Разработка нового сорта светлого пива с добавлением экстракта Potentilla erecta

Пиво является источником широкого спектра питательных веществ, таких как витамины, минералы, углеводы, аминокислоты и другие биологически активные соединения. Большинство стран мира демонстрируют растущий рынок так называемого крафтового пива, которое набирает популярность благодаря разнообразию и уникальности вкуса и аромата. Обогащение пива различными добавками, например фруктами и лекарственными растениями, может добавить новые органолептические характеристики напитку, ускорить процессы брожения, а также повысить уровень пищевой и биологической ценности. Поэтому перспективен поиск альтернативных источников сырья для добавления в процесс пивоварения с целью повышения органолептического профиля пива. К таким добавкам относят продукты переработки плодов, ягод, различные виды ароматического и неароматического растительного сырья [1–5].

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

В состав пива актуально вводить добавки на основе лекарственных растений, поскольку за счет биологически активных компонентов, содержащихся в них, можно добиться снижения воздействия негативных факторов окружающей среды, а также алкоголя на организм. Наиболее ценными веществами в составе лекарственного сырья являются фенольные соединения, обладающие антиоксидантными свойствами. Применение лекарственных растений, обладающих антиоксидантной активностью, решает вопрос сохранения готового продукта достаточно долгое время без использования консервантов, в особенности это касается «живого» пива [5–11].

Добавление на стадии варки сусла с хмелем сушеных листьев амаранта, как источника антиоксидантных соединений, увеличивает выход биомассы дрожжей на 19% и повышает на 10% количество упитанных клеток [12]. Использование настоев трав мяты и мелиссы, а также яблочного сока, внесенных с последней порцией хмеля при кипячении сусла, позволило получить пиво с улучшенными органолептическими показателями и более высокой антиоксидантной активностью, чем пиво, полученное по классической технологии [13]. Разработана рецептура и технологии производства пивного напитка с использованием сиропа шиповника, который добавляли на стадии варки сусла с хмелем. На основании проведенных исследований авторами сделан вывод, что сироп шиповника не угнетает рост дрожжей, а, по органолептической оценке, готовое пиво обладает насыщенным карамельным вкусом и хорошей пеностойкостью [6].

Внесение перед дображиванием пива настоя листьев шалфея и клубней якона приводит к снижению массовой доли спирта, увеличению высоты пены и появлению специфических вкусовых характеристик [14].

Внесение измельченных листьев оливы, их настоя и распыленного экстракта на стадии кипячения сусла приводят к повышению содержания полифенольных веществ. При этом увеличение концентрации этих ингредиентов не влияет на изменение антиоксидантной активности. Сенсорные характеристики готового пива улучшаются при использовании листьев оливы в количестве не более 5 г/л [15].

Проведенный анализ литературных источников показал, что разработка напитка с использованием растительного сырья имеет некоторые особенности производства. При внесении большого количества настоя пиво может приобрести травянистый или лекарственный привкус и, кроме того, добавление экстрактов на разных стадиях производства может отразиться на ходе главного и вторичного брожения, а также на коллоидной стабильности готового напитка.

Цель работы – использование экстракта Potentilla erecta (лапчатки прямостоячей) для разработки рецептуры крафтового светлого пива с сокращением технологического цикла и увеличением срока его хранения.

Материалы и методы

Для исследования было взято сырье – корневища лапчатки прямостоячей, производитель АО «Красногорсклексредства», закупленное в аптечной сети. На основании проведенных исследований для дальнейшей работы был выбран оптимальный способ получения водного экстракта сырья: соотношение сырье: экстрагент 1:50, кипячение в течение 30 мин [16].

В полученном экстракте определяли количество фенольных веществ по методу Фолина-Чокальтеу (относительно галловой кислоты) [17], содержание простых углеводов (относительно глюкозы) [18], антиоксидантную активность фосфомолибденовым методом (по аскорбиновой кислоте) [19].

Для приготовления пива использовали светлый ячменный солод Рilsеn , горький гранулированный хмель, дрожжи верхового брожения ( Saccharomyces cerevisiae, FermoAle , «AEB-group», Швеция). Был выбран классический настойный метод приготовления сусла. Рецептура лабораторных образцов пива представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Рецептура лабораторных образцов на 1 дал

Table 1.

