Идентификация основных компонентов пивоваренной

XXIV Международный Форум «Пиво-2015»
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научноисследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой
промышленности
«Идентификация основных компонентов
пивоваренной продукции на основе комплекса
современных инструментальных методов анализа»
Кобелев К.В.
Заместитель директора по научной работе, к. т. н.
Сочи
18 мая 2015 г.
2
Цели и задачи
Цель – разработка дополнительных критериев подлинности различных
категорий пивоваренной продукции с учетом аттестованных физикохимических методов анализа при идентификации продукции,
произведенной и (или) находящейся в обращении на территории
Российской Федерации

Задачи:
изучение качественного и количественного содержания в пиве
отдельных компонентов;
установление критериальных зависимостей данных компонентов пива
от состава сырья, экстрактивности начального сусла и технологии
производства;
установление численных показателей содержания химических
веществ, характеризующих разные категории пивоваренной продукции.

3
Актуальность решения задачи
Актуальность выполнения обусловлена необходимостью:
- формирования единых экономических и правовых условий в сфере
производства и оборота пивоваренной продукции, как в рамках Единого
экономического пространства для обеспечения свободного
экономического взаимодействия хозяйствующих субъектов, в том числе
государств-членов Таможенного союза, так и в связи с вступлением
Российской Федерации в ВТО;

- разработка перечня и установление количественного содержания
характеристических соединений (веществ), содержащихся в разных
категориях пивоваренной продукции, позволяющих установить
соответствие наименованию или выявить факты нарушения технологии
производства, введение потребителей в заблуждение;
обеспечения испытательных центров и лабораторий надзорных и
контролирующих органов методикой идентификации разных категорий
пивоваренной продукции с целью предупреждения появления на рынке
недоброкачественной и (или) фальсифицированной продукции.
-
Сырьё и материалы, используемые для
проведения экспериментальных варок












- солод пивоваренный ячменный светлый, тёмный, карамельный, жжёный – по
ГОСТ 29294-92;
- солод пивоваренный пшеничный – по ТУ 9184-059-00334600-2009;
- ячмень пивоваренный первого класса по ГОСТ 5060-86 с содержанием
белковых веществ – 9,5 %;
- крупа рисовая по ГОСТ 6292-93 с содержанием белковых веществ 6,0 %;
- крупа кукурузная по ГОСТ 6002-69 с содержанием белковых веществ 8,3 % и
жиров 1,2 %;
- пшеница по ГОСТ Р 52554-2006, соответствующая «4 классу», с содержанием
белковых веществ 11,9%;
- патока крахмальная мальтозная по ГОСТ Р 52060-2003 с массовой долей
сухих веществ 79,8% и массовой долей редуцирующих веществ 57,8%;
- хмель гранулированный горько-ароматный с содержанием а-кислоты 5,0 %;
- сухая чистая культура дрожжей низового брожения – раса 34/70;
- сухая чистая культура дрожжей верхового брожения – раса S-04;
- сухая чистая культура дрожжей верхового брожения для пшеничного пива –
раса WB-06;
- комплекс ферментных препаратов, обладающий амилолитической,
протеолитической, бета-глюканазной и глюкоамилазной активностью.
4
Методы испытаний пивоваренной
продукции

Физико-химические (экстрактивность начального сусла, объемная доля этилового спирта,
кислотность, цвет, массовая доля двуокиси углерода, высота пены, пеностойкость) и
органолептические показатели – ГОСТ 31711-2012 «Пиво. Общие технические условия»;

Содержания общего азота – метод Къельдаля;

Содержание аминного азота – метод определения аминокислот и пептидов по числу
карбоксильных групп в водно-спиртовом растворе;

Массовая концентрация летучих компонентов - «Методика измерений концентрации летучих
компонентов в продуктах брожения методом газовой хроматографии», свидетельство об
аттестации 01.00225/205-45-11;

Количественный и качественный состав органических кислот - «Методика измерений концентрации
органических кислот в продуктах брожения методом высокоэффективной жидкостной
хроматографии», свидетельство об аттестации 01.00225/205-49-12;

Количественный и качественный состав аминокислот – «Методика измерений свободных
аминокислот в напитках алкогольных и безалкогольных методом высокоэффективной жидкостной
хроматогрфии», свидетельство об аттестации 01.00225/205-48-12;

