Разработка критериев идентификации квасов. Исследование влияния различных микроорганизмов на накопление органических кислот в квасах

УдК 661.73:663.479.1

разработка критериев идентификации квасов.

исследование влияния различных микроорганизмов на накопление органических кислот в квасах

|К. В. Кобелев, канд. техн. наук; И. В. Селина, М. С. Созинова, М. А. Зенина

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Ключевые слова: квас; органические кислоты; дрожжи; молочнокислые бактерии.

Keywords: kvass; organic acids; yeast; lactic bacteria

На Руси издавна квас был повсеместным и каждодневным напитком. Способы его приготовления знали в каждом доме. Первое же упоминание о квасе в русских письменных источниках датируется 989 г. [1].

Существовало большое разнообразие квасов. Это привычные для нас хлебные квасы, а также плодовые, ягодные, овощные с добавлением трав, пряностей, меда и т. д. Настои из перечисленного сырья подвергались брожению с использованием, как правило, дрожжей или специальных заквасок, в состав которых входили и молочнокислые бактерии.

В дореволюционный период душевое потребление квасов было более 50 л в год. Промышленное производство кваса в 1991 г. соста-

вило 71 млн дал, а в 2000 г. объем производства сократился до 6,3 млн дал в год, что составило 0,43 л на человека.

В прошлые годы, как правило, квас производили в летние месяцы со сроком годности не более 48 ч и реализовывали через систему «квасных бочек».

Промышленное производство кваса в России в новом тысячелетии получило динамичное развитие, и его можно отнести к наиболее интенсивно развивающемуся сегменту рынка безалкогольных напитков. Начиная с 2002 г. объем производства и потребления кваса увеличился с 6,6 млн дал до 42 млн дал в 2009 г. По предварительным прогнозам, из-за аномальных летних погодных условий 2010 г. производство и про-

дажи кваса в России увеличились в 1,5-2 раза.

Основная доля в этом объеме продаж приходится на крупных производителей. Это ОАО «Балтика», ОАО «Дека», ЗАО МПБК «Очаково», Компания «Кока-Кола», ЗАО «Московская пивоваренная компания» и др. Производством кваса с небольшим сроком хранения в летнее время года занимаются также более 400 мелких производителей, реализующих свою продукцию на региональных рынках.

Благодаря использованию высокотехнологичного пивоваренного оборудования срок хранения кваса повысился до 1 года. Однако по ор-ганолептическим показателям готовый квас, с точки зрения стабильности и узнаваемости, не удовлетворяет современным требованиям потребительского рынка.

Положительная динамика рынка кваса связана с возрастающей популярностью натурального напитка, подкрепленная привлекательной для бизнеса экономической составляющей.

Эта популярность кваса у производителей создает не только определенные стимулы, но и порождает желание производить многочисленные имитации в виде безалкогольных напитков, похожих на квас.

Для того чтобы навести порядок в многообразии напитков, присутствующих на рынке под названием «квас», по нашему мнению, необходимо в нормативных документах, регламентирующих его производство, установить жесткие требования не только к терминологии, но и к сырью и компонентам, используемым в настоящее время в технологии его

Таблица 1

Номер образца Квас

Солод Ячмень Солод ячменный ржаной Концентрат квасного сусла (ККС) Другие ингредиенты!

1 «Хлебный край» (ОАО «Балтика») + + + — Солодовый экстракт, дрожжи

2 «Москвас» (ЗАО «Московская пивоваренная компания») + — + — Мальтозная патока, лимонная кислота, дрожжи

3 «Классический» (ОАО «Дека») + — + — Мука ржаная, дрожжи

4 «Русский дар» (ОАО «Дека») + — + — Мука ржаная, молочная кислота, дрожжи

5 «Никола» (ОАО «Дека») + — + — Мука ржаная, дрожжи

6 «Очаковский» (ЗАО МПБК «Очаково») — — — + Чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий в виде смешанной закваски

7 «Кружка и бочка» («Кока-Кола») — — — + Кислота молочная, кислота уксусная, дрожжи

приготовления, а также разработать методику определения его подлинности.