Formulation of samples per 1 dal

Сырье Raw material	Контроль Control	Образцы с добавлением экстракта лапчатки Samples with the addition of Potentilla extract
		1	2	3
Солод, кг | Malt, kg	1,00	1,00	1,00	1,00
Дрожжи, г | Yeast, g	10,00	10,00	10,00	10,00
Хмель гранулированный, г | Granulated hops, g	30,00	30,00	30,00	30,00
Экстракт лапчатки, г | Potentilla extract, g	–	0,04	0,40	0,80

Брожение вели при 18 ± 2 °С в течение 6 суток, дображивание – при 5–7 °С в течение 14 дней.

Определение сухих веществ в бродящем сусле и пиве проводили рефрактометрическим методом.

Оценку жизнедеятельности дрожжей производили методом подсчета живых клеток дрожжей в бродящем сусле с использованием камеры Горяева. Определение интенсивности выделения диоксида углерода проводили экспресс-методом: образцы бродящего сусла объемом по 2 см3 набирали в одноразовый медицинский шприц (на 10 см3), стараясь избежать образования пузырей воздуха. Выдавливали остатки воздуха из шприца и герметично запаивали его конец в пламени спиртовки. Шприцы ставили в термостат при температуре 30 °С на 1 ч и замеряли высоту подъема поршня в шприце. По высоте подъема поршня определяли количество образовавшегося СО2. Все экспериментальные образцы были проанализированы по основным физико-химическим показателям (кислотность, цвет, содержание спирта и СО2, высота пены и пеностойкость). Оценку органолептических характеристик проводили по 25-балльной шкале по следующим показателям качества: прозрачность, цвет, вкус и аромат, хмелевая горечь, пена и пеностойкость. В качестве дегустаторов выступали специально обученные эксперты (11 магистрантов, 20–24 лет).

Результаты и обсуждениеЛапчатка прямостоячая имеет богатый химический состав. Ее биологически активные соединения представлены дубильными веществами, флавоноидами, полисахаридным комплексом (водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества, гемицеллюлозы А и В), органическими кислотами, аминокислотами, макро- и микроэлементами [20, 21]. Результаты оценки физико-химических характеристик полученного водного экстракта лапчатки представлены в таблице 2.

В результате проведенных исследований установлено, что большая часть экстрактивных веществ экстракта представлена фенольными соединениями. Использование качественных реакций позволило установить наличие в экстракте флавоноидов (флавонолов, флавононов, флавонов, катехинов). Эти компоненты обуславливают выраженную антиоксидантную активность экстракта лапчатки, сопоставимую с активностью других флавоноидсодержащих экстрактов (бессмертника, шиповника, чабреца, девясила, зверобоя, сабельника) [22–25].

Таблица 2.

Результаты оценки физико-химических характеристик водного экстракта лапчатки

Table 2.

The results of evaluation the physicochemical characteristics of an aqueous extract of Potentilla

Показатель | Indicator	Значение | Value
Внешний вид | Appearance	Насыщенно-коричневый цвет, аромат, подобно свежесваренному кофе Deep brown color, aroma similar to freshly brewed coffee
Массовая доля сухих веществ, % | Dry solids weight ratio, %	18,70 ± 0,50
Общие сахара, % от с.в. | Total sugars, % of dry weight (DW)	3,0 ± 0,2
Фенольные соединения, % от с.в. |phenolic compounds, % of DW	30 ± 2
Антиоксидантная активность, мг-экв. аскорб. к-ты/г экстракта Antioxidant activity, mg-eq ascorbic acid/g extract	620,260

Таким образом, введение водного экстракта лапчатки, вероятно, внесет вклад в собственную антиоксидантную емкость пива, обогатит продукт биологически активными веществами и будет способствовать продлению срока его годности. Проведенные исследования показали, что при введении антиоксидантов (из коры дуба, травы зверобоя, листьев мяты перечной, листьев мать и мачехи, травы чабреца и плодов рябины красной, гречишного солода, листьев оливы, хвои сосны) на стадии брожения и дображивания стойкость пива повышается в 2–3 раза [15, 22–26].

Проведено предварительное исследование влияния экстракта лапчатки на жизнедеятельность пивных дрожжей. Показано, что экстракт в указанных дозировках не оказывает негативного влияния на жизнедеятельность дрожжевых клеток, наблюдается увеличение концентрации дрожжевых клеток и рост числа почкующихся клеток по сравнению с контрольным образцом. Исследуемые образцы характеризовались разным уровнем бродильной активности по накоплению диоксида углерода (рисунок 1).

