ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ, ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ И МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПИВА И ПИВНЫХ НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Роль зернового сырья и продуктов переработки растительного сырья в формировании качества пива и напитков брожения

Пиво, относящееся к напиткам массового спроса как в нашей стране, так и за рубежом, является альтернативой потребления крепких алкогольных напитков и ориентировано на различные возрастные группы, в том числе и на молодежную аудиторию. Указанное обстоятельство позволяет считать необходимым и целесообразным создание новых сортов пива с использованием натурального растительного сырья отечественного производства, извлечение из него ценных компонентов и использование их в пивоварении с целью повышения качества.

В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 качество пищевых продуктов обусловлено совокупностью характеристик, способных удовлетворять потребности человека в пище при обычных условиях их использования.

Основополагающим фактором, влияющим на формирование качества пива, является применяемое сырье.

Традиционная технология пива основана на использовании в качестве основного сырья ячменного пивоваренного солода и несоложеных зернопродуктов — ячменя, пшеницы, крупки пшеничной, крупы рисовой и кукурузной [45, 110].

Несоложеные материалы используют с целью рационального использования солода, снижения себестоимости продукции, а также для расширения товарного ассортимента предприятия.

В научном сообществе утвердилось устойчивое мнение, что качество и химический состав ячменя существенно влияет на потребительские свойства и стабильность вкуса пива при хранении. Например, при повышенной пленчатости ячменя снижается экстрактивность и вкусовые свойства пива за счет горьких веществ, содержащихся в оболочках. В свою очередь, экстрактивность зависит от химического состава ячменя, так как в раствор пивного сусла переходят почти вся масса крахмала, часть некрахмальных полисахаридов и от 1/3 до 1/2 белковых веществ, сахара и другие соединения.

В пивоваренном ячмене содержание крахмала составляет от 60 до 70% на сухое вещество. Особенно слабоэкстрактивным бывает пиво из ячменя с пониженной крахмалистостью. Этому способствует также повышенное содержание белка, в накоплении которого наблюдается обратная корреляция с количеством крахмала.

Высокое количество белка, с одной стороны, препятствует разрыхлению эндосперма и извлечению из него экстрактивных веществ, с другой — способствует помутнению пива. Низкобелковые ячмени (ниже 8%) дают пиво со слабой пеной и неполным вкусом [12].

Использование несоложеного ячменя в количестве до 15% к массе зернопродуктов сопровождается увеличением полноты вкуса и улучшением пеностойкости пива. При использовании повышенного количества несоложеного ячменя (до 50% к массе зернопродуктов) исследователи предлагают применение ферментных препаратов при затирании с целью оптимизации состава пивного сусла [32]. В научной литературе имеются сведения о разработанных технологиях пива с заменой 40% солода на несоложеный ячмень и 10% — на свежепроросший солод [56]. По мнению других исследователей, при использовании качественного солода доля ячменя к массе затираемых зернопродуктов должна составлять 6—10%, что улучшает полноту вкуса и пеностойкость пива. Дальнейшее увеличение доли ячменя возможно с обязательным использованием ферментных препаратов.

Несмотря на то, что ячмень и солод близки по химическому составу, компоненты их, в частности [3-глюкан, находятся в различном состоянии. При соложении под воздействием фермента эндоглюканазы (3-глюкан в солоде переходит в растворимое состояние, а в ячмене (3-глюкан нерастворим. Для перевода (3-глюкана в растворимое состояние его необходимо предварительно освободить от крахмала путем клейстеризации при температуре 60— 65°С, и далее воздействовать ферментами ((3-глюканазами) с целью получения сусла и пива с нормальной вязкостью и хорошей фильт- руемостью [33].

Для улучшения вкусовых особенностей и повышения экстрактивности пива ведутся исследования по использованию в качестве несоложенного сырья не только ячменя, но и кукурузной крупы, пшеницы, сорго, риса, тритикале и других видов зерновых продуктов.

Кукуруза богата жиром, главная масса которого сосредоточена в зародыше, в связи с чем для приготовления пива применяется в основном обезжиренная кукурузная крупа, получаемая из кукурузы после отделения зародышей на специальных машинах. Важнейшими качественными параметрами кукурузной крупки при производстве пивного сусла исследователи считают низкий уровень содержания в ней жира — не более 1%.