Количественный и качественный состав углеводов (сахаров) и концентрация глицерина –
«Методика измерений массовой концентрации сахаров и глицерина в алкогольных и
безалкогольных напитках методом высокоэффективной жидкостной хроматографии»,
свидетельство об аттестации 01.00225/205-54-12.
5
6
Экспериментальные варки пива
Светлое пиво
Темное пиво
(низового и верхового
брожения), 119 образцов
(низового и верхового
брожения), 119 образцов
Пшеничное пиво
21 образец
Экстрактивность начального сусла
9-22%
10-22%
11-15%
Состав используемого зернового и сахаросодержащего сырья
Солод ячменный светлый –
30-100%;
Ячмень – до 70%; Кукуруза
– до 30%;
Рис – до
30%;
Мальтозная патока
– до 10%.
Солод ячменный (темный 70%, светлый – 20%,
карамельный – 9%, жженый –
1%) – 30-100%
Ячмень – до 70%;
Кукуруза – до 30%;
Рис – до 30%;
Мальтозная патока – до 10%.
Солод пшеничный – 50%;
Солод ячменный – 30-50%;
Ячмень – до 20%;
Пшеница – до 20%;
Мальтозная патока – до 2%.
7
Исследование содержания летучих компонентов в
пиве с различным составом зернового и
сахаросодержащего сырья

-
Летучие компоненты, образовавшиеся в процессе
брожения и созревания пива:
высшие спирты (1-пропанол, изобутанол, амилол и
изоамилол),
эфиры (этилацетат, изоамилацетат),
карбонильные соединения (ацетальдегид,
диацетил),
ароматные спирты (фенилэтиловый спирт).
8
Исследование содержания органических кислот в
пиве с различным составом зернового и
сахаросодержащего сырья

-
Органические кислоты, образовавшиеся в процессе брожения и
созревания пива:
Уксусная,
Щавелевая,
Винная,
Муравьиная,
Яблочная,
Молочная,
Лимонная,
Янтарная.
9
Исследование содержания сахаров и глицерина в
пиве с различным составом зернового и
сахаросодержащего сырья

Сахара:
-
-
Фруктоза,
Глюкоза,
Сахароза,
Мальтоза,
Мальтотриоза.

Глицерин.
-
10
Исследование содержания аминокислот в пиве с
различным составом зернового и сахаросодержащего
сырья
Аминокислоты, образовавшиеся в процессе брожения и созревания пива:
-Аспарагиновая,
-Глютаминовая,
-Аспарагин,
-Гистидин,
-Серин,
-Глютамин,
-Аргинин,
-Глицин,
-Треонин,
-Аланин,
-Тирозин,
-Валин,
-Метионин,
-Триптофан,
-Изолейцин,
-Фенилаланин,
-Лейцин,
-Лизин.

11
В результате проведенных исследований по установлению
качественного и количественного состава компонентов различных
типов пива для разработки дополнительных идентификационных
критериев выбраны следующие соединения:

-
1-пропанол,
-
изобутанол,
-
изоамилол,
-
этилацетат,
-
изоамилацетат,
-
ацетальдегид,
-
фенилэтиловый спирт,
-
органические кислоты (общее содержание),
-
сахара (общее содержание),
-
глицерин,
-
аминокислоты (общее содержание).
12
Дополнительные идентификационные критерии светлого пива
низового и верхового брожения
13
14
Дополнительные идентификационные критерии темного пива низового
и верхового брожения
15
16
Дополнительные идентификационные критерии пшеничного пива
17
Дополнительные идентификационные критерии пивных напитков,
изготовленных на основе пива
Наименование показателя
Значение показателя
Высшие спирты, мг/дм3, не менее:
1-пропанол
8,0
Изобутанол
9,0
Изоамилол
Общее содержание
30,0
47,0
Эфиры, мг/дм3, не менее
Этилацетат
Изоамилацетат
Общее содержание
Ацетальдегид, мг/дм3
5,0
0,4
5,4
10,0-18,0
Глицерин, г/дм3, не менее
0,4
Аминокислоты, мг/дм3, не менее
90,0
Летучие кислоты (в пересчете на уксусную кислоту), г/дм3
0,1-0,5
18
Дополнительные идентификационные критерии пивных напитков,
изготовленных на основе пива, прошедшего стадию дополнительных
технологических операций
Наименование показателя
Значение показателя
Глицерин, г/дм3, не менее
0,2
Летучие кислоты (в пересчете на уксусную кислоту), г/дм3
0,1-0,3
19
Блок-схема поэтапного проведения идентификационных испытаний
пивоваренной продукции
26
20
Заключение
На основании проведенной научно-исследовательской работы
«Исследование содержания компонентов пива в зависимости от
экстрактивности начального сусла и технологии производства с
целью обеспечения контроля за обязательными требованиями
пивоваренной продукции» и в соответствии с техническим зданием
следует сделать следующие выводы:

