Особенности технологии безглютенового пива с использованием различных штаммов дрожжей

Бродильная промышленность сегодня является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей пищевой промышленности. Для удовлетворения постоянно растущего потребительского спроса на инновационные и здоровые продукты предприятия этой отрасли постоянно разрабатываются новые сырьевые и продуктовые решения [5, 9]. В настоящее время наблюдается значительный рост количества потребителей с заболеванием «целиакия» или непереносимостью глютена. К данной категории относится и пиво, содержание глютена в котором равно или меньше 20 мг на кг продукта [10]. Для создания безглютенового пива предприятия применяют различные технологические приемы, в первую очередь – использование безглютено-вого сырья [14].

Для выполнения задач исследования применяли безглютеновое сырье – солод из киноа.

Эффективность производства безглютено-вого пива можно обеспечить за счет использования штаммов дрожжей, обладающих высокой осмоустойчивостью и спиртоустойчивостью, поскольку при сбраживании сусла дрожжи подвергаются воздействию высокой токсичности среды в результате образования этанола, в результате происходит изменение характера метаболизма дрожжевых клеток, возрастает количество мертвых клеток, происходит снижение качества готового пива.

Дрожжи, используемые в различных биотехнологических процессах, различаются между собой генетическими особенностями, такими, как репродуктивная и бродильная активность, спиртоустойчивость и осмоустойчивость, температурный оптимум и др., однако сравнительных данных о наиболее эффективном использовании дрожжей различных штаммов для сбраживания пивного сусла из солода киноа в литературных источниках нет.

Дрожжи Sacchorymyces cerevisiae обладают высокой способностью к ферментации, в результате целенаправленно получают напитки с необходимыми физико-химическими и органолептическими показателями. Однако не все штаммы дрожжей Sacchorymyces cerevisiae подойдут для производства безглютенового пива, поэтому необходим подбор и научное обоснование применения отдельных штаммов.

Проведение исследования в данной области является актуальным, так как позволяет расширить ассортимент зерновых напитков из нетрадиционного сырья, привлечь определенную аудиторию потребителей за счет создания нового продукта.

Цель исследования заключается в разработке технологии безглютенового пива из солода киноа, исследование влияния применения различных штаммов дрожжей на интенсивность сбраживания пивного сусла из солода киноа с анализом физико-химических показателей готового пива.

Материалы и методы

Для проведения исследования был использован комплекс методов, включающий анализ научной литературы, сбор и обработку статистических данных о потребительском спросе на пиво, изучение технологических процессов производства солода из киноа и без-глютенового пива [16].

Объектом исследования являлись: солод из киноа, безглютеновое пиво, сброженное различными штаммами сухих пивных дрожжей: W-34/70 «АО Алгист Брюггеман», S-189 «АО Алгист Брюггеман», M-84 «ООО «Легарис Трейдинг».

Результаты

Анализ результатов исследований показал, что производство пива из солода киноа имеет значительный потенциал, в том числе для расширения потребительского спроса на данную категорию напитка [15]. В химическом составе киноа присутствует огромное количество макро- и микроэлементов, на 100 г зерна: 102% дневной нормы марганца, 49% магния, 46% фосфора, 30% меди, 25% железа, 21% цинка, 16% калия, 12% селена, 300 мг Омега-3, Омега-6, витамины группы В, витамин Е, PP, A. Напитки из киноа будут обладать рядом преимуществ, такими как высокая питательная ценность, отсутствие глютена. Исследуемые образцы пива имеют уникальный вкусовой профиль, соответствующий данному сырью [6–7]. Эти характеристики сделают продукт из киноа привлекательным для широкой аудитории, включая людей с особыми пищевыми предпочтениями [1, 2, 9].

Таблица 1.

Содержание различных веществ в киноа

Table 1.

Contents of various substances in quinoa

Наименование Name	Массовая доля Mass fraction
Белки, г/100 г | Protein, g/100 g	14,40
Жиры, г/100 г | Fats, g/100 g	7,10
Крахмал, г/100 г | Starch, g/100 g	64,90
Витамины, мг/100 г | Vitamins, mg/100 g
B 1	0,36
B 2	0,318
B 3	1,52
B 6	0,487
B 9	184
C	6,8
Макро- и микроэлементы | Macro- and micronutrients
Калий, мг/100 г | Potassium, mg/100 g	563
Кальций, мг/100 г | Calcium, mg/100 g	47
Магний, мг/100 г | Magnesium. mg/100 g	197
Медь, мкг/100 г | Copper, µg/100 g	590
Натрий, мг/100 г | Sodium, mg/100 g	5
Фосфор, мг/100 г | Phosphorus, mg/100 g	457
Цинк, мг/100 г | Zinc, mg/100 g	3,1
Селен, мкг/100 г | Selenium, µg/100 g	8,5

Проводили получение солода из киноа по технологии, включающей этапы: первый этап – промывание зерна киноа проточной водой, второй этап – замачивание зерна в воде с температурой 4–8 °С в течение 24 часов; третий этап – проращивание, которое проводили при температуре – 4–8 °С в течение 72 ч, с периодическим ворошением слоя зерна, четвертый этап – сушку солода проводили при температуре около 60–70 °С до значения влажности 2–3%. Пятый этап – отлежка солода в течение двух недель [11, 17].

В полученном солоде контролировали ферментативную активность, выяснили, что значение данного показателя ниже, чем в ячменном светлом солоде (таблица 2).

Таблица 2.

Ферментативная способность солода

Table 2.

