Методологические основы оценки и управления качеством пива с заданными потребительскими свойствами и технология его производства в условиях информационной неопределенности
На правах рукописи
ТРЕТЬЯК ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПИВА С ЗАДАННЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИМИ СВОЙСТВАМИ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук
и)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2013 2
Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» на кафедре «Метрология, стандартизация и серти фикация»
Официальные оппоненты: Красуля Ольга Николаевна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управлений им. К.Г. Разумовского», кафедра «Технология продуктов питания и экс пертизы товаров», профессор Елисеев Михаил Николаевич доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им. Г.В.
Плеханова», кафедра «Товароведение и товарная экспертиза», профессор Тырсин Юрий Александрович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», кафедра «Органическая, пищевая и биохимия», заведующий кафедрой
Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и вино дельческой промышленности» (ГНУ ВНИИПБиВП) Россельхозакадемии
Защита состоится «03» октября 2013 года, в 11 часов на заседании диссерта ционного совета Д 212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», по адресу: 109029, г. Москва, ул. Талалихина, дом 31, ауд. 13 (первый этаж).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управлений им. К.Г. Разумовского».
С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/ и МГУТУ им. К.Г. Разумовского:
http://mgutm.ru/graduates-and-doctors/dissertation-councils/d%20212.122.05.php
Автореферат разослан: «» _ 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.122.05, к.т.н., доцент Г.И. Козярина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Пандемия «пивного алкоголизма» захлестнула европей ские страны, превратившись из социальной проблемы одной страны в политическую проблему сохранения европейского генофонда. Рекомендации ВОЗ по антиалкоголь ной политике для Европы сводятся к запретительным мерам, пропаганде ограничи тельных безопасных доз потребления пива, запрету корпоративной рекламы и к уже сточению ценовой политики, и никак не влияют на технологию пивоварения.
Научные исследования национальных школ Германии, Англии, Чехии показали возможность влияния на качество конечного продукта многочисленных факторов, но все эти исследования не заканчивались созданием единой системы требований к каче ству пива. Требования национальных стандартов оказались сконцентрированными во круг оценки качества пены, цвета пива и исходного сырья. Ни в одном из националь ных стандартов не регламентированы требования к ингредиентному составу пива.
Для оценки качества пива западные исследователи углубились в создание анали тических приборов, включая самые современные иммуноферментные методы. Однако современные химико-аналитические системы, разработанные и принятые на вооруже ние международными аналитическими центрами пивоваренных объединений: Евро пейской пивоваренной конвенцией (EBC), Аналитической комиссией стран Централь ной Европы (MEBAK), Американским сообществом химиков пивоваров (ASBC) на се годняшний день недоступны отечественным заводским лабораториям из-за высокой стоимости и недостаточного приборного оснащения и кадрового обеспечения.
Отечественные исследовательские школы внесли существенный вклад в обще мировой научно-технический прогресс пивоварения. Под руководством академика РАСХН Л.А. Оганесянца (ГНУ ВНИИПБиВП) решаются биотехнологические пробле мы пивоварения;
большой вклад в решение проблем технологии бродильных произ водств и ферментных препаратов вносят труды академика МАЭН М.В. Гернет;
науч ные основы взаимодействия ферментов и мембран, относящихся к пивоваренной ин женерии, разрабатываются коллективом МГУПП под руководством Б.Н. Федоренко.
Известны труды зарубежных ученых в области оценки вкусовых веществ в пиве. К ним принадлежат работы M.C. Meilgaard, предложившего классифицировать вкусовые вещества пива на четыре группы с учетом преобладания концентраций этих веществ над порогами их ощущений, однако комплексной количественной оценки им не про водилось.
Принципы менеджмента качества (ГОСТ ISO 9000-2011, ГОСТ ISO 9001-2011) требует от производителей «понимать текущие и будущие потребности потребителей продукции, выполнять их требования и стремиться превзойти их ожидания». При этом от производителей требуется разработать оптимальную систему технологиче ских мероприятий, понимаемую как «совокупность взаимосвязанных или взаимодей ствующих процессов, обеспечивающих оптимальные потребительские свойства про дукта». Опубликовано огромное количество разрозненных научных исследований по оптимизации отдельных этапов пивоварения, но каждый из них в отдельности не спо собен обеспечить требуемый уровень качества пива. Отсутствуют системные исследо вания, обеспечивающие повышение качества пива. Остается дискуссионным само по нятие «безопасность» как элемента «качества» пива или степени его внешнего загряз нения. Не прекращаются дискуссии национальных исследовательских школ о «поль зе» и «вреде» пива. Возникшая ситуация информационной неопределенности как в отношении статуса пива, так и его критериев качества и безопасности для потреби телей требует разработки системных решений, направленных на обеспечение каче ства пива как пищевого напитка.
Цель исследования. Разработать методологические основы оценки и управ ления качеством пива, включая комплекс технико-технологических решений, поз воляющих в условиях информационной неопределенности производить пиво с за данными потребительскими свойствами.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– провести системный анализ жизненного цикла производства пива в услови ях информационной неопределенности на основе методологии функционального моделирования;
– исследовать возможность применения экспертных методов оценки потреби тельских предпочтений для расширения номенклатуры показателей качества пива;
– изучить динамику использования биологического ресурса пивоваренного сырья по технологическим этапам пивоварения и оценить технологические потери в условиях неопределенности состава сырья и технологических операций;
– разработать новые подходы к оценке биологической ценности пива и но менклатуру показателей качества и безопасности пива как пищевого напитка;
– обосновать инструментально определяемые уровни нормирования вкусо ароматических и токсикологических характеристик пива и пивных напитков;
– обосновать новые товароведные критерии оценки вкусоароматической со ставляющей пива и пивных напитков;
– обосновать систему принятия управленческих решений на базе новых тре бований к качеству и безопасности пива, оформленных в виде проекта стандарта;
– разработать комплекс химико-аналитических решений для подтверждения соответствия фактических показателей качества анализируемого пива разработан ным требованиям;
– разработать комплекс научно-технических решений по оптимизации тех нологического процесса для обеспечения качества пива с заданными потребитель скими свойствами.
– предложить методологические основы системного подхода к товароведной оценке пива как пищевого напитка в условиях информационной неопределенности.
Научная концепция исследования направлена на совершенствование мето дологии системного подхода к обеспечению оптимальных потребительских свойств пива и пивных напитков в условиях существующей неопределенности комплекса факторов, влияющих на качество и безопасность пива.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
– методология системного подхода к управлению качеством пива в условиях информационной неопределенности на основе функционального моделирования соотношений комплекса нормативно-правовых, сырьевых и технологических фак торов;
– новые товароведные критерии оценки качества пива, базирующиеся на нут рициологическом подходе и объективных методах контроля концентраций веществ химического состава пива, определяющих его «вкусоароматический букет»;
– методология обеспечения безопасности пива как пищевого напитка, осно ванная на новых уровнях нормирования токсичности содержания потенциально токсичных микропримесей в составе пива;
– алгоритм химико-аналитического сопровождения концепции обеспечения качества и безопасности алкогольной продукции в условиях современного произ водства;
– система технико-технологического обеспечения качества и безопасности пива с заданными потребительскими свойствами в условиях информационной не определенности;
Научная новизна. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований:
– предложена оригинальная модель функционального моделирования, вклю чающая создание оптимального технологического процесса за счет обеспечения соответствия управляющих воздействий и качества конечного продукта в условиях информационной неопределенности;
– обоснован вектор потребительских предпочтений различных групп потре бителей пива (на примере Оренбургской области) с использованием теории нечет ких множеств и метода парных сравнений;
– разработан оригинальный методологический подход к изучению динамики биоэлементов пива в технологической системе «сырье–полупродукт–готовый про дукт», позволяющий обеспечить прослеживаемость использования биологического ресурса сырья по технологическим этапам пивоварения;
– предложены новые критерии оценки качества пива и его биологической ценности, основанные на нутрициологическом подходе взамен существующего са нитарно-эпидемиологического;
– предложены новые критерии оценки вкусоароматических свойств пива в виде соотношений «доз вкуса», характеризующих специфику вкусоароматического букета любого бренда пива, которые предложено определять количественно как отношения концентраций вкусоароматического компонента в одном литре пива к его концентрации, определяющей «порог распознавания», что позволяет адаптивно управлять вкладом основных вкусоароматических компонентов из шести вкусо ароматических групп в «букет вкуса и аромата» пива и создавать требуемый вкусо ароматический профиль конечного продукта;
– впервые обоснована и разработана методика оценки суммарной токсичности поглощенной дозы пива с применением нового критерия токсичности – индивиду альной токсичности основных ингредиентов химического состава пива;
– разработана концепция управления биотехнологическим процессом главно го брожения путем разделения этапов прироста биомассы и гликолиза, требующих принципиально различных технологических условий (температурных, кислород ных и культуральных) для оптимальной реализации дрожжами своих различных биологических функций;
– разработана концепция обеспечения безопасности потребления пива, ко торая базируется на фармакологических и токсикологических принципах нормиро вания токсичности веществ ингредиентного состава взамен существующих принци пов определения токсичности по «нулевому уровню (ПДК)»;
– обоснована необходимость замены высокотемпературного режима кипяче ния пивного сусла с хмелем на низкотемпературный режим СВЧ-стерилизации для исключения образования психотропных и канцерогенных веществ, переходящих в готовый продукт, и установлены закономерности этого процесса;
– разработан новый методологический подход к оценке качества пива, вклю чающий определение показателей токсичности и вкусоароматических свойств ос новных компонентов состава пива. Для оценки токсичности рекомендовано сравне ние фактических доз токсичности с эталоном в виде токсичности 100,0 г чистого этанола. Для оценки вкусоароматической составляющей букета пива предложен критический уровень суммарной дозы вкуса, равный не менее 28 вкусовых единиц.
