LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS VETERINARIJOS AKADEMIJA
MAISTO SAUGOS IR KOKYBöS KATEDRA
Vitos Furmanavičiūt÷s
Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių
formavimasis natūraliai brandintame aluje
Magistro darbas
Darbo vadov÷:
PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimasis natūraliai brandintame aluje“
1. Yra atliktas mano pačios:
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir užsienyje:
3. Nenaudojau šaltinių, kurie n÷ra nurodyti darbe, ir pateikiu visą panaudotos literatūros sąrašą. 2012 05 11 Vita Furmanavičiūt÷
(data) (autoriuas vardas, pavard÷) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŽ
LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
2012 05 11 Vita Furmanavičiūt÷
(data) (autoriaus vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADOS DöL DARBO GYNIMO
... ... ...
2012 05 11 Doc. dr. Elena Bartkien÷
(data) (autoriaus vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
APROBUOTAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBöS KATEDROJE
(aprobacijos data) (katedros ved÷jo vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro darbas yra įd÷tas į ETD IS
(gynimo komisijos sekretor÷s parašas)
Magistro baigiamojo darbo recenzentas
(vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
TURINYS
SUMMARY 5
1.Įvadas 6
2.Literatūros apžvalga 8
2.1. Alus ir pagrindin÷s žaliavos naudojamos alaus gamybai 8
2.2. Alaus gamybos technologija 9
2.2.1. Alaus gamybos procese naudojamos fermentacijos temperatūros įtaka alaus kokybei
11
2.2.2. Sucukrinimo proceso temperatūros įtaka alaus kokybei 12
2.3. Alaus skirstymas į tipus pagal fermentacijai naudojamas mieles 13
2.4. Alaus kokyb÷s ir saugos vertinimo kriterijai 13
2.5. Aukštesnieji alkoholiai ir kiti fuzelio junginiai aluje 14
3.Darbo metodika 16
3.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas 16
3.2. Tyrimų objektai ir metodai 17
3.2.1 Natūraliai brandinto alaus m÷giniai 17
3.2.2. pH kitimo įvertinimo, laikant alų skirtingomis sąlygomis, metodika 18
3.2.3. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių tyrimo natūraliai brandintame aluje dujų chromatografijos metodika
18
3.3. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷ 19
4.Rezultatai 20
4.1. pH kitimo, laikant natūraliai brandintą alų +24 ir +4 °C temperatūroje, rezultatai
20
4.2. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių tyrimo rezultatai natūraliai brandintame aluje
23
4.2.1. Acetaldehido kiekis alaus m÷giniuose 23
4.2.2. Etilacetato kiekis alaus m÷giniuose 24
4.2.3. Propanolio kiekis m÷giniuose 24
4.2.4. Butanolio kiekis m÷giniuose 25
4.2.5. Izobutanolio kiekis m÷giniuose 25
4.3. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių bendras kiekis natūraliai brandintame aluje
27
4.4. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių koreliacija su alaus pH 28
5.Rezultatų aptarimas 30
6.Išvados 32
7.Literatūros sąrašas 33
SUMMARY
Formation of higher alcohols and other fusel oil compounds in naturally brewed beer Vita Furmanaviciute; Veterinary Food Safety master thesis / Research leader assoc. prof. dr. Elena Bartkiene, Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Department of Food Safety and Quality – Kaunas 2012. 46 pages, 6 tables, 10 figures.
The aim of the study was to determine formation of higher alcohols and fusel oil compounds in naturally brewed beer and to evaluate correlation between the pH of beer and the amount of the latter compounds.
The qualitative analysis of alcohol was performed using gas chromatography (GC). The higher alcohols and fusel oils in the end product were quantified using peak areas and known concentrations of corresponding standard compounds.
The study revealed that pH changes in beer stored at room temperature (+24°C) and refrigerated (+4°C) for 120 hours depend on the specificity of the variety of beer. The significant changes of pH occurred in Sample 9, where the beer was stored at room temperature (+24°C) for 120 hours (decreased to 0.73). Whereas, the pH in Sample 1, where the beer was refrigerated (+4°C) for 120 hours, decreased to 0.15. In regards to methanol and methyl acetate, naturally brewed beer is safe. However, the amount of higher alcohols and other fusel oil compounds varies depending on the specificity of beer variety production. Acetaldehyde varied from 60.8 to 0 mg/l in Samples 3, 1 and 9. Ethyl acetate modified from 816.2 to 123.9 mg/l in Samples 3 and 1. Butanol varied from 157 to 0 mg/l in Samples 10, 1, 3, 4, 5 and 6. Propanol ranged from 151 to 63.5 mg/l in Samples 6 and 1. Isobutanol varied from 242.2 to 0 mg/l in Samples 6, 9 and 10 and isoamyl alcohol ranged from 1329.3 to 632.6 mg/l in Samples 6 and 5. The total amount of higher alcohols and other fusel oil compounds changes independently from the variety and strength of beer (from 934.8 mg/l in light beer of 5% alcohol by volume in Sample 1 to 1905.7 mg/l in light beer of 7.2% alcohol by volume). The amount of higher alcohols and other fusel oil compounds does not correlate with pH environment. Only a weak, unreliable correlation was determined between propanol and the pH of beer (R=0.3986). Correlation between other higher alcohols and fusel oil compounds was not found.
ĮVADAS
Alkoholinių g÷rimų gamyba yra tokia pati sena kaip istorija. Yra akivaizdžių įrodymų, jog žmogus sukūr÷ alų prieš daugelį tūkstančių metų. Seniausias istorinis įrodymas yra rastas keramikos gabalas, kuris rodo jog buvo verdamas ir maišomas alus. Oficialus alaus maišymo įrankis yra datuojamas apie 6000 m. pr. Kristų.
Šiandien, alkoholiniai g÷rimai, yra reikšmingas ind÷lis daugelio šalių ekonomikai. Šiandien populiariausi g÷rimai yra alus, vynas, stiprieji g÷rimai, sidras, sak÷, ir likeriai. Nors per pastaruosius 40 metų alaus suvartojimas sumaž÷jo nuo 11096717 litrų. 1965 metais iki 9702619 litrų 2004 metais, tačiau Belgijoje, alus vis dar yra svarbiausias alkoholinis g÷rimas. Šiuo metu vyno suvartojimas padvigub÷jo nuo 1059964 litrų iki 2471388 litrų. Kita tendencija alkoholinių g÷rimų vartojime yra įspūdingas vandens ir gaiviųjų g÷rimų suvartojimo padid÷jimas (nuo 5215056 iki 26395000 hl).
Pagrindin÷s žaliavos, naudojamos alaus gamybai yra vanduo, salykliniai miežiai, apyniai ir miel÷s. Alaus procesas apima angliavandenių skaidymo procesą iš salyklinių miežių cukraus ir gaunamas tirpalas vadinamas misa, kuris taip pat yra labai svarbus, nes yra maistinių medžiagų šaltinis anaerobiniam mielių augimui. Miel÷ms fermentuojant miežių salyklą, suvartojamas paprastas cukrus, išlaisvinama energija, gaminasi etanolis ir kiti kvapiųjų medžiagų apykaitos šalutiniai produktai. Pagrindinius biologinius pokyčius, kurie atsiranda alaus gamybos procese, lemia miežiai (salykliniai), fermentai ir miel÷s. Kitus pokyčius alaus gamybos procese iš esm÷s apima šilumos mainai, tačiau jie inicijuoja tik nedidelius chemin÷s sud÷ties pokyčius, lyginant su fermentų katalizuojamomis reakcijomis.
Aukštesnieji alkoholiai arba fuzeliai susidaro esant tam tikroms fermentacijos sąlygoms. Tai yra esant aukštai temperatūrai, mielių veiklos ribojimui, mažam azoto kiekiui ir netinkamai pH vertei. Kai kurie šaltiniai teigia, jog fuzeliai sukelia pagirių simptomus, neigiamai įtakoja sveikatą ir gali sukelti chroniškus susirgimus. Tačiau tik alkoholinių g÷rimų technologiniam procese, kuriame yra numatyta distiliacija, fuzeliai atskiriami, o alaus gamyboje šis procesas negalimas. Tad kyla problemos susijusios su gatavo gaminio sauga vartotojui ir tikimyb÷, kad vartotojas gali gauti padidintą fuzelių kiekį.
Įvertinant tai, kad alus yra populiarus ir dideliais kiekiais suvartojamas alkoholinis g÷rimas, tod÷l labai svarbu užtikrinti jo saugą, ypač aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių aspektu.
