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!