Гречишное пиво ч.2
Разработка рецептур и режимов затирания в технологии безалкогольного гречишного пива
На сегодняшний день известны два основных пути производства безалкогольного пива: классический, основанный на удалении этилового спирта из готового пива методами обратного осмоса или диализа и технологический. Технологический метод более трудоемкий, однако существенно снижает себестоимость готовой продукции. Использование технологического способа предполагает ряд комплексных мер по снижению алкоголя на всех стадиях производства пива, начиная с процесса затирания.
Основываясь на данных научной и патентной литературы была проведена работа по изучению влияния дозы внесения гречихи в качестве несоложеного материала и способа её предварительной обработки на эффективность процесса затирания.
Исследования режимов затирания и показателей, определяющих их эффективность показали, что оптимальным является использование в засыпи экструдированных гречишных хлопьев.
Время осахаривания затора, приготовленного с использованием зерна гречихи и фильтрация первого сусла занимают 17 и 45 мин соответственно при внесении его в засыпь в количестве 20%.
Внесение экструдированных гречишных хлопьев позволяет увеличить долю использования несоложеного материала при затирании до 30% от засыпи. Время осахаривания и фильтрации затора с содержанием экструдированных гречишных хлопьев в количестве 30% составляет 15 и 45 минут соответственно.
Использование экструдированных хлопьев по сравнению с зерном гречихи не только улучшает фильтрацию и сокращает время осахаривания сусла, но также увеличивает выход первого сусла до 770 см3.
Исследования показали, что при использовании гречихи в качестве несоложеного материала, настойный способ затирания без дополнительного внесения ферментных препаратов не приводит к осахариванию затора. В этом случае необходимо использовать отварочный метод затирания.
Исходя из максимально возможного использования экструдированных гречишных хлопьев и особенностей компонентов гречихи был подобран температурный режим затирания с целью получения безалкогольного пива технологическим способом.
В наших экспериментах время осахаривания и фильтрации сокращается при использовании паузы при температуре 44°С и увеличении продолжительности паузы в 72°С для отварки до 20 минут. В этом случае также наблюдается увеличение выхода сусла. Низкая температура начала затирания позволяет частично растворить клеточные стенки в несоложеной гречихе, в то время как протеолитические ферменты ячменного солода, при такой температуре уже работают. Отсутствие температурной паузы при 60-67ºС необходимо для образования минимального количества сбраживаемых сахаров. Увеличение продолжительности паузы в 72°С позволяет более глубоко расщепить молекулы крахмала α-амилазой ячменного солода, избегая действия β-амилазы.
Таким образом был разработан режим затирания экструдированных хлопьев при их внесении в количестве 30% от засыпи (рис. 2).
Рисунок 2 - Режим затирания экструдированных гречишных хлопьев
Для повышения доли гречихи в засыпи и снижения затрат электроэнергии в варочном цехе целесообразно использовать гречишный солод.
Гречишный солод получали в лабораторных условиях по методу, описанному Ч. Бэмфортом (2007).
Для снижения количества сбраживаемых углеводов в сусле целесообразно использовать в технологии безалкогольного гречишного пива скачкообразный способ затирания.
Эксперименты показали, что осахаривания затора не происходит при содержании в засыпи 100% гречишного солода (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние концентрации гречишного солода на процесс затирания
Рисунок 3 - Режим затирания гречишного солода «-» - не осахарился
Нами разработаны температурные режимы затирания, с учетом особенностей компонентного состава и свойств крахмала гречишного солода. Концентрация гречишного солода в засыпи составила 90%. Общий гидромодуль затора (включая промывные воды) составил 1:9(рис. 3).
После проведения затирания, сусло фильтровали. Массовая доля сухих веществ готового сусла составляла 6%. Готовое сусло подвергали охмелению, осветлению и охлаждению перед подачей на брожение.