Рисунок 1. Накопление углекислого газа в процессе брожения

Figure 1. Accumulation of carbon dioxide during fermentation

Скорость спиртового брожения, как видно из рисунка 1, лучше у образца 2 с добавлением 0,40 г. экстракта. Это свидетельствует о том, что вещества, входящие в состав экстрактов лапчатки прямостоячей, активно стимулируют жизнедеятельность дрожжей, а их повышенная концентрация в образце 3, заметно замедляет бродильную активность.

Как показали проведенные исследования, введение экстракта лапчатки на стадии варки с хмелем снижает качество готового продукта, и приводит к помутнению образцов пива. Поэтому экстракт вводили на стадии главного брожения.

Получение затора проводили настойным способом. При кипячении сусла половину хмеля вносили через 10 мин после закипания, вторую половину – за 30 мин до конца кипячения. После кипячения сусло охлаждали до температуры 20 °С для осаждения белкового осадка. После этого охмеленное сусло отфильтровывали, вносили экстракт лапчатки в дозировке 40, 400 и 800 мг и анализировали содержание сухих веществ. Затем сусло передавали на брожение.

Во время брожения вели наблюдение за скоростью сбраживания экстракта путем измерения сухих веществ рефрактометрическим методом. Динамика снижения экстрактивных веществ во время брожения представлена на рисунке 2.

Как видно из графика, представленного на рисунке 2, в целом изменение количества экстрактивных веществ идет практически одинаково для всех образцов, включая контрольный. Длительность брожения опытных образцов 1 и 2 близка к контрольному, прекращения брожения не наблюдалось. Однако, снижение экстрактивных веществ у образца 2 с содержанием экстракта 0,40 г. идет чуть интенсивнее. Это свидетельствует о том, что дрожжи интенсивнее потребляют углеводы и азотистые вещества, содержащиеся в сусле, и, следовательно, степень сбраживания возрастает, тем самым сокращается процесс брожения примерно на сутки.

Продолжительность брожения, сутки Duration of fermentation, day

Рисунок 2. Динамика снижения экстрактивных веществ

Figure 2. Reduction of extractive substances

Органолептические показатели образцов молодого пива представлены в таблице 3.

Все образцы молодого пива характеризовались выраженными посторонними тонами во вкусе и аромате. В контрольном образце ощущался дрожжевой привкус, а в образцах с добавлением экстракта – легкий, приятный фруктово-травянистый.

После главного брожения полученные образцы оставили на дображивание. Физикохимические показатели образцов готового пива после дображивания представлены в таблице 4.

Как видно из данных таблицы 4, все образцы пива имеют в целом одинаковые физикохимические показатели, не превышающие нормы. Однако образец 1 с добавлением 0,04 г. экстракта показал наименьшее содержание органических кислот и спирта. Повышение количества экстракта в образцах (от 0,04 до 0,8 г) приводит к увеличению высоты и стойкости пены, что вероятно обусловлено присутствием в экстрактах фенольных и белковых веществ, участвующих в формировании пены.

Готовые образцы пива охарактеризованы также по органолептическим показателям, представленным в таблице 5.

Таблица 3.

Органолептические показатели молодого пива

Organoleptic characteristics of young beer

Table 3.

Показатель Value	Образцы | Samples
	Контроль | Control             1	1–3
Прозрачность Transparent	Слабо опалесцирующее | Slightly opalescent
Цвет | Color	Светло-желтый, насыщенный. Соответствует типу пива Light yellow, deep. Corresponds to the type of beer
Аромат | Smell	Выраженные посторонние тона в аромате: кислый, аромат молодого пива Pronounced extraneous tones in the aroma: sour, the aroma of young beer	Выраженные посторонние тона в аромате: фруктовый, аромат молодого пива | Pronounced extraneous tones in the aroma: fruity, the aroma of young beer
Вкус | Taste	Пустой вкус и посторонние привкусы: дрожжевой, кислый | Empty taste and extraneous tastes: yeast, sour	Пустой вкус и посторонние привкусы: фруктовый, кислый | Empty taste and extraneous tastes: fruity, sour
Хмелевая горечь Hop bitterness	Чисто хмелевая, грубоватая Pure hop, rough	Хмелевая, слегка остающаяся Hop, slightly remaining	Чисто хмелевая, слегка остающаяся Pure hop, slightly remaining

Таблица 4.

Физико-химические показатели образцов готового пива

Physico-chemical parameters of samples of finished beer

Table 4.

