Формирование ароматического профиля пивоваренной продукции: обзор предметного поля

Введение. В данном обзоре предметного поля проанализированы научные источники, посвященные вопросу создания ароматического профиля пивоваренной продукции (с 2015 по 2022 гг.) при условии соблюдения всех требований, предъявляемых к готовой продукции в рамках действующих в отрасли стандартов качества.

Цель. Целью обзора являлся анализ влияния применяемого растительного сырья, а также микроорганизмов на формирование ароматического профиля пива, а также анализ их влияния на качество готовой пивоваренной продукции.

Материалы и методы. В обзор включены научные публикации российских и зарубежных авторов по вопросам формирования ароматического и вкусового профиля пивоваренной продукции за счет органических соединений зернового и растительного сырья. Поиск научных источников по исследуемой теме на русском и английском языках осуществлялся в базах данных Web of Science и Scopus, а также в электронных библиотеках eLibrary и Киберленинка.

Результаты. Выявлены данные о применение ограниченного перечня зернового немодифицированного сырья, отмечен вклад его органических соединений в ароматический профиль пива. Отмечено положительное влияние разнообразных классов соединений, влияющих на образование летучего профиля пива. Выявлены данные о недостаточном количестве низкомолекулярных соединений, обеспечивающих активную бродильную активность микроорганизмов. Зафиксировано влияние специфических органических соединений модифицированного зернового сырья, их вклад в формирование различных ароматических оттенков, что расширяет ассортимент пивоваренной продукции. Выявлено нежелательное влияние недостатка низкомолекулярных углеводных и азотистых соединений, а также наличие свободных фенольных форм веществ, способных оказывать негативное влияние на качество пива. Проанализирована информация о влиянии штаммов дрожжей, их разнообразном метаболизме и вкладе в формирование профиля пивоваренной продукции. Зафиксирован исследовательский интерес к расширению перечня гибридных штаммов для создания новых органолептических оттенков, которые могут иметь нежелательный характер и привносить в пиво посторонние тона.

Выводы. В рамках действующих требований стандарта качества, ограничивающих перечень применяемого растительного сырья для производства пива, вопрос формирования различных ароматов все еще остается открытым, несмотря на ощутимые научные достижения в области разнообразия сырьевой базы.

1. Бурак, Л. Ч. (2021). Перспективы производства пива с функциональными свойствами. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания, (2), 79-88. https://doi.org/10.24412/2311-6447-2021-2-79-8

2. Гернет, М. В., & Грибкова, И. Н. (2020а). Современные способы использования хмелепродуктов в пивоварении. Хранение и переработка сельхозсырья, (4), 34-42. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.328

3. Гернет, М. В., & Грибкова, И. Н. (2020б). Влияние соединений хмеля и хмелепродуктов на сенсорный профиль готового пива. XXI век: Итоги прошлого и проблемы настоящего плюс, (1), 93-99.

4. Иванченко, О. Б., & Данина, М. М. (2018). Использование лекарственных трав в технологии темных элей. Вестник Международной академии холода, (1), 11-18. https://doi.org/10.17586/1606-4313-2018-17-1-11-18

5. Каменская, Е. П., & Черкасова, Е. С. (2021). Использование метода низкотемпературного контакта дрожжей с суслом в технологии безалкогольного пива. Вестник Красноярского государственного аграрного университета, (4), 166-171. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-4-166-171

6. Кретова, Ю. И., & Калинина, И. В. (2022). Особенности рынка пивоваренной продукции в текущих экономических условиях: состояние и перспективы развития. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Пищевые и биотехнологии, 10(2), 5-14. 1https://doi.org/10.14529/food220201

7. Новикова, И. В., Муравьев, А. С., Ланкина, А. К., & Москалев, В. А. (2018). Оценка влияния рецептурного состава на сенсорные и физико-химические свойства пива в стиле SAISON. Пиво и напитки, (3), 34-38.