Согласно новому стандарту, введенному с 1 января 2010 г., квас — национальный безалкогольный напиток с объемной долей этилового спирта не более 1,2%, изготовленный в результате незавершенного спиртового или спиртового и молочнокислого брожения сусла из растительного сырья или продуктов его переработки, сахара, фруктозы, декстрозы, мальтозы, сиропа глюкозы и других натуральных сахаросодержащих веществ с последующим добавлением или без добавления пищевых добавок, кроме искусственных и идентичных натуральным вкусоароматических веществ, искусственных и идентичных натуральным ароматизаторов, синтетических и неорганических красителей, подсластителей, консервантов [2, 3].

Для того чтобы разобраться в сложившейся ситуации, на начальном этапе работы были проанализированы образцы квасов, производимых ведущими компаниями России.

Данные по составу ингредиентов, входящих в состав исходного сырья квасов, представлены в табл. 1.

Анализируя данные, представленные в табл. 1, можно сделать вывод о том, что основным зерновым сырьем, используемым при производстве кваса, являются рожь и продукты ее переработки — ржаной ферментированный и неферментиро-ванный солод, концентрат квасного сусла, а также солод пивоваренный ячменный.

Из перечисленного сырья готовится квасное сусло, которое под-

Таблица 2

Номер образца Органические кислоты Функциональные свойства органических кислот

1 Щавелевая Необходима для физиологических функций, является одним из важных элементов, необходимых для поддержания тонуса и стимулирования перистальтики, способствует усвоению кальция

2 Винная Выравнивает рельеф и цвет кожи, восстанавливает эпидермальный барьер, повышает защитные функции кожи

3 Муравьиная Выполняет противовоспалительное действие, улучшает тканевый метаболизм, расширяет сосуды, стимулирует иммунологические процессы

4 Яблочная Один из важных промежуточных продуктов обмена веществ в живых организмах, стимулирует процесс пищеварения

5 Молочная Используется в качестве биохимического посредника при углеродном обмене, образует большую часть печеночного гликогена из глюкозы крови

6 Уксусная Ее производные помогают расщеплять углеводы и жиры в организме

7 Лимонная Очищает организм от вредных отравляющих веществ, выводит соли, шлаки, улучшает деятельность органов пищеварения, повышает остроту зрения, улучшает сжигание углеводов в анаэробных условиях, обладает противоопухолевым свойством, увеличивает выведение токсинов через кожу, повышает иммунитет

8 Янтарная Стимулирует нервную систему, укрепляет деятельность почек и кишечника, повышает активность клеточного дыхания, увеличивает сопротивляемость организма и защищает организм от токсикозов, особенно при алкогольном опьянении, при беременности и т. д.

вергается сбраживанию дрожжами или заквасками, в состав которых входят дрожжи и молочнокислые бактерии. Расы используемых дрожжей и молочнокислых бактерий производителей кваса составляют коммерческую тайну.

Большая часть представленных производителей для проведения процесса брожения используют дрожжи. Исключение составляет ЗАО МПБК «Очаково», где сбраживание квасного сусла осуществляют с помощью специально приготовленной закваски, в состав которой входят и молочнокислые бактерии.

После проведения процесса брожения дрожжи и молочнокислые бактерии отделяют методом сепарирования или фильтрования, сброженное сусло купажируют с сахарным

Рис. 1. Содержание щавелевой, винной, муравьиной и яблочной кислот в промышленных образцах кваса

сиропом, в отдельных случаях — с различными пищевыми кислотами, подвергают пастеризации для придания декларируемых сроков годности и разливают в потребительскую тару.

Во Всероссийском научно-исследовательском институте пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГНУ ВНИИПБиВП Россельхозакадемии) проводятся исследования по созданию банка данных различных компонентов, входящих в состав кваса, с целью разработки критериев его идентификации.

На первом этапе были проанализированы образцы квасов ведущих производителей России на содержание органических кислот.

Органические кислоты благотворно влияют на функциональное состояние организма человека и обладают различными положительными свойствами.

Перечень основных органических кислот, оказывающих влияние на функциональные свойства организма человека, представлены в табл. 2 [5].

Определение содержания органических кислот в образцах кваса проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе «Agilent» (США).

Данные по содержанию органических кислот в образцах кваса различных производителей представлены на рис. 1 и 2.

