Сравнительный анализ экстрагентов для пробоподготовки хмелепродуктов при определении индекса хранения

Бесплатный доступ

Цель исследований – провести сравнительный анализ экстрагентов для измерения показателей индекса хранения хмелепродуктов. Исследовались образцы гранулированного хмеля типа 90, выращенного в Липецкой области, в пределах одного хмелевого хозяйства в 2025 г. При сравнении двух экстрагентов (гексана и лигроина 70/120) было показано, что применение менее токсичного и более доступного гексана взамен смеси спиртов (толуол и метанол) позволило получить идентичные значения по содержанию α-кислот хмелепродуктов. Установлена обратная зависимость содержания суммы антоцианогенов и катехинов, с одной стороны, и горьких кислот – с другой, чем ниже уровень α-кислот, тем выше общее содержание мономеров и полимеров катехинов. Содержание полифенольных соединений в гексановых экстрактах коррелировало с установленными в литературных источниках значениями, а содержание антоцианогенов, катехинов и фенольных кислот в экстрактах было ниже в 10–20, 30 и 50–100 раз соответственно. Применение лигроина позволяло получать содержание фенольных соединений, соответствующее значениям литературных источников. В отношении полученных данных был применен R-анализ с применением двухфакторного дисперсионного анализа (two-way ANOVA), post-hoc критерия Тьюки и критерия partial eta-squared. Установлено, что показатель индекс хранения статистически зависит от экстрагента в наибольшей степени. Экстрагент лигроин 70/120 во всех исследованных сортах хмеля дает более высокие значения индекса хранения по сравнению с аналогичными показателями, на значения которых оказывает влияние тип хмеля. Множественная линейная регрессия, оценивающая взаимосвязь между горькими кислотами и фенольными соединениями с индексом хранения, показала статистически значимую независимую связь индекса хранения и α-кислоты. Применение гексана, показавшего ограниченную способность к экстрагированию, позволяет получить адекватные и сходимые результаты независимо от типа хмеля, а также снизить токсичность и повысить экономическую целесообразность усовершенствованного метода.

хмелепродукты \ органические соединения \ качество \ индекс хранения \ горькие смолы \ фенольные соединения

Короткий адрес: https://sciup.org/140316560

IDS: 140316560   |   УДК: 663.423   |   DOI: 10.36718/1819-4036-2026-7-287-299

Comparative analysis of extraction agents for sample hops products preparation in determining the storage index

The aim of this study is to conduct a comparative analysis of extractants for measuring the storage in-dex of hop products. Samples of type 90 pelletized hops grown in the Lipetsk region were analyzed within a single hop farm in 2025. A comparison of two extractants (hexane and 70/120 ligroin) showed that using the less toxic and more readily available hexane instead of a mixture of alcohols (toluene and methanol) resulted in identical α-acid content in hop products. An inverse relationship was established between the content of total anthocyanogens and catechins, on the one hand, and bitter acids, on the other: the lower the level of α-acids, the higher the total content of catechin monomers and polymers. The polyphenolic content of hexane extracts correlated with literature data, while the anthocyanogen, catechin, and phenolic acid content of the extracts was 10-20, 30-, and 50-100-fold lower, respectively. The use of naphtha al-lowed for phenolic content to be obtained in line with literature data. The obtained data were analyzed us-ing R-analysis with two-way ANOVA, Tukey's post-hoc test, and the partial eta-squared test. Storage index was shown to be statistically significantly dependent on the extractant. 70/120 naphtha extractant yielded higher storage index values for all hop varieties studied compared to similar indices influenced by hop type. Multiple linear regression, assessing the relationship between bitter acids and phenolic compounds with storage index, revealed a statistically significant independent relationship between storage index and α-acid. The use of hexane, which has demonstrated limited extraction capacity, allows for consistent and consistent results regardless of hop type, as well as reduces toxicity and increases the economic feasibility of the improved method.

Текст научной статьи Сравнительный анализ экстрагентов для пробоподготовки хмелепродуктов при определении индекса хранения

Funding : The study was conducted under state assignment No. FGUS-2022-0004 by the Federal State Budget Scientific Institution V.M. Gorbatov Federal Scientific Center of Food Systems of the Russian Academy of Sciences.