Роль штаммовых особенностей дрожжей при производстве безалкогольного гречишного пива
Штаммовые особенности пивоваренных дрожжей во многом определяют органолептические характеристики готового напитка. Поэтому вкусо-ароматические вещества, придающие пиву его специфический характер были тщательно изучены в научных работах в последние годы. При анализе данных, касающихся изученных дрожжей, были выбраны штаммы, наиболее подходящие для производства безалкогольного пива по уже известным сенсорным характеристикам. Это штаммы S. cerevisiae 129, А12 и 34/70.
Для разработки оптимального режима брожения при производстве безалкогольного гречишного пива технологическим способом на предприятиях малой мощности необходим штамм дрожжей, обладающий низкой активностью. Оценку активности дрожжей проводили с помощью определения их жизнеспособности по степени снижения рН и мальтазной активности. Показатели мальтазной активности исследуемых штаммов дрожжей представлены на рис. 4.
А* - время (в мин), необходимое для выделения 10 см3 СО2 при сбраживании дрожжами 5 % раствора мальтозы
Рисунок 4 - Мальтазная активность различных штаммов дрожжей
Из рис. 4 видно, что наименьшей мальтазной активностью обладает штамм S. cerevisiae А 12. Это свидетельствует о медленной утилизации мальтозы этим штаммом. В свою очередь наибольшей мальтазной активностью обладает штамм 129.
Жизнеспособность клеток дрожжей оценивали по скорости снижения рН среды в присутствии глюкозы. Были построены графики зависимости падения рН среды от времени для дрожжевых суспензий штаммов 129, А12 и 34/70 и подсчитана удельная скорость снижения рН.
Таблица 2 - Удельная скорость снижения рН
Штамм
Удельная скорость снижения рН, ч-1
А 12
0,014
34/70
0,028
129
0,020
Наименьшей удельной скоростью снижения рН обладает штамм А12.
При разработке технологии гречишного пива необходимо учитывать тот факт, что гречиха обладает повышенной цветностью, что связано с высоким содержанием красящих веществ. В связи с этим, при брожении, следует использовать дрожжевые клетки адсорбирующие минимальное количество красящих веществ на своей поверхности. Нами был разработан и адаптирован метод определения адсорбционной способности клеток дрожжей. Оценку адсорбционной способности штаммов проводили спектрофотометрически по интенсивности пропускания света через кювету при длине волны 410 нм (рис. 5).
Рисунок 5 - Количество адсорбированных красящих веществ
Наименьшей адсорбционной способностью обладают штаммы дрожжей S. cerevisiae А12 и 129, что свидетельствует о преимуществе их применения в производстве сортов пива с повышенной цветностью за счет низкой потери меланоидинов в ходе брожения.
Анализируя результаты изучения мальтазной активности исследуемых штаммов и их адсорбционной способности, в технологии безалкогольного гречишного пива целесообразно использовать штамм дрожжей S. cerevisiae А12.
Брожение и дображивание проводили по методу, разработанному Оганнисяном В. Г. (2006).
Физико-химические и органолептические показатели
безалкогольного гречишного пива
Разработанный режим затирания гречишного солода, в количестве 90% от засыпи и использование штамма дрожжей S. cerevisiae А12 позволили получить пиво, физико-химические параметры и органолептические показатели которого представлены в табл.3 и на рис.6.
Таблица 3 - Физико-химические показатели качества безалкогольного гречишного пива
Показатели
Единица
измерения
Экспериментальное
(штамм А12)
ГОСТ 51174-2009
Начальная экстрактивность
%
5,54
-
Содержание спирта
% об.
0,48
<0,5
Показатели
Единица
измерения
Экспериментальное
(штамм А12)
ГОСТ 51174-2009
рН
-
4,5
3,8-4,8
Кислотность
к. ед.
1,9
1,9-3,2
Цвет
ц. ед.
0,9
0,4-2,5
Пеностойкость
мин
4’30’’
4’00’’
Высота пены
мм
40
30
Результаты анализов, представленных в табл. 3 свидетельствуют, что безалкогольное гречишное пиво, полученное технологическим способом удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51174-2009.
