Методы MEBAK и ASBC в пивоваренной промышленности
При производстве напитков важными целями являются соблюдение нормативных требований и стабильно высокое качество продукта.
Компания АкваАналитикс 💧в партнерстве с Hach® оказывает поддержку в достижении этих целей, создавая условия для проведения полноценного анализа воды и пива.
Спектрофотометр DR6000 VIS UV поддерживает возможность выполнения многих аналитических измерений, необходимых для мониторинга на протяжении всего процесса пивоварения – начиная от качества сырья до готовой продукции. Специально разработанное для пивоварения программное обеспечение было дополнено самыми важными параметрами от MEBAK и Американского общества химиков пивоваренной промышленности (ASBC). Это значит, что данный спектрофотометр может использоваться для контроля качества пива по всему миру.
Основные параметры контроля качества пива методами MEBAK и ASBC
Цвет пива
Цвет – это первое впечатление от пива, которое получает покупатель перед его употреблением, поэтому соответствующий цвет пива – это важное требование, за соблюдением которого необходимо следить на протяжении всего процесса приготовления.
Для описания цвета (точнее, насыщенности цвета) пива и пивного сусла используются единицы EBC и ASBC. Значение, установленное Европейской пивоваренной конвенцией (EBC) или ASBC, указывает, сколько света поглощается пивом с определенным содержанием начального сусла. Фактический цвет любого пива не что иное, как градация коричневого тона, который при снижении концентрации переходит в красный, медно-красный и янтарный цвет, а также золотисто-желтый и светло-желтый.
Помимо цвета солода и начального сусла насыщенность цвета готового пива зависит и от множества других факторов, например, от того, как происходило приготовление сусла, как проходил процесс брожения, а также от значения pH.
Оптическая плотность пива измеряется на длине волны 430 нм. Исторически цвет пива в единицах EBC определялся как 10 x оптическую плотность при 430 нм, измеренную в кювете 1 дюйм (2,54 см). Однако MEBAK предписывает использовать квадратную кювету 1 см (10 мм). Таким образом, для определения цвета пива в соответствии с методом MEBAK используется следующая формула:
Оптическая плотность пива при 430 нм × 25 = цвет в единицах EBC.
Цвет пива в единицах ASBC исторически опредлялся как 10 x оптическую плотность пива при длине волны 430 нм в кювете 1⁄2 дюйма (1,27 см). При использовании кюветы 1 см (10 мм) результат в соответствии с методом ASBC Beer- 10A высчитывается следующим образом: оптическая плотность пива при 430 нм × 12.7 = цвет в единицах EBC
Кроме того, мутность образца в методе ASBC определяется на основании значения оптической плотности при 700 нм. Образец не считается мутным, если оптическая плотность при 700 нм ≤ 0,039 × оптическую плотность при 430 нм.
В спектрофтометре Hach Lange DR6000 доступны программы для измерения цвета пива как в соответствии с MEBAK, так и в соответствии с ASBC.
Цвет пива по MEBAK | Программа 2006 | 0-60 единиц |
Цвет пива по ASBC | Программа 2020 | 0-60 единиц |
Единицы горечи
Степень горечи является одним из основных показателей качества пива. Горечь возникает при варке в результате изомеризации α-кислот из хмеля. Вещества, определяющие горечь, экстрагируются изооктаном из окисленного образца, и измеряется оптическая плотность при длине волны 275 нм.
Различия в применении методов MEBAK и ASBC незначительны. В методе MEBAK для окисления образцов используется 6 N HCl, а в ASBC используется только 3 N HCl. После экстракции оптическая плотность измеряется в кварцевой кювете 10 мм с холостым образцом изооктанола того же качества.
В соответствии с MEBAK и ASBC результаты высчитываются следующим образом:
- Пиво: оптическая плотность при 275 нм × 50 = горечь в единицах горечи
- Сусло: оптическая плотность 275 нм × 100 = горечь в единицах горечи
Разные способы расчета связаны с указанным в методике анализа разбавлением образцов пива и/или сусла.
В спектрофотометре DR6000 запрограмированы методики для измерения горечи как в соответствии с MEBAK, так и в соответствии с ASBC
Единицы горечи, пиво |
Программа 2001 |
10 – 40 BU |
Единицы горечи, сусло |
Программа 2003 |
20 – 60 BU |
Единицы горечи ASBC, пиво |
Программа 2021 |
10 – 100 IBU |
Единицы горечи ASBC, сусло |
Программа 2011 |
20 – 200 IBU |
Для определения единиц горечи может также использоваться кюветный тест набор Hach LCK241.