Введение. Растительное сырье, применяемое в пивоварении, включает в себя зерновое (соложеные и несоложеные злаки), сахаросодержащее (сахар, патоку, различные сиропы) сырье и хмелепродукты. Органические соединения, содержащиеся в сырье, формируют структуру пивоваренной продукции и напрямую влияют на ее показатели качества и стойкость. С точки зрения биохимических процессов технологии важными соединениями хмелепродук-тов являются горькие смолы (α- и β-кислоты), фенольные соединения, фракция эфирных масел и ферменты. Основными горькими соединениями хмеля, переходящими в пиво, являются изо-α-кислоты в виде цис- и транс-изомеров [1]. Известно, что готовое пиво содержит 30– 50 % горьких изомеризованных кислот в своем составе от первоначального уровня [2]. Суммарное содержание полифенолов в шишках хмеля находится в диапазоне от 3 до 8 % и определяется такими факторами, как тип и сорт хмеля, почвенно-климатические условия, генерация и пр. [3]. С помощью горьких и фенольных соединений происходит формирование структуры (пенообразование, стабилизация азотистых, лабильных и способных к окислению соединений) и органолептического профиля пива (совокупность ощущений горечи, полнота вкуса пива совместно с соединениями зернового сырья) [4]. Полифенольные соединения включают мультифидолы, флавонолгликозиды, флаван-3-олы, фенольные кислоты [3]. Каждая группа фенольных соединений характеризует качество как самого хмелепродукта, так и влияет на показатели пива [3]. Мультифидолы служат промежуточными продуктами биосинтеза горьких кислот хмеля из аминокислотных предшественников с разветвленной цепью, и поэтому ацильные боковые цепи мультифидол-глюко-пиранозидов идентичны боковым цепям альфа-кислот (ко-, ад- и н-гумулона), с одной стороны, и как горькие молекулы, осуществляющие вклад в суммарное ощущение горечи пива с пороговой концентрацией распознавания 1,8 мг/дм3 для ко-мультифидол-глюкозида и 3,7 мг/дм3 для ад-мультифидол-глюкозида [5]. Флавонолгликози-ды и их агликоны - подгруппа фенольных соединений, содержатся в хмеле в количестве до 1 % и зависят от сорта хмеля [3]. В их состав входят глюкозиды кверцетина и кемпферола, также влияющие на суммарное ощущение горечи пива [4]. Флаван-3-олы (мономерные катехины (до 0,2 %), эпикатехины, галлокатехины), мономерные антоцианогены (Bi, B2, B3 и B4) влияют на цвет пива и его стабильность [4]. Пренилфлавоноиды (ксантогумол, 6- и 8-пре-нилнарингенины) представляют еще один класс флавоноидов хмеля, предшественниками которых является десметилксантогумол [6], они также вносят вклад в образование горечи пива, особенно при «холодном» охмелении [1]. Фенольные кислоты как вторичные растительные метаболиты хмеля образуются путем синтеза из бензойной и коричной кислот и способствуют образованию соединений-предшественников, влияющих на вкус пива [1]. Содержание фенольных кислот не превышает 1 мг/100 г хмеле-продуктов [3]. Поскольку полифенольные соединения представляют собой вторичные метаболиты хмеля, они могут быть биохимически связаны с горькими кислотами, по строению представляющими собой мультифидольные глюкозиды [7]. Поэтому важными показателями для оценки качества хмелепродуктов служат содержание горьких смол (гумулонов и лупулонов), содержание фенольных соединений, а также индекс хранения.

Индекс хранения хмеля - международный общепринятый показатель, характеризующий состояние органических соединений хмелевой матрицы и оценивающий степень окисленности горьких соединений [8]. Преобразовываться соединения, особенно горькие смолы, могут при ненадлежащей температуре хранения [9]. Применение окисленных хмелепродуктов влечет за собой низкую стойкость пивоваренной продукции, нежелательные тона во вкусе и аромате, повы- шенную цветность готовой продукции [10]. Поэтому контроль его изменения очень важен с точки зрения производственного использования.