– научно обоснован принципиально новый подход к методу управления тех нологическим процессом пивоварения в виде новой структуры управляющего фор мального нейрона нижнего уровня, обладающего функцией обратной связи и управлением «по отклонению» от заданных параметров качества полупродукта в процессе технологического поэтапного превращения сырья в готовый продукт.
Практическая значимость результатов исследования:
– предложена новая методика мониторинга потребительских предпочтений различных групп потребителей пива, использующая теорию нечетких множеств и метод парных сравнений, которая применяется центром социологических и марке тинговых исследований;
– на основе результатов диссертационного исследования разработаны ТУ 9184-001-56090574-2012 «Плазмолизат отработанных пивных дрожжей;
– разработаны рекомендации для включения в проект ФЗ «Технический ре гламент на пивоваренную продукцию», касающиеся обеспечения качества и без опасности продукции;
– разработан маркетинговый подход к оптимизации ассортимента продук ции пивоваренных предприятий, учитывающий потребительские предпочтения со циальных групп, относящихся к пиву как к вкусовому и безопасному товару;
– разработана методика расчетно-инструментальной оценки токсичности и вкусоароматического букета пива и пивных напитков, апробированная в ходе «кон трольной закупки», и позволившая дифференцировать исследованные образцы по вкусоароматической составляющей и токсикологическим свойствам;
– разработаны рекомендации к новой акцизной политике, предусматриваю щей как налоговые преференции для сортов пива с повышенными вкусоароматиче скими свойствами и минимальной дозой токсичности, так и акцизные сборы для высокотоксичной продукции с минимально выраженными вкусоароматическими свойствами, которые определяются по номограмме, разработанной автором диссер тации;
– разработан проект стандарта качества и безопасности пива, основные по ложения которого предлагается включить в национальный стандарт ГОСТ Р 51194 2009, что позволит значительно улучшить потребительские свойства пива за счет повышения уровня объективности количественных значений номенклатурных пока зателей, которые могут быть определены инструментально доступными для завод ских лабораторий методами;
– разработан алгоритм химико-аналитического сопровождения проекта стандарта, включающий следующие методы контроля качества и безопасности:
скриниговые методы определения содержания этанола и ППБ;
определение содер жания этанола по температуре кипения пробы;
экспресс-методы определения со держания ацетоина (патент РФ 2281498) и диацетила (патент РФ 2415418);
опреде ления содержания действительного экстракта по сухому остатку пробы;
определе ние степени минерализации по зольному остатку пробы;
определение срока годно сти пива по микробиологическим критериям. Разработанные методы внедрены на предприятиях;
– разработан ряд новых технико-технологических решений, защищенных патентами РФ, которые позволяют производить пиво с заданными потребительски ми свойствами. Наиболее значимыми из них являются: способ производства пива (патент РФ 2383587), позволяющий путем внесения добавок протекторного дей ствия снизить токсичное влияние этанола в сочетании с токсичными микроприме сями пива;
способ низкотемпературного кипячения сусла с хмелем, исключающий накопление в готовом продукте психотропных и канцерогенных веществ (патент РФ 97130);
способ управления процессом пивоварения (патент РФ 2396101) на базе формального нейрона с обратной связью, позволяющий обеспечить качество конеч ного продукта на основе управления по отклонению от заданных параметров каче ства промежуточного продукта в процессе его преобразования из сырья в полупро дукт и готовый продукт;
способ управления этапом фильтрации (патент РФ 2405812) на базе четырехконтурного фильтрационного автомата, позволяющий многократно увеличить скорость фильтрации и степень выщелачивания пивной дробины;
устройство озоновоздушной осушки и стерилизации зернопродуктов (па тент РФ 98091), предотвращающее поступление в готовое пиво колиформных бак терий и микотоксинов.
Материалы исследований опубликованы в двух монографиях и используются в учебном процессе при чтении лекций, в курсовом и дипломном проектировании студентов, обучающихся по основным образовательным программам подготовки специалистов 200503 «Стандартизация и сертификация», 220501 «Управление каче ством» 260501«Технология продуктов общественного питания»;
магистров и бака лавров по направлениям подготовки 100800 «Товароведение»;
221700 «Стандарти зация и метрология, 221400 «Управление качеством» в ФГБОУ ВПО «Оренбург ский государственный университет», а также в ФГБОУ ВПО «Башкирский государ ственный аграрный университет».
В условиях реального производства (ЗАО «Оренбургская пивоваренная ком пания «Гофман»;
ООО «Иваныч», ЗАО «Пивоварни Ивана Таранова», ООО «Уральская пивоваренная компания») проведены опытно-промышленные варки пи ва и на типовых линиях выполнены «технологические прогоны» для оценки мате риального баланса и для проверки эффективности этапов предлагаемого алгоритма.
Методики оценки вкусоароматических и токсикологических характеристик пива апробированы при определении объективных характеристик образцов пива, заяв ленных на региональный этап конкурса «100 лучших товаров». Технология произ водства пива принята к внедрению на производстве на ЗАО «Оренбургская пивова ренная компания «Гофман», в ООО «РАСТ».
Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертацион ной работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конференциях различного уровня, в том числе: IV-й международной научно-практической конференции «Потре бительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг (г. Орел, 2007);
междуна родной научно-практической конференции «Пищевая промышленность: Состояние, проблемы, перспективы» (г. Оренбург, 2009);
IV-й Всероссийской научно практической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИПИ технологии» (г. Оренбург, 2009);
V-й и VII-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в про мышленности» (г. Санкт-Петербург 2008, 2009);
XI-й международной научно технической конференции «Кибернетика и высокие технологии 21 века» (г. Воронеж, 2010);
международной научно-практической конференции «Совершенствование си стем автоматизации технологических процессов» (г. Минск, 2010);
IV-й, V-й между народных научно-практических конференциях «Пищевая промышленность и агро промышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза. 2010, 2011);
международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2010);
между народной научной конференции «Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации» (г. Оренбург, 2010);
III-й международной научно практической конференции «Научные основы и опыт применения биоэлементов в медицине, спорте, пищевой промышленности и сельском хозяйстве» (г. Оренбург, 2011);
VI-й Российской научно-практической конференции. «Проблемы медицины, биологии, экологии и новые научные технологии в XXI веке» (г. Оренбург, 2011);
II-й Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в промышлен ности, науке и образовании» (г. Оренбург, 2010);
XVII-м Международном симпозиуме «Актуальные проблемы Восстановительной медицины, спортивной медицины, лечеб ной физкультуры, курортологии и физиотерапии» (Исландия, г. Рейкьявик, 2012).
Результаты научных исследований были отмечены бронзовой медалью X Мос ковского международного салона инноваций и инвестиций (г. Москва, 2010).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 62 печат ные работы, в том числе 2 монографии, 18 научных статей в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, а также в материалах конференций, симпозиумов и форумов. Получено патентов Российской Федерации на изобретения и полезные модели, зарегистрирова ны технические условия ТУ 9184-001-56090574-2012.
Методы исследований. Решение поставленных в диссертации задач обеспечи валось использованием современных методов проблемно-тематического анализа;
международных принципов обеспечения качества и безопасности, методов системного анализа, включая функциональный анализ жизненного цикла пива;
методов математи ческой статистики, математического, имитационного и физико-химического модели рования;
вычислительных экспериментов, компьютерного моделирования, теории ис кусственных нейронных сетей (ИНС). Для решения химико-аналитических задач ис пользованы возможности АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва);
ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии (филиал г. Оренбург);
ФГУЗ «Центр гигиены и эпиде миологии по Оренбургской области»;
Института Токсикологии (г. Санкт-Петербург);
Экспертно-криминалистического отдела Федеральной Службы РФ по контролю за оборотом наркотиков (Управление по Оренбургской области);
Судебно-химического отделения ГУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы» Минздравсоцразвития Оренбургской области;
испытательной лаборатории ФГУ Государственный Центр аг рохимической службы «Оренбургский»;
кафедр химии и пищевой биотехнологии ФГБОУ «Оренбургский государственный университет». При этом применялись физико химические методы контроля, принятые в практике Государственных фитосанитарных служб, а также научно-исследовательские аналитические методы. Нормативные доку менты, использованные при анализе конкретных предметов исследований, приведены в соответствующих главах диссертации. Экспериментальные методы физико-химических воздействий на сырье выполнены на базе ПК «Старт» (г. Долгопрудный Московской области). Социологические исследования мнений респондентов г. Оренбурга и Орен бургской области проведены с участием Оренбургского Центра социологических и мар кетинговых исследований.
