IX Международная студенческая электронная научная конференция
«Студенческий научный форум» - 2017
 
     

АРХИВ "Студенческий научный форум"

ИНГРЕДИЕНТЫ В СОСТАВЕ ПИВА, ОТРИЦАТЕЛЬНО ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ПРОДУКТА
Демидова М.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

В последнее время все чаще ставится вопрос о качестве пищевых продуктов и напитков. На качество продуктов влияют многие факторы, такие, как сырье, процесс и регулирование производства, наиболее выгодный процесс получения продукта, качество работы заводов, технологов и т.д. Поэтому очень важно разбираться во многих показателях на этикетках потребляемой продукции, в ее вкусе, аромате, цвете и других органолептических показателях, чтобы потреблять качественную продукцию и не отравлять организм неизвестными веществами.

В данной работе внимание будет обращено на такой напиток, как пиво. Пиво – древний и очень знаменитый напиток. Первые упоминания о нем появились еще в эпоху неолита, наряду с упоминаниями о меде и квасе. Этот напиток очень распространен во многих странах мира благодаря своему специфическому вкусу и аромату. Является одним из самых употребляемых напитков мира.

Но знаем ли мы весь вред, который наносит на наш организм этот древнейший напиток? Сможем ли мы определить его качество, исходя из его состава, вкуса или аромата? Цель данной работы раскрыть эти вопросы.

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  1. Качество пива

Качество пива складывается как из физико-химических, так и органолептических показателей. В условиях современного пивоварения, на физико-химические параметры очень легко влиять, но так ли легко повлиять на органолептические показатели? Оказывается, что вкус и цвет находятся в зависимости от многих неконтролируемых внешних факторов. Пивоварам-технологам хорошо известно, что используя одно и то же сырье, но изменяя технологические параметры процесса, можно получить совершенно разные по органолептическим показателям напитки.

На органолептические свойства пива влияют как органические, так и неорганические соединения, такие как высшие спирты, альдегиды, кетоны, органические кислоты, полифенолы, а так же вещества, содрежащие в составе серу. Многие из этих веществ являются обычной вкусовой составляющей пива, но при повышении их концентраций выше пороговой, наносится непоправимый вред качеству напитка.

  1.  
    1. Классификация вкусо-ароматических компонентов пива

Пиво сочетает в себе большое количество вкусовых и ароматических компонентов, которые присутствуют в концентрациях, ниже или близких к порогу ощущения. При повышении концентрации выше пороговой, то вкус и цвет будут отличаться от стандарта.

Стандарт – пиво, в котором соблюдается баланс между горечью, кислотностью, сладостью, содержанием алкоголя, концентрацией эфиров и приятным хмелевым ароматом, а также другими вкусо-ароматическими компонентами. Cлишком высокие концентрации вкусовых компонентов будут придавать пиву нехарактерные для него запах и вкус [1].

Вкусовые компоненты можно разделить на 4 группы:

1 группа. Главные вкусовые составляющие. Вещества, концентрация которых более чем в 2 раза превышает порог ощущения. В стандартном пиве содержится только этанол, диоксид углерода и горькие хмелевые вещества.

2 группа. Вторичные вкусовые составляющие. Соединения, имеющие концентрацию, которая в 1-2 раза превышает порог ощущения. Наиболее важные: изоамиловый спирт, изоамилацетат, этилкаприлат, этилацетат.

3-4 группа. Фоновые вкусовые вещества. В 3 группу входят вещества, концентрация которых в пиве ниже значения порога ощущения на 2-10 раз. Примерами являются фенилэтилацетат, ацетоин.

К 4 группе относятся компоненты, присутствующие в концентрациях, более чем в 10 раз ниже пороговой. Она включает в себя несколько сотен различных веществ, которые образуют фоновый вкус пива [1].

Все эти компоненты находятся во взаимодействии между собой, и превышение концентрации одного из них приводит к дефектам в качестве пива.

  1. Краткий процесс пивоварения

Для того чтобы разобраться в том, какие ингредиенты влияют на качество пива, необходимо изучить процесс его получения.

Классическая технология производства пива состоит из следующих этапов:

  • Получение солода из ячменя;

  • Приготовление сусла;

  • Сбраживание сусла;

  • Дображивание пива;

  • Обработка и розлив пива.