Для аналитических лабораторий, как независимых, так и производственных, в сложившихся условиях возникла необходимость разработки отечественной методики определения индекса хранения хмеля, поскольку общепринятая методика ЕВС не может использоваться в качестве аттестованного метода определения.

В качестве начального этапа исследования целесообразно провести поиск альтернативных экстрагентов метанолу и толуолу, поскольку их применение предусматривает особые условия хранения, высокую стоимость и ограниченность предложений соответствующих веществ по степени очистке, а также длительное время ожидания.

Цель исследования - провести сравнительный анализ экстрагентов для измерения показателей индекса хранения хмелепродуктов.

Задачи : получить показатели качества образцов гранулированного хмеля путем определения содержания горьких смол (а- и в-кислот), фракций полифенольных соединений, индекса хранения; провести математический анализ для исследования степени влияния органических соединений, типа экстрагента и типа гранулированного хмеля на изменение значения индекса хранения хмелепродуктов.

Объекты и методы. С целью проведения валидации пробоподготовки для метода определения индекса хранения хмелепродуктов на первом этапе осуществляли определение данного показателя и групп горьких смол в образцах гранулированного хмеля разных сортов с применением трех экстрагентов (смеси толуола и щелочного метанола по методу ЕВС, гексана и лигроина 70/120), далее на основании полученных результатов проводили многофункциональный корреляционно-регрессионный анализ для исследования влияния фенольных соединений на измерение показателя индекса хранения.

Объект исследования - образцы гранулированного хмеля типа 90, выращенного в Липецкой области в 2025 г., следующих сортов: Магнум (горький тип), Перле (горько-ароматный тип), Традиционный (ароматный тип). После получения гранул хмеля от производителя образцы сразу подверглись исследованию. В образцах определялись показатели как общепринятые в отрасли, так и дополнительные, для чего предварительно проводилась экстракция смесью толуола и щелочного метанола, а также гексаном. Получение экстракта по методу ASBC осуществляли следующим образом: навеску хмелепродуктов смешивали с толуолом при гидромодуле 1 : 10, выдерживали при температуре (25 ± 2) °С в течение 30–40 мин. Далее смесь фильтровали, а при необходимости центрифугировали в течение 20–30 мин для лучшего осветления экстракта (общее время контакта навески образца хмеля и экстрагента составила 60 мин). 2 см3 толуолового экстракта доводили до 50 см3 щелочным раствором метанола. Получение экстракта по экспериментальному методу осуществляли следующим образом: навеска хмелепродуктов смешивалась с гексаном и выдерживалась при температуре (25 ± 2) °С в течение 50–60 мин. Далее смесь также фильтровали, а при необходимости дополнительно центрифугировали в течение 5–10 мин для лучшего осветления (общее время контакта навески хмеля и экстрагента составила 60– 65 мин). Аналогичным образом проводилось получение экстракта с лигроином. Экстракты хранились в течение 4–6 ч при комнатной температуре герметично закрытые. Экстракция каждого образца выполнялась в 5 повторностях.

В экстрактах определяли содержание α- и β-горьких смол [11], индекс хранения – по методу ASBC 2634 [12], содержание полифенолов – по ГОСТ 34798-2021 «Продукция пивоваренная. Идентификация. Фотоэлектроколориметриче-ский метод определения массовой концентрации полифенолов», антоцианогенов [11], катехинов [13] и суммы фенольных кислот [14], в гранулах – влажность по ГОСТ 21948-76 «Хмель-сырец и хмель прессованный. Методы испытаний».

Индекс хранения в гексановом и лигроиновом экстрактах определяли в следующей модификации – 0,1 см3 экстракта вносили в мерную колбу на 20 см3, туда же прибавляли 0,2 см3 0,2 моль/дм3 раствора NaOH и доводили раствор до метки ацетоном, закрывали притертой пробкой, перемешивали содержимое колбы. Выдерживали пробу в течение 10 мин во избежание помутнения и проводили измерение оптической плотности при 275 и 325 нм, проводили расчет [11] – опытная проба. В качестве раствора сравнения (контрольной пробы) для минимизации влияния оптических свойств ацетона 0,1 см3 гексана или лигроина смешивали с 0,2 см3 0,2 моль/дм3 раствором NaOH и дово- дили ацетоном до метки в мерной колбе на 20 см3. Далее поступали как в опытной пробе.