Установлено, что значимыми критериями подлинности пива
являются высшие спирты и, в частности, сумма трех из них: 1пропанола, изобутанола, изоамилола; эфиры (этилацетат,
изоамилацетат), ацетальдегид, фенилэтиловый спирт, органические
кислоты, аминокислоты, сахара и глицерин.
1.
2. Общее содержание высших спиртов в светлом пиве низового брожения
в зависимости от экстрактивности пивного сусла увеличивается с 46,0 –
57,0 мг/л - в первой группе (экстрактивность пивного сусла 8,0-10,9%),
до 65,0-89,0 мг/л - во второй (экстрактивность пивного сусла 11,013,9%), до 90,0-120,0 мг/л и 121,0-156,0 мг/л в третьей и четвертой
группе соответственно.
22
Содержание высших спиртов в светлом пиве верхового брожения имеет более
высокие значения, составляющие 54,0-58,5 мг/л; 80,0-120,0 мг/дм3; 125,0-150,0
мг/л; 160,0-210,0 мг/л – для первой, второй, третьей (экстрактивность пивного
сусла 14,0-17,9%) и четвертой группы пива (экстрактивность пивного сусла 18,022,0%) соответственно.
Аналогичная тенденция по группам образцов пива установлена для ацетальдегида
и фенилэтилового спирта.
Содержание эфиров у разных групп светлого пива увеличивается с 6,0-8,0 мг/л
(для первой группы), до 9,0-12,0 мг/л (для второй), 12,0-15,0 мг/л (для третьей)
и до 16,0-28,0 мг/л для четвертой группы пива.
Определены критерии по общему содержанию эфиров для пива верхового
брожения. Их содержание увеличивается с возрастанием экстрактивности
начального сусла и составляет 11,7-12,8 мг/л; 13,9-20,2 мг/л; 36,0-43,0 мг/л
– для групп пива с первой по четвертую, соответственно, что в 2 раза выше, чем
для аналогичного пива низового брожения.
23
Содержание органических кислот, сахаров и глицерина,
аминокислот у образцов светлого пива низового и верхового
брожения отличаются в зависимости от групп испытываемых образцов.
Эти показатели могут являться критериями, дополняющими наиболее
значимые показатели, такие как высшие спирты, эфиры, ацетальдегид.
3. Определены диапазоны по содержанию высших спиртов в темном пиве
низового и верхового брожения.
Общее содержание высших спиртов в темном пиве низового брожения в
зависимости от экстрактивности пивного сусла увеличивается с 48,0-81,0
мг/л - в первой группе (экстрактивность пивного сусла 10,0-12,9%), до
84,0-101,0 мг/л – во второй (экстрактивность начального сусла 13,015,9%), до 104,0-127,0 мг/л и до 130,0-143,0 мг/л - в третьей и
четвертой группе соответственно.
Содержание высших спиртов в темном пиве верхового брожения имеет
более высокие значения, составляющие 52,0-127,0 мг/л; 130,0-152,0
мг/дм3; 155,0-185,0 мг/л и 188,0-229,0 мг/л для первой, второй,
третьей и четвертой групп соответственно.
Аналогичная тенденция по группам образцов темного пива установлена
для ацетальдегида и фенилэтилового спирта.
24
Содержание эфиров у разных групп темного пива увеличивается с
6,3-10,4 мг/л (для первой группы) до 11,5-15,6 мг/л (для
второй), 16,7-19,8 мг/л (для третьей) и до 20,9-27,0 мг/л для
четвертой группы пива.
Определены критерии по общему содержанию эфиров для темного
пива
верхового брожения. Их содержание увеличивается с
возрастанием
экстрактивности начального сусла, и составляет 52,0-127,0 мг/л;
130,0152,0 мг/л; 155,0-185,0 мг/л; 188,0-229,0 мг/л – для групп пива с
первой по четвертую соответственно, что в 1,5 раза выше, чем для
аналогичного пива низового брожения.
4. Установлены диапазоны по содержанию высших спиртов,
эфиров,
ацетальдегида, фенилэтилового спирта, сахаров, глицерина,
органических кислот и аминокислот для пшеничного пива.
25
5. Определен минимальный уровень содержания высших спиртов,
эфиров, ацетальдегида, и глицерина, а также общего содержания
аминокислот и летучих кислот для пивных напитков. Кроме того,
определены дополнительные критерии (концентрация глицерина и
летучих кислот) для напитков, приготовленных на основе пива,
прошедшего стадию дополнительных технологических операций.
6. Анализ содержания общего и аминного азота в сусле и пиве не
позволяет идентифицировать готовое пиво по составу
используемого зернового и сахаросодержащего сырья, так как
применяемые ферментные препараты микробного происхождения при
использовании повышенных концентраций несоложеного сырья,
позволяют провести биокатализ белковых веществ, практически, до
уровня составляющих компонентов при использовании 100% солода.
7. Разработана и утверждена в установленном порядке блок-схема
поэтапного проведения идентификационных испытаний пивоваренной
продукции с целью установления ее подлинности, а также «Методика
идентификации разных категорий готовой пивоваренной продукции», в
которой представлены дополнительные идентификационные критерии
для светлого, темного, пшеничного пива и пивных напитков.
Спасибо за внимание!