Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Химический состав и потребительские свойства пива

Введение.

Алкогольные и слабоалкогольные напитки- не предмет первой необходимости, но они реально существуют уже многие тысячелетия.

Пиво- старинный слабоалкогольный ячменно- солодовый напиток, обладающий приятной горечью, ароматом хмеля, способностью вспениваться при наполнении бокала и долгое время удерживать на поверхности слой компактной пены. Пиво относится к слабоалкогольным напиткам. Слабоалкогольными называют напитки, содержащие не более 7% этилового спирта.

Благодаря приятному вкусу, тонизирующему жаждоутоляющему действию, пиво пользуется большим спросом у населения. Являясь слабоалкогольным напитком, пиво во многих странах выступает соперником крепких алкогольных изделий.

В зависимости от сорта пиво содержит 4-10% легкоусвояемых питательных

веществ, главным образом углеводов, небольшое количество аминокислот и другие продукты расщепления белка, а также минеральные вещества. Кроме того, в нем содержится 1,5-7% спирта, до 0,4% углекислого газа, горькие и дубильные вещества хмеля, органические кислоты.

Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным

хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. Вследствие насыщенности углекислым газом и содержания небольшого количества этилового спирта пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека. Являясь хорошим эмульгатором пищи, оно способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. К тому же, экстракт пива весьма легко и полно усваивается организмом.

История пивоварения.

Пивоварение является старейшим производством. По клинообразным письменам древних вавилонян на камне и глине ассириологи установили, что в Вавилоне варили пиво за 7000 лет до н.э. Там были известны 16 сортов пива и употреблялись.

Египтяне за 2000 лет до н.э. уже умели приготовлять пиво из ячменя.

Знаменитые пивоварни были в Пелузии, при устье Нила.

Знания о пивоварении и умение приготовлять пиво из Египта

распространились по северо- африканским странам, а также и на юг, к эфиопам. Эфиопы и в настоящее время приготовляют пиво по древневавилонскому способу. Искусство вавилонского пивоварения проникло и к народам, населявшим Кавказ.

Таким образом, зародившееся в древнем Вавилоне пивоварение

распространилось в древнем Египте, Персии, Греции, Риме, Испании, Франции и других странах Европы. При этом пиво уже в древние времена изготовлялось из солода, но без применения хмеля, представляя собой сброженную сильно кислую бражку. Для придания характерного аромата и вкуса в глубокой древности к пиву прибавлялись различные травы: полынь, восковик, люпин, богульник, шафран и другие.

Впервые производство охмеленного напитка - прототипа современного пива- возникло в Сибири и юго-восточной части России, являющихся родиной хмеля.

Применение хмеля является важным открытием, так как составляет основу

современной технологии пива.

В IX в. пиво получило довольно широкое распространение в России. С этого времени для его приготовления начали применять солод. В XI-ХП вв.в Киевской и Новгородской Руси применение процессов брожения находит широкое распространение.

Сначала пиво готовилось лишь для домашнего потребления, но по мере

развития товарного хозяйства оно становится предметом обмена и приготавливается уже в размерах, превышающих потребность одной семьи.

Начинается процесс выделения пивоварения в самостоятельный промысел.

Таким образом, на протяжении нескольких тысячелетий люди постепенно, путем неустанного наблюдения научились руководить трудно постигаемыми процессами, происходящими при солодовыращевании, ферментативном осахаривании крахмала (затирании) и брожении. Однако, несмотря на то, что производство пива осуществлялось в довольно широких масштабах, успех его зависел от случая или искусства мастера, обладавшего многолетним опытом. О роли микроорганизмов в превращении органических веществ стало известно лишь в XIX в. Научными исследованиями было доказано, что возбудителями брожения

пивного сусла являются определенные дрожжевые грибы и что брожение является биокаталитическим процессом, протекающим внутри дрожжевых клеток. Вопросы брожения были поставлены на широкий путь исследования, что вскоре дало свои плодотворные результаты как в науке, так и в технике. В первой же половине XIX столетия в технологии пивоварения происходит коренное изменение: на пивоваренных заводах начинает внедряться метод низового брожения.

С течением времени способы производства пива изменяются и совершенствуются.

Высокий уровень современной технологии достигнут благодаря развитию как технической микробиологии и биохимии, так и энергетики. Изобретение паровой машины весьма благоприятно сказалось на развитии пивоварения. Важнейшим технологическим новшеством для пивоварения явилось изобретение холодильной машины. Изобретения в области электричества также открывали широкие пути и возможности для развития техники. Благодаря важнейшим научным и техническим

достижениям XIX в. были созданы условия для превращения кустарных

предприятий в крупные механизированные заводы.