Это длительный сложный процесс, который длится 60—100 дней и во многом зависит от квалификации пивовара. Несмотря на то, что исходным сырьем являются одни и те же компоненты, качество пива, вырабатываемое разными предприятиями, различно.

  1.  
    1. Сырьё для производства пива

Сырьем для пива служит вода, ячменный солод, хмель и дрожжи. От их качества зависят многие потребительские свойства пива.

Вода. Пивовары сходятся во мнении о том, что вода оказывает решающее действие на вкус пива. Если не будет соответствующего качества воды, то не получится высококачественный напиток. При этом нельзя сказать, что существует какая-то особенная вода, из которой варят все пиво. Это подтверждает максимально широкая география производителей пива.

Для процесса производства пива основное значение имеют такие свойства воды, как жесткость, состав и концентрация солей.

Солод. Это продукт, получаемый посредством проращивания злаковых семян. Чаще всего используют ячменный солод, но так же могут быть использованы зерна пшеницы, кукурузы, рис.

Хмель. Это цветковое растение семейства коноплевых. В пивоварении в ход идут только его шишки. Шишки хмеля придают пиву горчинку и особый насыщенный аромат. Кроме того, этот компонент определяет интенсивность пенообразования.

Дрожжи. При производстве пива используются особые дрожжи семейства Saccharomycetaceae. Их также принято называть пивными. Уникальность этих дрожжей состоит в том, что они не встречаются в природе. Эти уникальные микроорганизмы были специально выведены для изготовления пенного напитка. В настоящее время наибольшее количество пива в мире производится с использованием процедуры низового брожения. В этом случае производители используют пивные дрожжи вида Saccharomycetaceae Carlsbergensis. В результате получают пиво сорта лагер. В том случае если применяется процедура верхового брожения, то в ход идут пивные дрожжи вида Saccharomycetaceae Cerevisiae. По такой технологии получают эль, портер и стаут. Если говорить о внешних отличиях, то такие дрожжи по-разному проявляют себя в момент окончания брожения. Верховые всплывают на поверхность сусла, а низовые оседают на дно бродильной емкости [2].

  1.  
    1. Процесс пивоварения

Получение солода. Солод в пивоварении – источник активных ферментов, органических водорастворимых сахаров и минеральных веществ, из которых получают пивное сусло, пригодное для сбраживания. Чем больше в солоде накопится простых сахаров, необходимых для брожения, тем активнее будет идти процесс сбраживания и накопления спирта.

Для производства солода используют ячмень, отвечающий требованиям ГОСТ 5060-86 — «Ячмень для пивоварения». Данный вид сырья, поступающий на завод, должен сопровождаться удостоверением качества.

Ячмень замачивают в специальных чанах с водой при температуре 12— 17°С. В зерне активизируются клеточные ферменты и ускоряются катализируемые биохимические процессы. Это приводит к резкому повышению интенсивности дыхательных процессов и ускорению гидролиза полисахаридов до простых сахаров, необходимых для этих биохимических процессов. Замачивание приостанавливают при достижении влажности зерна 42— 45% при производстве светлого солода, и 45—47% — темного [2].

Для проращивания замоченное зерно направляют в солодовни различных конструкций. Процесс солодоращения проводят при температуре 15—19°С и хорошей аэрации зерна в течение 5—8 суток. При этом эндосперм зерна к концу соложения размягчается и легко растирается за счет гидролиза крахмала амилазами, а гемицеллюлоз — цитазой (комплексом ферментов). В зерне накапливаются растворимые сахара — мальтоза, глюкоза, фруктоза и другие сахара, придающие солоду сладковатый вкус. При гидролизе фитина ферментом фитазой образуются инозит и кальций-магниевая соль фосфорной кислоты. Присутствие инозита в сусле стимулирует жизнедеятельность дрожжей, а фосфорная кислота определяет кислотность солода и сусла. За счет активизации протеолитических процессов сложные комплексы азотистых соединений гидролизуются с образованием растворимых белков, пептонов, аминокислот, аммиака [2].

В процессе проращивания зерна, наряду с гидролизом, протекают и процессы синтеза физиологически активных соединений. В соложеном ячмене накапливаются витамины группы В, токоферолы, аскорбиновая кислота, возрастает содержание рибофлавина. В дальнейшем при химическом взаимодействии продуктов гидролиза с активными соединениями образуются новые ароматические и вкусовые вещества. Поэтому из сырого (зеленого) солода нельзя получить пиво [2].