Ypač tai svarbu kai alaus fermentacijos procesas n÷ra pilnai nutrauktas (natūraliai brandintame aluje). Tokiose alaus rūšyse nors ir mažas mielių kiekis, gali įtakoti aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimąsi.
Darbo tikslas – nustatyti aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimąsi natūraliai brandintame aluje ir įvertinti alaus pH koreliaciją su pastarųjų junginių kiekiu.
Darbo uždaviniai:
1. Įvertinti natūraliai brandinto alaus pH kitimą jį laikant kambario temperatūroje (+24 °C)
ir šaldytuve (+4 °C) 72 ir 120 valandų.
2. Nustatyti aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekį natūraliai brandintame
aluje ir įvertinti alaus saugą šių junginių aspektu.
3. Įvertinti bendrą aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekį natūraliai
brandintame aluje
4. Nustatyti ar yra patikima koreliacija tarp aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių
2. LITERATŪROS APŽVALGA
2.1. Alus ir pagrindin÷s žaliavos naudojamos alaus gamybai
Alus – silpnas natūralus alkoholinis g÷rimas (2,5-9,5 %). Šis g÷rimas gaminamas fermentuojant miel÷mis miežių, o kartais kitų grūdų (kviečių, ryžių) salyklą.(Hernin et al, 2003) Pagal etilo alkoholio koncentraciją alus yra skirstomas į silpną ir stiprų, kartais jo stiprumui padidinti dedamas cukrus, kartais – medus. Alus gaminamas šviesus, pusšviesis, tamsus bei pasterizuotas ir nepasterizuotas. Pagrindin÷s alaus gamybai naudojamos žaliavos yra vanduo, salyklas, apyniai ir miel÷s.
Vanduo. Tai vienas pagrindinių elementų alaus gamyboje, aluje sudarantis 80-90 % tūrio. Tod÷l jam skiriamas ypatingas d÷mesys. Vanduo turi būti skaidrus, bekvapis, bespalvis, mikrobiolgiškai švarus. Itin svarbu vandens paruošimo filtrais užtikrinti alaus kokybę, spalvą ir skonį, pašalinti nepageidaujamai kokybę įtakojančius elementus, tokius kaip geležis. Vienam litrui alaus paruošti, reikia net iš 5-6 litrų gamtoje gaunamo vandens.(Lewis et al,2002)
Salyklas. Jis gaminamas iš daigintų miežių. Lietuvos ūkiuose auginama daugiau nei 20 rūšių salyklinių miežių, kurių populiariausia yra "Bark÷" veisl÷. Visi Lietuvoje užauginti salykliniai miežiai yra panaudojami salyklo, o v÷liau alaus gamybai. Miežiai mirkomi 30-35 val. +12-14 °C temperatūroje, o daiginami 4-6 paras, priklausomai nuo miežių veisl÷s ir savybių. Sudaiginti miežiai (salyklas) džiovinami 35 val. Po to atskiriami daigai ir malami salyklo malūnu. Luobel÷ suaižoma taip, kad grūdai (salyklas), užpilti karštu vandeniu išbrinktų. Šio proceso tikslas - leisti fermentams suskaidyti krakmolą iki fermentacijai tinkamos sacharoz÷s ir ekstrahuoti sacharozę iki salyklo. (Fraser-Bell et al,2006)Taip aktyvuojami grūdo fermentai. Paruoštas salyklas gali būti laikomas iki gamybos ilgą laiką. Užmaišymo metu sumaltas salyklas maišomas su vandeniu ir salyklo komponentai pereina į tirpalą ir tampa ekstraktu.
Apyniai.Tai daugiametis vijoklinis augalas iš kanapinių (Cannabinaceae) šeimos ˗ natūralus
konservantas.(Rimm et al,2000) Jų kokyb÷ vertinama pagal aromatą, lupulino kiekį, bei spalvą. Apyniuose esančios karčiosios dervos ir eteriniai aliejai, alui suteikia kartumą ir aromatą. Litre alaus yra apie 2 g natūralių apynių. Alui gaminti naudojami tik neapvaisinti moteriškos gimin÷s žiedai (spurgai). Tačiau, d÷l patogesnio laikymo, transportavimo ir kokyb÷s stabilumo visame pasaulyje ir Lietuvoje aludariai naudoja ne apynių spurgus, o natūralius apynių produktus: granules arba ekstraktą. Jie gaunami iš apynių, paverčiant juos į patogesnę naudojimui formą (pvz. kaip cukrus iš cukrinių runkelių). Apyniai padeda iš misos išsodinti baltymus, stabdo mikroorganizmų
vystymąsi, veikia antiseptiškai ir sudaro normalias sąlygas mielių fermentacijai. D÷ka jų, sul÷t÷ja alaus sen÷jimo laikas.(Gudžinskas ir kt.,2007)
Miel÷s. Tai vienaląsčiai mikrooganizmai. Jose yra gausu baltymų, mineralinių medžiagų (ypač chromo) ir B grup÷s vitaminų (B1, B2, B3, B5, B6, B9 ir biotino). Alaus gamyboje naudojamos Saccharomyces genties miel÷s: Saccharomyces cereviciae (aukštutinio rūgimo miel÷s, "top") ir Saccharomyces carlsbergensis (žemutinio rūgimo miel÷s, "lager").(Rosell et al,2003) Miel÷s dedamos į išvirtą alaus misą. Fermentacijos metu misoje esantys cukrūs mielių fermentais surauginami iki etanolio ir anglies dioksido. Misoje miel÷s ima daugintis ir dauginasi apie 10 val., o tada prasideda fermentacija, kuri trunka 6-8 paras priklausomai nuo alaus klampio. Taip gaunamas "jaunas" alus. Mielių dauginimosi greitis ir fermentacijos proceso intensyvumas priklauso nuo deguonies kiekio misoje ir temperatūros. Išleidus alų iš fermentavimo talpos, jo dugne lieka miel÷s. Surinktos jos gali būti panaudojamos kitai fermentacijai.
2.2. Alaus gamybos technologija
Alaus technologija (misos gamyba) gali būti suskirstyta į šešis procesus: salyklo malimas, nuoviro gaminimas, misos filtravimas, misos virimas, misos nuskaidrinimas ir misos aušinimas.(Hazelwood et al,2008) 1 paveiksle pateikta alaus gamybos schema.
Klasikinio alaus gamyba, tai salyklo nulukštenimas ir malimas bei sumaišymas su vandeniu. Toks alaus gaminimo būdas gali būti atliekamas naudojant infuzinį metodą arba nuoviro metodą. Šiuo atveju naudojant priedus virykl÷s naudojimas yra būtinas. Filtravimo būdu misa yra atskiriama nuo netirpių medžiagų. Toliau yra virinama. Po virinimo, ji aušinama iki fermentavimo.(Rapuri et al, 2000)
Alaus gamybos proceso schema pateikta 2 paveiksle.