Алгоритм проведения теоретических и экспериментальных исследований по изу чению факторов, влияющих на качество и безопасность пива, включал изучение миро вого опыта производства пива;
анализ опыта информационного обеспечения и степени информированности потребителя (анализ потребительских предпочтений респондентов г. Оренбурга и изучение опыта мировых научно-исследовательских школ по содержа нию микропримесей пива, влияющих на здоровье потребителя);
анализ национальных нормативных документов, регламентирующих требования к качеству пива;
изучение баланса сырьевого ресурса методом «технологического прогона» на типовых линиях пивоваренных предприятий;
изучение химико-аналитическими методами динамики из менения сырьевого ресурса в ходе технологического процесса (сырье–сусло–молодое пиво–готовый продукт);
разработку научно-технических решений по оптимизации про блемных этапов производства пива;
разработку системы требований по обеспечению качества пива с заданными потребительскими свойствами на основе принципов соот ветствия управляющих воздействий и функции «Производить пиво» (рисунок 1).
Личный вклад автора состоит в анализе международного опыта, выявлении проблемных вопросов и обосновании путей их решения;
разработке структуры и схемы проведения исследований, организации, проведении и обобщении результатов теорети ческих исследований, анализе полученных экспериментальных результатов;
автором разработана концепция оценки качества и безопасности пива для потребителя, приме нен функционально-логический подход к оценке взаимозависимостей многих факторов, объединенных единой целью – обеспечением заданного качества конечного продукта;
создана система товароведческих характеристик пива как пищевого напитка;
при разра ботке патентных решений по оптимизации проблемных этапов производства пива авто ром определены направления научно-технических исследований и способы достижения положительных эффектов;
автором разработан проект стандарт качества и безопасности пива, алгоритм его химико-аналитического сопровождения;
предложены критерии – признаки фальсификации пива.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 450 страницах, содержит 120 таблиц, 144 рисунка. Биб лиографический список включает 390 источников литературы, в том числе 33 публика ции иностранных авторов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость исследова ния, апробация работы, основные положения, выносимые на защиту, список публи каций, структура и объем диссертации, личный вклад автора.
Разработка методологических основ оценки и управления качеством пива с заданными потребительскими свойствами и технология его производства в условиях информационной неопределенности Изучение мирового опыта Проблемно-тематический анализ нор- Выявление компонентов состава Анализ опыта инфор технологии производства мативных документов, регламенти- пива, неблагоприятно влияющих мационного обеспече пива рующих требования к качеству на здоровье потребителя.
ния потребителя конечного продукта Выявление органов-систем, Проблемно-тематический анализ подверженных воздействию ток Формулировка ограничительных тре исследований по реконструкции сичных микрокомпонентов соста бований к свойствам пивоваренного производства для изучения ва пива сырья, неблагоприятно влияющих на направления научно- качество конечного продукта Анализ потребительских технического развития предпочтений респон Разработка новой концепции:
дентов Оренбурга и об- «оценка качества и безопасности Разработка требований к стандарту ласти как возможной безопасности пива» качества и безопасности пива как основы стандарта Разработка научно пищевого продукта качества и безопасности технических решений по опти пива мизации проблемных Разработка методов управ этапов производства пива ления качеством пива и сниже Разработка алгоритма ния его токсикологических химико-аналитического сопро- характеристик Поиск путей Варка вождения стандарта для оценки Стерилизация фильтрация Брожение детоксикации сусла сырья соответствия фактических пока пива зателей качества Поиск критериев токсичности пива нормируемым Разработка метода управления технологическим процессом Разработка принципов Оценка соответствия:
Разработка возможности Разработка принци технологической кор- цена - качество реализации обратной связи в пов технологическо рекции параметров го мониторинга ИНС полупродукта качества от заданных моделью Рисунок 1 – Структурная схема исследований В первой главе «Функциональное моделирование как методологическая основа изучения факторов, влияющих на жизненный цикл производства пива» апробирован метод «Пять почему?» как инструмент системного анализа влияния факторов на качество готового продукта, рекомендованный специалистами в области обеспечения качества (Глуд кин О.П., 2001) и методология функционального моделирования (Рекомендации Р 50.1.028 2001). Сделан вывод, что технологическими методами добиться заданного качества пива можно используя функциональный анализ жизненного цикла производства пива с точки зрения «инженера по качеству», выполненный в программной среде BPWin. Предложена оригинальная модель функционального моделирования, не применявшаяся ранее для анали за технологии производства пива, состоящая в том, что в условиях неопределенности пара метров многоэтапного технологического процесса, включающего биотехнологические эта пы, создание оптимальной технологии производства пива (функция «Производить пиво») достигается путем обеспечения соответствия управляющих воздействий (С1–С3) и конечной продукции требуемого качества (О1), причем эти требования должны быть сфокусированы в Стандарте качества и безопасности конечного продукта (С2), ориентированном на совокуп ность свойств «идеального пива» (С1) как эталона качества (рисунок 2).
Условные обозначения: С1, С2, С3 (Control) – управляющие воздействия;
О1, О2, О3 (Out put) – выходы технологического процесса;
I1, I2 (Input) – ресурсные и материальные (сырьевые) входы;
М1, М2, М3 (Mechanism) – механизмы, обеспечивающие качество и безопасность техно логического процесса Рисунок 2 – Обобщенная функционально-логическая модель производства пива Во второй главе «Исследование потребительских предпочтений свойств пива Оренбургской области» на основе рекомендаций стандартов ГОСТ Р ISO 9001-2011 и ISO 20252-2006 проведено анкетирование 750 человек при использо вании выборки на основании квот различных групп населения. Используя теорию нечетких множеств, установлены предпочтения респондентов в зависимости от возраста, образовательного и материального цензов (таблица 1, а-в;
рисунок 3).
Таблица 1 – Терм-множество лингвистической переменной: а) «возраст – сорт пива», б) «образование – сорт пива», в) «доход – сорт пива» max xi Возраст Светлое Полутемное Темное 18–25 0,17 0,01 0,01 0, 25–40 0,19 0,02 0,03 0, А = 40–55 0,17 0,02 0,03 0, 56–65 0,01 0,01 0,01 0, max yi 0,06 0, 0, а) max mi Образование Светлое Полутемное Темное среднее 0,03 0,01 0,01 0, средне-специальное 0,02 0, 0,3 0, В = незаконченное высшее 0,15 0,13 0,01 0, высшее 0,24 0,19 0,02 0, max yi 0,57 0, 0, б) max ni Доход Светлое Полутемное Темное 2000–4000 0,09 0,07 0,01 0, 4000–6000 0,24 0,02 0, 0, С= более 6000 0,08 0,04 0,01 0, max yi 0,35 0, 0, в) Рисунок 3 – Результаты мониторинга потребительских предпочтений различных групп потребителей пива в Оренбургской Потреби области тельские пред почтения ре спондентов Оренбурга и области изучены методами социологических исследований, квалиметрии с декомпозициями «Дерева свойств» и «Дерева показателей качества» пива относительно базового образца, за который приняты требования существующих нормативных документов. Результаты расчета уровня качества продукции, определяе мого по значению комплексного показателя, позволили сделать вывод, что уровень качества пива, например марки «Гофман», ниже уровня качества базового образца на 0,049, что свидетельствует о его невысоком качестве. Методы социологических ис следований и квалиметрической оценки не позволили установить зависимость каче ства готового пива от технологии его производства. Преобладающим во мнениях ре спондентов является страх перед возможной токсичностью пива (4,652 балла);
содер жание алкоголя (1-5 %) не было доминантным (2,223 балла) во мнениях относительно общего уровня качества пива (рисунок 4).
Основой формирования номенклатуры показателей качества является удо влетворение социальной привычки «общения за кружкой пива», регидратация (до 5 л в сутки), восполнение минеральных запасов организма. Результаты анализа данных опроса мнений технологов по ранжированию 20-ти критериев, которым должно удовлетворять качество пива, совпали с векторами предпочтений непро фессиональных респондентов. Сделан вывод, что профессиональных знаний экс пертов и технологов недостаточно для обоснования стандартизованных требова ний к качеству и безопасности пива.
Общее удовлетворение пивом (баллы): 1 – вкус;
2 – аромат;
3 – выраженная хмелевая горечь;
4 – содержание алкоголя;
5 – про зрачность;
6 – пенообразование;
– риск последствий повышенного содержания сивушных масел;
8 – срок и условия хранения;
9 – страх вредности пива;
10 – цена;
11 – эстетическая привлекатель ность упаковки;
12 – объем упа ковки;
13 – тара;
14 – название марки (бренд);
15 – количество и характер информации на этикет ке;
16 – реклама;
17 – доступ ность;
18 – рекомендации друзей;
19 – допродажное обслуживание (охлаждение);
20 – места прода жи и потребления Рисунок 4 – Вектор потребительских предпочтений респондентов Оренбургского региона Третья глава «Изучение динамики использования биологического ре сурса пивоваренного сырья по технологическим этапам пивоварения».
3.1 Изучение материального баланса технологической линии по получению светлого пива «Медногорское» и «Жигулевское» нефильтрованное методом «техно логического прогона» позволило установить технологические потери по этапам про цесса пивоварения. Установлено, что на первых этапах технологического цикла про изошла потеря в 5,66 % ресурсов исходного сырья (как разница между экстрактивно стью конгрессного и реального сусла). Эффективность использования сырья в данном технологическом цикле составила всего 10,56 %. Установлено, что массовые потери растворимых экстрактивных веществ при производстве пива «Медногорское» за счет белковой составляющей при кипячении составили 9,4 %;
на получение всего объема спирта в пиве дрожжи затратили 52,0 % общего ресурса массовой доли сухих веществ в начальном сусле. В процессе двухчасовой варки горячего пивного сусла произошла потеря 10,0 % воды за счет упаривания.