Для проведения исследований применяли спектрофотометр Shimadzu UV-1900 i (Япония) с диапазоном измерения 190–1100 нм и программным обеспечением LabSolutions UV-Vis.

Методы математического анализа осуществлялись посредством применения программы R version 4.5.2 (2025-10-31 ucrt). Для оценки влияния экстрагента и сорта хмеля на показатель индекс хранения использовался двухфакторный дисперсионный анализ (two-way ANOVA), для попарных сравнений – post-hoc критерий Тьюки, для оценки силы эффекта – критерий partial eta-squared. Для оценки связи индекса хранения с количественными показателями изучаемых органических соединений применялась множественная линейная регрессия с учетом экстрагента и сорта хмеля.

Результаты и их обсуждение

Определение показателей хмелепродуктов . Известно, что для эффективной экстракции горьких смол применяются органические экстрагенты, традиционным из которых считается гексан, обладающий избирательными свойствами по отношению к горьким смолам, и петролейный эфир [15,16]. Применение смеси толуола и щелочного метанола в качестве экстрагентов для определения значения индекса хранения характерно только для исследовательского метода ASBC. В России метрологически аттестованный и зарегистрированный метод определения индекса хранения отсутствует. В данном исследовании изучался также лигроин 70/120 в качестве неполярного экстрагента для всех органических соединений гранулированного хмеля. Согласно ГОСТ 8863-76 «Лигроин технический приборный. Технические условия», в его составе содержатся парафины, изопарафины, олефины, нафтены и ароматические вещества, т. е. он включает несколько соединений. Лигроин имеет различный состав соединений, характеризующийся различной температурой кипения, но в исследовании применялся лигроин на основании углеводородов с диапазоном температур кипения 70–120 °С. Как неполярный экстрагент лигроин показал эффективность в исследовании показателей качества хмелепродуктов [17].

Необходимо отметить, что температура экстракции не менялась по отношению к заявленным показателям в методе ASBC.

На первом этапе исследования изучалось влияние гидромодуля на значение индекса хра- нения гранулированного хмеля сорта Магнум  тировании в среде ацетона, результаты пред- при экстракции гексаном и лигроином и детек-  ставлены в таблице 1.

Влияние гидромодуля на значение индекса хранения хмеля

The influence of the ratio raw material : water on the hop’s storage index value

Таблица 1

Повторность

Значение индекса хранения (при уровне значимости р ≤ 0,05) в случае гидромодуля и экстрагента

1 : 10

1 : 15

1 : 25

Гексан

1

0,27

0,30

0,28

2

0,36

0,35

0,29

3

0,34

0,29

0,28

4

0,34

0,29

0,28

5

0,31

0,31

0,29

Лигроин

1

0,40

0,32

0,30

2

0,37

0,34

0,29

3

0,35

0,32

0,30

4

0,38

0,35

0,29

5

0,32

0,29

0,31

По результатам данных таблицы 1, отражающим определение индекса хранения хмеля гранулированного Магнум в повторностях, видно, что близкими друг к другу значениями обладают образцы, приготовленные при гидромодуле 1 : 25. Расхождения в повторностях между результатами индекса хранения при гидромодуле 1 : 10 и 1 : 15, на наш взгляд, обуславливаются влиянием высокого содержания органических соединений образца хмеля, завышаю-

На втором этапе на основании выбранного гидромодуля 1 : 25 была проведена экстракция и в полученных образцах проведено определение индекса хранения, содержания гумулона и лупулона, извлекаемых толуолом по методу ASBC 2634 в присутствии щелочного метанола как среды для форм горьких кислот [12]. Результаты испытаний экстрактов представлены в таблице 2.

щих результат.