При проведении органолептического контроля дегустаторами, показано, что содержание эфиров и диметилсульфида в гречишном пиве не превышает допустимых пределов. Горечь находится в рамках нормы, а показатель полноты вкуса достаточно высокий. Полученный образец, приготовленный с использованием гречихи, соответствует типу безалкогольного пива, но характеризуется более сильно выраженной сладостью, сусловым и зерновым ароматом.
Исследование функциональных свойств гречишного пива
Восстановительная способность пива при добавлении гречишного солода в количестве 90% повышается на 16,5% по сравнению с пивом, приготовленным из 100% ячменного солода, что может быть связано с антиоксидантным действием соединений, содержащихся в зернах гречихи, в частности флавонолов. Оценка общего содержания полифенолов и флавонолов в готовом напитке показало, что общее количество полифенолов в образце пива, приготовленного с использованием 90% гречишного солода выше в 2,0 раза по сравнению с пивом, полученным из 100% ячменного солода (табл. 4). Кроме того нужно заметить, что концентрация полифенолов в готовом пиве, больше на 40±0,5 мг/дм3, чем в неохмеленном сусле, что может быт связано с использованием хмеля во время кипячения сусла.
Таблица 4 - Общее количество полифенолов и флавонолов в образцах пива и неохмеленного сусла
Образец
Полифенолы, мг/дм3
Флавонолы, мг/дм3
неохмеленное сусло
пиво
неохмеленное сусло
пиво
100% ячменный солод
132,9±0,5
172,7±0,5
1,1±0,5
15,3±0,5
50% гречишный солод
230,2±0,5
270,3±0,5
84,2±0,5
98,1±0,5
90% гречишный солод
307,1±0,5
347,3±0,5
139,7±0,5
154,3±0,5
Известно, что гречиха обладает уникальным витаминным составом, а, в частности, содержит рутин - 3-рутинозид кверцетина и кверцетин - флавонолы, определяющие её высокую антиоксидантную активность. Данные литературы свидетельствуют о высоком содержании в гречихе и других флавонолов, которые в совокупности могут оказывать эффект синергизма. В табл. 4 приведены данные исследования содержания суммы флавонолов в пиве, приготовленном с использованием гречишного солода.
В неохмеленном сусле, приготовленном из 100% ячменного солода содержание флавонолов составляет 1,1±0,5 мг/дм3, в то время как в сусле, приготовленном с использованием 90% гречихи - 139,7±0,5 мг/дм3. За счет внесения хмеля концентрация флавонолов повышается во всех образцах на 14±0,5 мг/ дм3.
Генопротекторные свойства безалкогольного гречишного пива изучали в модифицированном ДНК-повреждающем тесте на клетках E. coli, на штаммах, дефектных по путям репарации (штамм rec А- - нарушена пострепликативная репарация; штамм uvr А- - нарушена эксцизионная репарация). В качестве напитков сравнения использовали два образца безалкогольного пива, произведенных технологическим способом разными производителями.
Вначале была оценена ДНК-повреждающая активность напитка и показано, что исследуемые образцы сортов пива, взятые нами для сравнения, не проявили ДНК-повреждающей активности.
Защитные свойства изучаемого гречишного пива исследовали в экспериментах, когда известный ДНК-повреждающий агент, относящийся к классу нитрофуранов, вносили в инкубационную смесь вместе с напитком.
Результаты исследований генопротекторных свойств безалкогольных сортов пива представлены на рис. 10.
Рисунок 10 - Генопротекторные свойства в модифицированном ДНК-повреждающем тесте
Как показывают наши эксперименты, воздействие безалкогольного пива на клетки препятствует возникновению изменений в ДНК штаммов E. coli, под влиянием используемого ДНК-повреждающего агента.
По итогам проведенных исследований наилучшими генопротекторными свойствами на клетках E. сoli обладает гречишное безалкогольное пиво.