Применение химических реагентов (прежде всего, высококачественного изооктана) в подготовленных для анализа кюветах позволяет экономить время и средства.
Изо-α- и β-кислоты
Гумулоны (или α-кислоты) хмеля придают пиву горьковатый привкус. Горькие изо-α-кислоты выделяются во время производства пива (при варке сусла) из хмеля. Таким образом, содержание изо-α-кислот является ключевым фактором вкусовых характеристик пива. Привкус горечи привносят также и β-кислоты. Их концентрация регистрируется во время измерения.
После экстракции изооктаном веществ, определяющих горечь (см. выше), а также после промывки образца, содержание изо-α- и β-кислот определяется путем измерения оптической плотности образца при 255 нм и 360 нм. Для этого используется кварцевая кювета 10 мм. Оба типа кислоты определяются во время комбинированного измерения при двух длинах волн.
Стандартные значения в соответствии с MEBAK:
Пиво |
10 – 40 мг/л изо-α-кислот и менее 2 мг/л β-кислоты |
Сусло |
15 – 50 мг/л изо-α-кислот и менее 1 – 15 мг/л β-кислоты |
В DR6000 установлена программа для измерения изо-α- и β-кислот в соответствии с MEBAK.
Изо-α- и β-кислоты |
Программа 2013 |
60 мг/л изо-α-кислот и 0 – 80 мг/л β-кислоты |
FAN (свободный аминный азот)
Сумма биологически доступных азотных соединений в сусле представляется в виде свободного аминного азота (FAN). Повышенное содержание FAN может привести к проблемам со вкусом и микробиологической стабильностью пива. Избыток аминокислот под воздействием пивных и диких дрожжей превращается в длинноцепочечные спирты (пропанол, изобутанол). Уровень FAN также является надежным индикатором для определения момента завершения брожения. Контроль уровня FAN с помощью DR6000 позволит быстрее выгружать резервуары, когда уровень FAN достаточно снизился. Обычно содержание свободного аминного азота в сусле составляет 200–250 мг/л, а в пиве – 10–120 мг/л (MEBAK).
Методы проведения анализа в соответствии с MEBAK и ASBC идентичны. Подготовленное пиво или сусло смешивается с окрашивающим реагентом (на основе нингидрина), а затем измеряется оптическая плотность в кювете 10 мм при длине волны 570 нм.
Оптическая плотность сравнивается с цветом, полученным в 2 мг/л глицина, который используется в качестве эталона. Для более точного определения холостой образец, эталон на основе глицина и собственно образец измеряются по 3 раза, после чего рассчитывается среднее значение. В связи с различиями в подготовке образцов пива и сусла при расчетах используются коэффициенты 50 (для пива) или 100 (для сусла).
Для темных типов пива и сусла метод MEBAK предусматривает измерение холостого образца пива наряду с измерением холостого значения по реагентам для учета собственной окраски образца. Процессы измерения и расчеты концентрации для темного пива и сусла сохраняются в спектрофотометре в виде отдельных программ.
DR6000 оснащен программой для измерения свободного аминного азота как в соответствии с MEBAK, так и в соответствии с ASBC.
FAN, светлое пиво |
Программа 2008 |
0 – 400 мг/л FAN |
FAN, светлое сусло |
Программа 2007 |
0 – 400 мг/л FAN |
FAN, темное пиво |
Программа 2016 |
0 – 400 мг/л FAN |
FAN, темное сусло |
Программа 2015 |
0 – 400 мг/л FAN |
ASBC FAN, пиво |
Программа 2024 |
0 – 400 мг/л FAN |
ASBC FAN, сусло |
Программа 2025 |
0 – 400 мг/л FAN |
Общее содержание полифенолов
Фенольные соединения из солода и хмеля попадают в пиво в разном количестве, которое зависит от технологии производства. В зависимости от структуры и размера молекул они сильно влияют на различные характеристики пива: цвет, вкус, стабильность вкуса, пену и химико-физическую стабильность. Особенно сильное влияние полифенолы оказывают на окончательный вид пива. Высокий уровень полифенолов приводит к образованию мутного пива.