Кукуруза в виде обезжиренной крупы занимает одно из первых мест среди несоложеного сырья, используемого в пивоварении. Например, в США используют кукурузную крупу в количестве 30— 50% к массе зернопродуктов.

В кукурузной муке содержание экстрактивных веществ выше, чем в ячмене (82—90% в расчете на сухое вещество). Белки кукурузы, в основном зеин и глютелин, малорастворимы и переходят в сусло в малом количестве.

Некоторыми исследователями рекомендуется в целях повышения рентабельности пивоваренного производства замена солода на кукурузную крупу в качестве несоложеного сырья до 15%, что позволяет получать пиво с отличительным приятным смягчающим вкусовым тоном [118]. Изучена возможность получения пивного сусла и пива с повышенным (до 50%) количеством необезжиренной кукурузы с одновременным внесением ферментного препарата «Амилоцитаза Гх». Показано, что опытные образцы сусла с содержанием 30, 40 и 50% необезжиренной кукурузы не уступали по вкусовым качествам контрольному образцу и соответствовали нормативным документам, при этом отличались повышенным содержанием этилового спирта [163].

Экономические расчеты показывают, что стоимость пива с применением 30% кукурузной крупки к массе зернопродуктов на 8% ниже, чем традиционного пива из солода [246].

О возможности производства пшеничного пива свидетельствуют результаты исследований многих ученых. Предложена технология получения пивного сусла с применением пшеничной муки в качестве несоложеного сырья. Процесс приготовления сусла из солода и пшеничной муки осуществляется раздельно, а соединение заторов производится после фильтрации сусла из солода [64, 173]. При этом установлено, что процесс брожения образцов пивного сусла с использованием повышенного количества (до 40%) несоложеной пшеницы и с применением при затирании ферментного препарата «Амилоцитаза Гх» завершился на одни сутки быстрее контрольного. Опытные образцы пива с содержанием до 40% несоложеной пшеницы не уступали по качеству контрольному образцу [162,218].

Опубликован ряд научных статей, в которых приведены данные по использованию в качестве несоложеного материала сорго. Установлено, что его использование в количестве до 25% к массе зерно- продуктов позволяет варить пиво без применения ферментных препаратов. При этом полученное сусло хорошо сбраживалось низовыми дрожжами, пиво получалось хорошего качества с более низкой себестоимостью [7, 36, 224]. Следует отметить, что особенностью зерновок сорго, как и кукурузы, является наличие относительно крупного зародыша, занимающего более 1/3 площади продольного разреза зерна, с массовой долей до 14% от общей массы. В зародыше зерна, как кукурузы, так и сорго, находится более 30% жира или до 5% от общей массы зерновки, в то время как в зародыше зерна других зерновых культур массовая доля жира не превышает 2% [265]. Как известно, высокое содержание жира отрицательно сказывается на потребительских свойствах пива.

Уровень образования во время брожения важных для формирования вкуса пива соединений может регулироваться путем выбора штамма дрожжей, поддержанием бродильной активности дрожжей, изменением качественного состава пивного сусла, регулированием таких факторов при брожении сусла, как температура, аэрация, норма введения дрожжей, концентрация растворенного диоксида углерода [83, 212, 264]. Кроме этого, необходимо соблюдать требования санитарии и гигиены на всех этапах производства [207].

Рис применяют как добавку к солоду в виде рисовой муки или сечки. Рисовая сечка очень богата крахмалом и содержит мало растворимых белков. Почти 70% азотистых веществ риса состоят из нерастворимого белка оризенина, поэтому применение риса позволяет уменьшить количество растворимых белков в сусле, образующих муть. При производстве пива возможно добавление рисовой сечки в количестве от 10 до 40% объема солода.

В научной литературе приводятся сведения о производстве пива, сваренного из 100% светлого ячменного солода с использованием рисовой сечки в количестве 20% от общей массы зернопродуктов. Отмечено, что уменьшение содержания редуцирующих веществ, а-аминного азота в сусле, приготовленного с использованием несоложеного сырья, привело к снижению образования этилового спирта. Образование пропилового, изобутилового и бутилового спиртов при применении риса также было минимальным. При этом в пиве, приготовленном из солода, содержание ацетальдегида на 35% выше. Установлено, что замена солода 20% рисовой сечки допустима без использования ферментных препаратов. Анализ показателей качества готового пива, приготовленного как из 100% солода, так и с использованием несоложеного сырья, показал их практическую идентичность [31J.