На сегодняшний день известны два основных пути производства безалкогольного пива: классический, основанный на удалении этилового спирта из готового пива методами обратного осмоса или диализа и технологический. Технологический метод более трудоемкий, однако существенно снижает себестоимость готовой продукции. Использование технологического способа предполагает ряд комплексных мер по снижению алкоголя на всех стадиях производства пива, начиная с процесса затирания.
Основываясь на данных научной и патентной литературы была проведена работа по изучению влияния дозы внесения гречихи в качестве несоложеного материала и способа её предварительной обработки на эффективность процесса затирания.
Исследования режимов затирания и показателей, определяющих их эффективность показали, что оптимальным является использование в засыпи экструдированных гречишных хлопьев.
Время осахаривания затора, приготовленного с использованием зерна гречихи и фильтрация первого сусла занимают 17 и 45 мин соответственно при внесении его в засыпь в количестве 20%.
Внесение экструдированных гречишных хлопьев позволяет увеличить долю использования несоложеного материала при затирании до 30% от засыпи. Время осахаривания и фильтрации затора с содержанием экструдированных гречишных хлопьев в количестве 30% составляет 15 и 45 минут соответственно.
Использование экструдированных хлопьев по сравнению с зерном гречихи не только улучшает фильтрацию и сокращает время осахаривания сусла, но также увеличивает выход первого сусла до 770 см3.
Исследования показали, что при использовании гречихи в качестве несоложеного материала, настойный способ затирания без дополнительного внесения ферментных препаратов не приводит к осахариванию затора. В этом случае необходимо использовать отварочный метод затирания.
Исходя из максимально возможного использования экструдированных гречишных хлопьев и особенностей компонентов гречихи был подобран температурный режим затирания с целью получения безалкогольного пива технологическим способом.
В наших экспериментах время осахаривания и фильтрации сокращается при использовании паузы при температуре 44°С и увеличении продолжительности паузы в 72°С для отварки до 20 минут. В этом случае также наблюдается увеличение выхода сусла. Низкая температура начала затирания позволяет частично растворить клеточные стенки в несоложеной гречихе, в то время как протеолитические ферменты ячменного солода, при такой температуре уже работают. Отсутствие температурной паузы при 60-67ºС необходимо для образования минимального количества сбраживаемых сахаров. Увеличение продолжительности паузы в 72°С позволяет более глубоко расщепить молекулы крахмала α-амилазой ячменного солода, избегая действия β-амилазы.
Таким образом был разработан режим затирания экструдированных хлопьев при их внесении в количестве 30% от засыпи (рис. 2).
Рисунок 2 - Режим затирания экструдированных гречишных хлопьев
Для повышения доли гречихи в засыпи и снижения затрат электроэнергии в варочном цехе целесообразно использовать гречишный солод.
Гречишный солод получали в лабораторных условиях по методу, описанному Ч. Бэмфортом (2007).
Для снижения количества сбраживаемых углеводов в сусле целесообразно использовать в технологии безалкогольного гречишного пива скачкообразный способ затирания.
Эксперименты показали, что осахаривания затора не происходит при содержании в засыпи 100% гречишного солода (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние концентрации гречишного солода на процесс затирания
Рисунок 3 - Режим затирания гречишного солода «-» - не осахарился
Нами разработаны температурные режимы затирания, с учетом особенностей компонентного состава и свойств крахмала гречишного солода. Концентрация гречишного солода в засыпи составила 90%. Общий гидромодуль затора (включая промывные воды) составил 1:9(рис. 3).
После проведения затирания, сусло фильтровали. Массовая доля сухих веществ готового сусла составляла 6%. Готовое сусло подвергали охмелению, осветлению и охлаждению перед подачей на брожение.