Fermentative capacity of malt

Солод Malt	Ферментативная активность, ед./г Enzymatic activity, units/g
	АС	ОС	ПС
Киноа | Quinoa	1,99	5,91	2,95
Ячменный | Barley	92,3	20,3	45,8

Таким образом, выяснили, что приготовление сусла из солода киноа невозможно без дополнительного внесения ферментов при затирании.

Процесс приготовления пивного сусла начинали с дробления солода, размеры частиц составляли 0,2–0,4 мм. Готовили затор с гидромодулем 1:4. При приготовлении экспериментальных образцов добавляли комплексный ферментный препарат Церемикс Plus MG из расчета 0,4 кг/т зернопродуктов.

В процессе затирания выдерживали температурные паузы: белковую паузу при 50–52 °С в течение 15 минут, мальтозную паузу при температуре 60–65 °С в течение 30 минут и паузу осахаривания при температуре 70–72 °С в течение 30 минут [8]. Затем проверяли полноту осахаривания по йодной пробе, после чего проводили фильтрацию затора и промывание дробины водой. Получали сусло с массовой долей сухих веществ (СВ) – 11,0–11,5%, проводили кипячение сусла с хмелем в течение 90 мин, применяли два сорта хмеля: горький – Magnum (0,35 г/дм3) вносили в начале кипячения и ароматный – Citra (0,18 г / дм3) – за 10 минут до конца кипячения. Затем сусло охлаждали до температуры 5–10 °С, проводили отделение осадка.

Брожение – один из наиболее важных этапов в производстве пива, с систематическим контролем процесса на протяжении всего периода. Начальная концентрация сухих веществ оказывает влияние на процесс брожения сусла и качество пива, содержание в нем этилового спирта при выборе спирто- и осмоустойчивых дрожжей, на скорость сбраживания пивного сусла в определенных условиях. Содержание СВ в начальном сусле в образцах составило 11,5–12,0%.

Для исследования сбраживания пивного сусла разными штаммами дрожжей были взяты: 1 образец – W-34/70, 2 образец – S-189; 3 образец – М-84.

Для сбраживания сусла использовали засевные дрожжи в количестве от 1,0 до 2,6% от объема сусла.

На рисунке 1 показана зависимость продолжительности главного брожения пивного сусла от количества засевного материала (рисунок 1).

Продолжительность брожения, сут Duration of fermentation, days

Рисунок 1. Влияние количества засевного материала на продолжительность брожения

Figure 1. Effect of the amount of beer material on fermentation duration

В дальнейших исследованиях принята величина засева, равная 1,9% объема сусла, что составляет около 50 млн клеток в 1 см3 сусла. В этом случае продолжительность брожения до достижения в сусле требуемого содержания сухих веществ 3,7–4,5% составляет 5 сут с использованием лагерных дрожжей.

Температуру главного брожения в образцах сусла выдерживали при определенных условиях: для первого и второго образца (низовое брожение) температура процесса составляла 6–8 °С, процесс проводили до значения содержания СВ 3,7–4,5%. Для третьего образца температура брожения составляла 8–10 °С, конечное содержание СВ 3,7–4,5% [18–20].

■S-189   11,4    10,2     9,6     8,5     7,9

■М-84   11,6    10,5     9,9     9,1       8

Продолжительность брожения, сут Duration of fermentation, days

Рисунок 2. Изменение массовой доли сухих веществ при сбраживании пивного сусла различными штаммами пивных дрожжей

Figure 2. Change in the mass fraction of dry matter during beer wort digestion by different strains of brewer's yeast

Дображивание пива для всех образцов осуществляли при температуре 4–6 °С в течение 3–4 недель, после чего получали готовое нефильтрованное пиво [12, 13]. Физико-химические показатели образцов представлены в таблице 3.

Таблица 3. Физико-химические показатели образцов пива

по основным показателям: цвет, вкус, аромат. Результаты дегустации по шкале от 1 до 25 баллов показали практически одинаковые оценки, поэтому можно рекомендовать указанные штаммы дрожжей для применения в технологии безглютенового пива на основе солода киноа (таблица 4).

Таблица 4.

Table 3.

Physical and chemical indicators of beer

Показатели Indicators	Образец | Sample
	1	2	3
Экстрактивность начального сусла, % Extractivity of initial wort, %	12,2	12,2	12,2
Видимый экстракт, % | Visible extract, %	4,19	4,19	4,19
Цвет, ед. ц. | Color, u.s.c.	12,9	13	12,8
Кислотность, ед. к. | Acidity, units.k	2,5	2,5	2,4
рН	4,8	4,8	4,7
Объемная доля спирта, % Volume fraction of alcohol, %	4,63	4,53	4,58

На основании анализа данных, приведенных в таблице 3, можно сделать вывод, что все полученные образцы пива соответствуют нормативным требованиям: объемная доля спирта не менее 4,5%, значение рН напитков не превышает 4,8, величина кислотности составляла не более 3,5 ед. к., цвет – не более 2,5 ед. ц. [4].

Дегустационная комиссия проводила контроль сенсорных характеристик образцов

Сенсорные характеристики безглютенового пива

Table 4.

Sensory characteristics of gluten-free beer

Показатели Indicators	Образец | Sample
	1	2	3
Цвет | Color	24,5	24,4	24,5
Аромат | Flavor	24,3	24,3	24,2
Вкус | Flavor	25	24,6	24,7
Итого | Total	73,8	73,3	73,4

Заключение

В результате исследований получены рекомендации по применению солода киноа (безглютеновое сырье) в технологии пива или пивных напитков для определенной категории потребителей. Рассмотрены и рекомендованы рациональные технологические режимы для получения и сбраживания сусла с применением различных штаммов пивных дрожжей. Получены образцы готового продукта – пива, которые соответствуют стандарту ГОСТ 31711–2012 [3].