Таблица 2

Значения индекса хранения и содержания горьких смол образцов гранулированного хмеля The HIS and bitter resins content indicators of hop pellet samples

Показатель

Экстрагент

Содержание в сортах (уровень значимости р ≤ 0,05)

Магнум

Перле

Традиционный

Индекс хранения

Гексан

0,28

0,26

0,29

Лигроин

0,36

0,46

0,45

Толуол и метанол

0,29

0,26

0,26

Гумулон (α-кислота), %

Гексан

14,6±1,5

6,3±0,6

5,1±0,5

Лигроин

16,7±1,5

7,7±0,8

6,3±0,6

Толуол и метанол

14,3±1,5

6,8±0,6

6,5±1,0

Лупулон (β-кислота), %

Гексан

5,7±0,5

2,5±0,2

3,4±0,3

Лигроин

5,7±0,5

2,2±0,2

3,9±0,4

Толуол и метанол

9,7±1,0

5,2±0,5

7,1±0,7

Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что применение в совокупности смеси спиртов по методу ASBC, а также гексана по исследуемому методу позволяют извлечь α-кислот равноценное количество не зависимо от сорта и типа хмелепродукта и расхождения между результатами с данными экстрагентами лежат в пределах погрешности метода определения. В отношении β-кислот гексан способствует получению близких значений содержания, а смесь спиртов – завышает значения лупулонов на 41–58 % по сравнению с литературными данными. Известно, что сорт хмеля Магнум содержит около 12,5 % α-горькой кислоты и около 6,5 % горькой β-кислоты [18], сорт Перле – 4,0–9,0 % α-кислоты и 2,5–4,5 % β-горькой кислоты, сорт Традиционный – 4,0–7,0 % α-кислоты и 3,0–6,0 % β-смолы соответственно [3]. Очевидно, что представленные результаты в таблице 1 очень близки к литературным по содержанию горьких смол в экстрактах с углеводородами.

Также результаты таблицы 2 показывают, что лигроин и гексан позволяют извлечь α-и β-кислот равноценное количество независимо от сорта и типа хмелепродукта, и расхождения между результатами с разными экстрагентами лежат в пределах погрешности метода определения.

Значения индекса хранения, определенные в спиртовых экстрактах по методу ASBC, близки к значениям в образцах, полученных с гексановым экстрагентом, и их колебания незначительны.

В отношении показателя индекса хранения результаты показывают большую на 74 % экстракцию лигроином для Перле и на 48 % для Традиционного гранулированного хмеля. Результаты по показателю индекса хранения у горького типа гранулированного хмеля сорта Магнум в двух экстрактах отличаются незначительно.

Отметим, что при определении значения индекса хранения хмелепродуктов измерение оптических плотностей растворов проводят при длине волны 275 и 325 нм. Поэтому присутствие в экстрактах других органических соединений (фенольных) может приводить к изменению величин оптических плотностей растворов и соответственно к изменению вычисляемого на их основании значения индекса хранения.

Действительно, по мнению авторов, в диапазоне 270–275 нм в ультрафиолетовом спектре детектируются, кроме горьких кислот, пренил-флавоноиды. Это связано с наличием в их структурах ароматических колец, связи в которых поглощают свет при 270–280 нм. Рутин поглощает свет при 236 нм, 257 и 358 нм [19].

Представители катехинов в ультрафиолетовом спектре имеют характерные максимумы поглощения в области 260–280 нм, с общим пиком около 270–275 нм, и пик около 370 нм для эпикатехина галлата [20]. Также отмечаем, что свойства экстрагента могут приводить к высвобождению иных фракций горьких смол, связанных с продуктами их окисления [21] или первородных соединений, из которых образуются горькие смолы (флороглюцинолы в форме ацил-флороглюцинол-монотерпенов или ацил-флороглюцинол-сесквитерпенов) [22].