В широких масштабах пивоварение стало распространяться в различных

странах Европы в средние века. Пальму первенства до сих пор сохраняют за собой Германия, Чехия и Словакия, Англия, где пиво является одним из наиболее любимых напитков. В России пивоварение было развито слабо.

Высокий уровень производства и потребления пива (до 35-38 л на человека) в Эстонии, Литве, Белоруссии, а также в Москве и Санкт-

Петербурге.

За последние 10 лет мировое производство пива возросло примерно на 1/3, а в развивающихся странах Африки и Южной Америки - в 2-2,9 раза.

Основными производителями пива по-прежнему остаются страны Западной

Европы, доля которых в мировом производстве составляет 50%.

Из общего количества напитков, содержащих алкоголь, выпуск пива в нашей стране составляет 9,2 %; в Германии - 54,4; в США - 40,3, в Англии - 76,9%. В расчете на душу населения максимальное количество пива производится в Германии - более 0,5 литров на человека в день, т.е. свыше 180 л. в год.

Предпочтение слабоалкогольного напитка пива вину и еще более крепким алкогольным изделиям следует рассматривать как весьма рациональное направление в структуре потребления вкусовых товаров содержащих алкоголь.

Пищевая ценность, классификация и ассортимент пива.

Пищевая ценность.

Основными свойствами (признаками качества)продовольственных товаров, которые определяют их полезность и способность удовлетворять потребности человека в питании, являются следующие: пищевая ценность, физические и вкусовые свойства (внешний вид, вкус, запах, консистенция), пищевая безвредность (отсутствие в продукте солей тяжелых металлов и токсинов - ядов, выделяемых микроорганизмами), готовность к употреблению и сохраняемость. Пищевая ценность продуктов питания определяется составом и соотношением химических веществ, усвояемостью, энергетической и биологической ценностью (содержанием в определенном соотношении незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, полиненасыщенных жирных кислот).

Для поддержания нормальной жизнедеятельности организма человека,

возмещения его энергетических затрат и восстановления тканей необходимы питательные вещества. Последние поступают в организм вместе с пищей, которая является источником энергии, строительным материалом и участвует в регулировании процесса обмена веществ.

Пищевая ценность - понятие, отражающее всю полноту полезных свойств пищевого продукта, включая степень обеспечения физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах, энергию и органолептические достоинства. Характеризуется химическим составом пищевого продукта с учетом его потребления в общепринятых количествах.

Биологическая ценность - показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.

Энергетическая ценность - это количество энергии, которая образуется при биологическом окислении находящихся в продукте жиров, углеводов и

белков.

Под физиологической ценностью продуктов подразумевают влияние

содержащихся в них веществ на нервную, сердечно- сосудистую, пищеварительную и другие системы человека, а также на сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям.

Усвояемость пищевых продуктов определяется коэффициентом усвояемости, который показывает, какая часть продукта в целом используется организмом.

Усвояемость зависит от внешнего вида, вкуса и аромата продукта,

консистенции, качества и количества пищевых веществ, содержащихся в нем, а также от физиологического состояния организма. При смешанном питании усвояемость белков равна 84,5%, жира - 94%, углеводов - 95,6%.

Входящие в рацион питания продукты должны содержать в достаточном

количестве вещества, необходимые для получения энергии, обмена веществ, построения тканей человеческого организма. В зависимости от характера выполняемой работы необходимо в сутки 3000-4500 ккал. По теории сбалансированного питания энергетическая ценность продуктов должна соответствовать естественному обмену веществ. Необходимо равновесие между энергетическими затратами организма и энергией, поступающей в него в виде пищи. Однако физиологическая потребность организма в пищи – объективная величина, определяемая природой и не зависящая от человеческих знаний, ее нельзя нормировать и рекомендовать.

Влияние органолептических свойств на пищевую ценность продуктов

обусловлено воздействием на органы чувств человека, возбуждением или подавлением секреторно-моторной деятельности пищеварительного тракта, зависит от сложившихся традиций, навыков и вкусов. Органолептическую ценность пищевых продуктов определяют внешний вид, консистенция, запах, вкус, степень свежести. Хуже усваиваются продукты, имеющие тусклую окраску, неправильную форму, неровную поверхность и излишне мягкую или грубую консистенцию, содержащие меньше биологически активных веществ, с низкой пищевой ценностью. Продукты с дефектами внешнего вида и консистенции нередко содержат вредные для организма человека вещества.