Роль штаммовых особенностей дрожжей при производстве безалкогольного гречишного пива
Штаммовые особенности пивоваренных дрожжей во многом определяют органолептические характеристики готового напитка. Поэтому вкусо-ароматические вещества, придающие пиву его специфический характер были тщательно изучены в научных работах в последние годы. При анализе данных, касающихся изученных дрожжей, были выбраны штаммы, наиболее подходящие для производства безалкогольного пива по уже известным сенсорным характеристикам. Это штаммы S. cerevisiae 129, А12 и 34/70.
Для разработки оптимального режима брожения при производстве безалкогольного гречишного пива технологическим способом на предприятиях малой мощности необходим штамм дрожжей, обладающий низкой активностью. Оценку активности дрожжей проводили с помощью определения их жизнеспособности по степени снижения рН и мальтазной активности. Показатели мальтазной активности исследуемых штаммов дрожжей представлены на рис. 4.
А* - время (в мин), необходимое для выделения 10 см3 СО2 при сбраживании дрожжами 5 % раствора мальтозы
Рисунок 4 - Мальтазная активность различных штаммов дрожжей
Из рис. 4 видно, что наименьшей мальтазной активностью обладает штамм S. cerevisiae А 12. Это свидетельствует о медленной утилизации мальтозы этим штаммом. В свою очередь наибольшей мальтазной активностью обладает штамм 129.
Жизнеспособность клеток дрожжей оценивали по скорости снижения рН среды в присутствии глюкозы. Были построены графики зависимости падения рН среды от времени для дрожжевых суспензий штаммов 129, А12 и 34/70 и подсчитана удельная скорость снижения рН.
Таблица 2 - Удельная скорость снижения рН
Штамм
Удельная скорость снижения рН, ч-1
А 12
0,014
34/70
0,028
129
0,020
Наименьшей удельной скоростью снижения рН обладает штамм А12.
При разработке технологии гречишного пива необходимо учитывать тот факт, что гречиха обладает повышенной цветностью, что связано с высоким содержанием красящих веществ. В связи с этим, при брожении, следует использовать дрожжевые клетки адсорбирующие минимальное количество красящих веществ на своей поверхности. Нами был разработан и адаптирован метод определения адсорбционной способности клеток дрожжей. Оценку адсорбционной способности штаммов проводили спектрофотометрически по интенсивности пропускания света через кювету при длине волны 410 нм (рис. 5).
Рисунок 5 - Количество адсорбированных красящих веществ
Наименьшей адсорбционной способностью обладают штаммы дрожжей S. cerevisiae А12 и 129, что свидетельствует о преимуществе их применения в производстве сортов пива с повышенной цветностью за счет низкой потери меланоидинов в ходе брожения.
Анализируя результаты изучения мальтазной активности исследуемых штаммов и их адсорбционной способности, в технологии безалкогольного гречишного пива целесообразно использовать штамм дрожжей S. cerevisiae А12.
Брожение и дображивание проводили по методу, разработанному Оганнисяном В. Г. (2006).
Физико-химические и органолептические показатели
безалкогольного гречишного пива
Разработанный режим затирания гречишного солода, в количестве 90% от засыпи и использование штамма дрожжей S. cerevisiae А12 позволили получить пиво, физико-химические параметры и органолептические показатели которого представлены в табл.3 и на рис.6.
Таблица 3 - Физико-химические показатели качества безалкогольного гречишного пива
Показатели
Единица
измерения
Экспериментальное
(штамм А12)
ГОСТ 51174-2009
Начальная экстрактивность
%
5,54
-
Содержание спирта
% об.
0,48
<0,5
Показатели
Единица
измерения
Экспериментальное
(штамм А12)
ГОСТ 51174-2009
рН
-
4,5
3,8-4,8
Кислотность
к. ед.
1,9
1,9-3,2
Цвет
ц. ед.
0,9
0,4-2,5
Пеностойкость
мин
4’30’’
4’00’’
Высота пены
мм
40
30
Результаты анализов, представленных в табл. 3 свидетельствуют, что безалкогольное гречишное пиво, полученное технологическим способом удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51174-2009.