Изучалась возможность замены части ячменного солода неше- лушеным рисом для получения пивного сусла. Для сравнения использовали сусло, приготовленное с заменой части солода шлифованным рисом. Выявлено, что при больших дозах несоложеных зернопродуктов сусло имело высокое время осахаривания и вязкость, низкое содержание аминного азота и редуцирующих сахаров, что свидетельствует о недостаточном ферментативном гидролизе биополимеров затираемой массы под действием собственных ферментов и о необходимости применения ферментных препаратов.

С целью создания мультиэнзимной композиции были проведены эксперименты по получению сусла с использованием максимально возможного количества риса. Для этого затор готовили с использованием 15% нешелушеного, 25% шлифованного риса и 60% ячменного солода с внесением ферментного препарата «Цел- ловиридин Г20х» в различных дозировках — от 0,01 до 0,1% к массе несоложеного сырья. В результате установлено, что по таким показателям сусла, как вязкость, содержание редуцирующих веществ и аминного азота, применение ферментного препарата в количестве 0,05% к массе несоложеного сырья улучшает качество сусла по сравнению с контрольным образцом, полученным из 85% солода и 15% ячменя. По мнению авторов этих исследований, применение риса в качестве несоложеного сырья в пивоварении экономически выгодно и технологически эффективно [13].

Учеными Тихоокеанского государственного университета установлена более высокая скорость образования диацетила в пиве, приготовленном с заменой 20% солода на рисовую крупу, в сравнении с пивом, приготовленном из 100% ячменного солода [164].

Имеются сведения о возможности замены солода крахмальными гидролизатами при производстве пива. С этой целью изучен углеводный состав производственного сусла, приготовленного из 100% солода, с заменой части солода рисом, ячменем, кукурузой, а также ферментолизатом кукурузного и картофельного крахмалов (гидролизат, полученный с помощью амилолитических ферментных препаратов «Церемикс 2XL» и «Глюкозим Л400С»), Доказана их идентичность и даны рекомендации по приготовлению крахмальных гидролизатов и использованию их в качестве заменителей солода [180].

При производстве пивного сусла в качестве несоложеного сырья ряд исследователей рекомендуют применять овес. В частности предложено применение в качестве несоложеного сырья овса голозерного. Оптимальная доза несоложеного овса голозерного, добавляемого в затор, по их мнению, составляет 5—15%. Одновременно отмечается, что увеличение дозировки овса свыше 15% приводит к увеличению продолжительности фильтрации сусла и уменьшению количества аминного азота [62, 79].

Применение овса для замены им солода в количестве до 17% к массе зернопродуктов способствует повышению рентабельности пивоваренного производства. О такой возможности свидетельствуют данные, полученные учеными Московского университета пищевых производств (МГУПП) [67].

Приводятся сведения о возможности использования тритикале в пивоварении [172, 226]. При использовании тритикале для производства пива доля такого сырья, по мнению исследователей, может достигать 50% от массы зернопродуктов, причем смешивание зерна тритикале и ячменя может проводиться заблаговременно. Состав сусла и пива с применением тритикале и тритикалевого солода идентичен контрольному варианту сусла и пива с ячменем. Авторы работы отмечают, что повышенное содержание аминного азота и сахаров обеспечивает более глубокую степень сбраживания, а танниновый показатель указывает на хорошую коллоидную стойкость опытных образцов.

В научной литературе приведены результаты исследований, на основании которых предложена технология производства пива с использованием несоложеной гречихи в количестве до 20% к массе зернопродуктов. Гречиха отличается высоким содержанием рутина (витамин Р), превосходит многие крупяные культуры по содержанию железа, меди, кальция, фосфора, цинка и других элементов. Полученное пиво соответствует качественным показателям светлых сортов пива [75, 78, 129].

Учеными Санкт-Петербургского университета низкотемпературных и пищевых технологий в качестве несоложеных зернопродуктов предложено применять смесь гречихи и амарантового шрота. Авторами установлено, что амарантовый шрот наряду с гречихой можно отнести к сырью с низким содержанием глютена, что предполагает возможность создания функционального напитка [50].