Таким образом, установлено, что общие технологические затраты сухих ве ществ в процессе брожения составляют 71,5 % от общего ресурса экстрактивных су хих веществ в исходном сырье. Остальные 28,5 % отнесены к эксплуатационным по терям технологической линии, из которых 10,0 % составляют потери белков при кипя чении, а 18,5 % – дефекты (неполнота) экстракции сухих веществ из первичного сы рья. Повышение эффективности экстракции на этапах затирания и фильтрации затора позволило бы повысить выход готового пива на 18 % с каждой варки.
3.2 Технологические потери, установленные при анализе технологической ли нии производства пиво «Жигулевское», составили:
– нормативные потери экстракта с дробиной 1,65 кг на каждые 100,0 кг солода;
– потери воды с дробиной – 8,3 %;
– потери сусла при выпаривании и охлаждении – 6,0 %;
– потери сусла при перекачке в бродильный чан – 3,5 %;
– потери пива при фильтрации и розливе – 3,0 и 2,37 % соответственно;
3.2.1 Исследование динамики изменения концентраций ионов биоэлементов при солодоращении путем сопоставления концентраций минеральных веществ в соло де относительно ячменя позволило выявить значительные потери макро- и микроэле ментов в солоде. При этом особенно значительны потери лития и алюминия. Менее других снизились концентрации кальция (14 %), кремния (29 %) и натрия (32 %).
При проращивании ячмень теряет больше всего селена, хрома и марганца;
потери других микроэлементов приближаются к 30 %. Таким образом, исследование показа ло, что в процессе солодоращения солод теряет почти половину биоэлементов зерно вого ресурса. Установлено, что фуражное зерно более высоко минерализовано отно сительно пивоваренного ячменя первого класса.
3.3 Расчет материального баланса пивоваренного сырья и изучение динамики изменения концентраций минеральных веществ в процессе приготовления пива «Жигулевское нефильтрованное» позволили установить, что ни один из компонен тов пивоваренного сырья не является исключительным поставщиком конкретного набора биоэлементов состава пива. Установлено, что солод не всегда является единственным поставщиком биоэлементов. В балансе селена, лития, свинца, стронция, бора и ванадия существенный вклад играет вода. Вклад дрожжей преоб ладает в балансе никеля, кадмия и кобальта. Преобладающие концентрации таких веществ как мышьяк и ртуть, а также олова и ванадия, поступают в пиво из соло да. Никель в сусло поступает в основном из воды и дрожжей. Соотношения мине рального баланса 25 ионов минералов состава сырья на примере группы микроэле ментов приведены на рисунке 5.
3.4 Динамика изменения массовых концентраций минеральных веществ по технологической цепочке: солод сусло молодое пиво готовое пиво. При изу чении динамики макроэлементов нами установлено, что уменьшение массовых долей макроэлементов происходит незначительно и равномерно. При этом литий, натрий и калий переходят в состав пива из сырья практически полностью, но прак тически полностью теряется алюминий. Важно отметить, что кальций, магний, фосфор, а также кремний, переходят из состава сырья в пиво практически на 50,0 % (рисунок 6).
Рисунок 5 – Распределение микроэлементов в сырье Динамика макроэлементов Содержание, доли 0, 0, 0, 0, а б вг абв г а б вг а бв г абвг а б вг абв г Ca P Mg Si Na K Al Макроэлементы а - сырье б - сусло/сырье в - молодое пиво/сырье г - готовое пиво/сырье Рисунок 6– Изменение соотношений концентраций макроэлементов в технологическом процессе При изучении динамики микроэлементов (рисунок 7) установлено, что в сусло из сырья переходят мизерные доли железа, цинка, марганца и меди. При этом обнаружено медленное прогрессивное убывание содержания микроэлемен тов по ходу технологического процесса.
При изучении динамики потенциальных токсикантов (рисунок 8) мы подтвердили данные чешских исследователей, установивших, что в сусло из сы рья переходят мизерные доли свинца, никеля, кадмия, стронция и ртути. Нами установлено, что соли бора, кобальта и микроэлементов в сусло почти полностью.
Динамика олова переходят 1, 1, Содержание, доли 1, 0, 0, 0, 0, 0 а бв г а бв г а б вг аб в г а бв г а б вг а б в г а бв г Fe I Zn Se Cu Cr Li Mn Микроэлементы а - сырье б - сусло/сырье в - молодое пиво/сырье г - пиво/сырье.
Рисунок 7 – Изменение соотношений концентраций микроэлементов в технологическом процессе Таким образом, выявлен неоднозначный переход минерального ресурса общего баланса сырья в готовое пиво: не усваиваются дрожжами, и практически полностью переходят в готовое пиво йод, хром и литий;
практически на 50 % от исходного ресурса сырья переходят в пиво кальций, магний, фосфор и кремний;
из прочих микронутриентов относительно состава всего сырья в готовое пиво по ступает 17 % ионов кадмия, 19 % ионов ртути, 52 % ионов свинца и 78 % ионов мышьяка.
Установлено, что наибольшие непроизводительные потери минералов про исходят на этапе затирания солода и фильтрации затора.
Рисунок 8 – Изменение соотношений концентраций потенциально токсичных эле ментов в технологическом процессе 3.5 Установлено, что биоэлементами, содержащимися в 1 л пива, можно удовлетворить часть ежесуточной биологической потребности в них человека со гласно нормативам МР 2.3.1.1915-04 (рисунок 9, а и б).
Рисунок 9 – Возможность удовлетворения суточной потребности взрослого человека в биоэлементах, содержащихся в 1 л пива «Жигулевское» Концентрации в пиве всего комплекса из 25-ти исследованных минеральных веществ оказались значительно ниже ежесуточной биологической потребности в них человека. Оптимальным технологически достижимым уровнем нормирования предлагается считать содержание биоэлементов в 1 л пива, равное 30 % от нутри цевтической потребности человека в биоэлементах, что в среднем составляет 1,8 г.
3.6 Анализ динамики сырьевого биологического ресурса показал, что в кон це главного брожения в составе молодого пива накапливаются:
– этанол и ППБ, включая продукты полиауксии, внутриклеточно произведен ные дрожжами в процессе главного брожения;
– компоненты сусла, не использованные дрожжами для роста своей биомассы, включая ряд минералов и несбраживаемые углеводы;
– продукты автолиза дрожжей, включающие более 100 видов ферментных и белковых комплексов, ранее входящих в структуры клетки, и диссимилируемых дрожжами в молодое пиво на последних днях главного брожения;
– продукты внеклеточных взаимодействий ППБ с формированием неустойчи вых химических систем, в концентрациях ниже порога вкусового восприятия, что особенно характерно для процессов дображивания и созревания пива.
Таким образом, можно согласиться с Ч.У. Бэмфортом (2007), выразившим по зицию английских пивоваров, что в составе пиве практически отсутствуют химиче ские соединения, перешедшие в пиво из состава сырья без изменения.
3.7 При изучении динамики ресурса белковой составляющей пивоваренного сырья мы пришли к выводу о недостаточной концентрации усвояемого азота в сусле, необходимого для получения оптимального соотношения источников углерод/азот, необходимых для оптимального прироста биомассы дрожжей. Предложено (патенты № 2383587, № 2423417) использовать биологический ресурс отработанных пивных дрожжей для обогащения пива плазмолизатом отработанных пивных дрожжей, обла дающего свойствами, регламентированными нами в ТУ 9184-001-56090574-2012.
Плазмолизат отработанных пивных дрожжей является основным поставщиком каль ция, магния, цинка, фосфора, калия (таблица 2).
Таблица 2 – Минеральный состав плазмолизата, сусла и пивоваренной воды, мкг/г зольного остатка Элемент Плазмолизат дрожжей расы 34 Сусло Вода Ca 666,0 66,12 23, 108,0 7, Mg 272, 243,0 0, P 2619, Si 8,88 47,7 5, Na 75,62 50,12 48, 367,0 2, K 1564, Li 0,007 0,0053 0, Al 0,16 0,09 0, Fe 12,1 0,40 0, J 0,03 0,018 0, 0,40 0, Zn 26, Se 0,0536 0,0208 0, Cu 1,56 0,1 0, Cr 0,0244 0,056 0, Mn 1,18 0,14 0, As 0,013 0,0014 0, B 0,13 0,15 0, Cd 0,01848 0,000138 0, Co 0,03748 0,00117 0, Hg 0,00054 0,00054 0, Ni 0,28 0,00036 0, Pb 0,00485 0,00015 0, Sn 0,01231 0,00203 0, Sr 1,55 0,13 0, V 0,0024 0,002 0, 5248,92 мкг/г 882,83 мкг/г 83,975 мкг/г Минеральная составляющая плазмолизата отработанных пивных дрожжей расы 34 не превышала 30 % сухого остатка.
Белковая составляющая плазмолизата достигала 70,0 % всего состава, при этом концентрация аминокислот в дрожжевом плазмолизате составила 54,5 г/л. Об щий азот в плазмолизате составил 1750,0 мг %, при остаточном азоте 32,25 мг %.
3.7.1 Результаты определения аминокислотного состава 4-х сортов пива по казали, что среди аминокислот преобладает триптофан: 25,9-45,1 мг/л (таблица 3).