Для придания необходимых свойств солод сушат при различных температурных режимах до остаточной влажности 2—3,5%. Различные температурные режимы и продолжительность сушки позволяют получить солод с разными показателями качества и технологическими свойствами. От качества исходного солода будет зависеть тип производимого пива (светлое, полутемное, темное).

В процессе сушки и обжарки солода происходят интенсивные химические процессы с образованием специфических ароматических и красящих веществ. Накопившиеся в результате гидролиза пентозы преобразуются в фурфурол и другие альдегиды и ароматические вещества, обусловливающие запах солода (ржаной корочки). Окрашенные компоненты солода — это продукты разрушения сахаров в результате карамелизации и меланоидинообразования, протекающие наиболее интенсивно при температурах выше 80°С. Меланоидины, обладающие поверхностно-активными свойствами, являются хорошими пенообразователями, и поэтому темные сорта пива дают обильную пену [2].

Солод после сушки освобождают от ростков, поскольку они придают ему гигроскопичность и горький вкус за счет присутствия алкалоида горденина. Необходимость проведения этой операции связана еще и с тем, что в ростках накапливаются аминокислоты, которые, попадая в сусло, являются источником образования сивушных масел при сбраживании. Солод приобретает окончательную готовность к использованию только после 3—5-недельного дозревания на складах [2].

Готовый солод полируют, освобождая от остатков ростков и загрязнений, пропускают через магнитные аппараты, а затем подают на солодовые дробилки. От степени дробления солода зависит в дальнейшем скорость осахаривания крахмала, уровень экстрактивности сусла, продолжительность фильтрования. По своим качественным показателям он должен удовлетворять требованиям стандарта — ГОСТ 29249-92 [].

Приготовление сусла.Дробленый солод смешивают с горячей водой в соотношении 1:4. Полученную смесь медленно перемешивают при подогревании до температуры 50—52°С в течение 10—30 мин. 15—20% растворимых веществ солода при этом переходят в раствор без ферментативной обработки. Одновременно происходит ферментативный гидролиз водонерастворимых азотистых веществ и фитина. Затем смесь переводят в заторные чаны, где под действием ферментов солода происходят дальнейший гидролиз и превращение водонерастворимых веществ сырья в водорастворимые, формирующие экстракт будущего сусла. Для обеспечения максимального перехода веществ в раствор затор медленно нагревают при постоянном перемешивании до 70—72°С (настойный метод) [2].

При другом (декокционном) способе 1/3 затора перекачивают в кипятильный котел, где кипятят 15—30 мин, после чего объединяют и перемешивают с остальной частью затора. Повторяя эту операцию 2—3 раза, доводят температуру всего затора до требуемого значения. При этом длительность всего процесса приготовления затора составляет 3—3,5 ч. Это затирание солода необходимо для дальнейшего ферментативного гидролиза крахмала. Наряду с полным осахариванием крахмала до глюкозы в заторе завершается протеолиз белков, продукты которого играют большую роль в формировании органолептических свойств и устойчивости пива при хранении [2].

Осахаренный затор затем направляют на фильтрование для отделения жидкой части сусла от твердой фазы затора. При этом фильтрующий слой образует твердая фаза затора — пивная дробина, оседающая на сетках фильтрационных чанов, фильтр-прессов, применяемых для фильтрования пивного сусла [2].

Отфильтрованное сусло и полученные дробины воды переводят в сусловарочный котел для кипячения с хмелем, упаривания до нужной концентрации и стерилизации. При высокой температуре полностью инактивируются ферменты и коагулирует часть растворимых белков, а горькие и ароматические вещества хмеля растворяются в сусле. При этом крупные хлопья коагулированного белка, оседая, захватывают частицы мути и тем самым осветляют сусло [2].

Хмелевая α-кислота (гумулон), которая при кипячении переходит в изогумулон, является в основном источником своеобразной горечи, свойственной пиву. Растворимость β-кислоты незначительна, а мягкая смола гидролизуется с образованием β-смолы и отщеплением изобутилового альдегида и уксусной кислоты, участвующих в формировании специфического аромата и вкуса как сусла, так и пива. Норма расхода хмеля, в зависимости от сорта пива и его рецептуры, составляет от 22 до 45 г/да л.