Salyklas Malimas Vanduo Nesalykliniai javai Trynimas Misos atskyrimas Apyniai Grūdai Sirupas Misos virimas Misos valymas Apyniai Misos v÷sinimas ir v÷dinimas Miel÷s Fermentacija Miel÷s Brandinimas ir kondencavimas Alaus filtravimas Miel÷s Alaus stabilizacija Alaus išpilstymas
2pav. Alaus gaminimo schema
Alaus gamybos proceso metu vyksta keletas chemin÷s transformacijos procesų, vyksta polifenolių oksidacija, lipidų ir baltymų kompleksų formavimasis ir baltymų nusodinimas.(John et
al,2006) Misoje azoto ir angliavandenių sud÷tis priklauso nuo fermento-substrato
santykio.(http:kaunoalus.lt/technologija.html 2011 10 17) Šie santykiai gali būti koreguojami keliais būdais: substratų naudojimas be fermentų aktyvumo sumažina azoto kiekį misoje, terminis fermentų inaktyvavimas verdant nuovirą, koreguojant pH įtakojama fermentų veikla, pritaikant salyklo / vandens santykį, kuris turi įtakos tam tikrų fermentų veiklos metu.(Stanišauskien÷ 2007)
2.2.1. Alaus gamybos procese naudojamos fermentacijos temperatūros įtaka alaus kokybei
Fermentacijos tikslas – mielių pagalba misos saldžiąsias medžiagas paversti alkoholiu. Šiame procese temperatūra taip pat turi įtakos alaus kokybei ir skoniui, kadangi tiesiogiai veikia mieles. Pirmin÷ fermentacija yra egzoterminis procesas. (Belsito et al,2012)Vidin÷ fermentatoriaus temperatūra gali būti keliais laipsniais aukštesn÷ už aplinkos temperatūrą vien d÷l mielių aktyvumo, tod÷l, siekiant tiksliai įvertinti misos temperatūrą, fermentatoriuje tikslinga būtų įrengti termometrą, kuris rodytų ne išor÷s, bet vidaus temperatūrą.(Hayasaka et al, 2005) Esant pernelyg žemai temperatūrai, miel÷s gali būti ne aktyvios ir neveiklios arba tapti neveikliomis dar iki visiškos alaus fermentacijos. Esant per didelei temperatūrai, miel÷s įsiaudrina ir v÷liau jas sunku nusodinti. Taip pat pernelyg karšta fermentacija gali iššaukti mielių veiklos pernelyg didelį įsib÷g÷jimą, ko pasekoje v÷liau badavimą, o tai taip pat gali nulemti fermentacijos nutrūkimą anksčiau laiko. Be to, per aukštoje temperatūroje miel÷s gali imti gaminti nepageidaujamas chemines medžiagas (esterius, diacetilą), kurios gali suteikti visai kitokio, nepageidaujamo skonio. (Jugdaohsingh et al, 2002)
Taigi, geriausias būdas s÷kmingai fermentacijai yra palaikyti tinkamą ir pastovią fermentacijos temperatūrą. (Dapha et al, 2008)Žinoma, kiekvienų mielių paderm÷ turi savo optimaliausią fermentacijos temperatūrą, tod÷l renkantis mieles reikia atsižvelgti, ne tik į norimo pagaminti alaus specifiškumą ar savybes, bet ir į fermentacijos sąlygas.
2.2.2. Sucukrinimo proceso temperatūros įtaka alaus kokybei
Sucukrinimo tikslas – suaktyvinti salyklo fermentus ir suskaidyti grūdų krakmolą iki fermentacijai tinkamų saldžiųjų medžiagų.(Branner et al,2001) Kokios kokyb÷s bus misa, priklauso nuo sucukrinimo temperatūros. 1 lentel÷je yra pateiktos optimalios šio proceso temperatūros.
1 lentel÷. Optimalios temperatūros suaktyvinti salyklo fermentus
Fermentas Optimali
temperatūra Funkcija
Fitaz÷ 30 – 52 ºC Mažina mentalo pH, didina rūgštingumą
Beta Gliukanaz÷ 37 – 45 ºC Suskaido nedaigintų grūdų beta gliukanazę
Proteaz÷ 46 – 57 ºC
Pertraukiamos ilgos proteinų grandin÷s, kurios suteikia mažesnio miglotumo ir geresnio putojimo
Beta Amilaz÷ 54 – 66 ºC Gamina mažus, gerai fermentuojamus cukrus
Alfa Amilaz÷ 68 – 75 ºC Gamina didelius, sunkiai fermentuojamus
cukrus
Alaus gamyboje naudojamas aktyvavus fitaz÷s fermentas, kuris įtakoja rūgščių aktyvumą ir keičia mentalo pH. Tai yra daroma siekiant sumažinti mentalo pH tradicin÷je pilsnerio aludaryst÷je, kurioje naudojamas minkštas vanduo.(Possemiers et al, 2005)
Norint suskaidyti nedaigintų grūdų ß-gliukanazę, patartina bent 20 minučių mentalo temperatūrą palaikyti 40ºC. Nes be šio veiksmo, mentalo konsistencija gali būti šiek tiek „gumin÷“.(Connell et al,2006) Taip pat yra rekomenduojama bent 20 minučių palaikyti 50ºC temperatūrą. Šioje temperatūroje ilgos proteinų grandin÷s yra suskaidomos į trumpesnes, t.y. tirpius proteinus ir amino rūgštis. To pasekoje alus tampa mažiau „miglotas“, o puta turi geresnį patvarumą. Laikant mentalo temperatūrą aukštesn÷je, t.y. 60ºC temperatūroje, gausime lengvai fermentuojamą misą. Tokiu būdu galima pasiekti didesnį gamybos efektyvumą, alus bus stipresnis, bet sausesnis. .(Sierksma et al, 2004) Esant mentalo temperatūrai 70ºC ir daugiau, misa bus sunkiau fermentuojama, alus bus silpnas, bet saldus. Esant temperatūrai apie 65ºC, misa tur÷s tiek geriau fermentuojamų, tiek mažiau fermentuojamų cukrų, tod÷l, tai pati optimaliausia sucukrinimo temperatūra, nes alus tur÷s pakankamai stiprumo ir nebus sausas.(Vassileva et al,2006) Esmin÷ konversija įvyksta per 20 minučių, tačiau paprastai ši stadija gali trukti iki 90 minučių. Kai fermentai baigia savo darbą, mentalo temperatūra yra keliama iki tekinimo temperatūros. Šiam procesui idealiausia temperatūra yra 78ºC. Kuo bus žemesn÷ temperatūra, tuo iš salyklo bus sunkiau
išplaunama misa. Kuo temperatūra bus aukštesn÷, tuo daugiau išsiskirs taninų, kurie alui gali suteikti ‚sutraukiantį“ skonį.(Yokoyama et al,2008)
2.3. Alaus skirstymas į tipus pagal fermentacijai naudojamas mieles
Pats paprasčiausias alaus skirstymas į tipus yra pagal fermentacijos metu naudojamas mieles. Šitaip išskiriami trys pagrindiniai alaus tipai: (De Luis et al, 2003)
1. Apatin÷s fermentacijos alus (Lager). Tai populiariausias alaus tipas pasaulyje, šiam tipui priklauso ir beveik visos Lietuvoje gaminamos alaus rūšys. Fermentacijos metu miel÷s (pvz., Saccharomyces pastorianus) nus÷da indo apačioje. Fermentuojama 2 etapais žemoje temperatūroje: pirmin÷ fermentacija 7-12 C, antrin÷ – 0-4 C temperatūroje. Fermentuojant žemoje temperatūroje susidaro esteriai, lemiantys gaivų alaus skonį. Terminas „Lager“ kilęs iš vokiško veiksmažodžio „lagern“ (saugoti), nes d÷l žemos temperatūros, fermentacija vyksta l÷čiau nei kitų alaus tipų. Šiuolaikin÷mis technologijomis fermentacija gali būti pagreitinama iki 1-3 savaičių.
2. Viršutin÷s fermentacijos alus (Ale). Toks alus fermentuojamas aukštoje temperatūroje (15-24 C), miel÷s (pvz., Saccharomyces cerevisiae) pakyla į paviršių. Fermentacija vyksta trumpiau nei „lager“ tipo alaus. Šis alus paprastai yra saldesnio, „sunkesnio“ skonio, gali būti jaučiamas vaisių prieskonis.
3. Savaimin÷s fermentacijos alus (Lambic). Šio tipo alaus fermentacijai naudojamos ne dirbtinai augintos, o natūralios gamtin÷s miel÷s (dažniausiai pasitaiko Brettanomyces bruxellensis ir Brettanomyces lambicus rūšys). Fermentacijoje dalyvauja Lactobacillus tipo pienarūgšt÷s bakterijos. Savaimin÷s fermentacijos alus dažniausiai yra rūgštus. Šio tipo alus gaminamas tik Pajotenlando regione (Belgija).
