Badania laboratoryjne piwa. Metody wykrywania substancji oraz ich wpływ na smak i właściwości piwa Joanna Kreczko-Kurzawa Laboratorium PPNT Gdynia
Przepisy prawne w zakresie jakości piwa w Polsce 1) Ustawa o jakości handlowej artykułów rolno-spożywczych z dnia 21 grudnia 2000 r; 2) Ustawa o bezpieczeństwie żywności i żywienia z dnia 25 sierpnia 2006 r., - częściowo zastąpiona przez rozp. 1169; 3) ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011z dnia 25 października 2011 r.w sprawie przekazywania konsumentom informacji na temat żywności; 4) Ustawa o organizacji rynków owoców i warzyw, rynku chmielu, rynku tytoniu oraz rynku suszu paszowego z dnia 19 grudnia 2003 r.; 5) przepisy wykonawcze do ww. ustaw; 6) Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 23 grudnia 2014 r. w sprawie znakowania poszczególnych rodzajów środków spożywczych.
Polskie normy dotyczące piwa PN-A-79093 Piwo - Metody badań PN-A-79098:1995 Piwo PN-A-79093-1:2000* - Ocena sensoryczna PN-A-79093-2:2000* - Oznaczanie zawartości alkoholu, ekstraktu rzeczywistego i ekstraktu brzeczki podstawowej metodą destylacyjną oraz metodą refraktometryczną PN-A-79093-3:2000* - Oznaczanie kwasowości ogólnej PN-A-79093-4:2000* - Oznaczanie ph PN-A-79093-5:2000* - Oznaczanie barwy PN-A-79093-6:2000* - Oznaczanie zawartości dwutlenku węgla PN-A-79093-7:2000* - Oznaczanie wskaźnika stabilności koloidalnej PN-A-79093-8:2000* - Oznaczanie wskaźnika zdolności redukcyjnej (ITT) PN-A-79093-9:2000* - Sprawdzanie napełnienia butelek i puszek, oznaczanie klarowności, oznaczanie trwałości metodą forsowania PN-A-79093-10:2000* - Test na pasteryzację PN-A-79093-11:2000* - Oznaczanie zawartości azotu ogólnego i azotu wolnego aminowego PN-A-79093-12:2000* - Oznaczanie wartości goryczy metodą spektrofotometryczną PN-A-79093-13:2000* - Oznaczanie ogólnej zawartości polifenoli PN-A-79093-14:2000* - Oznaczanie zawartości antocyjanogenów PN-A-79093-15:2000* - Oznaczanie zawartości dwuacetylu i pokrewnych dwuketonów metodą spektrofotometryczną *normy są aktualizowane przez PKN należy pamiętać o korzystaniu z wersji aktualnej
Po co w ogóle badać piwo? Badanie piwa jest ważną częścią procesu produkcji. Jedynym sposobem zapewnienia spójności i jakości piwa jest wykonywanie badań. Analiza piwa przynosi korzyści: wprowadzenie piwa do właściwej kategorii, dokładne dostrojenie browaru i praktyki warzenia, jednorodność produktu, pozwala zidentyfikować niedociągnięcia sprzętowe. Pozwala Ci stać się lepszym piwowarem.
Co jeszcze można badać w piwie? Azot Białko Węglowodany Związki lotne Związki średnio lotne Pestycydy Herbicydy Nitrozoaminy Aniony Wady w piwie Starzenie piwa Mikroelementy Jony metali Mykotoksyny Witaminy Kaloryczność Zawartość popiołu inne
Rodzaje badań laboratoryjnych w analizie produktów Badania mikrobiologiczne Namnożenie drobnoustrojów w płynnych pożywkach selektywnych Posiewy na pożywki agarowe Izolacja czystych kultur Charakterystyka morfologiczna, fizjologicznobiochemiczna i serologiczna wyizolowanych bakterii PCR Badania fizykochemiczne Techniki klasyczne Badania instrumentalne Techniki spektroskopowe i spektrometria mas Techniki chromatograficzne Techniki fizyczne Badania organoleptyczne Ocena organoleptyczna Analiza sensoryczna
Piwo oczami chemika Starożytni filozofowie twierdzili, że materia składa się z czterech podstawowych elementów: ziemi, wody, powietrza i ognia. Dopiero z czasem poznano molekularne podstawy budowy materii i jej nieprawdopodobną złożoność.
Piwo oczami chemika Piwo to złożona mieszanina chemiczna: zidentyfikowano przeszło 400 różnego rodzaju związków chemicznych, w tym: białka, węglowodany, kwasy nukleinowe i lipidy; część związków chemicznych jest wprowadzana do piwa wraz z surowcami użytymi do jego produkcji; pozostałe są wynikiem chemicznych i biochemicznych przemian zachodzących podczas procesu warzenia. Izohumulon gorzki składnik piwa Wszystkie te składniki razem, tworzą charakter i rodzaj piwa oraz są odpowiedzialne za jego właściwości.