Приведенные данные дают основание считать, что в ингредиентном составе стандартизованного пива аминокислот не должно быть меньше 150 мг/л.
3.7.2 Мнения экспертов о содержании в пиве тиобарбитуровой кислоты расходятся от полного отрицания до обнаружения ее в концентрациях 40-45 мг/л.
В главе приведены оригинальные данные, подтвержденные специализированными лабораториями, о возможности обнаружения в составе пива методами спектрофо томерии неустойчивых соединений тиобарбитуровой кислоты, идентифицирован ных по международному классификатору Кларка. Мы считаем, что понижение концентраций производных тиобарбитуровой кислоты в пиве можно обеспечить снижением тепловой нагрузки при кипячении сусла.
3.8 При изучении динамики биологического ресурса пива по витаминам установлено, что основным поставщиком витаминных комплексов для пива явля ются пивные дрожжи (таблица 4). Биологическую ценность пива при оценке соот ветствия витаминного баланса предложено оценивать по концентрациям 8 вита минов группы В, в сумме не менее 32,0 мг/л, из которых индикаторными являются В1 и В2 с оптимальным уровнем содержания не менее 1,7 мг/л для витамина В1 и не менее 2,0 мг/л – для витамина В2, что примерно соответствует требуемым еже суточным биологическим потребностям по МР 2.3.1.1915-04.
Таблица 3 – Результаты определения аминокислотного состава пива (n = 3, P = 0,95) «Гофман» «Гофман «Гофман» «Гофман «Гофман» «Гофман» Пиво (пастеризо особое» «Holsten» (пастери - особое» «Holsten» («живое») («живое») -ванное) («живое») зованное) («живое») Амино потенциал, мВ кислота Концентрация, мг/л Аргинин 0,0605 0,0608 0,0603 0,0798 26,0 25,4 25,9 34, Валин 0,0658 0,0621 0,0718 0,0868 28,6 25,9 35,3 37, Глицин 0,0671 0,0661 0,0612 0,0885 29,8 27,3 35,0 39, Лейцин 0,0688 0,0608 0,0609 0,0907 32,1 25,4 26,2 42, Триптофан 0,0704 0,0621 0,0662 0,0929 34,2 25,9 27,0 45, Прочие* Разделения нет 20,0 22,3 19,6 29, *Прочие аминокислоты определялись по разности общего белка и суммы приведенных в таблице аминокислот.
Показаны изменения концентраций индикаторных витаминов в сусле, после главного брожения и дображивания, сопоставленные с концентрациями этих же витаминов в задаточных дрожжах и в плазмолизате отработанных пивных дрожжей. Результаты получены едиными методиками, на единых объектах в динамике преобразования сусла в готовый продукт.
Таблица 4 – Изменения массовых концентраций витаминов В1, В2 и С (мг/л) на этапах технологического процесса Молодое пиво Молодое пиво Плазмолизат Сусло Готовое Задаточные Витамины на стадии из форфасного отработанных неосветленное пиво дрожжи дображивания отделения дрожжей В1 0,065 0,742 0,051 0,055 3,525 1, В2 2,80 2,90 1,40 0,45 24,3 2, С 7,89 4,041 15,80 12,17 18,21 10, Исследование показало, что основным источником витаминов группы В яв ляется не зерновое пивоваренное сырье, а биологический потенциал пивных дрожжей, содержащих на порядки больше витаминов, чем обнаружено в сусле или в готовом пиве. При изучении биологического ресурса пивоваренного сырья сде лан вывод, что сырьевой ресурс практически полностью расходуется на прирост биомассы дрожжей. При этом после завершения гликолиза в пиво переходит не более 1 % сбраживаемых сахаров и минимальное количество белковых составля ющих, которые относятся к составу клеточного автолиза дрожжей.
В четвертой главе «Новые товароведные критерии оценки вкусоарома тических свойств пива» предложены новые критерии оценки вкусоароматиче ских свойств пива в виде соотношений «доз вкуса», характеризующих специфику вкусоароматического букета любого бренда пива. Дозу определенного вкуса пред ложено количественно характеризовать по отношению концентрации вкусоаро матического компонента в 1 л пива к его концентрации, определяющей «порог распознавания» (термин по ИСО ГОСТ Р 5492-2005). Этот подход позволяет управлять долевым вкладом основных вкусоароматических компонентов соста ва пива, изменяя концентрации веществ, определяющих соответствующий вкус или привкус, и формируя определенные «вкусоароматические отпечатки пальцев» данного бренда пива. Оказалось, что большинство марок исследованного пива не могут быть отнесены к категории «вкусовых товаров», так как концентрации вку соароматических компонентов в них ниже порога их вкусового распознавания.
Несоответствие пива по критерию «доза вкуса» предлагается расценивать как низкое качество продукта, близкое к фальсификату.
Используя числовые выражения соотношений вкусоароматических свойств пива и концентраций веществ-носителей, обеспечивающих определенные вкусы и привкусы, получена возможность создания математической модели их оптималь ных соотношений в составе букета «нормального» пива. Например, интенсивно стью винно-алкогольно-сивушного привкуса пива можно управлять, используя уравнение (при коэффициенте достоверности R2=0,9149):
y 0,0022 x 0,1196, где у – вклад в общий вкусоароматический букет, %;
х – концентрация вкусоароматического вещества, мг/л пива (рисунок 10).
Примечание: Концентрации всех вкусоароматических веществ состава пива, присутствующих в миллиграммах, не соизмеримы с концентрациями этанола, вы раженными в граммах. В связи с этим соотношения основных вкусоароматиче ских компонентов пива мы рассматривали без учета этанола.
Установлены концентрации шести групп веществ, позволяющих составить вкусоароматический букет «нормального пива». Приведена группировка вкусо ароматических веществ состава пива, позволяющая сделать выбор, какие из ве ществ, искажающих вкус и аромат «нормального пива», не должны находиться в составе пива, даже если пороги их вкусового восприятия значительно ниже их концентраций в составе пива. Сделан вывод, что по органолептическим показате лям в составе пива не должно быть веществ группы «серных» привкусов и группы носителей «жирных и мыльных» привкусов. Дозная оценка вкуса позволяет со ставить «отпечатки пальцев» любого бренда пива без привлечения дегустацион ных комиссий.
При решении ацетоин-диацетильной проблемы нам удалось с использованием модифицированного экспресс-метода определения ацетоина тест-полосками (патент № 2281498) добиться возможности раннего обнаружения ацетоина уже на этапе при готовления сусла. Появление ацетоина на этом этапе мы связываем с микробным за грязнением полупродукта, способного привести к искажению вкуса готового продук та. Единственным корректирующим технологическим действием по устранению это го «исправимого брака» вместо уничтожения мы считаем необходимость прокачки всей партии пива через колонну с иммобилизованными дрожжами или ферментами.
Для предупреждения подобного брака нами предложена доступная пивоваренным предприятиям установка периодической озоновоздушной осушки и стерилизации зернового сырья (патент № 98091), а также микронизация зерна непосредственно пе ред дроблением. Кроме борьбы с загрязнением зернового сырья для исключения фе кального загрязнения пивоваренной воды при обнаружении высоких концентраций ацетоина в сусле мы считаем необходимым проведение внеочередной санитарно эпидемиологической экспертизы источника пивоваренной воды.
Рисунок 10 – Вкусограмма «нормального» пива Специально разработанным способом определения диацетила (патент № 2415418) показана возможность ускоренного обнаружения соотношений ацетоин диацетил уже на стадии главного брожения. При этом обнаружено, что при глав ном брожении концентрация диацетила экспоненциально падает с 1,2-1,4 мг/л в первый день до следовых концентраций – на 6-й день брожения.
В пятой главе «Обеспечение безопасности пива как пищевого напитка» обоснованы новые товароведные критерии оценки токсичности многокомпонент ных смесей, включая критерии и уровни оценки токсичности пива;
показана не достоверность результатов оценки токсичности пива с использованием существу ющих критериев (ПДК или рисков превышений ПДК), а также методов определе ния токсичности по физико-химическим характеристикам основных ингредиентов состава пива;
показана несостоятельность подхода к оценке токсичности пива по концентрациям ионов тяжелых металлов;
установлено преобладание токсичности органических компонентов – ППБ по группам химических соединений (высшие спирты, эфиры, альдегиды и органические кислоты) над минералами, входящими в состав пива.
Оценка потенциальной токсичности элементов, составляющих однотипные химические группы, по методу оценки величины «пороговых доз», позволила вы явить критериальные представители, наиболее характерные для каждой химиче ской группы. Нулевой уровень токсичности каждого критериального представите ля, помноженный на коэффициент класса опасности с учетом концентраций в ре альных сортах пива, показал преобладание условной токсичности этилацетата как представителя группы эфиров (рисунок 11).
