For citation:
Kozhukhov A. N., Babakov N. A., Богомолов А. Ю., Bakharev V. V. Multivariate principal component analysis of beer quality with addition of triticale grain and malt. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2025, vol. 25, iss. 3, pp. 273-286. DOI: 10.18500/1816-9775-2025-25-3-273-286, EDN: HERBGI
Multivariate principal component analysis of beer quality with addition of triticale grain and malt
Expanding the beer assortment by partially replacing barley malt with new types of raw materials based on grain crops is a promising direction for the industry development. A promising grain crop that can partially replace barley malt is triticale. The aim of the work is to study the possibility of using triticale grain and malt for partial replacement of barley malt in beer production and to evaluate the eff ect of this raw material on the physicochemical and organoleptic quality indicators using the principal component analysis (PCA). Barley malt, Spica triticale grain, granulated hops and bottom-fermenting yeast have been used as raw materials. Physicochemical and organoleptic indicators have been determined for grain percent mixtures 90/10, 85/15, 80/20, 75/25 barley malt/triticale grain (or triticale malt). Beer has been produced using decoction and infusion methods. The mass fraction of ethyl alcohol, acidity, color, isohumulone content, diacetyl content, mass fraction of protein and organoleptic indicators were determined for the beer samples. The PCA has been used to assess the main factors aff ecting the quality of beer. It has been shown that with an increase in the proportion of triticale in grain mixtures, the protein content increases, extractivity decreases, and the color and viscosity of the extract increase. Replacing part of the barley malt with triticale grain and malt does not violate the correlation between extractivity and the mass fraction of ethyl alcohol. Adding triticale grain reduces the color index of beer, while adding malt increases it. Total protein increases slightly with an increase in the share of triticale. According to organoleptic indicators, the highest score has been given to the sample with 15% triticale malt. The use of PCA revealed the relationship between the taste characteristics of beer and the data of its physicochemical analysis. The PCA model shows the multivariate nature of the data, when the overall organoleptic assessment consists of the combined contribution of several factors (up to four). According to the physicochemical parameters, the obtained beer samples using triticale grain and malt fully correspond to light beer with an initial wort extract of 11–13% according to GOST 31711-2012. The proposed principal component analysis can be used to optimize fermentation and other food production.
- Косминский Г. И. Научно-практические основы совершенствования технологии солода, пива и напитков брожения с использованием нетрадиционного сырья и новых культур микроорганизмов: дис. ... д-ра техн. наук. Могилев, 2001. 403 с.
- Баязитова М. М. Исследование солодовенных свойств зерна тритикале и разработка технологии нового сорта пива: дис. … д-ра филос. Алматы, 2019. 169 с.
- Пащенко Л. П. Тритикале: состав, свойства, рациональное использование в пищевой промышленности. Воронеж : ИПФ «Воронеж», 2005. 207 с.
- Mergoum M., Singh P. K., Pena R. J., Lozano-Del Rio A. J., Cooper K. V., Salmon D. F., Gomez Macpherson H. Triticale: A ‘new’ crop with old challenges // Cereals / ed. by M. J. Carena. N. Y. : Springer, 2009. P. 267–287. https://doi.org/10.1007/978-0-387-72297-9_9
- Blazek J., Copeland L. Pasting and swelling properties of wheat flour and starch in relation to amylose content // Carbohydrate Polymers. 2008. № 71. Р. 380–387. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.06.010
- O’Brien L. Genotype and environment effects on feed grain quality // Australian Journal of Agricultural Research. 1999. № 50. Р. 703–719.
- Chun-Yan Li, Wei-Hua Li, Lee B., Laroche A., Lian-Pu Caol, Zhen-Xiang Lu. Morphological characterization of triticale starch granules during endosperm development and seed germination // Canadian Journal of Plant Science. 2008. Vol. 91, № 1. P. 57–67. https://doi.org/10.1139/cjps10039
- Тритикале России. Селекция, агротехника возделывания, переработка и использование сырья из тритикале : сб. материалов заседаний селекции тритикале РАСХН (Ростов-на-Дону, 8–10 июля 1999 г.). Ростов н/Д : Юж.-Рост. гос. техн. ун-т, 2000. 132 с.