Piwo oczami chemika - skład i właściwości Różne piwa zawierają w przybliżeniu te same lub podobne substancje, jednak w różnych proporcjach. Na zmianę właściwości piwa wpływ mają: dodatki, rodzaj zboża, celowe lub przypadkowe zanieczyszczenia chemiczne i mikrobiologiczne.
Piwo oczami chemika Najciekawsze w piwie są związki odpowiadające za jego cechy sensoryczne, czyli smak i zapach. Wiele badań zostało poświęconych tym związkom, ich znaczeniu, powstawaniu i zmianom, jakim ulegają podczas przechowywania piwa.
Piwo oczami chemika Za zmianę smaku piwa podczas przechowywania odpowiadają: procesy degradacji cząsteczek; formowania się nowych związków (w stężeniu przekraczającym ich próg wyczuwalności). Skutki: utrata smaku piwa lub powstawanie nieprzyjemnych efektów sensorycznych. Degradacja aminokwasów Streckera
Lotne związki chemiczne Metody identyfikujące lotne substancje odpowiadające za starzenie się piwa: Techniki oparte o chromatografię gazową- umożliwiają wykonanie badań dotyczących zmian ilościowych i jakościowych zachodzących w obrębie składników lotnych piwa. Analiza rozcieńczania ekstraktu zapachowego (AEDA), określa znaczenie wykrywanych substancji lotnych w percepcji sensorycznej.
Lotne związki chemiczne Grupa związków Aldehydy alifatyczne Aldehydy Streckera Ketony Cykliczne acetale Związki heterocykliczne Estry etylowe Laktony Związki zawierające siarkę
Związki karbonylowe Związki karbonylowe związane ze starzeniem się produktu powodują zmiany smaku w produktach spożywczych, takich jak mleko, masło, warzywa i oleje. Acetaldehyd był jednym z pierwszych związków, opisanych jako mający znaczenie w starzeniu się piwa (i nie tylko). W tym kontekście w 1969 po raz pierwszy opisano trans -2-nonenal, jako substancję odpowiadającą za smak opisywany jako kartonowy, mokry papier po recyklingu, czy ołówek w starym piwie. Aldehyd octowy zielone jabłko trans-2-nonenal mokry karton
Związki karbonylowe Inne aldehydy powstałe podczas przechowywania piwa to tak zwane aldehydy Streckera. Analiza AEDA starego piwa wykazała, że metional (gotowane ziemniaki) i fenyloacetaldehyd (zapach słodki, przypominający miód) są przede wszystkim istotne dla profilu sensorycznego starszych piw. metional gotowane ziemniaki 2-metylopropanal ziarno, kiełkowanie słodu ) fenyloacetaldehyd słodki, miodowy Benzaldehyd gorzkie migdały, marcepan
Związki heterocykliczne W procesie starzenia się piwa powstają również związki heterocykliczne, niektóre z funkcjami karbonylowymi: Chociaż związki te często występują znacznie poniżej progu smaku, są istotnymi wskaźnikami pogorszenia się smaku piwa. Poziom furfuralu i HMF wzrasta wraz z upływem czasu i jest zależny od temperatury. Furfural migdały furfural 5-hydroksymetylofurfural stęchły furan alkohol furfurylowy zapach chleba
Estry Estry: odpowiadają za owocowe i świeże nuty smakowe Wytwarzane przez drożdże (np. octan izoamylu- odpowiada za smak bananowy) Syntezowane podczas procesu starzenia się piwa, odpowiadają za tworzenie się nowych nut zapachowych, np.: 3-metylomaślanu etylu (jabłko), mrówczan etylu (cytryna, rum, truskawka), Octan izoamylu zapach bananów
Związki zawierające siarkę Związki siarki mają na ogół bardzo niski próg wyczuwalności, więc nawet niewielkie zmiany ich stężenia mogą znacznie wpłynąć na smak, np.; Trisiarczek dimetylu - DMTS (świeża cebula) próg wyczuwalności 0,1 μg /l Siarczek dimetylu- DMS (gotowane warzywa) H2S Siarczek dimetylu gotowane warzywa Trisiarczek dimetylu DMTS świeża cebula Siarkowodór zgniłe jajko
Związki nielotne Związki nielotne w piwie również mają istotne znaczenie dla właściwości sensorycznych. Zmiany ich stężeń mogą wywoływać znaczne zmiany smaku piwa. Izo-α-kwasy to główne substancje nadające piwu gorzki smak. składają się z 6 głównych przedstawicieli: izohumulonu, izokohumulonu i izoadhumulonu w formie izomerów cis i trans. Izo-α-kwasy, a szczególnie ich izomery trans, są bardzo podatne na degradację podczas przechowywania. Humulon trans i cis Izohumulony