Доброкачественность пищевых продуктов характеризуется органолептическими и химическими показателями, отсутствием токсинов (ядов),болезнетворных микробов, яиц глистов, вредных соединений, семян ядовитых растений и посторонних примесей.

Важный показатель пищевой ценности продукта- содержание питательных

веществ и их соотношение. Оптимальное соотношение между белками, жирами и углеводами в пищевых продуктах для взрослых и детей старшего возраста 1:1:4, для детей младшего возраста 1:1:3. Однако питательность пищевых продуктов определяется не только их энергетической ценностью, но и биологической полноценностью, т. е. Сбалансированным содержанием незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, витаминов, минеральных веществ, полифенольных соединений. Таким образом, пищевая ценность пива во многом зависит и от химического состава.

Питательная ценность и диетические свойства пива.

Пиво является напитком , который приобрел популярность благодаря своим органолептическим свойствам и способности утолять жажду. Кроме того, пиво имеет заслуживающую внимание питательную ценность и поэтому является подходящим дополнением к питанию.

Питательная ценность пива зависит от его экстрактивности и химического состава. С этой точки зрения играют роль экстрактивные вещества (сахариды и азотистые вещества) и спирт.

Экстрактивные вещества из пива усваиваются в организме быстрее и почти полностью (до 95%). Это связано с тем, что при соложении, затирании и брожении нерастворимые резервные вещества ячменного зерна расщепляются и присутствуют в пиве в растворимой и легкоусвояемой форме.

Пиво представляет собой водно-спиртовой раствор слабой концентрации, поэтому при умеренном употреблении пива спирт сжигается в организме человека CO2 и H2O почти без остатка.

Спирт в пиве играет важную роль поставщика энергии. Разные сорта пива содержат в 1 л от 20 до 55 г спирта. Поскольку из одного грамма спирта выделяется 7,08 ккал, то ясно, что более половины энергии, поставляемой пивом, происходит от спирта.

Калорийность 1 л 12-%-ного лагерного пива с 35 г спирта и 50 г

экстракта составляет от 400 до 450 ккал.

Однако несмотря на высокую калорийность пиво не считают пищевым

продуктом, так как только часть веществ, содержащихся в нем, служит для построения тканей организма человека. Примерно 60% калорийности пива приходится на спирт, который не является питательным средством, так как не может служить для построения новых тканей. Но спирт, доставляя организму энергию, экономит углеводы и следовательно, косвенно имеет питательную ценность. При использовании пива важно также время, необходимое для усвоения спирта организмом, которое индивидуально в зависимости от интенсивности обмена.

Пиво содержит ценные вещества, которые способствуют хорошей работе пищеварительных органов и с точки зрения физиологии питания играют важную роль.

Так, углекислота, которая придает пиву характер освежающего напитка, благоприятно воздействует на пищеварительный тракт. Горькие вещества хмеля способствуют выделению желчи и улучшают процесс пищеварения. Кроме того, пиво является хорошим эмульгатором пищи. Коллоиды пива, действуя эмульгирующим и диспергирующим в пищеварительном тракте, увеличивают поверхность ферментативного действия и соприкосновения пищи со стенками кишечника. Это способствует более правильному обмену и увеличению коэффициента усвояемости пищи. К тому же вещества, содержащиеся в пиве, легко усваиваются человеческим организмом.

Пиво содержит также витамины. В 1 л пива, полученного из сусла 10%-ой концентрации, содержится тиамина 20-50, рибофлавина 340-560 и никотиновой кислоты 5800-9000 мкг. Тиамина много находится в солоде и сусле, но он адсорбируется дрожжами. Рибофлавин встречается в количестве 1-2 мкг на 1 г ячменя, а при солодоращении его содержание удваивается, и это количество витамина сохраняется в пиве. Эти витамины содержатся также в других пищевых продуктах. Правда витамин В1 встречается реже. Богатейшим источником этого витамина являются дрожжи. Поэтому и предложено много способов обогащенияпива витамином В1, извлеченным из дрожжей.

Химический состав.

Пиво содержит летучие продукты (метаболиты) спиртового брожения и

несброженные экстрактивные вещества.

Химический состав пива колеблется в довольно широком диапазоне в

зависимости от состава засыпи, от экстрактивности и сходного сусла и от степени сбраживания. Влияние на качество пива имеет прежде всего основные продукты спиртового брожения, т. е. Этиловый спирт (этанол) и углекислый газ. Влияние нормальных побочных продуктов брожения может быть хотя и заметным, но несущественным. Остатки несброженного экстракта должны соответствовать данному типу пива. Если они слишком большие, то это отрицательно действует на качество пива.