Показатель	Образцы | Samples
	Контроль Control	1	2	3
Кислотность, мл 1 н NаОН на 100 мл пива Acidity, ml of 1 n NаОН per 100 ml of beer	1,98 ± 0,01	1,89 ± 0,03	1,97 ± 0,01	1,97 ± 0,02
Цвет, цв. ед. | The color, col. Units	1,5–2,5	1,5–2,5	1,5–2,5	1,5–2,5
Содержание спирта, % об. | Alcohol content, % vol.	4,3 ± 0,1	4,2 ± 0,1	4,6 ± 0,2	4,4 ± 0,2
СО 2 , %, >	0,4	0,4	0,4	0,4
Высота пены, мм, >| Foam height, mm, >	29,0 ± 0,9	32,0 ± 0,5	41,0 ± 0,9	52,0 ± 0,7
Пеностойкость, мин, >| Foam retention, min, >	3	4	4	5

Таблица 5.

Органолептическая оценка готовых образцов пива

Organoleptic evaluation of finished beer samples

Table 5.

Показатели	Образцы Samples
	Контроль Control	1                                    1	2               1               3
Прозрачность Transparent	Прозрачное, единичные мелкие взвеси Transparent, single fine suspensions	Прозрачное, единичные пылевидные взвеси Transparent, single pulverized suspensions
Цвет Color	Соответствует типу пива, находится на среднем уровне Corresponds to the type of beer, is at a medium level
Аромат Smell	Хороший аромат, но недостаточно выраженный Good flavor, but not pronounced enough		Отличный аромат, чистый, свежий, выраженный Excellent aroma, clean, fresh, pronounced
Вкус Taste	Хороший, чистый вкус, но не очень гармоничный Good, clean taste, but not very harmonious		Отличный, полный, гармоничный вкус Excellent, full, harmonious taste
Хмелевая горечь Hop bitterness	Хмелевая грубая Hop rough	Хмелевая остающаяся Хмелевая остающаяся	Чисто хмелевая, мягкая слаженная Pure hop, soft harmonious
Пена Foam	Компактная устойчивая пена Compact, stable foam		Обильная, компактная, устойчивая, хорошо прилипающая Plentiful, compact, stable, well-adhering

Все образцы пива, включая контрольный, имели чистый, прозрачный соломенный цвет. Наличие единичных пылевидных взвесей обусловлено особенностью «живого» пива – отсутствием стадии фильтрации. Добавление 0,04 г. экстракта (образец 1) не оказывало влияния на изменение органолептических свойств продукта по сравнению с контролем. Образцы 2 и 3

отличались от контрольного более выраженным вкусом и приятной хмелевой горечью. Аромат этих образцов пива также отличался от контроля: при увеличении доли вносимого экстракта аромат пива становился более легким, чистым и сброженным, тогда как у контроля присутствовал кислый запах.

Поскольку экстракт лапчатки обладает антиоксидантными свойствами и может влиять на сохранность продукта, провели оценку хра-нимоспособности образцов пива. Через неделю хранения у образцов наблюдалось изменение органолептических свойств. На основании дегустационной оценки построили профилеграммы (рисунок 3).

• •    Контроль! Control

• •    Образец 2 | Sample 2

• ■    Контроль! Control

• •    Образец 3 | Sample 3

  

  Рисунок 3. Органолептический профиль образцов пива

  Figure 3. Organoleptic profile of beer samples

  
  
  
  
  

С течением времени прозрачность и цвет у всех образцов остались неизменными. У образцов 1 и контрольного вкус стал кислым, появились выраженные посторонние тона. Незначительное ухудшение вкуса наблюдалось у образца 2 при сохранении приятного аромата пива. Наилучшие результаты, по органолептической оценке, показал образец 3 с 0,8 г экстракта: чистый, свежий, выраженный аромат, отличный, полный и гармоничный вкус с мягкой хмелевой горечью. По результатам исследований в процессе хранения установлен срок годности готовых образцов: образцов 1 и 2–7 суток, образец 3–10 суток.

Биологически активные вещества, содержащиеся в экстракте лапчатки прямостоячей, не только активируют процессы главного брожения и участвуют в формировании вкусоароматического профиля пива, но и увеличивают срок хранения «живого» нефильтрованного пива.

Заключение

В результате проведенных исследований был разработан новый сорт пива из сусла с начальной концентрацией сусла 12% с применением экстракта лапчатки прямостоячей. По результатам работы предлагается два варианта применения экстракта лапчатки: для сокращения процесса получения пива на сутки – 0,4 г/дал, для получения напитка с оригинальным вкусовым букетом и увеличенным сроком хранения – 0,8 г/дал.