На третьем этапе было необходимо сопоставить содержание фенольных соединений в гексановом и лигроиновом экстрактах с литературными данными, а также провести статистический анализ для выявления влияния фенольных соединений на результат измерения оптических плотностей, что может приводить к искажению значения индекса хранения. В таблице 3 представлены среднестатистические результаты содержания полифенолов в гексановом и лигроиновом экстрактах хмелепродуктов. В результате определения фенольных соединений в экстрактах, полученных с толуолом и щелочным метанолом, были получены низкие значения, которые не входили в диапазон чувствительности метода. По-видимому, это связано с окислением фенольных соединений вследствие присутствия высокой концентрации щелочи в экстрактах.

Исследование фенольного профиля, состоящего из перечисленных в таблице 3 показателей, не случайно. С технологической точки зрения, данные соединения формируют коллоидную структуру и оказывают влияние на стойкость пива, т. е. ассоциированы различными типами связей с горькими кислотами и прочими соединениями пива, и, как следствие, обуславливают качество готового напитка. Так, мономеры, ди- и тримеры катехинов и эпикатехинов вступают в реакции с чувствительными пролиновыми азотистыми соединениями гордеиновой фракции белка солода, образуя обратимое или постоянное помутнение, а также осуществляют вклад в цвет пива [23, 24]. По причине межмолекулярных взаимодействий, фенольные соединения могут влиять на результат измерения индекса хранения.

Согласно данным таблиц 2 и 3, прослеживается закономерность обратной зависимости содержания мономерных и полимерных катехинов и горьких кислот: чем ниже уровень α-кис- лот, тем выше общее содержание суммы анто-цианогенов и катехинов, что соответствует литературным данным [25, 26].

Таблица 3

Показатели содержания фенольных соединений образцов экстрактов гранулированного хмеля The extracts phenolic substances content indicators of hop pellet samples

Показатель, %

Содержание в сортах (уровень значимости р ≤ 0,05)

Магнум

Перле

Традиционный

Гексан

Влажность, %

8,4±0,3

13,0±0,3

7,5±0,3

Общие полифенолы, %

4,1±0,4

6,1±0,5

6,2±0,5

Антоцианогены, мг/100 г

64,6±6,5

174,2±15,0

170,5±15,0

Катехины, мг/100 г

3,7±0,2

1,8±0,1

8,7±0,4

Сумма антоцианогенов и катехинов, мг/100 г

68,3

176,0

179,2

Фенольные кислоты, сумма, мг/100 г

0,6±0,06

0,3±0,03

1,4±0,10

Лигроин

Общие полифенолы, %

5,3±0,4

7,4±0,6

7,4±0,6

Антоцианогены, мг/100 г

278,3±25,0

475,5±45,0

460,5±45,0

Катехины, мг/100 г

123,7±6,0

92,8±4,6

304,6±15,0

Сумма антоцианогенов и катехинов, мг/100 г

402,0

568,3

765,1

Фенольные кислоты, сумма, мг/100 г

0,7±0,07

0,6±0,06

2,4±0,20

Горькие сорта хмеля содержат 3 % полифенолов, 1500 мг/100 г антоцианогенов и 3500 мг/100 г суммарно флаваноидов, в то время как ароматные сорта содержат около 5 % фенольных соединений, 2300 мг/100 г антоцианогенов и 7500 мг/100 г суммарно флаваноидов [13].

Показано, что сумма свободных фенольных соединений, групп флаванолов (катехинов) и рутина, а также производных бензойной кислоты и коричной кислоты была самой высокой в ароматных сортах хмеля [13]. (+)-Катехин, про-цианидин B3 и процианидин C2 соответственно содержатся в ароматичных сортах в количестве до 250, 140 и 80 мг/100 г [25]. По другим исследованиям, в горьких сортах хмеля содержание мономерных катехинов находится в пределах 100 мг/100 г, в горько-ароматных – около 50 мг/100 г, в ароматных – около 180 мг/100 г [13, 25]. Показано, что суммарное количество фенольных кислот в ароматных сортах колеблется около 148 мг/100 г, в горько-ароматных сортах – около 56 мг/100 г и в горьких – около 50 мг/100 г [13].

