от 25 июня 1929 г. были определены меры по ее становлению и развитию как высшего научного центра

хранения и глубокой комплексной переработки сельскохозяйственного сырья для получения продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности общего и специального назначения, в том числе профилактического, диетического, реабилитационного и геродиети-ческого питания, продуктов для здоровых и больных детей различного возраста.

Большое внимание уделяется разработке современных техноло---' гий белковых препаратов, композитов и биологически активных добавок с заданными свойствами и их применению в производстве пищевых продуктов функционального назначения, а также разработке новых конкурентоспособных биотехнологических методов переработки сельскохозяйственного сырья, позволяющих интенсифицировать производственные процессы, снизить их энергоемкость, создать безотходные производства. Актуальным направлением является разработка современных высокоточных экспресс-методов контроля безопасности и качества сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов.

За последние 5 лет научные учреждения отделения создали более 600 новых высокоэффективных технологических процессов, тысячи новых продуктов, пищевых добавок и препаратов. Большая часть научных разработок выполняется на уровне мировых достижений, новизна технологических и технических решений защищена более чем 1300 патентами на изобретения, продано 28 лицензий зарубежным фирмам.

Плодотворно работают научные школы академиков РАСХН: Н.Н. Липатова, Н.Г. Саришвили, И.А. Рогова.

Высокий уровень созданных технологий и успешное освоение их в пищевых и перерабатывающих отраслях страны отмечены четырьмя Государственными премиями России и шестью премиями Правительства России в области науки и техники.

От всей души поздравляем замечательный коллектив Российской сельскохозяйственной академии с 75-летним юбилеем!

Желаем дальнейших творческих успехов и свершений, новых замечательных открытий по всем направлениям сельскохозяйственной науки!

Коллектив издательства «Пищевая промышленность»

2•2004 1

ЕШ

ШАШКИ