40 42, доля, % 15, 10 12, 4, 5 6, этилацетат изоамиловый ацетальдегид каприловая этанол спирт кислота Критериальные представители Рисунок 11 – Вклад в суммарную токсичность пива характерных представителей основных химических групп состава пива (без учета влияния менее значимых представителей каждой группы) Возможности компьютерной программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) позволили нам выполнить прогноз спектров биологической актив ности 30-ти наиболее часто встречаемых в составе пива соединений по их струк турным формулам. Проанализированы вероятности 51-го биологического эффекта из 781 теоретически возможного. Экспертная оценка патофизиологических и фар макологических эффектов при оценке вероятностей возникновения общесистем ных реакций организма, влияния на сосудистую систему и на клеточном уровне показала высокую степень возможной токсичности большинства органических со единений состава пива. Установлено, как недостаток программы, отсутствие учета ожидаемого эффекта от величины поглощенной дозы соединения При анализе концепции «Безопасная доза потребления пива» было уста новлено, что в концепции нарушен основной принцип токсикологического экспе римента: изучалось влияние пива «вообще» при отсутствии анализа зависимости результатов от соотношения «поглощенная доза на каждый килограмм массы тела – получаемый эффект». Приведены расчеты «безопасной дозы» пива, исходя из концепции «допустимая суточная доза потребления». Расчет «безопасной дозы» пива по отдельным компонентам показал, что «безопасная доза» тем больше, чем меньше концентрация данного потенциального токсиканта в составе бренда пива, что открывает возможность снижения токсичности пива технологическим путем.
При определении технологически допустимых сумм ПДК отдельных ингре диентов состава пива оказалось невозможным использовать известные концентра ции веществ, определяемые как ПДК с понятием «нулевой уровень токсичности».
Взамен математически неопределенных уровней «нулевой токсичности» (ПДК) или начального уровня «пороговых доз» (TLV) применен единственный статиче ски достоверный в токсикометрии уровень «среднесмертельных доз» (LD50, в миллиграммах на каждый килограмм массы тела экспериментальных животных), ранее широко используемый отечественными токсикологами (Н.Г. Правдин, И.В.
Саноцкий и др.). Обоснована концепция «дозной оценки» токсичности поглощен ной дозы многокомпонентных смесей, основанная на количественном выражении суммы индивидуальных токсичностей каждого значимого компонента состава пи ва. Концепция основана на взаимодействии трех понятий: индивидуальная ток сичность вещества (1/LD50);
доза токсичности (концентрация данного вещества, умноженная на величину его индивидуальной токсичности);
доля токсичности данного вещества в общей токсичности 1 л пива (%). Установлено, что величины доз токсичности большой группы соединений состава пива значительно (на пять порядков) ниже их LD50, что делает вклад этих соединений в суммарную токсич ность пива абсолютно незначимым. К таким веществам отнесены: винилацетат, бутиловый спирт, метилацетат, диметилсульфид, этилмеркаптан. При оценке до левого вклада вещества в суммарную токсичность литра пива только 12 компо нентов из 22-х изученных превысили условный порог, принятый нами как 0,05 % общей суммарной токсичности литра пива (таблица 5).
Критериями, определяющими токсичность пива, предложено считать ингре диенты пива, величина токсичных доз которых составляет более 0,05 % суммар ной токсичности всех значимых компонентов пива при условии, что концентрация этого вещества в составе пива также превышает 0,05 % от массы ингредиентов 1 л пива.
В отличие от требований Codex Alimentarius оценивать токсичность продук та по концентрации (мг/л) наиболее токсичного компонента, нами предложена концепция товароведной оценки «суммарной токсичности поглощенной дозы пи ва» как суммы индивидуальных токсичных доз. Однако при этом не учитывались возможности потенцирования этанолом токсичности ряда высших спиртов. Но вая методика оценки токсичности позволила рекомендовать для технологов пути модернизации технологического процесса для получения продукта, обладающего минимальными суммарными токсичными свойствами для потребителя.
Предложен токсико-ароматический показатель, показывающий какие веще ства из-за высокой индивидуальной токсичности, должны быть удалены из соста ва пива технологическими методами для снижения общей токсичности, а концен трации каких веществ могут быть увеличены для обеспечения требуемых органо лептических свойств пива без ущерба для общего числа токсичных доз.
T K, A где Т – доля токсичности вещества (долевой вклад в общую токсичность 1 л пива, %);
А – доля вкусоароматичных доз (долевой вклад вещества в общий вку совой букет 1 л пива, %).
Установлено, что если токсико-ароматический показатель (К) как соотноше ние вкладов вещества в токсичность и в букет вкусоароматики пива, больше еди ницы, то любое увеличение концентрации этого вещества в 1 л пива приведет к существенному увеличению токсичности. Эту группу веществ можно назвать «по тенциальными токсикантами» (таблица 5). Наиболее токсичны диоксид серы (К=4,23), 2-фенилэтанол (К=2,73), а также изоамиловый спирт (К=1,04).
Таблица 5 – Сопоставление параметров индивидуальной токсичности и кон центраций потенциальных токсикантов состава пива Средняя Показатель ин- Доля в Массовая концен- Величина Химическое LD50, дивидуальной общей трация в токсич доля в 1 л токсичности токсично соединение мг/кг пиве, ных доз пива, % (1/LD50) сти, % мг/л 3,17·10– Глицерин 31500, 1400, 0 4,1626 0,0444 0, 6,25·10– Винилацетат 1600,0 0,2 0,0006 0,0001 0, 3,91·10– Ацетальдегид 256,0 9,0 0,0268 0,0352 0, 4,1710– Масляная к-та 240,0 1,5 0,0045 0,0063 0, 3,0010– Бутиловый спирт 3325,0 0,1 0,0003 0,0000 0, 4,26·10– Метилацетат 2350,0 0,1 0,0003 0,0000 0, 3,1310– Диацетил 3200,0 0,25 0,0007 0,0001 0, 2,9210– Изобутиловый спирт 3425,0 20,0 0,0595 0,0058 0, 2,8510– Диметилсульфид 3509,0 0,05 0,0001 0,0000 0, 3,33·10– Этилмеркаптан 3003,0 0,0005 0,0000 0,0000 0, 2,86·10– Диоксид серы 35,0 10,0 0,0297 0,2857 3, 2,7510– Пропиловый спирт 3636,0 12,0 0,0357 0,0033 0, 2,21·10– Этанол 4587,0 32000,0 95,1450 6,9762 89, 2,0010– Каприновая к-та 5000,0 0,8 0,0024 0,0002 0, 2,00·10– Лауриновая к-та 5000,0 0,5 0,0015 0,0001 0, 2,96·10– Метанол 338,0 12,0 0,0357 0,0355 0, 2,50·10– Изоамиловый спирт 400,0 105 0,3122 0,2625 3, 1,6010– Каприловая к-та 625,0 8,0 0,0238 0,0128 0, 3,88·10– Изобутилацетат 258,0 0,27 0,0008 0,0010 0, 3,70·10– 2-фенилэтанол 270,0 20,0 0,0595 0,0741 0, 3,1410– Этилацетат 3180,0 30,0 0,0892 0,0094 0, 1,41·10– Изопентилацетат 714,0 3,1 0,0092 0,0043 0, = 33632,87 =100 =7,7572 =100, Таблица 6 – Соотношение вкусоароматических и токсикологических харак теристик основных групп состава «нормального» пива (без учета доли этанола) Доля группы в общей сумме Доля группы в общей Вкусоароматическая группа вкусоароматических доз, %, сумме токсических доз, %, Носители горького вкуса 66,32 н/д Носители сладковатого и приторного вкусов 4, 23 5, Носители серных привкусов 5,25 36, Носители фруктовых привкусов 16,49 15, Носители жирных и мыльных привкусов 2,6 2, Носители винного, алкогольного и сивуш- 5,15 39, ного привкусов Сумма 100 100, Исследование показало, что долевые вклады ведущих вкусоароматических групп в общую токсичность различны (таблица 6). Это обязывает пивоваров «ра ботать» не с группами химических соединений «вообще», а с наиболее значимы ми потенциальными токсикантами, помня о том, что каждый из них может быть заменен однотипным компонентом по вкусоароматическому влиянию на общий букет пива. Анализ направлений мирового технического развития пивоварения показал, что для снижения общей токсичности пива имеются технологические возможности удаления этих веществ из состава пива.
При рассмотрении проблемы токсичности пива нами учтено, что такие яды первого класса опасности как нитрозамины и афлатоксины, принадлежащие к продуктам загрязнения пивоваренного сырья, и недопустимые в полупродукте и готовом продукте, не попадут в готовое пиво, поскольку мы разработали техноло гию предупреждения попадания их в готовый продукт путем озоновоздушной сте рилизации зернового сырья. По аналогичным причинам исключены из рассмотре ния твердые смолы хмеля, ответственные за канцерогеноз у любителей пива, так как мы настаиваем на внедрении нашей технологической разработки (низкотемпе ратурный сусловарочный котел), исключающей образование канцерогенных смол хмеля в пиве.
Для товароведной оценки токсичности многокомпонентной смеси нами предложен новый эталон токсичности в виде токсичности 100,0 г чистого (100 %) этанола. При подсчете суммарной токсичности 1 л «стандартизованного пива» установлено, что общее число токсичных доз равно 5,96 доз. Это соответ ствует 69,2 % суммарной токсичности 1 л 4 %-го пива или 27,1 % токсичности 100,0 г чистого этанола. Разработанный критерий рекомендуем использовать как меру оценки условной токсичности любого алкогольсодержащего напитка.