Необходимо отметить, что результаты, представленные в таблице 3, показывают идентич- ную динамику относительно количественных показателей фракций фенольных соединений в гексановых экстрактах, за исключением содержания фенольных кислот. Содержание общих полифенольных соединений коррелирует с литературными данными, а антоцианогенов, катехинов и фенольных кислот – занижено в 10–20, 30 и 50–100 раз соответственно. Таким образом, не происходит значимого влияния на измеряемый показатель индекса хранения, поскольку антоцианогены, катехины и мономерные фенольные соединения экстрагируются гексаном не в полной мере.

Изменение содержания соединений по сортам сохраняется в лигроиновых экстрактах. Так, содержание общих полифенолов и катехинов коррелирует с литературными данными, а анто-цианогенов и фенольных кислот – ниже в 5 и 5– 100 раз соответственно заявляемых уровней [3, 12, 26]. При сравнении результатов гексановых и лигроиновых экстрактов видно, что лигроин экстрагирует большее количество фенольных соединений (за исключением фенольных кислот) по сравнению с гексаном, что объясняется большим проникновением молекул экст- рагента со смешанным составом в растительную матрицу хмеля.

На основании результатов, представленных в таблицах 2 и 3, был проведен статистический анализ для исследования влияния фенольных соединений на изменение значения индекса хранения при применении гексана и лигроина.

Статистический анализ результатов исследования . Известно, что проведение много-

Таблица 4

Описательные статистические данные по полученным значениям индекса хранения Descriptive statistics for the obtained storage index values

мерного корреляционно-регрессионного анализа способствует выявлению, измерению и описанию сложных зависимостей между множеством переменных для выявления факторов, влияющих на зависимую переменную, и степени их влияния [27].

В таблице 4 приведена описательная статистика по результатам, приведенным в таблице 1.

Экстрагент

Сорт хмеля

Количество повторностей

Среднее значение индекса хранения

SD

min

max

Гексан

Магнум

5

0,276

0,005

0,27

0,28

Перле

5

0,262

0,008

0,25

0,27

Традиционный

5

0,294

0,005

0,29

0,30

Лигроин

Магнум

5

0,356

0,028

0,31

0,38

Перле

5

0,462

0,022

0,43

0,48

Традиционный

5

0,452

0,018

0,43

0,47

По результатам, представленным в таблице 4, видно, что средние вычисленные значения индекса хранения находятся в зависимости как от применяемого экстрагента, так и от сорта хмеля. Также применение лигроина характеризуется завышенными значениями индекса хранения относительно аналогичных показателей, определенных в гексановой пробе.

Для оценки влияния экстрагента и сорта хмеля на значение вычисляемого показателя индекса хранения был применен двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA с вычислением критерия Фишера – Снедекора (F), позволяющего оценить, насколько велики различия между показателями сравниваемых групп по отношению к случайным разбросам значений внутри групп. В таблице 5 представлены статистические результаты применения ANOVA.

Таблица 5

ANOVA характеристики при сравнении влияния типа экстрагента и типа хмеля на индекс хранения ANOVA characteristics comparing the influence of the extractant and the hop’s type on the storage index

Фактор

Суммарно SQ

Значение SQ

F-критерий

p-критерий

Тип экстрагента

0,1598700

0,1598700

564,247

< 0,0001

Тип сорта

0,0182867

0,0091433

32,271

Экстрагент и сорт

0,0185400

0,0092700

32,718

По результатам, представленным в таблице 5, можно сделать вывод, что согласно критерию Фишера – Стендекора (F фактор), тип экстрагента статистически значим (F = 564,25), сорт хмеля также статистически значим (F = 32,27) и взаимодействие двух факторов оказывает зна- чимое влияние (F = 32,72), т. е. влияние экстрагента неодинаково в разных сортах.

С целью проведения количественной оценки силы влияния факторов, приведенных в таблице 5, использовали показатель partial eta-squared (partial η2), отражающий долю вариации отклика индекса хранения с конкретным фактором после учета остальных факторов модели. Были получены следующие результаты: для фактора тип экстрагента partial η2 соответствовал 0,96, для фактора тип сорта – 0,73, при взаимодействии обоих факторов – 0,73. Иначе говоря, влияние этих факторов на показатель индекса хранения является не только статисти- чески значимым, но и практически выраженным, особенно для экстрагента.