2.4. Alaus kokyb÷s ir saugos vertinimo kriterijai
Gatavo alaus kokybei įvertinti yra tiriami jusliniai jo rodikliai.(Mileva et al,2008) Tai skonis, spalva, skaidrumas, aromatas, putojimas. Šie rodikliai įvertinami degustuojant 25-ių balų skal÷je. Bei fizikiniai ir cheminiai rodikliai – alkoholio kiekis, spalva, ekstrakto bei angliarūgšt÷s kiekis, stabilumas, rūgštingumas ir kt. Alkoholio kiekis aluje nustatomas distiliuojant m÷ginius.(Cadby et al, 2002) Angliarūgšt÷s kiekis nustatomas specialaus prietaiso su manometru pagalba, o spalvos nustatymui naudojamas paprastesnis įrenginys, kuriame yra dvi kolbut÷s. Vienoje iš jų – alus, kitoje
– vanduo, į kurį lašinamas 0,1 N jodo tirpalas, kol abiejų kolbučių spalvos suvienod÷ja. Stabilumas yra nustatomas laikant alų tamsoje ir stebint drumstumo atsiradimą. (Šurkus ir kt.,2002)
Jusliniai, fizikiniai ir cheminiai rodikliai turi atitikti reikalavimus ir normas pagal LR ŽŪM įsakymą Nr.195. Leistinas alkoholio koncentracijos nukrypimas aluje – 0,2 %. Sausųjų medžiagų kiekis pradin÷je misoje turi būti ± 0,3 proc., spalva - ± 3, pH vert÷ arba rūgštingumas - cm³ 1M NaOH tirpalo 100 cm³ alaus, anglies dioksido kiekis nustatomas tik į butelius ir metalinius indelius išpilstytame aluje. Anglies dioksido aluje turi būti ne mažiau kaip 3,0 g/dm³. Alaus mikrobiologinis užterštumas turi atitikti Lietuvos higienos normos HN 26:2006 „Maisto produktų mikrobiologiniai kriterijai“ reikalavimus.
Alus turi būti ženklinamas pagal Lietuvos higienos normos HN 119:2002 „Maisto produktų ženklinimas“, patvirtintos LR sveikatos apsaugos ministro 2002 m. gruodžio 24 d. įsakymu Nr.677 (Žin., 2003, Nr.13–530), reikalavimus.
Patalpos, kur bus laikomas pagamintas alus, turi būti gerai v÷dinamos, apsaugotos nuo tiesioginių saul÷s spindulių. Jose turi būti palaikoma 2–20° C temperatūra, o santykinis dr÷gnis neviršyti 85 %. Pilstant alų į iš dalies praleidžiančią dienos šviesą pakuotę, svarbu, kad į patalpą nepatektų saul÷s spinduliai. Prieš realizuojant kiekvienos partijos alų jis patikrinamas akredituotoje laboratorijoje. Patikrinus alaus kokyb÷s rodiklius (etilo alkoholio koncentraciją tūrio %, sausųjų medžiagų kiekį mas÷s %, spalvą, rūgštingumą ir pH, ženklinimą, anglies dioksido kiekį) kiekvienai partijai išduodami alkoholio produktų atitiktį patvirtinantys dokumentai. Kiekvienai Lietuvos Respublikoje pagamintai alaus siuntai įmon÷ gamintoja privalo išduoti Valstybin÷s maisto ir veterinarijos tarnybos (VMVT) nustatyto pavyzdžio alaus atitiktį patvirtinančius dokumentus.
2.5. Aukštesnieji alkoholiai ir kiti fuzelio junginiai aluje
Fuzelis – tai aukštesniųjų alifatinių alkoholių, aldehidų, ketonų ir karboksirūgščių mišinys, susidarantis alkoholio fermentacijos proceso metu. Fuzeliai aptinkami nedistiliuotuose ar blogai valytuose distiliuotuose alkoholiniuose g÷rimuose.(Sierksma et al, 2002) Jų susidaro daugiau, kai fermentacija vyksta aukštesn÷je temperatūroje bei žemame pH arba kai mielių veiklą riboja azoto junginių stygius. Subrandintame aluje fuzelio junginiai formuoja produkto aromatą, tod÷l tam tikra jų koncentracija yra būtina aukštos kokyb÷s alui.(Baxter et al, 2001) Fuzelio junginiai iš alaus negali būti pašalinti technologinio gamybos proceso metu, nes n÷ra taikoma distiliacija.
Fuzelyje yra dvi toksinių junginių grup÷s. Pirmoje grup÷je yra acetaldehidas, antroje grup÷je yra izoamilo alkoholis, amilo alkoholis, izobutilo alkoholis, propilo alkoholis ir daugyb÷ kitų, mažai žinomų junginių.(Mayer et al, 2001)
Fuzelyje esantis toksinis cheminių junginių rinkinys pasižymi stipresniu toksiniu poveikiu žmogaus organizmui, nei kiekvienas ingredientas atskirai. Tod÷l dažnai pasireiškia sunkus apgirtimo pobūdis bei sunkios pagirios. Bandymuose su gyvūnais nustatyta, kad mirtina fuzelio junginių koncentracija yra nuo 0,2 iki 0,8 ml/kg gyvūno mas÷s. Mirtis gyvūnus ištikdavo d÷l
centrin÷s nervų sistemos (CNS) pažeidimo arba inkstų, kepenų ar širdies
3. DARBO METODIKA
3.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas
Mūsų eksperimentas buvo vykdytas dviem etapais, jo schema pateikta 3.1 a ir b paveiksle. Visų pirma buvo atliktas eksperimentas, siekiant įvertinti pH vert÷s kitimą ir galimą gedimo (rūgimo) aluje prasid÷jimą, laikant alaus m÷ginius skirtingose sąlygose. Sekančiame eksperimento etape buvo atlikta natūraliai brandinto alaus aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių analiz÷.
Natūraliai brandinto alaus m÷giniai
pH kitimo tyrimas po 72 ir 120 valandų išlaikius alus m÷ginius skirtingose sąlygose (+24 ir +4 °C temperatūroje)
a
Natūraliai brandinto alaus m÷giniai
M÷ginių paruošimas dujų chromatografijos analizei (distiliavimas ir distiliato surinkimas)
Dujų chromatografin÷ analiz÷ (aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių tyrimas)
b
3.1 pav. Eksperimento schema (a – pirmoji eksperimento dalis; b – antroji eksperimento dalis)
3.2. Tyrimų objektai ir metodai
3.2.1 Natūraliai brandinto alaus m÷giniai
Šiame eksperimente buvo ištirta dešimt alaus rūšių, o informacija, kurią gamintojas pateikia etiket÷se, nurodyta 3.1 lentel÷je. Eksperimente naudotus alaus m÷ginius galima suskirstyti į šviesų silpną alų, šviesų stiprų alų, tamsų silpną alų ir tamsų stiprų alų.
3.1 lentel÷. Eksperimente naudotos alaus rūšys (informacija pateikta gamintojui leidus) Tyrimams naudotos alaus rūšys ir jų aprašymas
Pavadinimas Aprašymas "Kauno" šviesusis“
Šviesusis alus, lengvo skonio su gerai išreikštu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 5,0 tūrio proc.
"Stiprusis fano"
Šviesusis alus, grynas, giliai sufermentuotas alaus skonis su maloniu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 8,0 tūrio proc. "Broliai juodvarniai"
Šviesusis alus, grynas, giliai sufermentuotas alaus skonis su maloniu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 9,5 tūrio proc. "Tradicininis tvirtov÷s"
Šviesusis alus, gryno skonio su gerai išreikštu apynių aromatu ir kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 6,0 tūrio proc.
"Biržiečių"
Tamsus alus, malonaus skonio su harmoningai išreikštu karameliniu prieskoniu bei švelniai jaučiamu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 8,0 tūrio proc
3.1 lentel÷s tęsinys. Eksperimente naudotos alaus rūšys (informacija pateikta gamintojui leidus) "Tvirtov÷s 7,2"
Šviesusis alus, lengvo skonio su gerai išreikštu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 7,2 tūrio proc. "Pilies men÷s"
Šviesusis alus, lengvo skonio su gerai išreikštu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 5,2 tūrio proc. "Gyvas tamsusis"
Tamsusis alus, lengvo skonio su gerai išreikštu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo, apynių, mielių. Alk. 5,0 tūrio proc.
„Senasis porteris“
Tamsus alus, malonaus skonio su harmoningai
išreikštu karameliniu prieskoniu bei švelniai jaučiamu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo. Alk. 7,0 tūrio proc. "Gyvas šviesusis"
Šviesusis alus, lengvo skonio su gerai išreikštu apynių kartumu. Sud÷tyje yra miežių salyklo, apynių, mielių, vandens. Alk. 5,0 tūrio proc.
3.2.2. pH kitimo įvertinimo, laikant alų skirtingomis sąlygomis, metodika
Alaus m÷giniai buvo supilstyti į konusines 150 ml talpos kolbas su nesandariais kamščiais. Vienu atveju jie buvo patalpinti į termostatą, kuriame buvo +24 °C temperatūra, kitu atveju, laikomi šaldytuve, kuriame temperatūra buvo + 4 °C.
3.2.3. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių tyrimo natūraliai brandintame aluje dujų chromatografijos metodika
Kiekybin÷ ir kokybin÷ aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių analiz÷ paruoštuose m÷giniuose buvo atlikta dujų chromatografijos metodu.