6^2010

31

При анализе данных, представленных на рис. 1 и 2, видно, что во всех образцах кваса присутствует большой спектр органических кислот. Однако их количественное содержание различно. Так, содержание щавелевой кислоты варьирует от 8,3 до 59,4 мг/л; винной — от 14,5 до 82,1 мг /л; муравьиной — от 1,6 до 95,8 мг / л; яблочной — от 43,9 до 60,3 мг/л; молочной — от 72 до 1343 мг/л; уксусной — от 3,9 до 896 мг/л; лимонной — от 30,4 до 1319 мг/л; янтарной — от 90,4 до 557,6 мг/л.

Следует также отметить, что по номенклатуре органических кислот, таких, как муравьиная, яблочная, лимонная, янтарная, в представленных образцах есть существенные различия.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что накопление органических кислот, образующихся в процессе брожения, их состав и соотношение зависят от их содержания в исходном сырье, расы используемых дрожжей и молочнокислых бактерий, а также от технологических параметров процесса ферментации.

Для того чтобы разобраться в образовании органических кислот в процессе спиртового и молочнокислого брожения в лабораторных условиях, были приготовлены образцы квасов на основе сусла из концентрата квасного сусла с использованием различных рас дрожжей и молочнокислых бактерий (МКБ), а также различных заквасок на их основе.

^ 1200

0

1 1000

х s

U 800

ф

s

2 600

Ci

0

Ф

1 400

I

Ci ф

S 200

1 2 3 4 5 6 7

Образцы Молочная кислота

1 2 3 4 5 6 7

Образцы Уксусная кислота

1 2 3 4 5 6 7

Образцы Лимонная кислота

1 2 3 4 5 6 7

Образцы Янтарная кислота

Рис. 2. Содержание молочной, уксусной, лимонной и янтарной кислот в промышленных образцах кваса

60 -г

50-

40-

30-

Образцы Щавелевая кислота

Образцы Винная кислота

Образцы Муравьиная кислота

Рис. 3. Содержание щавелевой, винной и муравьиной кислот в экспериментальных образцах кваса

Таблица 3

0

0

Номер образца Расы дрожжей и молочнокислых бактерий Общие характеристики дрожжей и молочнокислых бактерий

1 МКБ 11 Гетероферментативные молочнокислые бактерии рода Lactobacillus fermentum; факультативные

2 МКБ 13 анаэробы, оптимальная температура развития 30 °С; сбраживают глюкозу, мальтозу, сахарозу с образованием в основном молочной кислоты

3 Французские МКБ (LA3) Произведено во Франции INSTITUT OENOLOGIQUE DE CHAMPAGNE

4 Пивные дрожжи Brew Masters Lager Yeast Имеют высокую бродильную способность; применяются в широком диапазоне температур; обладают высокой агломерационной и седиментационной способностью

5 Раса дрожжей М-квасная Относится к виду Saccharomyces cerevisiae; факультативные анаэробы; оптимальная температура развития 26...30 °С; хорошо сбраживает глюкозу, сахарозу, хуже — мальтозу и раффинозу

6 Французские дрожжи Levures 71В Произведено во Франции INSTITUT OENOLOGIQUE DE CHAMPAGNE

7 Хлебопекарные дрожжи Nevada Сушеные инстантные дрожжи; обладают высокой бродильной активностью

8 Пивные дрожжи Saflager s-23 Селекционные дрожжи рода S-23 вида Saccharomyces cerevisiae; обладают хорошей флокуляционной способностью; имеют высокую степень сбраживания; образуют низкий максимум предельных спиртов и диацетила; образование побочных продуктов незначительно

9 Стартовая культура для закваски Саф Левен ЛВ1 Состоит из дрожжей (вид Saccharomyces cerevisiae, подвид chevalieri) и бактерий (вид Lactobacillus brevis); дрожжи сбраживают только простые сахара (мальтозу не сбраживают); бактерии производят молочную, уксусную кислоту, спирт и СО2

10 Молочнокислые бактерии (11+13 раса) и дрожжи М-квасные —

11 Французские дрожжи Levures 71В и МКБ (LA3) —

12 Хлебопекарные дрожжи Nevada и МКБ (ЛВ1) —

1500

1000

500

И7 850

463А-«}1 31

356,4 354,1

12,3

8 4,5 16,8

152,2' ,109,7

271,6 ,236,3 247,6

23,5

196,3 180,1

!5И

11 34 ЕЯ6171819|10 1112

Образцы Молочная кислота

11 34 анцю 1112

Образцы Уксусная кислота

1 21 3 4 ШЦЮ 1112

Образцы Лимонная кислота

1 2| 3 4 анцю 1112 Образцы Янтарная кислота

2500

2266

2000

960

620

494

287,9

226,1

187

0

Рис. 4. Содержание молочной, уксусной, лимонной и янтарной кислот в экспериментальных образцах кваса