ю

Применение амарантового шрота в качестве нетрадиционного сырья в биотехнологических процессах производства пива подробно рассмотрено в работе Букина А.А. [11]. Автор диссертационной работы провел экспериментальные исследования влияния предварительной влаготепловой подготовки амарантового шрота на степень гидролиза крахмала амаранта и на углеводный состав сусла. Установлено, что, изменяя параметры влаготепловой обработки, можно влиять на количественный и качественный состав затора. При этом отмечается, что добавление амарантового шрота приводит к снижению продолжительности протекания отдельных стадий гидролиза.

Наряду с амарантовым шротом и травой амаранта при приготовлении пива исследователи используют и цельное зерно данной культуры с целью стабилизации качества пива за счет содержащихся в зерне пектиновых веществ. Приводится характеристика отличительных особенностей амаранта в сравнении с другими зерновыми культурами: высокое содержание белка — 11,8—19,0%, значительное содержание аминокислот, более высокое содержание свободных аминокислот по сравнению с пшеницей, наличие мелких по размеру крахмальных зерен, высокое содержание липидов — 4,8—8,1%, из них 80% ненасыщенных жирных кислот, высокий уровень содержания минеральных веществ. Отмечено, что с увеличением концентрации пектина в пиве появляется оригинальный привкус, стойкость и высота пены увеличивалась в несколько раз. Добавление пектина, полученного из травы амаранта, способствовало большей компактности пены. Срок хранения пива с увеличением содержания пектина, по данным исследователей, заметно увеличивался [98].

Гусевой Г.В. при приготовлении пива предложено использовать целое зерно амаранта в качестве несоложеной добавки. При этом автором подчеркивается возможность замены 15% пивоваренного солода амарантом без применения ферментных препаратов и получения пива с высокими качественными показателями. В случае применения ферментных препаратов при затирании зернопро- дуктов возможна замена солода на амарант в количестве до 50% [37].

Учеными МГУПП установлена возможность эффективного использование ржи взамен части ячменного солода. По мнению исследователей, замена части солода рожью придает особый вкус пиву и повышает его пеностойкость. Следует отметить, что рожь дает вязкие растворы, обусловленные наличием в зерне большого количества сахаров, растворимых гемицеллюлоз и гумми-слизей, на 75—80% состоящих из высокомолекулярных пентозанов. Эту проблему авторы предлагают решить путем применения ферментных препаратов [44].

В последнее время в условиях жесткой конкуренции на рынке продукции пивоварения получила развитие технология пива с использованием нетрадиционного сырья растительного происхождения с целью формирования специфических органолептических и физико-химических свойств продуктов, а также повышения их пищевой ценности.

Пищевая ценность пива обусловлена в основном углеводами. Углеводы и продукты их биопревращений формируют полноту вкуса, аромат и консистенцию напитка.

В этой связи исследователи и практики активизировали работу по созданию сортов пива с использованием натуральных добавок: продуктов переработки зерна, трав, кореньев, плодов, ягод и специй. Как правило, такие добавки обеспечивают формирование специфических органолептических свойств напитка [111]. При этом некоторые из них играют также технологическую роль, интенсифицируя процессы производства пива и повышая его стабильность при хранении. В отдельных случаях добавки делают продукт более ценным с точки зрения его пищевой и биологической ценности [116].

Технологический опыт использования нетрадиционных добавок в пивоварении обобщен Помозовой В.А. [134]. Автором разработана их классификация в зависимости от назначения и вида основных целевых компонентов, вносимых в продукт (рис. 1.1).

Нетрадиционные добавки, по мнению автора, выполняют технологические функции, формируют органолептические и физикохимические свойства, смягчают действие алкоголя на организм, повышают пищевую ценность пива и формируют ряд его новых свойств.

Продукты растительного происхождения считаются важными компонентами здорового питания, придающими пиву профилактические и функциональные свойства, обогащающие его витаминами, минеральными компонентами, биологически активными веществами. Пиво приобретает специфические органолептические и физико-химические показатели, которые в свою очередь, могут влиять на его пищевую ценность и формировать ряд новых свойств, в том числе лечебных.