Tuo tikslu naudota kolon÷l÷ Zebron ZB – WAX; 30m x 0,25 x 0,25 µm; 100 % polietilenglikolio; Phenomenex.
Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių koncentracijos m÷giniuose buvo apskaičiuotos mg/ml pagal gautų pikų plotus, lyginant juos su standartiniu, žinomos koncentracijos aukštesniųjų alkoholių tirpalu, kuriame esančios tiriamųjų junginių koncentracijos pateiktos 3.2 lentel÷je.
3.2 lentel÷. Aukštesniųjų alkoholių koncentracijos standartiniame tirpale Acetal-dehidas Metil-acetatas Etil- ace-tatas Meta-nolis Pro-panolis Izobutanolis Izoamilo-alkoholis Stan-dartas, mg/l 62,8 18,64 180,4 79,1 32,16 161,6 330
3.3. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷
Atliekant aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių analizę kiekvienas alaus m÷ginys buvo distiliuotas 2 kartus, o distiliato chromatografin÷ analiz÷ kartota du kartus. Matematin÷ statistin÷ tyrimo duomenų analiz÷ atlikta, naudojant Prism 3.0 statistinį programinį paketą. Gautiems rezultatams buvo paskaičiuotas aritmetinis vidurkis, standartinis nuokrypis, variacijos koeficientas, standartin÷ paklaida, statistinis patikimumas (p).
Įvertinant pH kitimą laikant alų skirtingomis sąlygomis, buvo laikomi keturi tos pačios rūšies m÷giniai +4 °C temperatūroje ir keturi tos pačios rūšies m÷giniai +24 °C temperatūroje. Iš gautų duomenų buvo išvestas aritmetinis vidurkis, paskaičiuotas standartinis nuokrypis, variacijos koeficientas, standartin÷ paklaida, statistinis patikimumas (P). Taip pat buvo paskaičiuota koreliacija ir jos patikimumas tarp aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių bei jų bendro kiekio ir pH vert÷s.
4. REZULTATAI
4.1. pH kitimo, laikant natūraliai brandintą alų +24 ir +4 °C temperatūroje, rezultatai
Eksperimente taikytos alaus laikymo temperatūros buvo parinktos ir derinamos prie natūralių sąlygų, t.y. kambario temperatūra (+24 °C) ir šaldytuve esanti temperatūra (+4 °C). Šios sąlygos parinktos darant prielaidą, kad perkant didesn÷je taroje alų, pastarąjį suvartojus ne visą, jis gali būti laikomas šaldytuve arba kambario temperatūroje.
Pagal gautus tyrimo rezultatus, po 72 valandų laikymo +24 °C temperatūroje, nustatytos skirtingos skirtingų m÷ginių pH kitimo tendencijos bei alaus drumstumas taip pat vizualiai apžiūr÷jus m÷ginius skyr÷si (4.1 lentel÷ ir 4.1 pav.). 1-mojo ir 3-čiojo m÷ginių pH tiek laikant alų šaldytuve, tiek kambario temperatūroje po 72 valandų nepakito (arba pakito paklaidų ribose). Po 72 valandų laikymo kambario temperatūroje keturių m÷ginių pH vert÷ nustatyta mažesn÷ nei prieš laikymą (atitinkamai m÷ginių 1-mojo; 2-trojo; 8-tojo ir 9-tojo). Pagal šiuos gautus rezultatus galima teigti, kad šiuose m÷giniuose gal÷jo prasid÷ti rūgimo procesas, kuris įtakojo organinių rūgščių kiekio padid÷jimą, o pastarasis l÷m÷ pH verčių sumaž÷jimą. Likusiuose m÷giniuose (išskyrus tuos, kuriuose pH nepakito), nustatytas pH vert÷s padid÷jimas (m÷ginių 4-tojo; 5-tojo; 6-tojo; 7-tojo ir 10-tojo). Pagal šiuos gautus rezultatus galima teigti, kad šiuose m÷giniuose gal÷jo būti mažesnis angliarūgšt÷s kiekis, kuri veikia taip pat kaip antiseptikas (ne tik suteikia skonį alaus g÷rimams) ir tod÷l atsiradus iš aplinkos pašalinei mikroflorai, gal÷jo pasikeisti terp÷s pH – padid÷ti.
Po 72 valandų alaus m÷ginių laikymo šaldymo įrenginyje, nustatyta, kad dviejų, iš dešimties tirtų m÷ginių pH vert÷ sumaž÷jo (atitinkamai, 2-trojo ir 8-tojo), o likusių m÷ginių padid÷jo (išskyrus 1-mąjį ir 3-čiąjį m÷ginius). Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad laikant alų šaltesn÷mis sąlygomis jo pH vert÷ sumaž÷ja mažiau, nei kambario temperatūroje, tačiau, kai kurių alaus rūšių pH gali padid÷ti.
Po 120 valandų alaus išlaikymo kambario temperatūroje ir šaldytuve, nustatyta, kad laikant alų kambario temperatūroje jo pH pakinta paklaidų ribose (analogiškai kaip ir po 72 valandų išlaikymo), tačiau daugelio m÷ginių pH nustatytas žemesnis (išskyrus 4-tojo m÷ginio). Po 120 valandų alaus m÷ginių išlaikymo šaldymo įrenginyje, nustatyta, kad iš dešimties tirtų m÷ginių, keturių m÷ginių pH nepakito (2-trojo; 4-tojo; 9-tojo ir 10-tojo), o likusių m÷ginių pH vert÷ sumaž÷jo, išskyrus m÷ginį 1-mąjį.
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad skirtingomis sąlygomis laikomo alaus pH gal÷jo nekisti d÷l antiseptinių medžiagų esančių aluje, viena iš kurių, tai angliarūgšt÷, o kita apynių ekstraktin÷s medžiagos. Taigi, alų laikyti tiek kambario temperatūroje, tiek šaldytuve 120 valandų yra pakankamai saugu, nes neprasideda rūgimo procesas.
4.1 lentel÷. pH kitimo, laikant natūraliai brandintą alų +24 ir +4 °C temperatūroje rezultatai pH tirtuose m÷giniuose Po 72val. Po 120 val. M÷ginio Nr. pH prieš laikymą termostate bei šaldytuve Termostate(+24°C) Šaldytuve (+4°C) Termostate(+24°C) Šaldytuve (+4°C) 1 4,59 4,56 4,59 4,53 4,74 2 4,75 4,69 4,66 4,64 4,74 3 4,82 4,82 4,82 4,79 4,74 4 4,73 4,81 4,80 4,77 4,73 5 4,39 4,43 4,43 4,21 4,35 6 4,43 4,44 4,44 4,0 4,41 7 4,66 4,68 4,68 4,65 4,63 8 4,83 4,77 4,77 4,79 4,73 9 4,72 4,71 4,76 3,99 4,72 10 4,50 4,51 4,51 4,49 4,50 Stulpelio statistika Standar-tin÷ paklaida 0,1588 0,1470 0,1684 0,3150 0,1528 Standar-tinis nuokrypis 0,05023 0,04649 0,05325 0,09962 0,04830 P P<0,0001 P<0,0001 P<0,0001 P<0,0001 P<0,0001 Variacijos koeficien-tas, % 3,42 3,17 3,61 7,02 3,30
Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicininis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"
Po 120 val. laikymo: „1“ m÷giniai laikyti termostate(+24°C); „2“ m÷giniai laikyti šaldytuve (+4°C)
Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"
4.2. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių tyrimo rezultatai natūraliai brandintame aluje
Atlikus aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių analizę natūraliai brandintame aluje nustatytos skirtingos jų formavimosi tendencijos (1-10 priedai). Metilacetato ir metanolio natūraliai brandintame aluje nenustatyta. Tod÷l galima teigti, kad šių junginių koncentracija m÷giniuose buvo mažesn÷ nei, atitinkamai 18,64 ir 79,1 mg/l (aptikimo koncentracijos riba).