Охмеленное сусло, доведенное до нужной плотности, пропускают через хмелецедильник, охлаждают до 4—6°С, а затем освобождают от коагулированных белков с помощью сепараторов. Во время этих операций сусло окончательно осветляется и насыщается кислородом, что необходимо для развития дрожжей [2].

Сбраживание сусла.Происходит в открытых или закрытых, деревянных или металлических емкостях специальными расами дрожжей низового и верхового брожения. Для особых сортов портера в конце брожения вводят слабобродящие дрожжи рода бреттаномицетов, придающие пиву особый специфический аромат. На поверхности сусла через 15—20 ч после внесения дрожжей появляется полоса белой пены (стадия забела), а затем вся поверхность бродящего сусла покрывается мелкоячеистой пеной с постепенно увеличивающимися завитками. Достигнув максимума, завитки опадают, пена уплотняется и становится коричневой. Осевшую пену (деку) из-за горького вкуса обязательно удаляют с поверхности сусла. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно. Осветлившаяся жидкость называется зеленым, или молодым, пивом. В нем, наряду с накопившимися продуктами в результате брожения этилового спирта и углекислого газа, накапливается и целый ряд побочных продуктов, участвующих в создании вкуса и аромата пива. Процесс главного брожения завершается за 7—9 суток. К этому моменту в пиве остаются несброженными еще около 1,5% сахаров [2].

Выдержка (дображивание) пива. Для дображивания молодое пиво перекачивают в герметично закрывающиеся металлические танки, внутренняя поверхность которых покрыта специальным пищевым лаком. В зависимости от сорта пиво выдерживают при температуре 0—3°С в течение 11—100 сут. В результате дображивания остаточного сахара несколько возрастает крепость пива, происходит дополнительное насыщение его углекислотой и осветление. Взаимодействие разнообразных первичных и вторичных продуктов главного и побочных процессов брожения приводит к формированию новых веществ, обусловливающих характерные вкус и аромат зрелого пива, а также его сортовые особенности [2].

Обработка и розлив пива.После лабораторного и органолептического контроля, подтверждающих качество выработанного пива, его обрабатывают и разливают. Для придания прозрачности пиво фильтруют через прессованные пластины из различных фильтрующих масс. В процессе осветления пиво теряет значительную часть двуокиси углерода, поэтому допускается дополнительное введение углекислоты перед розливом с последующей выдержкой в течение 4—12 ч для ее ассимиляции [2].

  1. Диметилсульфид

Диметилсульфид (ДМС) – органическая жидкость, представитель класса тиоэфиров. Летучая жидкость с неприятным запахов. Один из хорошо изученных компонентов пива. Он придает пиву запах «вареных овощей»

Впервые был описан в 1963 году. В ходе его изучения установили, что различные концентрации диметисульфида характеризуют разные сорта пива. Присутствие ДМС является пороком для большинства сортов пива низового брожения. Вкусовой порог ДМС определяется на уровне 25 – 35 мкг/л, а допустимое содержание его в пиве составляет 50 мкг/л.

К сожалению, интерес к понижению содержания ДМС в пиве представляет только его влияние на органолептические характеристики пива, но совершенно не представляет интереса влияние на организм человека, хотя по некоторым исследованиям было установлено мутагенное и токсичное влияние ДМС на организм человека. Проведенные опыты и подсчеты показали, что максимальная суточная доза вещества для человека составляет 17 мкг /кг, а недействующая доза – 17,5 мг/сут для человека массой 70 кг, т.е. недействующая доза примерно в 10000 раз больше той, которая реально может попасть в организм человека.

Поэтому интерес к понижению содержания ДМС в пиве вызван не только органолептическими свойствами пива, но и медицинскими показаниями.

  1.  
    1. Биохимические пути синтеза диметилсульфида

Диметилсульфид образуется из соединения, называющегося S-метилметионин (SMM) (рис. 1). SMM появляется в процессе соложения ячменя, но обычно улетучивается при сушке солода. Однако очень светлые сорта солода не подвергаются длительной сушке, поэтому сохраняют большую концентрацию SMM, который превращается в диметилсульфид при затирании сусла и варке.

Рис 1. S-метилметионин

При замачивании и проращивании ДМС образуется под влиянием следующих факторов:

  • Высокая степень замачивания;

  • Высокая температура проращивания.