8. Пономарева, О. И., Борисова, Е. В., & Прохорчик, И. П. (2019). Влияние технологических характеристик различных видов сырья на вкус и аромат кислых элей. Техника и технология пищевых производств, 49(2), 235-244. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-235-244

9. Bettenhausen, H. M., Barr, L., Broeckling, C. D., Chaparro, J. M., Holbrook, C., Sedin, D., & Heuberger, A. L. (2018). Influence of malt source on beer chemistry, flavor, and flavor stability. Food Research International, 113, 487-504. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.07.024

10. Blšáková, L., Gregor, T., Mešt’ánek, M., Hˇrivna, L., & Kumbár, V. (2022). The use of unconventional malts in beer production and their effect on the wort viscosity. Foods, 11(1), Article 31. https://doi.org/10.3390/foods11010031

11. Cadenas, R., Caballero, I., Nimubona, D., & Blanco, C.A. (2021). Brewing with starchy adjuncts: Its influence on the sensory and nutritional properties of beer. Foods, 10(8), Article 1726. https://doi.org/10.3390/foods10081726

12. Carciochi, R. A., Dimitrov, K., & Galván, D. A. L. (2016). Effect of malting conditions on phenolic content, Maillard reaction products formation, and antioxidant activity of quinoa seeds. Journal of Food Science and Technology, 53(11), 3978-3985. https://doi.org/10.1007/s13197-016-2393-7

13. Carvalho, D. O., Gonçalves, L. M., & Guido, L. F. (2016). Overall antioxidant properties of malt and how they are influenced by the individual constituents of barley and the malting process. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15(5), 927-943. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12218

14. Castro, L. F., Affonso, A. D., & Lehman, R. M. (2021). Impact of specialty malts on wort and beer characteristics. Fermentation,7(3), Article 137. https://doi.org/10.3390/fermentation7030137

15. Charmier, L. M. J., McLoughlin, C., & McCleary, B. V. (2021). Diastatic power and maltose value: a method for the measurement of amylolytic enzymes in malt. Journal of the Institute of Brewing, 127(4), 327-344. https://doi.org/10.1002/jib.665

16. Combe, A., Ang, J., & Bamforth, C. (2013). Positive and negative impacts of specialty malts on beer foam: A comparison of various cereal products for their foaming properties. Journal of the Science of Food and Agriculture, 93(9), 2094-2101. https://doi.org/10.1002/jsfa.6117

17. Denby, C. M., Li, R. A., & Vu, V. T. (2018). Industrial brewing yeast engineered for the production of primary flavor determinants in hopped beer. Nature Communications, 9, Article 965. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03293-x

18. Díaz, A. B., Durán-Guerrero, E., Lasanta, C., & Castro, R. (2022). From the raw materials to the bottled product: influence of the entire production process on the organoleptic profile of industrial beers. Foods, 11(20), Article 3215. https://doi.org/10.3390/foods11203215

19. Ferreira, C. S., Simon, M., & Collin, S. (2022). Why catechin and epicatechin from early hopping impact the color of aged dry-hopped beers while flavan-3-ol oligomers from late and dry hopping increase colloidal instability. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 81(2), 255-264. https://doi.org/10.1080/03610470.2022.2062156

20. Haslbeck, K., Bub, S., von Kamp, K., Michel, M., Zarnkow, M., Hutzler, M., & Coelhan, M. (2018). The influence of brewing yeast strains on monoterpene alcohols and esters contributing to the citrus flavour of beer. Journal of the Institute of Brewing, 124(4), 403-415. https://doi.org/10.1002/jib.523

21. Hauser, D. G., Van Simaeys, K. R., Lafontaine, S. R., & Shellhammer, T. H. (2019). A comparison of single-stage and two-stage dry-hopping regimes. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 77(4), 251-260. https://doi.org/10.1080/03610470.2019.1668230

22. Herb, D., Filichkin, T., Fisk, S., Helgerson, L., Hayes, P., Meints, B., Jennings, R., Monsour, R., Tynan, S., & Vinkemeier, K. (2017). Effects of barley (Hordeum vulgare L.) variety and growing environment on beer flavor. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 75(4), 345-353. https://doi.org/10.1094/ASBCJ-2017-4860-01