4.2.1. Acetaldehido kiekis alaus m÷giniuose
Acetaldehido koncentracija m÷giniuose kito nuo 0 iki 60,8 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 1 ir 9 jo nenustatyta, o 3 m÷ginyje koncentracija 60,8 mg/l (4.2 pav.). Penkiuose iš tirtų dešimt m÷ginių acetaldehido koncentracija nustatyta mažesn÷ nei vidutin÷, atitinkamai 1; 5; 6; 8 ir 9 m÷giniuose ji buvo mažesn÷ 8,8; 2,5; 1,1; 0,9 ir 8,8 mg/l. M÷giniuose, kuriuose acetaldehido koncentracija nustatyta didesn÷ už vidutinę (8,8 mg/l), ji viršijo pastarąją 2 m÷ginyje – 11,1 mg/l; 3 m÷ginyje – 52, 0 mg/l; 4 m÷ginyje – 5,9 mg/l; 7 m÷ginyje – 5 mg/l ir 10 m÷ginyje – 0,8 mg/l.
Pagal gautus rezultatus galima teigti, kad acetaldehido kiekis natūraliai brandintame aluje kinta plačiose ribose ir įvertinant tai, jog jis n÷ra chemiškai stabilus junginys, tai jo kiekis gali kisti ne tik technologinio proceso, bet ir laikymo metu, o ypač formuojantis alaus aromatui.
4.2 pav. Acetaldehido kiekis m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P = 0,0320)
4.2.2. Etilacetato kiekis alaus m÷giniuose
Etilacetato kiekis alaus m÷giniuose svyravo plačiose ribose ir kito nuo 123,9 iki 816,2 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 1 ir 3 (4.3 pav.). M÷giniuose 2 ir 7 etilacetato kiekis kito paklaidų ribose, atitinkamai 515,3 ir 546,6 mg/l, taigi, skyr÷si 31,3 mg/l.
Kituose tirtuose m÷giniuose etilacetato koncentracija neviršijo 330 mg/l: 10 m÷ginyje ji nustatyta 327,9 mg/l; 9 m÷ginyje 257,0 mg/l; 8 m÷ginyje 135,3 mg/l; 6 m÷ginyje 175,6 mg/l; 5 m÷ginyje 186,7 mg/l; 4 m÷ginyje 231,6 mg/l ir 1 m÷ginyje 123,9 mg/l.
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad etilacetato koncentracijos kitimo ribos alaus m÷giniuose yra plačios, o jo vidutin÷ vert÷ nustatyta m÷giniuose 331,6 ± 225,4 mg/l.
4.3 pav. Etilacetato kiekis m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P = 0,0012)
4.2.3. Propanolio kiekis m÷giniuose
Propanolio nustatyta visuose tirtuose m÷giniuose ir jo koncentracija kito nuo 63,5 iki 151,0 mg/l (4.4 pav.). Penkiuose iš tirtų dešimt m÷ginių propanolio koncentracija nustatyta didesn÷ nei vidutin÷ (95,4 mg/l), atitinkamai 3; 5; 6; 9 ir 10 m÷giniuose ji buvo didesn÷ 1,1; 20,5; 55,6; 10,2 ir 37,6 mg/l. M÷giniuose, kuriuose propanolio koncentracija nustatyta mažesn÷ už vidutinę (95,4 mg/l), ji buvo 1 m÷ginyje – 63,5 mg/l; 2 m÷ginyje – 93,3 mg/l; 4 m÷ginyje – 94,3 mg/l; 7 m÷ginyje – 92,4 mg/l ir 8 m÷ginyje – 81,7 mg/l.
4.4 pav. Propanolio koncentracija m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P ≤ 0,0001)
4.2.4. Butanolio kiekis m÷giniuose
Butanolio nustatyta ne visuose m÷giniuose. Jis, iš dešimties tirtų m÷ginių, buvo rastas keturiuose: 2; 7; 9; ir 10 (4.5 pav.). Didžiausia butanolio koncentracija buvo rasta 10 m÷ginyje, ji buvo 157,7 mg/l. Kituose m÷giniuose atitinkamai 1; 7 ir 9, ji siek÷ 9,2; 125,3; 155,2 mg/l.
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad butanolio koncentracijos kitimo ribos alaus m÷giniuose yra plačios. Butanolio kiekis alaus m÷giniuose svyravo ir kito nuo 0 iki 157,7 mg/l. 1; 3; 4; 5; 6; ir 8 m÷giniuose jo išvis nebuvo rasta.
4.2.5. Izobutanolio kiekis m÷giniuose
Izobutanolio koncentracija m÷giniuose kito nuo 0 iki 242,2 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 9; ir 10 jo nenustatyta, o 6 m÷ginyje koncentracija 242,2 mg/l (4.6 pav.). Penkiuose iš tirtų dešimt m÷ginių izobutanolio koncentracija nustatyta mažesn÷ nei vidutin÷, atitinkamai 1; 4; 7; 9 ir 10 m÷giniuose ji buvo mažesn÷ 33; 3,3; 1,7; 127,0 ir 127,0 mg/l. M÷giniuose, kuriuose izobutanolio koncentracija nustatyta didesn÷ už vidutinę (127,0 mg/l), ji viršijo pastarąją 2 m÷ginyje – 46,4 mg/l; 3 m÷ginyje – 39, 1 mg/l; 5 m÷ginyje – 1,7 mg/l; 6 m÷ginyje – 115,2 mg/l ir 8 m÷ginyje – 5,9 mg/l.
Pagal gautus rezultatus galima teigti, kad izobutanolio kiekis natūraliai brandintame aluje kinta plačiose ribose.
4.5 pav. Propanolio koncentracija m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P = 0,0757)
4.6 pav. Izobutanolio kiekis m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P = 0,0007)
4.2.6. Izoamilo alkoholio kiekis m÷giniuose
Izoamiloalkoholio buvo rasta visuose dešimt tirtų m÷ginių (4.7 pav.). Izoamiloalkoholio koncentracija m÷giniuose svyravo nuo 632,6 iki 1329,3 mg/l. Vidut÷ koncentracija siek÷ 783,2 mg/l. Penkiuose iš dešimties tirtų m÷ginių izoamiloalkoholio koncentracija buvo mažesn÷ nei
vidutin÷ (783,2 mg/l) atitinkamai 1; 3; 5; 7; ir 8 m÷giniuose ji buvo mažesn÷ 129,8; 109,6; 150,6; 24,6; ir 18,5 mg/l. M÷giniuose, kuriuose izoamiloalkoholio koncentracija nustatyta didesn÷ už vidutinę (783,2 mg/l), ji viršijo pastarąją 2 m÷ginyje – 43,1 mg/l; 4 m÷ginyje – 18, 5 mg/l; 6 m÷ginyje – 546,1 mg/l; 9 m÷ginyje – 201,4 mg/l ir 10 m÷ginyje – 51,4 mg/l.
4.7 pav. Izoamiloalkoholio kiekis m÷giniuose (Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicinis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P P ≤ 0,0001)
4.3. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių bendras kiekis natūraliai brandintame aluje
Atlikus bendrojo kiekio aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių analizę, nustatytos skirtingos šių junginių kitimo ribų tendencijos (4.2 lentel÷). Pagal gautus rezultatus galima teigti, kad saugiausias šių junginių aspektu yra 1-asis m÷ginys. Jame aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių nustatyta 934,8 mg/l. Didžiausias šių junginių kiekis nustatytas 6-tame m÷ginyje – 1905,7 mg/l. Vidutin÷ aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių vert÷, nustatyta m÷giniuose – 1482,6 mg/l. Penkiuose iš tirtų m÷ginių aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekis viršijo vidutinę vertę, t.y. 2-ajame, 3-ame, 6-tajame, 7-tajame ir 9-tajame m÷giniuose. Likusiuose m÷giniuose aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekis nustatytas mažesnis, nei vidutin÷ vert÷.