Содержание диметилсульфида (ДМС) в пиве определяется скоростью протекания трех процессов (рис. 2).

Рис. 2. Пути образования диметилсульфида. [1]

Первый из них связан с превращением S-метилметионина (SMM) в ДМС при нагревании; второй – является результатом образования ДМС из диметилсульфоксида (ДМСО); третий – предполагает расщепление метилметионина по Штрекеру в ходе протекания реакции Майяра. Все эти предшественники ДМС образуются на различных этапах получения солода и кипячения сусла с хмелем.

Дрожжи так же образуют ДМС вследствие наличия в них фермента метионинсульфоксидредуктазы, катализирующего превращение диметилсульфоксида в ДМС. Этот процесс происходит под контролем гена MXR1. Известны штаммы дрожжей, в которых указанный ген разрушен, поэтому они не синтезируют ДМС [1].

  1.  
    1. Регулирование синтеза диметилсульфида в пиве

На рис. 2 приведены факторы, влияющие на количество ДМС в пиве.

Рис. 3. Факторы, влияющие на количество ДМС в готовом пиве [1]

На уровень ДМС влияют в первую очередь состав засыпи и качественные характеристики используемого сырья. Большое значение имеет оборудование, в котором осуществляется кипячение сусла с хмелем, и в меньшей степени – режим кипячения [1].

Влияние сорта ячменя. Содержание предшественников ДМС (ДМС-П) в ячмене определяется не только сортом ячменя, но и климатическими условиями при его возделывании. Например, для одного и того же сорта ячменя Alexis колебания в содержании ДМС-П в зависимости от климатических условий возделывания могут составлять от 4,9 до 8,6 мг/кг ячменя. Жаркое сухое лето с коротким вегетационным периодом способствует накоплению в солоде SMM больше, чем влажное холодное лето с продолжительным периодом между посевом и сбором урожая. Также установлено, что к увеличению содержания SMM в ячмене приводит длительное его хранение [1].

Таблица 1. Содержание предшественников ДМС в солоде, выращенном из различных сортов ячменя (урожай ячменя 2002 г.)[1]

Сорт ячменя

Содержание ДМС-П, мг/кг

Scarlett

2,96-3,75

Barke

3,82

Lux 1

2,12-2,27

Prestige

3,00

Esterel

3,02

Ortoli

2,99

Nevada

3,11

Влияние режима солодоращения. Солод содержит ряд предшественников диметилсульфида: S-метилметионин (SMM), диметилсульфоксид (ДМСО) и серосодержащие аминокислоты, из которых в ходе реакции Майяра образуется ДМС. Однако первостепенное значение имеет S-метилметионин. Его количество в свежепроросшем солоде различно и зависит от сорта ячменя, условий проращивания, района возделывания и года урожая. Предшественником S-метилметионина и целого ряда других серосодержащих соединений является аминокислота метионин.

В процессе солодоращения количество SMM увеличивается. Биосинтезу SMM благоприятствуют высокая влажность, повышенная температура и продолжительное проращивание. Значительное влияние оказывает процесс сушки солода. При подвяливании часть SMM удаляется с влагой, причем это количество зависит от температуры и продолжительности процесса. Повышение температуры во время сушки солода от 80 до 85 приводит к снижению количество ДМС-П в нем приблизительно на 40%. При температуре отсушки более 85 наряду с уменьшением содержания в солоде тиобарбитуровой кислоты (ТБК), концентрация которой в конгрессном сусле свидетельствует о температурной нагрузке на проросшее зерно во время сушки. Уменьшение содержания SMM в верхних слоях солода происходит быстрее, чем в нижних. Некоторое количество SMM в результате окисления переходит в диметилсудьфоксид [1].

Влияние хмеля и хмелепродуктов. Хмель содержит белки, комплексные сульфосоединения хмелевых масел. В хмелепродуктах выявляется некоторое количество SO2 в остатки пестицидов, содержащих элементную серу. Из многих компонентов, идентифицированных в масле хмеля, около 30 содержат серу. Это ДМС, другие полиметилсудьфиды и некоторые тиолы, например метилтиоацетат и этилтиоацетат. Тиоэфиры могут придавать пиву сырный, мыльный, луковый, жженый и сульфидный запахи. Обработка хмеля серой может привести к реакциям взаимодействия 1,2-эпитиоксумилен, 4,4-эпитиоксумелен, 4,5-эпитиокариофеллен и мерцендисульфид. Многие из приведенных выше серосодержащих хмелевых соединений имеют неприятные вкус и запах. Соответствующие концентрации этих соединений в сусле зависят от сорта хмеля и его производства, а также от условий получения охмеленного сусла. Влияние эписульфидов на запах пива особенно важно при позднем охмелении. Следует предотвращать использование хмелевых продуктов с избыточным содержанием эписульфидов [1].