23. Holt, S., Miks, M. H., de Carvalho, B. T., Foulquié-Moreno, M. R., & Thevelein, J. M. (2019). The molecular biology of fruity and floral aromas in beer and other alcoholic beverages. FEMS Microbiology Reviews, 43(3), 193-222. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy041

24. Hutzler, M., Michel, M., Kunz, O., Kuusisto, T., Magalhães, F., Krogerus, K., & Gibson, B. (2021). Unique Brewing-Relevant Properties of a Strain of Saccharomyces jurei isolated from ash (Fraxinus excelsior). Frontiers in Microbiology, 12, Article 645271. https://doi.org//10.3389/fmicb.2021.645271

25. Gąsior, J., Kawa-Rygielska, J., & Kucharska, A. Z. (2020). Carbohydrates profile, polyphenols content and antioxidative properties of beer worts produced with different dark malts varieties or roasted barley grains. Molecules, 25(17), Article 3882. https://doi.org/10.3390/molecules25173882

26. Gordon, R., Power, A., Chapman, J., Chandra, S., & Cozzolino, D. (2018). A review on the source of lipids and their interactions during beer fermentation that affect beer quality. Fermentation, 4(4), Article 89. https://doi.org/10.3390/fermentation4040089

27. Iorizzo, M., Coppola, F., Letizia, F., Testa, B., & Sorrentino, E. (2021). Role of yeasts in the brewing process: tradition and innovation. Processes, 9(5), Article 839. https://doi.org/10.3390/pr9050839

28. Krogerus, K., Rettberg, N., & Gibson, B. (2022). Increased volatile thiol release during beer fermentation using constructed interspecies yeast hybrids. European Food Research and Technology, 249, 55-69. https://doi.org/10.1007/s00217-022-04132-6

29. Kunz T., Müller, C., Mato‐Gonzales, D., & Methner, F.-J. (2012). The influence of unmalted barley on the oxidative stability of wort and beer. Journal of the Institute of Brewing, 118(1), 32-39. https://doi.org/10.1002/jib.6

30. Kyraleou, M., Herb, D., O’Reilly, G., Conway, N., Bryan, T., & Kilcawley, K. N. (2021). The impact of terroir on the flavour of single malt whisk(e)y new make spirit. Foods,10(2), Article 443. https://doi.org/10.3390/foods10020443

31. Iattici, F., Catallo, M., & Solieri, L. (2020). Designing new yeasts for craft brewing: when natural biodiversity meets biotechnology. Beverages, 6(1), Article 3. https://doi.org/10.3390/beverages6010003

32. Liguori, L., De Francesco, G., Orilio, P., Perretti, G., & Albanese, D. (2021). Influence of malt composition on the quality of a top fermented beer. Journal of Food Science and Technology, 58(6), 2295-2303. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04740-8

33. Liu, M., Zeng, Z., & Xiong, B. (2005). Preparation of novel solid-phase microextraction fibers by sol–gel technology for headspace solid-phase microextraction-gas chromatographic analysis of aroma compounds in beer. Journal of Chromatography A, 1065(2), 287-299. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.12.073

34. Maia, С., Cunha, S., Debyser, W., & Cook, D. (2021). Impacts of adjunct incorporation on flavor stability metrics at early stages of beer production. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 81(1), 54-65. https://doi.org/10.1080/03610470.2021.1993054

35. Martinez-Gomez, A., Caballero, I., & Blanco, C. A. (2020). Phenols and melanoidins as natural antioxidants in beer. structure, reactivity and antioxidant activity. Biomolecules, 10(3), Article 400. https://doi.org/10.3390/biom10030400

36. Matukas, M., Starkute, V., Zokaityte, E., Zokaityte, G., Klupsaite, D., Mockus, E., Rocha, J. M., Ruibys, R., & Bartkiene, E. (2022). Effect of different yeast strains on biogenic amines, volatile compounds and sensory profile of beer. Foods, 11(15), Article 2317. https://doi.org/10.3390/foods11152317