В европейских странах вместо 10—20% солода, применяемого в пивоварении, используются специально разработанные заменители, количество которых в США достигает 50%. В среднем

Рис. 1.1. Классификация нетрадиционных добавок, используемых в производстве пива [134]

в мировом пивоварении уровень замены солода составляет 16%. Объективными причинами использования солодозаменителей называют ограниченные резервы солода в большинстве стран и высокие цены на него. Кроме того, по мнению некоторых исследователей, солод придает пиву характерную окраску и специфический солодовый привкус, не всегда обеспечивая требуемую прозрачность готового продукта [246].

Вызывают интерес исследования, связанные с обоснованием возможности разработки технологии пива и пивных напитков с использованием нетрадиционных добавок, содержащих в своем составе биологически активные компоненты растительного происхождения. К таким добавкам относят продукты переработки плодов, ягод, различные виды ароматического и неароматического растительного сырья, ароматические и вкусовые добавки [55, 60, 124, 136, 196].

Разработана технология пива специального с добавлением экстрактов из аралии маньчжурской, основанная на добавлении экстракта аралии на стадии дображивания пивного сусла. Установлено повышенное содержание спирта в образцах с экстрактом из листьев растения и изменение цветности в образцах с экстрактом из корней и ягод [128].

Заслуживают внимания направления исследований, связанных с поиском сырья, богатого антиоксидантами и способного создать оригинальные органолептические свойства готового продукта. В качестве одного из видов такого сырья рассматривалась облепиха, плоды которой богаты витамином Е, С и флавоноидами.

По данным авторов, внесение в затор плодов облепихи ускоряет процесс фильтрования, повышает выход пивного сусла и снижает тиобарбитуровое число, свидетельствующее о менее интенсивном протекании окислительных процессов в присутствии указанной добавки. Применение облепихи при производстве пивного сусла положительно отразилось и на содержании в нем потенциальных му- теобразователей. В присутствии плодов этого растения интенсифицируются гидролитические процессы, о чем свидетельствует увеличение содержания в опытных образцах мальтозы и аминного азота. Проведенные исследования показали, что использование плодов облепихи при затирании повышает восстанавливающую способность сусла, что положительно отражается на процессе фильтрования заторов, выходе сусла и содержании в нем сахаров и аминного азота. Внесение плодов облепихи в затор интенсифицирует процесс сбраживания сусла, активизирует размножение дрожжей и способствует выработке пива с повышенной биологической и вкусовой стабильностью [9].

Разработаны технология и рецептура специального пива с использованием сброженных основ из плодово-ягодного сырья, меда, их комбинаций, сброженных медовых и плодово-ягодных напитков [43, 132, 134], а также технология пива на основе клюквенного сока [135].

Предложена технология пива специального с использованием яблочного и вишневого соков длительного хранения [63, 145].

Учеными Могилевского государственного университета продовольствия предложена технология производства новых сортов пива с использованием нетрадиционного растительного сырья, производимого в Республике Беларусь. Исследованы физико-химические показатели качества светлого пивоваренного солода, базилика, корицы, тмина, гвоздики, эстрагона. Проведено экстрагирование ценных веществ из базилика и эстрагона с использованием различных режимов экстракции с целью выбора оптимальных температур, продолжительности экстракции и соотношения сырья и экстрагента [77].

Наиболее перспективным сырьем, совершенно не содержащим глютена, является гречиха. Гречиха имеет много дополнительных для здоровья свойств. Белок гречихи характеризуется высоким содержанием лизина. В ней содержатся фитостеролы (в частности рутин — витамин Р), снижающий уровень холестерина. Гречиха превосходит другие культуры по содержанию ниоцина, рибофлавина, фолиевой кислоты, тиамина, а также растворимых и нерастворимых пищевых волокон. В ней содержится значительное количество микроэлементов — железа, меди, кобальта, марганца и других элементов, необходимых для жизнедеятельности человека [35, 188]. Кроме того, потребление гречихи и приготовленных из нее продуктов благотворно сказывается на лечении сахарного диабета 2-го типа, что объясняется присутствием фагопиринов.

Таким образом, использование гречихи для производства пивоваренного солода, а из него пива, является актуальным.