Кипячение сусла с хмелем. При кипячении сусла с хмелем SMM превращается в свободный ДМС, который удаляется в процессе кипячения, в то время как ДМСО остается неизменным и редуцируется в ДМС дрожжами во время брожения.

Одной из главных причин, определяющих содержание ДМС в готовом пиве, является тип применяемой системы кипячения сусла, в то время как другие технологические параметры (продолжительность кипения, охлаждения и осветления сусла) не оказывают значительного влияния на этот параметр. Наилучшие результаты получены при использовании режима кипячения сусла при низком избыточном давлении [1].

Влияние несоложеного материала. Предшественником S-метилметионина и целого ряда других серосодержащих соединений является метионин. В зависимости от природы злаков, количество метионина колеблется от 120 до 180 мг/100 г продукта, содержащего 86% СВ. Эта аминокислота в процессе затирания солода и несоложеных зерновых материалов и последующего кипячения сусла в результате деградации Штрекера превращается в альдегид метиональ, который при высоких концентрациях (более 50 мкг/л) придает пиву запах вареного картофеля; при более низких концентрациях появляется запах сусла или «супа»[1].

Далее, в результате окисления метионаля образуется метантиол, имеющий гнилостный запах. В пиве содержание этого альдегида невелико в связи с тем, что он легко улетучивается при кипячении сусла с хмелем. Тем не менее, в присутствии сероводорода и ионов меди из метантиола может идти образование ДМДС, ДМТС и ДМС.

Одним из путей снижения количества ДМС в пиве является замена солода мальтозным сиропом. Замена сиропом 30% солода приводит к уменьшению концентрации ДМС в пиве на 20-40% в зависимости от типа применяемой системы и режима кипячения сусла[1].

Роль дрожжей. Во время кипячения сусла и при его выдержке в вирпуле SMM преобразуется в ДМС. Так как ДМС является легколетучим, большая его часть, присутствующая в солоде, а также вновь образовавшаяся при кипячении сусла улетучивается. С другой стороны, ДМСО не удаляется при нагревании, и остается неизменным после затирания и кипячения сусла. Таким образом, сусло поступающее на брожение, содержит как ДМС, так и SMM и ДМСО, а их количественные пропорции зависят от количества этих соединений в сырье, а также от технологических режимов кипячения и осветления сусла [1].

В процессе брожения ввиду низкой температуры синтеза ДМС из SMM не происходит, так как S-метилметионин потребляется дрожжами и преобразуется в метионин. Диметилсульфоксид при брожении сусла превращается дрожжами в ДМС, причем активность диметилсульфоксид-редуктазы, которая зависит от штаммовых особенностей дрожжей, возрастает, когда прекращается рост дрожжей. Усиление этой активности связывают с недостатком азота.

Низкие температуры благоприятствуют образованию ДМС дрожжами, и это может частично объяснять повышенные уровни ДМС в пиве низового брожения в сравнении с пивом верхового брожения.

Установлено, что на биосинтез ДМС влияет массовая доля сухих веществ в начальном сусле. Эта зависимость не является прямой, и при очень высокой плотности сусла происходит непропорциональное увеличение ДМС в продукте. Образованию ДМС благоприятствуют высокие значения рН. Также отмечается повышенный уровень ДМС в бродильных танках очень большого объема.

Следует обратить внимание на режим удаления дрожжей из аппарата, так как в случае несвоевременного удаления дрожжей в результате автолиза происходит увеличение концентрации в пиве не только сероводорода, но и других дурно пахнущих серосодержащих соединений (диметилсульфида, дипропилсульфида, изобатунтиола, этантиола и диэтилсульфида)[1].