37. Mayer H., Ceccaroni, D., Marconi, O., Sileoni, V., Perretti, G., & Fantozzi, P. (2016). Development of an all rice malt beer: A gluten free alternative. LWT-Food Science and Technology, 67(2), 67-73. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.11.037

38. Mikyska, A., Matoulkova, D., Slaby, M., Kubizniakova, P., & Hartman, I. (2015). Characterization of the strains isolated from kefir grains and their use for the production of beer-based fermented beverages from nontraditional cereals. Kvasný průmysl, 61(10-11), 10-11. https://doi.org/10.18832/kp2015029

39. Olaniran, A. O., Hiralal, L., Mokoena, M. P., & Pillay, B. (2017). Flavour-active volatile compounds in beer: Production, regulation and control. Journal of the Institute of Brewing, 123(1), 2313-2323. https://doi.org/10.1002/jib.389

40. Pang, Y., Ali, J., Wang, X., Franje, N. J., Revilleza, J. E., & Xu, J. (2016) Relationship of Rice Grain Amylose, Gelatinization Temperature and Pasting Properties for Breeding Better Eating and Cooking Quality of Rice Varieties. PLoS ONE, 11(12), Article e0168483. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168483

41. Prado, R., Gastl, M., & Becker, T. (2023). Influence of kilned specialty malt odorant markers on the aroma composition and sensory profile of beer. LWT, 173, Article 114195. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114195

42. Rakhshi, E., Cambert, M., Diascorn, Y., Lucas, T., & Rondeau-Mouro, C. (2022). An insight into tapioca and wheat starch gelatinization mechanisms using TD‐NMR and complementary techniques. Magnetic Resonance in Chemistry, 60(7), 702-718. https://doi.org/10.1002/mrc.5258

43. Rittenauer, M., Gladis, S., Gastl, M., & Becker, T. (2021). Gelatinization or pasting? The impact of different temperature levels on the saccharification efficiency of barley malt starch. Foods, 10(8), Article 1733. https://doi.org/10.3390/foods10081733

44. Rossi, S., Turchetti, B., Sileoni, V., Marconi, O., & Perretti, G. (2018). Evaluation of Saccharomyces cerevisiae strains isolated from non-brewing environments in beer production. Journal of the Institute of Brewing, 124(4), 381-388. https://doi.org/10.1002/jib.503

45. Rutnik, K., Ocvirk, M., & Košir, I. J. (2022). Impact of hop freshness on dry hopped beer quality. Foods, 11(9), Article 1310. https://doi.org/10.3390/foods11091310

46. Shopska, V., Denkova-Kostova, R., Dzhivoderova-Zarcheva, M., Teneva, D., Denev, P., & Kostov, G. (2021). Comparative study on phenolic content and antioxidant activity of different malt types. Antioxidants, 10(7), Article 1124. https://doi.org/10.3390/antiox10071124

47. Steyer, D., Tristram, P., Leitao, C., Heitz, F., & Laugel, B. (2017). Yeast strains and hop varieties synergy on beer volatile compounds. BrewingScience, 70, 131-141. https://doi.org/10.23763/BrSc17-13Steyer

48. Su, X., Wu, S., Ma, M., Su, H., Guo, F., Bian, Q., & Du, T. (2022). Sensory lexicon and aroma volatiles analysis of brewing malt. Science of Food, 6, Article 20. https://doi.org/10.1038/s41538-022-00135-5

49. Vandecan, S. M. G., Daems, N., Schouppe, N., Saison, D., & Delvaux, F. R. (2011). Formation of flavor, color, and reducing power during the production process of dark specialty malts. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 69(3), 150-157. https://doi.org/10.1094/ASBCJ-2011-0626-01

50. Wang, S., Chao, C., & Xiang, F. (2018). New insights into gelatinization mechanisms of cereal endosperm starches. Scientific Reports, 8, Article 3011. https://doi.org/10.1038/s41598-018-21451-5

51. Yorke, J., Cook, D., & Ford, R. (2021). Brewing with unmalted cereal adjuncts: Sensory and analytical impacts on beer quality. Beverages, 7(1), 4. https://doi.org/10.3390/beverages7010004