При проведении органолептического контроля дегустаторами, показано, что содержание эфиров и диметилсульфида в гречишном пиве не превышает допустимых пределов. Горечь находится в рамках нормы, а показатель полноты вкуса достаточно высокий. Полученный образец, приготовленный с использованием гречихи, соответствует типу безалкогольного пива, но характеризуется более сильно выраженной сладостью, сусловым и зерновым ароматом.
Исследование функциональных свойств гречишного пива
Восстановительная способность пива при добавлении гречишного солода в количестве 90% повышается на 16,5% по сравнению с пивом, приготовленным из 100% ячменного солода, что может быть связано с антиоксидантным действием соединений, содержащихся в зернах гречихи, в частности флавонолов. Оценка общего содержания полифенолов и флавонолов в готовом напитке показало, что общее количество полифенолов в образце пива, приготовленного с использованием 90% гречишного солода выше в 2,0 раза по сравнению с пивом, полученным из 100% ячменного солода (табл. 4). Кроме того нужно заметить, что концентрация полифенолов в готовом пиве, больше на 40±0,5 мг/дм3, чем в неохмеленном сусле, что может быт связано с использованием хмеля во время кипячения сусла.
Таблица 4 - Общее количество полифенолов и флавонолов в образцах пива и неохмеленного сусла
Образец
Полифенолы, мг/дм3
Флавонолы, мг/дм3
неохмеленное сусло
пиво
неохмеленное сусло
пиво
100% ячменный солод
132,9±0,5
172,7±0,5
1,1±0,5
15,3±0,5
50% гречишный солод
230,2±0,5
270,3±0,5
84,2±0,5
98,1±0,5
90% гречишный солод
307,1±0,5
347,3±0,5
139,7±0,5
154,3±0,5
Известно, что гречиха обладает уникальным витаминным составом, а, в частности, содержит рутин - 3-рутинозид кверцетина и кверцетин - флавонолы, определяющие её высокую антиоксидантную активность. Данные литературы свидетельствуют о высоком содержании в гречихе и других флавонолов, которые в совокупности могут оказывать эффект синергизма. В табл. 4 приведены данные исследования содержания суммы флавонолов в пиве, приготовленном с использованием гречишного солода.
В неохмеленном сусле, приготовленном из 100% ячменного солода содержание флавонолов составляет 1,1±0,5 мг/дм3, в то время как в сусле, приготовленном с использованием 90% гречихи - 139,7±0,5 мг/дм3. За счет внесения хмеля концентрация флавонолов повышается во всех образцах на 14±0,5 мг/ дм3.
Генопротекторные свойства безалкогольного гречишного пива изучали в модифицированном ДНК-повреждающем тесте на клетках E. coli, на штаммах, дефектных по путям репарации (штамм rec А- - нарушена пострепликативная репарация; штамм uvr А- - нарушена эксцизионная репарация). В качестве напитков сравнения использовали два образца безалкогольного пива, произведенных технологическим способом разными производителями.
Вначале была оценена ДНК-повреждающая активность напитка и показано, что исследуемые образцы сортов пива, взятые нами для сравнения, не проявили ДНК-повреждающей активности.
Защитные свойства изучаемого гречишного пива исследовали в экспериментах, когда известный ДНК-повреждающий агент, относящийся к классу нитрофуранов, вносили в инкубационную смесь вместе с напитком.
Результаты исследований генопротекторных свойств безалкогольных сортов пива представлены на рис. 10.
Рисунок 10 - Генопротекторные свойства в модифицированном ДНК-повреждающем тесте
Как показывают наши эксперименты, воздействие безалкогольного пива на клетки препятствует возникновению изменений в ДНК штаммов E. coli, под влиянием используемого ДНК-повреждающего агента.
По итогам проведенных исследований наилучшими генопротекторными свойствами на клетках E. сoli обладает гречишное безалкогольное пиво.