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель: в ходе экспериментальной части определим содержание ДМС в пиве трех образцов: «"Лакинское" светлое пастеризованное фильтрованное», «”Жигулевское” светлое, фильтрованное, пастеризованное», «Пиво “Старобаварское” пастеризованное светлое» методом газовой хроматографии с пламенно-фотометрическим детектором. Установим зависимость содержания свободного ДМС в пиве от качества солода, используемого при производстве, сравним с теоретическими данными.

  1. Анализируемые образцы

  • Пиво "Лакинское" светлое пастеризованное фильтрованное. Этот сорт пива можно по праву назвать Homemark компании ООО РудоАква. Рецептура Лакинского светлого остается неизменной до сих пор, пиво варится с 1966 г и является гордостью предприятия. Светлый лагер - это светлое пиво низового брожения. В производстве его используется только высококачественное сырье - хорошо растворенный солод и чешский хмель, и артезианскую воду с глубины более 100 м из собственной скважины завода. Для данного сорта пива характерна тонкая хмелевая горечь, которая придает пиву индивидуальный приятный тонко-терпкий вкус.

Экстрактивность начального сусла: 13%

Алкоголь: не менее 4.7% об.

Состав: вода питьевая, солод пивоваренный ячменный светлый, рис, хмель.

Углеводы: в 100 г. пива 5.3 г

Энергетическая ценность в 100 г пива - 50.0 ккал / 213 кДж

Для производства этого пива используется солод производства фирмы «Суфле»

  • Пиво «Жигулевское» светлое фильтрованное пастеризованное. «Жигулевское» Светлое - варится пивоварами по традиционной рецептуре классическим способом. Пиво обладает чистым вкусом и ароматом сброженного солодового напитка с отличительной выраженной нотой горечи хмеля. Для варки пива используются высоко-качественные солода и ароматный чешский хмель.

Экстрактивность начального сусла: 11%

Алкоголь: не менее 4.0% об.

Состав: вода питьевая, солод пивоваренный ячменный светлый, хмель.

Для производства этого пива используется солод производства «БСК»

  • Пиво «Старобаварское» пастеризованное светлое. Пиво светлого-соломенного золотистого цвета, в основу которого входят - светлый солод, артезианская вода, ароматный хмель и дрожжи низового брожения (дрожжи задаются из немецкого банка «Hefebank Weihenstephan»).Он отличается полным солодовым вкусом, тонким ароматом и хорошо ощутимой горчинкой.

Экстрактивность начального сусла: 14,0%

Алкоголь: не менее 5.2% об.

Состав: вода питьевая, солод пивоваренный ячменный светлый, хмель.

Для производства этого пива используется солод производства ООО «Продукты»

Все сорта пива были приготовлены при режиме кипячения при атмосферном давлении «Экотерм».

  1. Методика определения

Измерение концентрации диметилсульфида в пиве производим методом газовой хроматографии с пламенно-фотометрическим детектором.

Приборы, реактивы. Газовый хроматограф с пламенно-фотометрическим детектором, весы аналитические лабораторные, линейка, лупа, микрошприц, мерная посуда, секундомер, термометр лабораторный, флаконы стеклянные вместимостью 10 мл с резиновыми пробками и металлическим держателем, вода, ацетон х.ч., диметилсульфид техн.

Приготовление растворов для градуировки. Исходный раствор для градуировки: 10 мг диметилсульфида внесем в колбу на 100 мл, доведем до метки ацетоном и перемешаем.

Рабочий раствор диметилсульфида: 0,5 мл исходного раствора поместим в мерную колбу на 50 мл, доведем до метки ацетоном и перемешаем.

Градуировочный раствор. Приготовим градуировочные растворы в соответствии с таблицей, доведем объем до метки охлажденной до 20◦С кипяченой артезианской водой и перемешаем.

Таблица 2. Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации диметилсульфида

Номер раствора для градуировки

1

2

3

4

5

6

7

Объем рабочего раствора (с=0,01 мг/л), мл

0,5

2

5

10

30

60

200

Концентрация вещества, мг/л

0,005

0,02

0,05

0,1

0,3

0,6

2,0

По 5 мл каждого градуировочного раствора поместим в стеклянный флакон, закроем пробкой, прижмем ее металлическим держателем, опустим нижнюю половину пузырька в термостат и выдержим его при температуре 80◦С в течение часа. Нагретым до 80◦С шприцем отоберем пробу воздуха (объем 2,5 мл) из пузырька над раствором, введем в испаритель хроматографа и проведем анализ при условиях:

