Окиснювальне старіння пива та його стабілізація (стр. 5 из 7)

Наступним етапом роботи було з'ясування впливу речовин антиокиснювальної природи чи рослинних екстрактів, що містять такі речовини, на кінетику окиснення пива. Як вже було встановлено вище хемілюмінесцентним методом, додавання таких речовин, як іонол чи кофейна кислота у концентрації 5 ∙10^-6 моль/л, призводить до збільшення періоду індукції та зменшення величини другого піку, тобто до збільшення стійкості напою до окиснювальних процесів. Аналогічний ефект спостерігається і при використанні газоволюмометричного метода. Як видно на рис.3.6, додавання водно-спиртового екстракту деревини дуба у кількості 0,25 мл до пива призводить до збільшення періоду індукції та зменшення швидкості окиснення в періоді індукції.

Виявлена антиоксидантна активність даного екстракту узгоджується з літературними даними щодо наявності у ньому речовин з антиоксидантними властивостями [8,9].

Оскільки окиснювальні процеси не починаються у пиві лише при його зберіганні, а перебігають від початку виготовлення напою, в якості досліджуваного субстрату було опробовано сусло. Сусло, як відомо, є “попередником” пива і відрізняється від пива підвищеним рівнем сахарів, речовин білкової та ліпідної природи та відсутністю спиртів. Було встановлено, що у створених умовах (Т=70⁰С, W(Na₂S₂O₈)=7%) і хемілюмінесцентні, і газоволюмометричні криві окиснення сусла ідентичні з кривими для пива, яке було виготовлено з цього сусла (рис.3.7;3.8).

Така ідентичність кривих для пива та сусла вказує на подібність окиснювальних процесів у суслі та пиві. Також такі результати свідчать про головний внесок в окиснювальні процеси пива компонентів, що потрапили з сусла (ненасичені карбонові кислоти, білки, вільні амінокислоти та ін.). Це додатково свідчить про доцільність вивчення процесів окиснення (старіння) пива на прикладі сусла.

Як видно з рис.3.7 охмелене сусло окиснюється повільніше, ніж неохмелене. Це цілком логічно пояснюється головною відмінністю цих субстратів. Охмелене сусло містить певну кількість речовин з антиоксидантними властивостями (феноли хмелю). Ці речовини здатні уповільнювати окиснювальні процеси. Неохмелене сусло таких речовин містить значно менше і, тому, легше окиснюється. Період індукції окиснення пива порівняно з суслом, є значно вищим. Це можна пояснити тим, що сусло містить достатню кількість речовин проокиснювальної природи (гідро перекиси та ін.). Ці речовини з’являються у суслі у процесі його виготовлення внаслідок термічних навантажень (варка сусла та кип’ятіння з хмелем). Накопиченню цих речовин сприяє також вільний доступ кисню до сусла. Пиво, на відміну від сусла, пройшло процеси бродіння. Дріжджі, які при цьому використовуються, мають ярко виражені відновлюючі властивості. За рахунок такого впливу дріжджів відбувається відновлення речовин проокиснювальної природи до продуктів, що є безпечними для окислювального псування напою. Окрім цього, пиво у результаті надтонкого фільтрування містить значно меншу кількість речовин білкової природи та ліпідів, які здатні легко окиснюватися і тим самим спровоковувати окиснення інших компонентів.

Варто відмітити, що як у випадку газоволюмометричних досліджень, так і у випадку хемілюмінесценції, було встановлено, що криві окиснення охмеленого та неохмеленого сусла відрізняються на незначну величину. Це пояснюється тим, що при виготовленні сусла даним виробником (ЗАО “Сармат”), був використаний не безпосередньо хміль, а СО₂ – екстракт хмелю. Такий екстракт містить достатню кількість гірких та ароматичних речовин хмелю, проте вміст речовин фенольної природи у ньому зовсім невеликий. Цей факт широко описується в літературі [36]. Додатковим доказом цього може бути індиферентність СО₂ – екстракту хмелю по відношенню до хемілюмінесценції пива, що було встановлено вище (табл.3.1).