Мы защищаем концепцию, согласно которой специфика пива, как пищевого напитка, созданного дрожжами в процессе сложнейшего биотехнологического процесса брожения, состоит в том, что практически ни одно химическое соедине ние состава сырья не переходит в пиво, не будучи биохимически трансформиро вано внутри дрожжевой клетки, в том числе, путем перевода минеральных солей из состава сырья в биологически незаменимые органические соединения. Нами обоснована необходимость отказа от трактовки биоэлементов состава пива как по следствий антропогенных загрязнений в пользу оценки их как незаменимых био элементов состава напитка. Предложен уровень оценки токсичности минеральной составляющей пива по «максимально допустимым суточным дозам потребления», соизмеримым с адекватным уровнем биологической потребности, которые много кратно отдаленны от уровня их химической токсичности. Тот факт, что суще ствующие концентрации ионов минеральных веществ в марках массовых сортов пива меньше суммарных концентраций этих же ионов в водопроводной воде, по казывает ошибочность применения деминерализации пивоваренной воды.
В шестой главе «Предложения к стандарту качества и безопасности пи ва» предложено дополнить национальный стандарт РФ показателями биологиче ской ценности пива как пищевого напитка, включая:
– степень удовлетворения биологической потребности человека в витами нах и минеральных веществах, соотнесенных с адекватными уровнями потребле ния, гармонизированными нутрициологами всех стран мира. Причем эти гигиени ческие показатели должны иметь количественные характеристики в виде общей витаминизации и общей минерализации 1-го л пива. Отдельно предложено регла ментировать допустимое содержание БАД, разрешенных к применению в пищевой промышленности;
– концентрации вкусоароматических веществ, обеспечивающих определен ный вкусоароматический букет пива, с регламентацией допустимой дозы вкуса и аромата негативных вкусоароматических групп;
– дозу суммарной токсичности 1-го л пива, соотнесенную с токсичностью 100,0 г 100 %-го этанола;
– допустимую степень внешнего антропогенного загрязнения продукта по критериям СанПиН 2.3.2.1078-01.
Как показатели качества и безопасности «нормального пива» предложены количественные значения номенклатурных показателей:
1) концентрация этанола (оптимум, равный 3 %мacc.);
2) общая сумма токсичных доз веществ 1 л пива: не более 30 % от токсично сти 100,0 г чистого этанола;
3) концентрации вкусоароматических веществ:
– горечь хмеля – от 20 до 50 % общего вкусоароматического букета, вклю чая содержание изо--кислоты – не менее 5,0 мг/л или ксантогумола – не менее 5,0 мг/л;
– носители сладкого и приторного вкусов – не более 25 %, включая глице рин – не более 1,0 г/л;
– носители фруктовых привкусов не более 12 %, включая этилацетат – не более 10,0 мг/л и изопентилацетат – не более 3,0 мг/л;
– носители винно-алкогольно-сивушных привкусов не более 10 %, включая изоамиловый спирт – не более 100,0 мг/л и метанол – не более 10,0 мг/л;
– носители негативных серных привкусов не более 4 %, включая диметил сульфид – не более 0,05 мг/л;
– носители негативных жирных и мыльных привкусов не более 3 %, вклю чая каприловую кислоту – не более 8,0 мг/л.
Интегральным показателем биологической ценности пива мы предлагаем считать «действительный экстракт», выраженный в величине сухого остатка не менее 50 г/дм3. Допускается дополнительное определение общего или аминного азота и несброженных сахаров.
Общая минерализация, оцениваемая по зольному остатку, – не менее 1,8 г/л;
Общая витаминизация – не менее 32,0 мг/л, в том числе:
– витамин В1 – не менее 1,7 мг/л;
витамин В2 – не менее 2,0 мг/л. При этом концентрации следующих витаминов могут носить информационный характер:
– витамин С – не менее 70,0 и не более 700,0 мг/л;
биотин (витамин Н) – не менее 0,05 и не более 0,15 мг/л;
фолиевая кислота – не менее 0,4 мг/л;
пангамовая кислота (витамин В15) – не менее 2,0 мг/л.
Кислотность – 3,8 - 4,8 рН;
содержание углекислоты – не менее 0,40 %мacc..
Срок хранения для пастеризованного пива – не менее 30 дней.
Предложена поправка к ГОСТ 12787-81, которая позволяет провести пере расчет концентраций этанола в пиве относительно суммарного содержания спир тов.
Разработанные предложения к национальному стандарту качества пива поз воляют гармонизировать его с уровнем международных требований к качеству пищевой продукции и дополнить номенклатурными показателями, количествен но характеризующими биологическую ценность, вкусоароматические свойства и токсикологические характеристики пива. Предложен принципиально новый мето дический подход для количественной оценки показателей, характеризующих группы ингредиентов: количественную оценку всей группы в целом дополнять количественной характеристикой наиболее типичного представителя группы, определяемой методами, доступными для товароведной экспертизы.
В седьмой главе «Разработка комплекса химико-аналитических меро приятий, необходимых для подтверждения соответствия фактических пока зателей качества анализируемого пива требованиям проекта стандарта» на базе экспериментальных исследований предложен алгоритм химико аналитического сопровождения предлагаемого проекта стандарта, включающий методы контроля соответствия по показателям, общим для пива и крепких алко гольных напитков;
в том числе, адаптированные к аналитике пива методы обна ружения и количественного определения химических соединений, аналогичных ингредиентному составу пива, используемые в фармакологической и химико токсикологической практике;
предложения по совершенствованию микробиоло гического контроля качества пива, в том числе три новых микробиологических те ста (тест на выявление энтеробактерий, тест-провокация с нагреванием пива, ин вертазный тест на эффективность пастеризации).
Определение этанола. Кроме стандартных методов определения в пиве объ емной доли спирта дистилляционным методом по ГОСТ Р 51174-2009 и массо вой доли спирта по ГОСТ 12787-81 рекомендован к внедрению скрининг-метод обнаружения этанола в миллипоровой камере. Метод микродиффузии, широко применяемый в химико-токсикологических исследованиях (Крамаренко В.Ф. и др.), основан на окислении этанола до ацетальдегида с получением цветной каче ственной реакции. При отрицательной реакции на этанол вся партия алкогольного пива бракуется «как фальсификат» и дальнейшие исследования не проводятся.
Для практического использования разработан метод определения истинных концентраций этанола в пробе пива по температуре кипения пробы с использова ния зависимости:
y 1,327 x 132,78, где у – массовая концентрация этанола в пробе, %мacc.;
x – температура ки пения пробы пива (°С) после выщелачивания кислот и удаления высших спиртов с учетом поправок на отклонение атмосферного давления от нормального (0,04 °С на 1,3 ГПа (± на каждый 1 мм рт. ст.)).
Метрологическая оценка метода, проведенная на модельных смесях, содер жащих 4, 6, 8 %мacc. этанола на пивоваренной воде и с добавлением стандартных для пива концентраций высших спиртов, показала, что для пива не применимы фармакопейные таблицы оценки концентрации этанола, как эталон сравнения эта нольных растворов на дистиллированной воде. В ходе экспериментов выявлен факт, что кислоты, присутствующие в пиве, более чем в шесть раз значимо, чем высшие спирты, искажают показатели концентрации этанола, зависящие от тем пературы кипения, повышая температуру кипения пива, в среднем, на 0,85°С, что соответствует занижению объемной концентрации этанола на 1,3 %.
В целях приведения национального стандарта к современным требованиям по качеству пива и для повышения точности измерений предложено дополнить ГОСТ Р 51174-2009 Раздел 7 «Методы контроля. п. 7.2 «Определение спирта»» пунктом 7.2.1 в следующей редакции: «Пробоподготовку, проводимую по ГОСТ 12787-81 п. 1.4, дополнить удалением мешающих влияний, в том числе, выщела чиванием кислот раствором NaOH до рН=8-9 с фильтрацией осадка, и последу ющей экстракцией высших спиртов из пробы пива хлороформом или петролей ным эфиром с последующим фильтрованием. Допускается определение концен трации этилового спирта по температуре кипения пробы пива. При этом массовую долю этанола рассчитывают по уравнению:
y 1,327 x 132,78, где у – массовая концентрация этанола в пробе, %масс.;
x – температура ки пения пробы пива после выщелачивания кислот и удаления высших спиртов с уче том поправок (0,04 °С) на отклонение атмосферного давления от нормального».
Определение метанола. Стандартизованный для коньяков метод количе ственного определения метилового спирта (ГОСТ 13194-74) оказался применим и для определения метанола в пиве. Для экспресс-метода обнаружения метанола реко мендована цветная скрининг-проба реакцией окисления метанола до формальдеги да. Отрицательная реакция свидетельствует о фальсификации пива, так как метанол – продукт дрожжевого брожения. Положительная реакция требует количественного определения концентраций метанола, в том числе хроматографическим методом од новременно с другими ППБ.
Стандартизованные для вин, виноматериалов, коньячных и плодовых спиртов методы определения ППБ оказались применимыми и для проб пива: методы опре деления в пиве альдегидов (ГОСТ 12280-75), высших спиртов (ГОСТ 14138-76) и средних эфиров (ГОСТ 14139-76) позволили выявить существенные различия в кон центрациях ППБ для исследованных сортов пива, что связано с увеличением крепо сти напитка (таблица 7).