В зависимости от концентрации начального сусла и степени его

сбраживания пиво содержит 86 - 91% воды,3-10% несброженного экстракта, 1,5-6% этилового спирта (по массе) и до 0,4% углекислоты.

Основу экстракта составляют углеводы (4,8-8,3%), азотосодержащие

вещества, главным образом белок (0,6-1,1%), зола (0,2-0,4%) и органические кислоты (0,15-0,3%). Углеводы экстракта представлены мальтодекстринами (3-3,6%), сахарами - мальтозой, глюкозой, фруктозой (1,2-1,6%) и несбраживаемыми пентозами. Из азотистых соединений, помимо белка, в пиве находятся альбумозы, пептоны, аминокислоты, амиды, аммиачные соединения. В составе органических кислот наряду с преобладающей молочной кислотой обнаружены уксусная, янтарная,яблочная и щавелевая. На вкусовых свойствах пива сказываются содержащиеся в экстракте дубильные и горькие вещества хмеля, меланоидины и глицерин(0,2%). Пиво содержит дефицитные микроэлементы и витамины группы В.

Содержание алкоголя в зависимости от сорта пива колеблется от 2,8 до 7% по массе. В некоторых зарубежных сортах пива, полученных сбраживанием сусла 7%-ной концентрации содержание алкоголя находится в пределах 1,8-2,2% по массе.

Содержание этилового спирта (этанола) оказывает решающее влияние на качество пива и зависит у каждого вида (концентрация начального сусла) пива от степени сбраживания. Спирт является важным вкусовым компонентом, повышающим полноту вкуса. Одновременно он повышает также биологическую стойкостьпива тем, что тормозит развитие некоторых видов бактерий.

Темное пиво менее сброжено и поэтому имеет более низкое содержание

спирта.

Кроме этилового спирта и углекислого газа пиво содержит небольшое количество летучих высших спиртов, альдегидов, органических кислот, эфиров и некоторых других веществ. Кроме того, пиво содержит воздух, который из-за содержания кислорода является компонентом вредным и нежелательным. В качестве побочного продукта брожения пиво всегда содержит глицерин, который не летуч, и поэтому считается составной частью экстракта. Количество глицерина в пиве составляет 0,2-0,3%.

Содержание углекислого газа колеблется обычно от 0,35 до 0,40, самое большое до 0,45 мас. %. Пиво с более высоким содержанием углекислого газа является перешпунтованным.

Углекислый газ является характерным и с точки зрения качества очень важным компонентом пива. Пиво, правильно насыщенное углекислым газом, имеет свежий вкус и является освежающим напитком.

Тот факт, что углекислый газ выделяется из пива довольно медленно и мелкими пузырьками, объясняется в классической литературе его частичной адсорбцией на коллоидных веществах.

Предполагается, что чем лучше углекислый газ в пиве «связан», тем

медленнее он освобождается и тем меньших размеров образуются пузырьки. 98-99% всего углекислого газа присутствует в пиве в виде свободного

углекислого газа (СО2), физически растворенного, а оставшиеся 1-2% в виде угольной кислоты (Н2СО3).

Из остальных летучих веществ пива количественно преобладают высшие

спирты.

Высшие спирты принимают участие во вкусе и запахе пива. На образование высших спиртов влияет ряд технологических факторов: используемый солод должен быть хорошо растворен, сусло, особенно если оно предназначено для быстрого брожения, должно содержать достаточно низкомолекулярных азотистых веществ, иначе образуется излишнее количество высших спиртов. Образование высших спиртов повышает чрезмерное аэрирование сусла перед предварительным брожением или после него. При переработке заменителей солода в сусле изменяется отношение сахаров к белкам и тем самым могут создаться условия для повышенного образования высших спиртов. В этом направлении особое влияние играет добавка сахарозы.

Высшие спирты образуются при брожении дезаминированием аминокислот. Это летучие вещества с определенным запахом и вкусом, которые заметны и в сильно разбавленных растворах. В пиве с этой точки зрения они проявляются только после этерификации, которая происходит при продолжительной выдержке пива.

Из альдегидов, как компонент пива, является ацетальдегид, содержание которого колеблется около 5 мг/л.

Ацетальдегид образуется наиболее интенсивно в начале главного брожения.

К особым компонентам пива можно отнести диацетил. Он образуется в пиве, с одной стороны, при главном брожении как побочный продукт спиртового брожения.