Zapachy w piwie oczami chemika Składnik zapach/smak stężenie w piwie próg wyczuwalności metoda aldehyd octowy jabłka, farba emulsyjna, aldehydowy 2-15mg/l 5-15 mg/l GC, oznaczenie enzymatyczne kwas octowy octowy, kwaśny 30-200 mg/l 130 mg/l Węglan sodu detergentowy, kaustyczny - 200 mg/l GC, oznaczenie enzymatyczne, HPLC elektroda selektywna na sód, chromatografia jonowa aldehyd benzoesowy marcepan, gorzkie migdały 1-10 µg/l 1mg/l GC, HPLC polifenole ściągający, liście herbaciane, taninowy - - spektrofotometria UV- Vis Izo-alfa kwasy chinina, gorzki chmiel - - HPLC Siarczek dimetylu kukurydziany, gotowane warzywa, sos pomidorowy 10-150 µg/l 25 µg/l GC cis-3-heksenol świeżo ścięta trawa, zapach liści nie dotyczy 15 mg/l GC Geranyl alcohol, geraniol różany, kwiatowy 0-100 µg/l 1/3 populacji ma próg wyczuwalności 18 µg/l pozostała część 350 µg/l GC
Po co właściwie badać piwo? Podsumowanie. Bliższe spojrzenie na zmiany składników chemicznych podczas starzenia się piwa ujawnia ogromną złożoność tego zjawiska. Wcześniej zakładano, że głównie (E) -2-nonenal był odpowiedzialny za zmiany smaku i zapachu podczas przechowywania piwa. Obecnie wiadomo, że jest to wpływ ogromnej liczby związków chemicznych. Wiadomo też, że zmiany smaku piwa podczas przechowywania są wynikiem wielu reakcji degradacji związków i tworzenia nowych substancji. Badania laboratoryjne, sensoryczne i eksperymenty z wykorzystaniem technik, takich jak AEDA, pomagają lepiej zrozumieć zmiany smaku i zapachu produktów żywnościowych.
Bibliografia The chemistry of aging beer, David Paul De Schutter, Daan Saison et al. Beer in health and disease prevention, Elsevier, 2009; The chemistry of beer aging a critical review, Bart Vanderhaegen,, Hedwig Neven et.al. Food Chemistry, Elsevier, 2006; Analytical and Testing Instruments for Beer, Shimadzu Corp., 2015; Opis cech sensorycznych piwa wer. 3.0.2015.09, Paweł Leszczyński, PSPD 2015 The Secrets of Beers - Standard Methods for Beer Analysis, Uwe Oppermann, Robert H. Clifford, Laboratory Journal Business Web for Users in Science and Industry, 2016 125th Anniversary Review: The Non-Biological Instability of Beer, Charles W. Bamforth, J. Inst. Brew, 2011;
Pomorski Park Naukowo-Technologiczny Gdynia Aleja Zwycięstwa 96/98, 81-451 Gdynia www.ppnt.gdynia.pl Joanna Kreczko-Kurzawa
Laboratorium PPNT Gdyniamiejsce rozwoju biotechnologii na Pomorzu Usługi wsparcia innowacji: udostępniamy kompleksowo wyposażoną przestrzeń laboratoryjną dla innowacyjnych firm z sektora life science i nie tylko. Świadczymy wysokospecjalistyczne usługi badawcze w odpowiedzi na zapotrzebowanie przedsiębiorców Prowadzimy działania /projekty edukacyjne dla nauczycieli, absolwentów uczelni wyższych, studentów oraz uczniów szkół licealnych i gimnazjalnych.
Mikrobiologia Oznaczanie właściwości przeciwbakteryjnych Oznaczenie ogólnej liczby drobnoustrojów (bakterie i pleśnie) Wykrywanie obecności Candida albicans Wykrywanie obecności Pseudomonas aeruginosa Wykrywanie obecności Escherichia coli Badanie produktów kosmetycznych Badanie skuteczności ochrony przeciwdrobnoustrojowej Badania na indywidualne zapytania klientów
Hodowla roślin w warunkach in vitro Wprowadzanie roślin z nasion oraz tkanek do warunków in vitro Opracowanie optymalnej pożywki dla wzrostu danego gatunku rośliny Opracowanie efektywnego namnażania,roślin Tworzenie i utrzymywanie kultur zawiesinowych Utrzymywanie banku roślin i nasion Aklimatyzacja roślin do warunków środowiskowych Pozyskiwanie z roślin substancji farmakologicznie czynnych Realizacja projektów z zakresu Ochrony Środowiska
Biologia molekularna - powielanie wybranych fragmentów DNA - sekwencjonowanie i rozdział DNA - analiza porównawcza sekwencji nukleotydowej - dobór szczepu oraz optymalizacja warunków hodowli - oczyszczanie białek rekombinowanych - poszukiwanie nowych cząsteczek biologicznie aktywnych
Pomorski Park Naukowo-Technologiczny Gdynia Aleja Zwycięstwa 96/98, 81-451 Gdynia www.ppnt.gdynia.pl Dziękuję za uwagę