Таблица 7 – Результаты определения в отгонах пива концентраций спирта и ППБ методами, стандартизованными для вин, коньяков и водок Массовая Массовая Массовая Сорт пива, концен- концен- концен экстрактив- Объемная Метиловый Высшие Средние трация трация трация ность доля спирт, спирты, эфиры, титруе- летучих альдеги мг/дм3 мг/дм3 мг/дм начального спирта, % мых кис- кислот, дов, сусла, % лот, г/дм3 г/дм3 мг/дм Уральский 4,0±0,011 1,32±0,14 2,71±0,04 0,007±0,0007 29,5±0,89 33,49±1,17 11,96±0, мастер, 9,5% Пиво 4,2±0,006 1,2±0,14 1,2±0,04 не обнаружен 21,7±0,65 35,84±1,25 10,6±0, жигулевское,10% Кулер, 11% 4,7±0,007 1,1±0,14 13,5±0,04 не обнаружен 62,99±1,89 71,5±2,5 25,54±0, Охота «креп 8,1±0,011 1,8±0,14 13,3±0,04 не обнаружен 47,89±1,44 71,83±2,51 26,47±0, кое» 17,3% Уральский ма 8,0±0,011 1±0,14 3,9±0,04 не обнаружен 51,64±1,55 73,33±2,57 22,22±0, стер, 15% Уральский ма стер, крепкое, 8,0±0,011 1,55±0,14 3,5±0,04 не обнаружен 69,67±2,09 104,54±3,66 34,84±1, 15,5% Эти различия с высокой точностью подтверждены в исследованиях проб пива хроматографическим методом. Предложено внедрять универсальные хроматографи ческие методы исследования с созданием локальных баз типовых хроматограмм, по лучаемых методом абсолютной градуировки, и необходимых для идентификации ППБ (рисунок 12, таблицы 8, 9).
Метод хроматографических исследований, позволяя определять концентра ции вкусоароматических веществ, дает возможность проводить расчеты вкусо ароматических и токсичных доз пробы пива.
Рисунок 12 – Хроматограмма пробы пива ПИТ (паспорт № 728.2 от 11.05.2007), полученная на газовом хроматографе «Кристалл-2000М» по ГОСТ Р 51698-2000 «Водка и спирт этиловый из пищевого сырья.
Газохроматографический экспресс-метод определения содержания токсичных микропримесей» Таблица 8 – Расчет компонентов хроматограммы Время, Площадь Компонент Группа Высота Концентрация Размерность пика мин 4,048 ацетальдегид альдегидов 1,039 0,463 5,6135 мг/л 4,543 метилацетат сл. эфиров 0,338 0,143 0,8845 мг/л 5,006 этилацетат сл. эфиров 4,685 2,746 12,8285 мг/л 5,087 метанол метанол 0,351 0,144 0,0002 % 7,058 1-пропанол сив. масел 5,946 1,515 10,5880 мг/л 8,171 изобутанол сив. масел 9,585 3,446 11,7236 мг/л 10,841 изоамиловый спирт сив. масел 51,163 16,451 51,8876 мг/л Таблица 9 – Расчет хроматограммы по группам химических соединений Группа Площадь Высота Концентрация, мг/л Альдегиды 1,039 0,463 5, Метанол 0,351 0,144 0,0002 % Сивушные масла 66,694 21,412 74, Сложные эфиры 5,023 2,889 13, Определение моно-, ди- и трисахаридов в готовом пиве корпорация Dionex (USA) рекомендует проводить методом ионообменной хроматографии с пульсирующим амперометрическим детектированием на колонке CarboPac PAI, а неорганических анионов и органических кислот на анионообменной колонке IonPacAS-11.
Методы определения минеральной составляющей пива. Предложен уровень оценки токсичности минеральной составляющей пива по «максимально допусти мым суточным дозам потребления», соизмеримым с адекватным уровнем биоло гической потребности, многократно отдаленным от уровня их химической ток сичности. Эта концепция потребовала смены ориентиров в химико-аналитическом сопровождении стандарта пива как пищевого напитка, т.е. потребовала дополнитель ного введения гигиенических нормативов содержания биоэлементов в составе стан дарта пива.
Среди апробированных методов количественного определения минерального состава предпочтение отдано методам масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП) на квадрупольном масс-спектрометре Elan 9000 (Perkin Elmer, США) и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) с использованием атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) в аккредитованной лаборатории АНО «Центр Биотической ме дицины» (г. Москва, лицензии лаборатории МДКЗ 18097/9556;
77-01-000094;
аттестат аккредитации – ГСЭН. RU.ЦОА.311, регистрационный номер в государственном ре естре – Росс. RU 0001.513118 от 29 мая 2003;
Registration Certificate of ISO 9001: 2000, Number 4017 – 5.04.06).
Для практики заводских лабораторий на основе МУ 2.1.5.720-98 разработана методика количественного определения индикаторных веществ состава пива. Опреде ление общей минерализации по ГОСТ 18164-72 путем выпаривания на водяной бане при температуре 105 °С и определение влажного остатка с последующим определе нием зольного остатка (при прокаливании до 500°С) показало возможность оценки общей минерализации пива этим методом.
Для оперативного технологического контроля концентраций индикаторных биоэлементов по функциональным группам разработана полезная модель ионометри ческого анализатора (патент № 106379), позволяющего определять заданную концен трацию индикаторных соединений при управлении по отклонению от заданного стан дарта на принципах формального нейрона.
Определение содержания витаминов рекомендовано производить по методам, стандартизованным для фруктовых соков. C учетом международной практики принято решение о нормировании суммарного содержания витаминов. Эксперименты показа ли, что индикаторными витаминами в пиве, позволяющими определить фальсификат пива ( напиток не произведенный дрожжами) следует считать отсутствие витаминов В1 и В2, определяемых методом флуорометрии по ГОСТ 25999-83. Минимальной кон центрацией витаминов в пиве предложено считать концентрацию витамина В2 не ме нее 2,0 мг/л, что соответствует минимальному содержанию 7 изученных витаминов в сумме 9,46 мг/л при суммарном среднестатистическом содержании витаминов и витаминоподобных соединений около 210 мг/л.
Среди белковой составляющей сусла наибольший интерес представляют соеди нения аминокислот с углеводами, известные как красящие вещества – меланоидины, но способные формировать пиримидиновые соединения и сульфоновые кислоты, ко торые могут обладать наркотическим эффектом. Проведенное исследование показало, что эти соединения могут быть обнаружены в составе пива спектрофотометрическим методом с использованием в качестве добавки 2-тиобарбитуровой кислоты. В кон трольных опытах 5,5-замещенные (барбамил, барбитал, бутобарбитал, фенобарбитал, циклобарбитал, этаминал) и 1,5,5-замещенные (гексенал, гексобарбитал) барбитуровой кислоты давали максимум поглощения при длине волны около 240 нм, а производные тиобарбитуровой кислоты в пиве имели два максимума (при 305 и при 255 нм). Иден тификация пиков, проведенная по международному классификатору Кларка, показа ла, что из 13 веществ этих пиков 6 имеют химическое сродство с тиобарбитуровой кислотой.
В главе даны предложения по совершенствованию микробиологического кон троля качества пива:
– определение срока годности партии пива по ГОСТ 51154-98 «Метод опреде ления двуокиси углерода и стойкости» (Раздел 4) предложено дополнить тест провокацией с нагреванием пива по методике (Аналитика EBC. Методика 9.30), да ющей быстрый ответ на наличие/отсутствие микробного обсеменения пива;
– определение эффективности пастеризации пива предложено проводить мо дифицированным методом на инвертазу. Предложен экспресс-метод определения стерильности пива по наличию в пробе живых дрожжевых культур, обладающих ин вертазной активностью. Суть метода состоит в том, что с помощью глюкометра опре деляют содержание глюкозы в анализируемом пиве. Затем в пробу пива добавляют раствор сахарного сиропа и пробу термостатируют в течение 1 часа 20 мин. При недо статочно эффективной пастеризации дрожжи, оставшиеся в пробе, выделяя инвертазу, разлагают сахарозу на глюкозу и фруктозу. Увеличение глюкозы в пробе через опре деленное время свидетельствует о недостаточной пастеризации. Предложенный ме тод позволил нам выявить фальсификаты «живого нефильтрованного пива», в кото рых отсутствовали живые дрожжи;
– апробирован метод быстрого определения присутствия в пробе пива энте робактерий. Для микробиологического мониторинга воды и пищевых продуктов в мировой практике индикатором фекального загрязнения приняты Escherichia coli, ко торые могут быть индикатором не только присутствия сальмонелл, но и более 15 раз личных групп энтеровирусов, включающих более 140 их типов. ГОСТ Р 52426- для обнаружения и количественного учета E.coli и колиформных бактерий требует инкубации отфильтрованных микроорганизмов на селективных средах с последую щим биохимическим подтверждением типичных лактозоположительных колоний.
Взамен этих трудоемких процедур нами предложено использовать доступную завод ским лаборатория методику Йена Кэмпбелла, не требующую биохимической иденти фикации и ограничивающуюся подсчетом жизнеспособных бактерий, выживших при температурах термостатирования +22 и +37 °С. Все выжившие бактерии при темпера туре 37 °С относятся к энтеробактериям. При их обнаружении предлагаем немедленно браковать всю партии пива как «микробиологически загрязненную».
В технологических целях предложено считать ацетоин индикатором серьезного микробиологического загрязнения сусла, способного исказить вкус готового продукта и требующего немедленных организационно-технологических мероприятий. Предло жен метод раннего обнаружения высоких концентраций ацетоина индикаторными тест-полосками (патент РФ 2281498).
Для решения ацетоин-диацетильной проблемы также разработан фотометриче ский способ определения диацетила в молодом пиве (патент № 2415418), позволяю щий предсказать серьезные искажения вкуса и аромата пива.