Традиционно при производстве кваса используют квасные дрожжи расы М и молочнокислые бактерии рас 11 и 13, а также хлебопекарные дрожжи. Однако в последние годы все чаще применяют чистые культуры пивных дрожжей, особенно на предприятиях, где выпускают пиво и квас одновременно.

Молочнокислые бактерии, используемые в производстве кваса, являются гетероферментативными микроорганизмами, которые помимо молочной кислоты образуют уксусную кислоту, этиловый спирт и двуокись углерода и небольшое количество ароматических продуктов [4].

Характеристики используемых микроорганизмов представлены в табл. 3.

В образцах сброженного сусла до купажирования их с сахарным сиропом определяли содержание органических кислот, состав и количество которых представлены на рис. 3 и 4.

Анализируя данные рис. 3, следует отметить следующее: содержание щавелевой кислоты в квасе, полученном с использованием отдельных рас дрожжей и МКБ, находится приблизительно на одном уровне и составляет 7-11,5 мг/ л, при совместном использовании МКБ и дрожжей содержание щавелевой кислоты резко возрастает и составляет от 17 до 48 мг/л.

Содержание винной кислоты в первом и втором сериях опытов —

от 13 до 45,3 мг/л, а наибольшее ее количество (57,0 мг / л) накапливается при применении классической симбиотической закваски дрожжей расы М-квасные и МКБ 11 и 13 рас.

Интересно отметить, что накопления муравьиной кислоты во всех вариантах, где сбраживание проводили без дрожжей, не происходило, а с использованием дрожжей ее концентрация составила от 1,19 до 4,1 мг / л (за исключением 6-го образца). При применении заквасок накопление кислоты находилось в пределах от 3,44 до 8,9 мг / л.

Содержание яблочной кислоты не обнаружено ни в одном образце.

Максимальное количество молочной кислоты (2266,0 мг/ л) отмечено в 10-м образце, где сбраживают сырье МКБ и дрожжи.

Накопление уксусной кислоты варьировалось от 187 до 960 мг / л.

Лимонная кислота при брожении без использования дрожжей не накапливалась (за исключением 1-го образца); без использования МКБ количество ее составляло от 0,4 до 16,8 мг / л (исключение составили два образца с пивными дрожжами, где содержание лимонной кислоты составило 287 и 226 мг / л). При симбиозе двух культур количество лимонной кислоты достигало 23,0 мг /л. В 11-м и 12-м образцах при применении МКБ и дрожжей содержание лимонной кислоты не обнаружено.

Янтарная кислота накапливалась практически во всех рассматриваемых образцах. Наибольшее количество обнаружено в образцах без МКБ. Симбиоз трех культур не влияет на ее накопление.

Таким образом, различные расы дрожжей и молочнокислых бактерий в процессе брожения образуют широкий спектр органических кислот.

Необходимо отметить, что это предварительные данные, которые будут уточняться и систематизироваться в дальнейших исследованиях при разработке критериев идентификации квасов.

В следующей статье будут опубликованы данные по содержанию летучих компонентов в квасах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шабанова, Т. А. Концентрат кваса брожения «Аграфенушка»/Т. А. Шабанова, А. Е. Егорова // Пиво и напитки. — 2009. — № 3. — С. 26-28.

2. ГОСТ Р 53094-2008. «Квасы. Общие технические условия».

3. ГОСТ Р 52409-2005. «Продукция безалкогольного и слабоалкогольного производства. Термины и определения».

4. Исаева, В. С. Современные аспекты производства кваса/В. С. Исаева. — М.: МИЦ «Пиво и напитки XXI век», 2009.

5. Пищевая химия / Нечаев А. П. [и др.]: под ред. А. П. Нечаева. — Изд. 2-е, пе-рераб. и испр. — СПб.: ГИОРД, 2003. — 640 с. &

6 • 2010

33