Порівняння газоволюмометричних та хемілюмінесцентних кривих окиснення пива та сусла дає змогу зробити висновок, що контроль за вмістом речовин анти- та проокиснювальної природи у пиві на кожному етапі його виготовлення (особливо на стадії виготовлення сусла) є важливим для отримання напою з високими антиокиснювальними можливостями.

Як відомо, метали змінної валентності здатні прискорювати окиснювальні процеси, що йдуть за радикально-ланцюговим механізмом. Одним із таких металів може бути двовалентне залізо (Fe²⁺). Як було встановлено хемілюмінесцентним методом, додавання Fe²⁺ до пива, що окиснюється у присутності Na₂S₂O₈, призводить до зростання світіння у першому та другому максимумах та зменшення періоду індукції.

На рис.3.9 представлена залежність періоду індукції від кількості двовалентного заліза в пиві.

З отриманої залежності можна зробити висновок, що додавання Fe²⁺призводить до зниження стійкості напою до окиснювальних процесів. Тому контроль за вмістом заліза та інших металів змінної валентності у воді, суслі та пиві є важливим елементом у вирішенні питання підвищення антиокиснювальної стійкості пива.

Вплив Fe²⁺ на кінетику окиснення пива вивчався також і газоволюмометричним методом. Але у цьому випадку дослід проводився при температурі 40⁰С, концентрації заліза 5 ∙10^-3 моль/л та відсутності інших ініціаторів радикальних процесів. Результати цих спостережень зображені на рис.3.10.

Враховуючи те, що проба пива в аналогічних умовах без додавання Fe²⁺ практично не поглинає кисню, можна зробити висновок, що додавання Fe²⁺ призвело не тільки до прискорення, а навіть до зародження окиснювальних процесів. Тобто було виявлено можливість перебігу залізоініційованого окиснення пива.

Можливість перебігу у пиві залізоініційованного окиснення пояснюється тим, що Fe²⁺ здатне зароджувати ланцюги окиснення за схемою:

Прискорити чи збільшити глибину таких процесів можуть речовини, які будуть здатні відновити Fe³⁺ до Fe²⁺, оскільки знов відновлене Fe²⁺ зможе зароджувати нові ланцюги окиснення. Такими речовинами можуть бути чи ферменти, де коферментом є НАДФН₂, чи речовини неферментної природи з підходящим редокс-потенціалом (наприклад аскорбінова к-та).

Можливість перебігу процесів ферментативного залізоініційованого окиснення перевірялася на суслі. Досліди проводились газоволюмометричним методом при температурі 40⁰С та концентрації заліза 5 ∙10^-3 моль/л. Було виявлено, що і охмелене, і неохмелене сусло поглинають кисень у створених умовах з досить великою швидкістю (рис.3.11)

Отримані результати свідчать щодо наявності процесів ферментативного окиснення компонентів сусла. Більшість ферментів, як відомо, є активними в інтервалі температур 20 – 40⁰С. Для остаточного доказу протікання саме процесів ферментативного окиснення компонентів сусла було проведено експеримент при 50⁰С та незмінних інших параметрах досліду. Кінетична крива поглинання кисню в таких умовах представлена на рис. 3.12.

Порівняно з аналогічним дослідом при температурі 40⁰С швидкість поглинання кисню при 50⁰С зменшилася. Це означає, що підвищення температури пригнічує ферментативне окиснення в результаті дезактивації ферментів, що здатні відновлювати Fe³⁺ до Fe²⁺. Поглинання кисню (рис. 3.12 кр. 2) навіть після дезактивації ферментів можна пояснити одночасним протіканням як процесів ферментативного, так і неферментативного залізоініційованого окиснення.

Можливість перебігу процесів неферментативного залізоініційованого окиснення перевірялася в умовах аскорбатзалежного залізоініційованого окиснення. Результати цих спостережень зображені на рис.3.13.