  • Температура термостата колонки программируется до 50◦С (изотерма 7 мин) до 250◦С со скоростью 5◦С/мин;

  • Температура испарителя 210◦С;

  • Температура детектора 250◦С;

  • Расход азота через колонку 5,5 мл/мин;

  • Расход азота, сбрасываемого в испарителе 1 мл/мин;

  • Чувствительность шкалы усилителя 4;

  • Скорость диаграммной ленты 240 мм/ч;

  • Время удерживания диметилсульфида 3 мин. 57 с.;

На основе полученных хроматограмм рассчитаем площади пиков компонента, по средним результатам 5-7 серий посмтроим градуировочный график.

Выполнение измерений. 5 мл пробы поместим в стеклянный флакон, закроем пробкой, прижмем металлическим держателем, термостатируем при 80◦С, отберем нагретым до 80◦С микрошприцом (2,5 мл) и проведем анализ.Рассчитаем площади пиков на хроматограмме.

Для получения результатов измерения проведем анализ 2 параллельных проб пива. По градуировочному графику определим содержание диметилсульфида в пробе.

  1. Полученные данные и их обсуждение

Рис. 4. Градуировочный график концентрации ДМС

Рис. 5. Хроматограмма образца пива «Жигулевское»

Sпика=2,58; с(ДМС)=40 мкг/л

Рис. 6. Хроматограмма образца пива «Старовбаварское»

Sпика=3,32; с(ДМС)=67 мкг/л

Рис. 7. Хроматограмма образца пива «Лакинское»

Sпика=1,725; с(ДМС)=21 мкг/л

В ходе исследований была выявлена зависимость между ДМС в пиве и содержанием ДМС-П в солоде.

Рис. 8. Экспериментально полученная зависимость между содержанием ДМС в пиве и содержанием ДМС-П в солоде

Полученную зависимость можно сравнить с зависимостью между ДМС и ДМС-П в солоде, полученную в ходе исследований Вишнякова И.Г.[3].

Рис. 9. Зависимость между ДМС-П в пиве и содержанием ДМС-П в солоде [3]

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что уровень ДМС-П оказывает наибольшее влияние на концентрацию свободного ДМС в готовом пиве. Количество ДМС-П в солоде определяется его качеством и ценой. Оно указывается в документе на продукт. Для получения пива с содержанием ДМС менее порога ощущения (50мкг/л) уровень ДМС-П в солоде должен быть ниже 4,0 мг/л.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был проведен анализ пива трех образцов на содержание в них свободного диметилсульфида. Был сделан вывод о том, что в первую очередь на этот параметр влияет качество солода и режим кипячения пива с хмелем. Выяснилось, что наибольшее количество диметилсульфида содержит пиво марки «Жигулевское». Это говорит о том, что при производстве данного пива был использован солод плохого качества.

Таким образом, на содержание диметилсульфида в пиве влияет не только на его вкус и аромат, но и на качество напитка. Содержание диметилсульфида в пиве регламентировано для многих сортов и не должно превышать норм. Но при этом его содержание не указывается, ни в составе, ни на этикетках продукта. И поэтому становится важным разбираться в качестве не только исходя из его состава, но и ощущая его вкус и аромат.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Меледина Т.В. Качество пива: стабильность вкуса и аромата, коллоидная стойкость, дегустация // Т.В. Меледина, А.Т. Дедегкаев, Д.В. Афонин – СПб.: ИД «Профессия», 2011. – 220 с.

  2. https://znaytovar.ru/new64.html

  3. Вишняков И.Г. Повышение стабильности светлого пива путем регулирования серосодержащих компонентов: автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. Техн. Наук. СПб., 2009. – 15 с.

  4. Кунце В. Технология солода и пива. – СПб: Профессия, 2009. – 371 с.

  5. http://rudo.ru

  6. http://www.alppp.ru/law/okruzhayuschaja-sreda-i-prirodnye-resursy/ispolzovanie-i-ohrana-vod/6/gazohromatograficheskoe-opredelenie-dimetilsulfida-serougleroda-tiofena-i-dimetildisulfida.html

  7. http://forum.beersfan.ru/threads/Спектр-веществ-формирующих-вкус-и-аромат-пива.1023/

  8. http://toxi.dyndns.org/base/OrganichSoedinSery/Sulfidy/Dimetilsulfid.html