Окиснювальне старіння пива та його стабілізація (стр. 4 из 7)

Основні правила безпечної роботи з електрообладнанням та електроприладами

Заборонено переносити включені прилади та ремонтувати обладнання, що знаходиться під струмом. Заборонено працювати поруч з оголеними частинами обладнання. Заборонено загромаджувати підступи до електричних приладів. У випадку припинення подачі струму всі прилади повинні бути миттєво відключені. Заборонено залишати без нагляду включені прилади. У випадку загорання проводки слід негайно вимкнути електрику та погасити вогонь за допомогою вуглекислотного вогнегасника та ковдри з азбесту.

3. Окиснювальне старіння пива та його стабілізація

Як вже відомо, причиною органоліптичного старіння пива є перебіг окиснювальних процесів компонентів напою. В інших роботах було встановлено, що такі процеси перебігають за радикально-ланцюговим механізмом. Це дає можливість використати хемілюмінесцентний метод для дослідження таких процесів. Цим методом досліди проводились при температурі 70⁰С, постійній подачі повітря та наявності 7% Na₂S₂O₈ у якості ініціатора радикальних процесів в пиві. Оскільки інтенсивність світіння прямопропорційна кількості досліджуваного субстрату, в експериментах використовували постійно один і той самий об'єм пива (5 мл.). Піна, що може виникнути при виділенні діоксиду вуглецю з пива під час досліду, негативно впливає на якість результатів експерименту. Тому пиво кожен раз перед дослідом ретельно звільнялося від діоксиду вуглецю (дегазація).

Необхідність використання Na₂S₂O₈ обумовлена дуже слабкою природньою хемілюмінесценцією пива, що означає повільний перебіг окиснювальних процесів у напої у звичайних умовах. У створених умовах, що наведені вище, та присутності Na₂S₂O₈ пиво підлягає форсованому “старінню”. Це дозволяє провести експеримент за досить короткий проміжок часу, що є дуже зручним для дослідника.

Ініціююча дія Na₂S₂O₈ пов’язана з перебігом таких реакцій:

Nа₂S₂O₈ + 2H₂O → H₂O₂ + 2NаHSO₄

H₂O₂ → 2HO^•

Nа₂S₂O₈→ 2NаSO₄^•

Можливий перебіг і такої реакції [19]:

S₂O₈^2- + H₂O → SO₄ + HSO₄^2- + OH ^•

Кінетична крива ХЛ при окиснення пива, зображена на рис.3.1,де І – інтенсивність ХЛ-світіння.

Як видно, спостерігається досить складна динаміка ХЛ-світіння. На кривій присутні два максимуми різної висоти (h₁;h₂). Другий максимум з'являється через певний проміжок часу – період індукції (τ). Інтенсивність світіння у періоді індукції характеризується величиною h₃.

Було встановлено, що головні параметри ХЛ кривої окиснення пива (h₁;h₂; τ) залежать від умов досліду. Так, період індукції при збільшенні концентрації Na₂S₂O₈ зменшується, а величини h₁;h₂ при цьому зростають як це видно з рис.3.2 та рис.3.3.

Також встановлено, що відключення подачі повітря у систему чи заміна його на такий нейтральний газ, як аргон, призводить до зникнення світіння. Це свідчить про радикальну природу процесів окиснення, а також про те, що висоти першого та другого максимумів характеризують інтенсивність радикальних реакцій окиснення у пиві. Очевидно, що величина τ є мірою стійкості напою до окиснювальних процесів. Наявність періода індукції на ХЛ кривій обумовлена присутністю у пиві речовин, що здатні пригнічувати окиснювальні процеси (власні антиоксиданти).

Хемілюмінесценція пива сильно залежить від температури. При зниженні температури відбувається зменшення величин h₁ та h₂, а період індукції при цьому суттєво збільшується (рис.3.4).

Для пояснення такої складної картини ХЛ пива та її зміни у залежності від створених умов було проведено серію дослідів по з'ясуванню впливу головних компонентів напою на параметри ХЛ. В табл.3.1 приведені результати цих дослідів.

Таблиця 3.1 – Зміна параметрів ХЛ пива при його окисненні з введенням додаткової кількості компонентів. Т=70⁰С,W(Na₂S₂O₈) =7%

Компонент пива	h₁/ h₀₁	h₂/ h₀₂	τ/ τ₀
Пиво без добавок	1,0	1,0	1,0
Твін – 80	1,5	1,0	1,0
Меланоідини	1,1	0,96	1,0
Іонол	1,4	0,96	1,1
Кофейна к-та	1,5	0,86	1,3
СО₂-екстракт хмелю	1,0	0,93	1,0
Глюкоза ;сахароза	1,0	1,0	1,0
Етиловий спирт	1,1	1,0	1,0

Аналіз отриманих даних дозволяє відмітити наступне:

– додаткове внесення ефірів ненасичених карбонових кислот (твін – 80) у пиво призводить до збільшення першого піку (h₁) та не впливає на інші параметри ХЛ кривої (h₂; τ);

– меланоідини, які є складною сумішшю сполук, що утворюються при нагріванні амінокислот з сахарами, практично не впливають на параметри хемілюмінесценції;

– додаткове внесення речовин фенольної природи (іонол, кофейна к-та) у пиво призводить до зростання світіння в першому максимумі, зменшення другого максимума та збільшення періоду індукції;

– внесення СО₂-екстракту хмелю, що використовується у виробництві для охмелення сусла, не впливає на параметри ХЛ кривої;

– збільшення вмісту сахарів (глюкоза ;сахароза) у пиві, що окислюється, не вплинуло на ХЛ криву;

– додаткове внесення етилового спирту дуже слабо вплинуло на величину першого піку та не змінило інші параметри ХЛ кривої.

З урахуванням вищезазначеного можна зробити деякі попередні висновки щодо природи ХЛ світіння, яке виникає при окисненні пива:

1. Хемілюмінесценція обумовлена саме радикальними реакціями окиснення компонентів пива за участю кисню. Головною реакцією, що обумовлює виникнення світіння при окисненні пива, є взаємодія двох пероксирадикалів:

2. Інтенсивність ХЛ світіння у першому максимумі обумовлена речовинами, що легко окиснюються (ненасичені карбонові кислоти та їх ефіри) з утворенням пероксирадикалів (RO₂^•), що рекомбінують між собою з хемілюмінесценцією. Також перший пік характеризує світіння, яке виникає у результаті розпаду самого ініціатора, що було встановлено при моделюванні розчину досліджуваного субстрату.

3. Фенольні сполуки (PhOH) пива (кверцетин, протокатехова к-та та ін.) здатні пригнічувати світіння у результаті протікання реакції:

Тому інтенсивність світіння (I) повинна зменшуватися до витрачання природних антиоксидантів пива.

Оскільки додавання речовин фенольної природи, як видно із табл.3.1, призводить до збільшення величини першого піку, можна зробити висновок, що джерелом світіння у першому максимумі, окрім вищеперелічених процесів, є реакція між пероксильним та феноксильним радикалами:

Можливість виникнення ХЛ світіння у результаті протікання реакції 3, встановлено раніше у вуглеводневих середовищах.

Зниження концентрації RO₂^•у результаті протікання реакції 2 пригнічує реакції 1 та 3, і тому світіння суттєво зменшується. Результатом такого зменшення і є період індукції на ХЛ кривій окиснення пива. Наявність світіння в періоді індукції пояснюється незначним перебігом реакції 3.

4. Оскільки СО₂-екстракт хмелю не впливає на параметри хемілюмінесценції пива, це вказує на те, що гіркі та ароматичні речовини хмелю (гумулони, лупуліни, хмелеві масла) не приймають участі в окиснювальних процесах, що супроводжуються хемілюмінесценцією. Індиферентність СО₂-екстракту хмелю по відношенню до хемілюмінесценції пива також свідчить про низьку антиоксидантну активність фенолів цього екстракту.

5. Після витрачання PhOH у реакції 2, світіння знов посилюється, головним чином за рахунок реакцій 1;3, що і обумовлює висоту другого максимуму.

Для підтвердження результатів, отриманих хемілюмінесцентним методом, було проведено серію дослідів по вивченню кінетики окиснення пива, використовуючи газоволюмометричний метод. Для можливості співставлення результатів, отриманих хемілюмінесцентним методом, з результатами газоволюмометричних (ГВ) досліджень, досліди в обох випадках проводили за однакових умов (Т=70⁰С,W(Na₂S₂O₈) =7%).

Кінетична крива поглинання кисню пивом, отримана газоволюмометричним методом в наведених умовах зображена на рис.3.5

Базуючись на тому, що такий самий зразок пива в аналогічних умовах за відсутністю Na₂S₂O₈ не поглинає кисню, можна зробити висновок, що поглинання кисню після додавання Na₂S₂O₈ обумовлене перебігом окиснювальних процесів. Як видно, на кривій спостерігається період індукції повільного окиснення. Той факт, що в періоді індукції на газоволюмометричній кривій окиснення пива спостерігається поглинання кисню, корелює з тим фактом, що і на хемілюмінесцентній кривій в періоді індукції також спостерігається деяке світіння. Більш того, період індукції, отриманий хемілюмінесцентним методом, співпадає з періодом індукції, отриманим газоволюмометричним методом. Така відповідність результатів остаточно доводить те, що хемілюмінесцентне світіння обумовлене саме окиснювальними процесами, що йдуть за участю кисню. Також отримані результати свідчать про те, що і газоволюмометричний, і хемілюмінесцентний методи дослідження дають об'єктивну оцінку окиснювальним процесам, що перебігають у пиві. Це відкриває широку перспективу застосування цих методів у подальших дослідах при вивченні окиснювального старіння пива.