Методы анализа в соответствии с MEBAK и ASBC идентичны. Полифенолы в образце вступают в реакцию с ионами железа(III) в щелочной среде, образуя окрашенные комплексы железа. Их оптическая плотность измеряется на спектрофотометре в кювете 10 мм при длине волны 600 нм.
Расчеты выполняются следующим образом: oптическая плотность при 600 нм × 820 = общее содержание полифенолов в мг/л.
Стандартные значения общего содержания полифенолов в пиве: 150– 200 мг/л. Диапазон измерений в сохраненных программах достигает 800 мг/л.
Программы для анализа общего содержания полифенолов в соответствии с MEBAK и ASBC в DR6000:
Общее содержание полифенолов |
Программа 2006 |
0 – 800 мг/л фенолов |
Общее содержание полифенолов ASBC |
Программа 2020 |
0 – 800 мг/л полифенолов |
Вицинальные дикетоны
Во время метаболизма дрожжей в процессе брожения возникают 2-ацетолактат и 2-ацетогидроксибутират. При окислении они превращаются в вицинальные дикетоны, диацетил и 2,3-пентандион.
Также диацетил может образоваться как характерный продукт метаболизма определенных микроорганизмов. Слишком высокое содержание вицинальных дикетонов приводит к возникновению постороннего привкуса в пиве. Его можно охарактеризовать как вкус ириски или ощущение маслянистости во рту, что вызывает неприятные ощущения у потребителя.
Следуя методу MEBAK, два дикетона, диацетил и 2,3-пентандион, вступают в реакцию с 1,2-фенилендиамином, образуя окрашенный конечный продукт, оптическая плотность которого измеряется в кварцевой кювете 2 см при 335 нм. Этот часто используемый метод операционного анализа очевидно гораздо быстрее газохроматографического метода, но он не позволяет выявить различие между диацетилом и 2,3-пентандионом.
Используя калибровку MEBAK, содержание вицинальных дикетонов может быть рассчитано следующим образом: oптическая плотность при 335 нм × 1,2 = мг/кг VDK (вицинальных дикетонов)
Целевое значение для светлого пива составляет менее 0,15 мг/кг.
По методике ASBC Beer-25 B, диацетил (и 2,3-пентандион) вступает в реакцию с нафтоловым раствором, образуя окрашенный комплекс, который измеряется при длине волны 530 нм. Калибровка для этого метода была выполнена компанией Hach со стандартными растворами диацетила и соответствующий коэффициент был сохранен в программе. Пользователю, таким образом, не нужно строить калибровочную кривую по стандартным растворам диацетила.
При использовании метода Hach, содержание вицинальных дикетонов высчитывается следующим образом: Оптическая плотность при 530 нм × 3,7 = мг/л диацетила (вицинальные дикетоны).
В спектрофотометре DR6000 запрограмированы методики для измерения вицинальных дикетонов по MEBAK и ASBC.
Вицинальные дикетоны |
Программа 2014 |
0 – 1 мг/кг VDK |
ASBC диацетил |
Программа 2023 |
0 – 1 мг/л диацетила |
Также как и для определения горечи существует кюветный тест Hach LCK242.
Восстановительная способность
Восстановительная способность пива является ключевым фактором, влияющим на вкус, а также на его биологическую, химическую и физическую стабильность. Восстанавливающие вещества попадают в продукт из солода и хмеля и предотвращают и/или сокращают окислительные процессы в пиве. Суммарное содержание всех восстановителей в пиве называется восстановительной способностью. Определение восстановительной способности производится по реакции с реагентом Тильмана (DPI). Обесцвечивание этого реагента в присутствии пива измеряется при длине волны 520 нм, а затем сравнивается с первоначальным цветом реагента. Восстановительная способность выражается безразмерной величиной. Она показывает, какой процент реагента восстановился в присутствии пива.
При оценке восстановительной способности пива используется следующая шкала в соответствии с MEBAK: 60 - очень хорошо, 50 - 60 – хорошо, 45 - 50 – удовлетворительно, < 45 - плохо
В DR6000 есть методика для анализа восстановительной способности в соответствии с MEBAK.
Восстановительная способность | Программа 2004 | 0 – 100 |
Индекс тиобарбитуровой кислоты (TAN)
Индекс тиобарбитуровой кислоты является обобщенным показателем. Он характеризует тепловую нагрузку на солод и сусло. Наряду с 5-гидроксиметилфурфуролом (HMF) в реакцию с тиобарбитуровой кислотой вступает большое количество веществ, образующихся в результате реакции Майяра (реакция сахаров и аминокислот, проходящая при нагревании).