Далее использовали post-hoc метод множественных попарных сравнений на основе оценки критерия Тьюки (t-критерия) для установления различий между установленными группами. В таблице 6 приведены результаты попарного сравнения влияния экстрагента на изменение индекса хранения.

Таблица 6

Тип хмеля

Сравниваемые экстрагенты

Критерий Тьюки, t

SE

df

t ratio

Значение р критерия

Горький

Гексан – лигроин

–0,080

0,0106

24

–7,5147

< 0,0001

Горькоароматный

–0,200

0,0106

24

–18,7867

< 0,0001

Ароматный

–0,158

0,0106

24

–14,8415

< 0,0001

Значения критерия Тьюки (t-фактора) для типов хмеля

Tukey's t-factor values for hop types

Результаты, представленные в таблице 6, показали существующие статистически значимые различия между гексаном и лигроином для трех типов хмеля. Лигроин дает более высокие значения индекса хранения по сравнению с гексаном, и наиболее выражено это для горькоароматного сорта.

При определении статистически значимых различий между типами хмеля при рассмотрении конкретного экстрагента было показано, что для гексана различия между тремя типами статистически незначимы (0,2293 ≤ p ≤ 0,4008), а для лигроина те же различия статистически значимы (p < 0,0001).

С целью выявления взаимосвязи органических соединений с индексом хранения исследовалась множественная линейная регрессия, включающая показатели таблиц 1 и 2. Было показано, что рассматриваемая модель в целом статистически значима (F = 31,28, p < 0,0001, коэффициент детерминации составил R² = = 0,934) и обладает высокой объясняющей способностью. В таблице 7 представлены характеристики множественной линейной корреляции.

Таблица 7

Соединения

Коэффициент регрессии b

t значение

р значение

Значимость по критерию р

α-горькая кислота

–0,02755

–3,714

0,0014

Значимо (р ≤ 0,05)

β-горькая кислота

–0,00544

–0,762

0,4550

Не значимо (р ≤ 0,05)

Полифенолы в сумме

–0,02555

–0,884

0,3874

Антоцианогены

0,00042

1,558

0,1349

Катехины

0,00000

–0,002

0,9985

Монофенольные соединения

–0,01216

–0,233

0,8184

Параметры множественной линейной корреляции

Parameters of multiple linear correlation

Судя по результатам, представленным в таблице 6, была доказана наиболее уверенная независимая связь индекса хранения и содержания α-горькой кислоты.

Оценка полученных результатов относительно содержания соединений и корреляционных влияний показывает преимущество применения гексана в качестве альтернативы спиртовым экстрагентам, поскольку лигроин привел к завышению результатов измерения индекса хранения, что недопустимо с точки зрения точности метода определения.

Заключение. Проведено исследование влияния экстрагента при пробоподготовке в рамках метода определения индекса хранения. Способ экстрагирования гексаном позволил получить сходимые с методом ЕВС результаты значений индекса хранения. Кроме этого, были исследованы образцы отечественного гранулированного хмеля Липецкой области разных типов и сортов, в которых были определены: содержание горьких смол (α- и β-кислот), полифенольных соединений, индекса хранения. Показаны зави- симости изменения содержания соединений от типа хмелепродукта. Статистически оценена корреляция горьких смол и фенольных соединений и показателя индекса хранения путем статистического анализа. Показано, что тип экстрагента оказывает наибольшее влияние на изменение индекса хранения, а применение гексана способствует получению адекватных результатов во всех трех типах хмеля, в отличие от лигроина. Выявлена статистическая зависимость между изменением индекса хранения и содержанием горькой α-кислоты. Практическая значимость полученных результатов будет способствовать использованию экономически выгодного, менее токсичного реагента с точки зрения влияния на здоровье человека для совершенствования метода определения индекса хранения хмеля. Дальнейшие исследования будут направлены на получение массива результатов, их метрологической оценки с целью расширения методологической базы оценки качества хмелепродуктов и готового пива.