Отрицательное влияние на вкус приписывают главным образом диацетилу и ацетоину.

Из летучих органических кислот была обнаружена уксусная кислота (около 130 мг/л) и муравьиная - около 20 мг/л.

Наконец, пиво содержит небольшое количество сернистых соединений. Это прежде всего от 2 до 16 мг/л двуокиси серы. Сернистые соединения с точки зрения вкусового значения тоже находятся в центре внимания.

Речь идет главным образом о сероводороде, двуокиси серы и меркаптанах, которым приписывается отрицательное влияние на вкус пива в связи наблюдающимся иногда хлебным привкусом или привкусом зеленого пива и дрожжей. Для снижения влияния этих соединений на вкус пива рекомендуется хотя бы часть сусла аэрировать горячим и тщательно устранять грубые и тонкие взвеси из сусла.

К летучим компонентам пива относятся также сложные эфиры. Сложные эфиры образуются преимущественно из спиртов и кислот. Кроме фруктового запаха пива высокому содержанию эфиров предписывают более грубое впечатление, остающееся после питья пива.

Экстрактивные вещества.

Значительная часть экстрактивных веществ пива находится в коллоидном состоянии, обусловливая полноту вкуса. Количество и устойчивость пены, образуемой углекислотой, зависит от состава экстракта и главным образом от содержания в нем поверхностно-активных веществ - белков, альбумоз, хмелевых смол и кислот, высших спиртов, сложных эфиров, гуммиобразных соединений.

Экстрактивность пива в зависимости от концентрации начального сусла и степени сбраживания колеблется от 3 до 10%. В процессе брожения и дображивания экстракт расходуется на образование спирта и углекислоты, на питание дрожжей, теряется в деке и осадках, которые остаются в бродильном чане, лагерном танке и на фильтре. Таким образом, экстракт пива представляет собой остаток несброженных веществ плюс некоторое количество органических веществ, перешедших в пиво из дрожжей во время главного брожения и дображивания.

В зависимости от вида пива(экстрактивность исходного сусла) и степени сбраживания готовое пиво содержит от 2,5 до 5% экстрактивных веществ, среди которых преобладают сахариды (80-85%). Следующими компонентами являются в порядке замещения азотистые вещества (от 6 до 9%), глицерин (5-7%), минеральные вещества (3-4%), горькие вещества, дубильные вещества и красители (2-3%), органические (нелетучие) кислоты (0,7-1%) и незначительное количество витаминов.

Среди сахаридов в пиве преобладают декстрины (от 60 до 75%), следующими компонентами являются моносахариды, простейшие олигосахариды (от 20 до 30%) и пентозаны (6-8%).

Декстрины, содержащиеся в пиве, являются продуктами неполного гидролиза солодового крахмала, катализированные альфа-амилазой солода.

В пиве содержится пивной экстракт как сбраживаемый, так и несбраживаемый. Содержание сбраживаемых сахаров зависит от ведения главного брожения и дображивания. Пиво, сброженное до степени конечного сбраживания, содержит мало мальтозы и мальтотриозы, иногда даже следы глюкозы, фруктозы и галактозы. Наряду с тремя сбраживаемыми сахарами в пиве содержатся несбраживаемые сахара. Кроме того, из углеводов в пиве находятся гуммиобразные вещества, пентозаны и продукты карамелизации углеводов. Пентозаны, содержащиеся в пивном экстракте (6-8%), происходят из солода, в котором они образуются путем ферментативного гидролиза гемицеллюлоз при соложении.

Значительную часть экстракта (около 8-10%) представляют азотистые

вещества: белки, альбумозы, пептоны, амиды, аминокислоты, аммиачные соли. Количество азотистых веществ уменьшается в пиве при переработке солода, полученного из бедных азотом ячменей, при применении несоложенного ячменя, сахара, при применении осадителей (например, танина).

Поэтому содержание азотистых веществ в экстракте очень колеблется. Они распределяются по отдельным группам примерно следующим образом (в %): настоящих белков 20-30, альбумоз и пептонов 40-50 и конечных продуктов расщепления (полипептидов, аминокислот, аммиачного азота) 20-30. Некоторое количество азота (примерно 10%) входит в состав меланоидинов, холина идругих веществ. Азотистые вещества влияют на вкус и пенность пива и на его небиологическую стойкость. Азотистые вещества в пиве- это гидратированные коллоиды. При старении, денатурировании и образовании адсорбционных соединений нарушается их равновесие и коллоидные частицы увеличиваются.