При проведении теста по MEBAK анализируемые вещества вступают в реакцию с тиобарбитуровой кислотой и образуют желтый окрашенный комплекс, который тестируется на спектрофотометре при длине волны 448 нм.
Стандартные значения в процессе пивоварения (12 % начального сусла):
Светлое сусло в начале варки |
< 22 |
Светлое сусло в конце варки |
< 45 |
Светлое сусло после охлаждения |
< 60 |
Новый метод этого анализа использует так называемый тест TBARS (реактивное вещество тиобарбитуровой кислоты), во время которого преимущественно регистрируется малоновый диальдегид. Этот анализ также дает представление о превышении тепловой нагрузки на сусло в результате нагрева.
Мотод измерения TAN в соответствии с MEBAK запрограмирован в UV VIS спектрофотометре DR6000
TAN в пиве/сусле |
Программа 2011 |
0 – 100 TAN (разбавление 1/10) |
TAN в конгрессном сусле |
Программа 2012 |
0 – 100 TAN (разбавление 1/5 |
Антоцианы
Антоцианы, а также лейкоантоцианидины являются особой формой антоцианидинов. Антоцианидины – это отвечающие за окраску элементы антоцианинов, группы красителей растительного происхождения с фенольной основой. Антоцианы (лейкоантоцианидины из хмеля) преобразуются в антоцианидины красного цвета под действием горячей соляной кислоты.
В процессе измерения антоцианы вначале адсорбируются на полиамиде, а затем преобразуются в раствор красного цвета под действием горячей соляной кислоты. Измерение производится при длине волны 550 нм в кювете 10 мм.
Стандартные значения в соответствии с MEBAK в пиве — 50 - 70 мг/л, в зависимости от технологии производства. После стабилизации с ПВПП (поливинилполипирролидон) стандартные значения соответственно снижаются.
Измерение антоцианогенов в соответствии с MEBAK с помощю запрограмированной методики в DR6000:
Антоцианы | Программа 2005 | 0 – 100 мг/л ATC |
Иодная проба
После производства солода из зерна, преимущественно ячменя, солод измельчается. Фактический процесс пивоварения начинается с затирания. Во время этого процесса вода нагревается примерно до 60°C, затем в нее добавляется измельченный солод, после чего получившуюся массу (затор), постоянно помешивая, нагревают примерно до 75°C, в зависимости от процесса. Под воздействием различных температур ферменты преобразуют крахмал солода в мальтозу. Часть затора доводится до кипения, что приводит к желатинизации крахмала. Иодная проба на этом этапе позволяет определить, полностью ли осахарился растворенный крахмал.
Декстрины и крахмал из сусла или пива осаждаются, растворяются в фосфатном буфере и смешиваются с раствором йода. Изменение окраски с красной на синюю измеряется на спектрофотометре при длине волны 578 нм в кювете 4 см. Стандартные значения (в сусле) в соответствии с MEBAK составляют < 0,45.
В DR6000 установлена программа для измерения антоцианов в соответствии с MEBAK.
Иодная проба |
Программа 2010 |
0 – 1 иодная проба |
Железо
Железо может попасть в пиво через сырье, а также с фильтрующими и/или осветляющими веществами. Оно также может попасть в пиво с аппаратов, линий, банок или может содержаться в веществе, стабилизирующем пивную пену. Железо отрицательно сказывается на коллоидной устойчивости, вкусе, пене и пенообразующей способности.
Как и AAS, железо в пиве можно обнаружить с помощью спектрофотометрии. Сначала трехвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Двухвалентное железо вступает в реакцию с реагентом FerroZine, образуя комплекс фиолетового цвета. Запрограммированный в DR6000 метод определения железа уже содержит коэффициент оптической плотности для железа. Наклон калибровочной кривой составляет 0,037 мкг/л Fe2+. Таким образом, пользователю программы не потребуется готовить серию стандартов железа для построения калибровочной кривой. Референтное значение в пиве составляет 0,200 мг/л.
Программа для анализа концентрации железа в соответствии с MEBAK.
Железо |
Программа 2017 |
0 – 1 мг/л железа |
Если у Вас есть вопросы или требуется дополнительная консультация, пожалуйста, свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом. Компания АкваАналитикс 💧является экспертом в лабораторном и промышленном оборудовании для контроля качества продукции в пивоваренной промышленности.