4.2 lentel÷. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių bendras kiekis natūraliai brandintame aluje Acetalde-hidas Etilacetatas Buta-nolis Propa-nolis Izo- buta-nolis Izoa- milo- alko-holis Bendras kiekis Alaus m÷giniai mg/l 1 0 123,9 0 63,5 94,0 653,4 934,8 2 19,9 515,3 9,2 93,3 173,4 826,3 1637,5 3 60,8 816,2 0 96,5 166,1 673,6 1813,1 4 14,7 231,6 0 94,3 123,7 801,7 1266,0 5 6,3 186,7 0 115,9 128,7 632,6 1070,2 6 7,7 175,6 0 151,0 242,2 1329,3 1905,7 7 13,8 546,6 125,3 92,4 125,3 758,6 1661,9 8 7,9 135,3 0 81,7 132,9 764,7 1122,6 9 0 257,0 155,2 105,6 0 984,6 1502,4 10 9,6 327,9 157,7 133,0 0 834,6 1462,9 Stulpelio statistika min 0 123,9 0 63,5 0 632,6 934, 9 mid 8,8 244,3 0 95,4 127,0 783,2 1482,6 max 60,8 816,2 157,7 151,0 242,2 1329,3 1905,7 Standartinis nuokrypis 17,55 225,4 70,49 25,20 74,27 204,9 330,9 Standartin÷ paklaida 5,551 71,29 22,29 7,968 23,49 64,79 104,7 P 0,0320 0,0012 0,075 7 P<0,0001 0,0007 P<0,000 1 P<0,000 1 Variacijos koeficientas, % 124,76 67,98 157,5 6 24,53 62,61 24,81 22,86
Pastaba: M÷giniai: 1 - "Kauno" šviesusis“, 2 - "Stiprusis fano", 3 - "Broliai juodvarniai", 4 - "Tradicininis tvirtov÷s", 5 - "Biržiečių", 6 - "Tvirtov÷s 7,2", 7 - "Pilies men÷s", 8 - "Gyvas tamsusis", 9 - „Senasis porteris“, 10 - "Gyvas šviesusis"; P – skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas, P patikimas, kai P≤0,05
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimasis nepriklauso nuo alaus rūšies (šviesus ar tamsus) bei nuo alaus stiprumo, tod÷l galima teigti, kad šių junginių formavimuisi didžiausią įtaką gal÷jo tur÷ti gamybos technologinis procesas ir jo parametrai.
4.4. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių koreliacija su alaus pH
Šiame darbo etape buvo paskaičiuota aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių galima koreliacija su pH ir jos patikimumas (4.3 lentel÷). Nustatyta labai silpna ir nepatikima koreliacija
tarp propanolio ir alaus pH (R = 0,3986). Tarp kitų, tirtų aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių koreliacijos nenustatyta.
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad galutiniame produkte – aluje – aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimasis n÷ra įtakojamas terp÷s pH, tačiau technologinio proceso įvairiose stadijose, fermentuojamos terp÷s pH yra vienas iš aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimosi veiksnių. Daugelis iš šių junginių, pvz., esteriai, gaunami alkoholiams reaguojant su karboksirūgštimis, o pastarosios tiesiogiai siejamos su terp÷s pH kitimu
4.3 lentel÷. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių koreliacija su pH Acetalde-hido ir pH Korįeliacija ir jos patikimumas Etilace-tato ir pH Buta-nolio ir pH Pro-panolio ir pH Izo- butano-lio ir pH Izoamiloal-koholio ir pH Bendras kiekis R 0,2096 0,1894 0,004942 0,3986 0,00045 0,0752 0,007019 P 0,0916 0,1044 0,4235 0,0251 0,4767 0,2216 0,4090
Pastaba: P – koreliacijos tarp aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių patikimumas, P patikimas, kai P ≤ 0,05
REZULTATŲ APTARIMAS
Alus yra labai populiarus g÷rimas visame pasaulyje, tod÷l sulaukia didelio mokslininkų susidom÷jimo. Ypač daug tyrimų atliekama alaus aromatą formuojančių m÷ginių srityje. Tačiau aromatą formuojantys alaus ir kitų alkoholinių g÷rimų junginiai gali būti nepageidautini dideliais kiekiais d÷l savo toksinių savybių, t.y. galimo neigiamo poveikio vartotojų sveikatai. .(Lachenmeier et al, 2008)
Mūsų eksperimentas įrod÷, kad natūraliai brandintame aluje aukštesnieji alkoholiai ir kiti fuzelio junginiai formuojasi nepriklausomai nuo alaus rūšies ir jo stiprumo palyginus nedideliais kiekiais. Taip pat nebuvo identifikuotas metilacetatas nei viename iš tirtų m÷ginių. Tačiau žinant, kad esteriai hidrolizuojasi rūgščioje aplinkoje, galima būtų teigti, kad įvyko šio junginio hidroliz÷, nes įvertinus alaus m÷ginių pH, ji visų m÷ginių nustatyta rūgštin÷.
Taip pat tik keturiuose iš dešimties tirtų m÷ginių nustatyta butanolio. Tai vienas iš fuzelio junginių, dažnai aptinkamas blogai valytuose alkoholiniuose g÷rimuose. (Petrov et al, 2005) Ypač svarbus jo reguliavimas alaus gamyboje, nes alaus gamybos technologin÷je schemoje n÷ra numatytas distiliavimas, kurio metu galima būtų nepageidaujamus junginius pašalinti. Fuzelio alkoholių susidaro daugiau, kai fermentacija vyksta aukštesn÷je temperatūroje, žemame pH ir kai mielių veiklą riboja prieinamų azoto junginių stygius (Hazelwood et al., 2008).
Įvairūs moksliniai darbai atliekami, kuriant saugias alaus gamybos technologijas aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių aspektu.
Siekiant sumažinti bendrą aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekį aluje taikomos įvairios technologin÷s schemos, pavyzdžiui, tiriamas didel÷s gravitacijos alaus fermentacijos proceso sąlygų poveikis, įskaitant cukraus bei baltyminio azoto kiekio reguliavimą.(Sripanyakorn et al, 2004)
Tačiau šių junginių formavimąsi alkoholiniuose g÷rimuose reguliuoti labai sud÷tinga, nes jie yra natūralus mielių metabolizmo produktas, kuris suteikia alkoholiniams g÷rimams specifines juslines savybes (skonio ir kvapo).
D÷l šių priežasčių, atliekant eksperimentus, siekiant sumažinti aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekį aluje, reikia atsižvelgti į tai, kad nebūtų pakenkta alaus juslin÷ms savyb÷ms. Vienas iš būdų reguliuoti šių junginių kiekį yra įvairių mikroorganizmų, naudojamų fermentacijoje parinkimas.(Pryer et al,2001) Taip pat atliekami tyrimai genų inžinerijos srityje, siekiant tobulinti alaus gamyboje naudojamus mikroorganizmus, kad jų produkuojami metabolizmo produktai suteiktų alui geras juslines savybes, tačiau nebūtų produkuojamas didelis kiekis aukštesniųjų alkoholių.
Pasaulin÷je praktikoje yra tyrin÷jami mikroorganizmų genai (ATF1, ATF2, EEB1, EHT1, BAT1, BAT2 ir BAP2), kurie atsakingi už aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių formavimąsi, kurį dažniausiai įtakoja mikroorganizmai S. cerevisiae ir S. pastorianus var. carlsbergensis.(Moreno et al, 2010) Tačiau ir kiti faktoriai, kurie yra reguliuojami gamybos metu, gali katalizuoti šių junginių formavimąsi, tai deguonies kiekis fermentuojamoje terp÷je bei temperatūra.
D÷l šių priežasčių, pagal mūsų gautus rezultatus, mes rekomenduotume, nepaisant to, kad alaus skonį ir kvapą pagrindiniai formuojantys elementai yra aukštesnieji alkoholiai ir acetato esteriai, šie junginiai tur÷tų būti griežtai reguliuojami ir kontroliuojami galutiniame produkte.
IŠVADOS
1. Natūraliai brandinto alaus pH kitimas jį laikant kambario temperatūroje (+24 °C) ir šaldytuve (+4 °C) 120 valandų priklauso nuo alaus rūšies specifikos: labiausiai +24 °C temperatūroje laikant 120 valandų pakito (sumaž÷jo 0,73) 9-ojo m÷ginio pH; o +4 °C temperatūroje laikant 120 valandų pakito (padid÷jo 0,15) 1-ojo m÷ginio pH.
2. Natūraliai brandintas alus yra saugus metanolio ir metilacetato aspektu, o kitų aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekis varijuoja, priklausomai nuo alaus rūšies gamybos specifikos:
a. acetaldehidas nuo 60,8 iki 0 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 3-iame ir 1-ame bei 9-ame; b. etilacetatas nuo 816,2 iki 123,9 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 3-iame ir 1-ame;
c. butanolis nuo 157 iki 0 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 10-ame ir 1; 3; 4; 5; 6-ame; d. propanolis nuo 151 iki 63,5 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 6-ame ir 1-ame; e. izobutanolis nuo 242,2 iki 0, atitinkamai m÷giniuose 6-ame ir 9; 10-ame;
f. izoamiloalkoholis nuo 1329,3 iki 632,6 mg/l, atitinkamai m÷giniuose 6-ame ir 5-ame. 3. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių bendras kiekis natūraliai brandintame aluje
kinta nepriklausomai nuo alaus rūšies ir stiprumo (nuo 934,8 mg/l – 1-ame m÷ginyje – šviesusis 5 % tūrio stiprumo, iki 1905,7 mg/l - šviesusis 7,2 % tūrio stiprumo.
4. Aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių kiekis natūraliai brandintame aluje nekoreliuoja su terp÷s pH (nustatyta labai silpna ir nepatikima koreliacija tarp propanolio ir alaus pH (R = 0,3986), o tarp kitų, tirtų aukštesniųjų alkoholių ir kitų fuzelio junginių
LITERATŪROS SĄRAŠAS
1.Hazelwood LA, Daran JM, van Maris AJ, Pronk JT, Dickinson JR. „The Ehrlich pathway for fusel alcohol production: a century of research on Saccharomyces cerevisiae metabolism“. Appl. Environ. Microbiol., 74 , 2259–66 (2008 m. April).
2. Daphna Havkin-Frenkel. Biotechnology in flavor production. John Wiley and Sons, 2008. 25 p. 3.Denise Baxter, Paul S. Hughes. Beer: quality, safety and nutritional aspects, Bookcraft Ltd, UK. 2001. P. 11–12; 51–72.
4. Hernin M, Chen H, Schwarzschild MA et al. Alcohol consumption and incidence of Parkinson’s Disease. Annals of Neurology. 2003. Vol. 54 P. 170–175.
5. Yokoyama A, Tsutsumi E, Imazeki H, Suwa Y, Nakamura C, Mizukami T, Yokoyama T. Salivary acetaldehyde concentration according to alcoholic beverage consumed and aldehyde dehydrogenase-2 genotype. Alcohol Clin Exp Res. 2008. Sep. Vol. 32. P. 1607–14. Epub 2008 Jul 8.
6. Jugdaohsingh R, Anderson SHC, Tucker K et al. Dietary silicon intake and absorption. American Journal of Clinical Nutrition. 2002. Vol.75. P. 848–863.
7. John J. Palmer How to Brew: Everything You Need To Know To Brew Beer Right The First Time. 2006. 345 p.
8. Lietuvos Respublikos žem÷s ūkio ministro 2003 m. Sausio 27 d. įsakymas Nr. 3D-25 „Maistinio etilo alkoholio gamybos techninis reglamentas“
9. Rapuri PB, Gallagher JC, Balhorn KE and Ryschon KL.“Alcohol intake and bone metabolism in elderly women”. American Journal of Clinical Nutrition. 2000. Vol. 72. P. 1206–1213.
10. Rimm EB. Alcohol and cardiovascular disease. Nutrition: Current Atherosclerosis reports. 2000. Vol. 2. P. 536–545.
11. Rosell M, de Faire U and Hellénius M-L. Low prevalence of the metabolic syndrome in wine drinkers – is it the alcohol beverage or the lifestyle?. European Journal of Clinical Nutrition. 2003. Vol. 57: P. 228–231.
12. Brenner H, Rothenbacher D, Bode G et al. Coronary heart disease risk reduction in a predominantly beer-drinking population. Epidemiology. 2001. Vol. 12. P. 390–395.
13. De Luis DA, Fernandez N, Aller R et al. Relation between total homocysteine levels and beer intake in patients with Diabetes Mellitus type 2. Annals of Nutrition and Metabolism. 2003. Vol. 47. P. 119–123.
15. Mayer Jr. O, Simon J and Rosolovį H. A population study of the influence of beer consumption on folate and homocysteine concentrations. European Journal of Clinical Nutrition. 2001. Vol. 55. P. 604–610.
16. Lachenmeier D.W. Safety evoluation of topical applications of ethanol on the skin and inside the oral cavity. J Occup Med Toxicol.2008 Vol.3.P.26
17. Lachenmeier D.W., Haupt S., Schultz K. Didžiausios aukštesniųjų alkoholių koncentracijos alkoholiniuose g÷rimuose. Regul Toxical Pharmacol.2008 Vol.50. Nr.3.P.313-21.
18. Stanišauskien÷ A. Organin÷ chemija. Kaunas 2007
19. Šurkus J., Kajokas T.V. Klinikin÷ toksikologija. Kaunas, 2002 20. Lazauskas R. Mityba ir sveikata. Kaunas, 2005.
21. Lietuvos Respublikos žem÷s ūkio ministro 2003 m. Sausio 27 d. įsakymas Nr. 3D-25 „Maistinio etilo alkoholio gamybos techninis reglamentas“
22. Michael Lewis, Tom W. Young. Brewing. Springer. 2002. 397 p.
23. Pryer JA, Nichols R, Elliot P et al. Dietary patterns among a national random sample of British adults. Journal of Epidemiology and Community Health. 2001. Vol. 55. P. 29–37.
24. Sierksma A, van de Gaag MS, Kluft C and Hendriks HFJ. Moderate alcohol consumption reduces plasma C-reactive protein and fibrinogen levels; a randomized, diet-controlled intervention study. European Journal of Clinical Nutrition. 2002. Vol. 56. P. 1129–1134.
25. Sripanyakorn S, Jugdaohsingh R, Elliot H et al. The silicon content of beer and its bioavailability in healthy volunteers. British Journal of Nutrition, 2004. Vol. 91(3). P. 402–408.
26.http://kaunoalus.lt/technologija.html Prieiga per internetą 2011 10 17
27.Cadby, P., Troy, W., Vey, M., 2002. Consumer exposure to fragrance ingredients:
providing estimates for safety evaluation. Regulatory Toxicology and Pharmacology 36, 246–252.
28. Belsito, D., Bickers, D., Bruze, M., Calow, P., Dagli, M., Fryer, A.D., Greim, H., Hanifin, J.H., Miyachi, Y., Saurat, J.H., Sipes, I.G., 2012. A toxicological and dermatological
assessment of aryl alkyl alcohol simple acid ester when used as fragrance ingredients. Food and Chemical Toxicology.
29. Fraser-Bell S., Wu J., Klein R., Azen S.P., Varma R. Smoking, alcohol intake, estrogen use, and age-related macular degeneration in Latinos: The Los Angeles Latino Eye Study. American Journal of Ophthalmology. 2006. Vol. 141, P. 79–87.
30. Possemiers S., Heyerick A., Robbens V., Keukeleire D., Verstraette W. Activation of proestrogens from hops (Humulus lupulus L.) by intestinal microbiota; conversion of isoxanthohumol into 8-prenylnaringenin. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2005. Vol. 53, P. 6271–6275.
31. Petrov P., Vassileva S., Mileva S. Proc. of the Second Intern. Sc. Conf. “Computer science”, Chalkidiki, 2005, Greece, 242-248.
32. Mileva S. and Vassileva S. (2008) Proc. Intern. Sc.Conference Computer Science, 2008, Kavala, Greece, Heron Press, 164-169.
33. Vassileva S., S. Mileva. Proc. ECOLOGY’2006, SCIENTIFIC ARTICLES of the Int. Conf. ECOLOGY’2006, Sunny Beach, Bulgaria, 2006, P. 262-271.
34. Sierksma, T. Sarkola, C.J.P. Eriksson, M.S.Van der Gaag, D.E.Grobbee, H.F.J.Hendriks. Effect of moderate alcohol consumption on plasma dehydroepiandrosterone sulfate, testosterone, and estradiol levels in middle-aged men and postmenopausal women: A diet-controlled intevention study. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 2004. Vol. 28, P. 779–782.
35. Moreno J., Bravo M., Mauricio J.C., Ortega J.M., Medina M., Production of higer alkohols and their acetates under different fermentation conditions by saccharomyces cerevisiae. Acta Horticulturae 388. Internationak Symposium on Viticulture and Enology. 2010. P.214-221.
36. Connell D.W., Straus C.R., Major constituents of fusel oils distilled from Australian grape wines. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2006. Vol. 25 P.30-40
37. Hayasaka Y., Baldock G. A., Pollnitz A.P. Contributions of mass spectrometry in the Australian Wine Research Institute to advances in knowledge of grape and wine constituents. Australian Journal of Grape and Wine Research Australian Journal of Grape and Wine Research.2005. Vol.11 P.185-199. July.
1 PRIEDAS
2 PRIEDAS
3 PRIEDAS
4 PRIEDAS
5 PRIEDAS
6 PRIEDAS
7 PRIEDAS
8 PRIEDAS
9 PRIEDAS
10 PRIEDAS