- Rakha A., Аman P., Andersson R. Dietary fiber in triticale grain: Variation in content, composition, and molecular weight distribution of extractable components // Journal of Cereal Science. 2011. Vol. 54, № 3. P. 324–331. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2011.06.010
- Гунькина Н. И., Фараджева Е. Д. Оптимизация переработки тритикале // Производство спирта и ликероналивочных изделий. 2002. № 2. С. 16–17.
- Glatthar J., Heinisch J., Senn T. The Use of Unmalted Triticale in Brewing andits Effect on Wort and Beer Quality // J. Am. Soc. Brew. Chem. 2003. Vol. 61, № 4. P. 182–190. https://doi.org/10.1094/ASBCJ-61-0182
- Glatthar J., Heinisch J., Senn T. A Study on the Suitability of Unmalted Triticale as a Brewing Adjunct // J. Am. Soc. Brew. Chem. 2002. Vol. 60, № 4. P. 181–187. https://doi.org/10.1002/jsfa.1941
- Пат. № 2595369 RU, МПК С12С 1/8. № 2015132168/10; Способ получения солодового экстракта / Агафонов Г. В., Коротких Е. А., Новикова И. В., Чусова А. Е. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий». Заявл. 03.08.2015; опубл. 27.08.2016, Бюл. № 24.
- Косминский Г. И., Моргунова Е. М. Влияние температурных режимов сушки тритикалевого солода на активность гидролитических ферментов // Известия вузов. Пищевая технология. 2002. № 6. С. 17–18.
- Косминский Г. И., Моргунова Е. М., Хотомцева М. А. Исследование процесса замачивания зерна тритикале при получении из него пивоваренного солода // Известия вузов. Пищевая технология. 1998. № 4. С. 56–57.
- Болотов Н. А., Болотов Д. Н. Способ производства темного ферментированного солода из тритикале // Материалы XXXIX отчетной научной конференции за 2000 год. Воронеж : Воронеж. гос. технол. академ., 2001. Ч. 1. С. 98.
- Ande B., Pieper H. J., Senn T. Production of glucose syrop by direct saccharification from triticale with high autoamylolytic activity // Starch. 1998. № 50. Р. 518–523.
- Zarnkow M., Schultze B., Burberg F., Krahl M., Gastl M. Triticale malt (xTriticosecale Wittmack) a raw material for brewing – Using response surface methodology to optimise malting conditions // Brewing Science. 2009. № 62 (5-6). P. 54–66.
- Фараджева Е. Д., Болотов Н. А., Чусова А. Е. Использование тритикалевого солода для получения светлого сорта пива // Вестн. Рос. акад. с.-х. наук. 1994. № 6. С. 67–68.
- Чусова А. Е. Получение и исследование α- и β-амилаз тритикалевого солода для использования его в пивоварении: автореф. … канд. техн. наук. Воронеж, 1997. 18 с.
- Gruji O., Pejin J. The application of triticale malt as the substitute for barley malt in wort production // Acta Periodica Technologica. 2007. Vol. 38. Р. 117–126. https://doi.org/10.2298/APT0738117G
- Кобелев К. В., Гернет М. В. Свойства тритикале и перспективы её использования в бродильных производствах // Хранение и переработка сельхозсырья. 2013. № 5. С. 51–53.
- Болотов Д. Н. Совершенствование технологии солодов из тритикале и их применение в пищевой промышленности: автореф. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2004. 24 с.
- Меледина Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. СПб. : Профессия, 2003. 205 с.
- Leardi R. Experimental design in chemistry: A tutorial // Anal. Chim. Acta. 2009. Vol. 652. P. 161–172. https://doi.org/10.1016/j.aca.2009.06.015
- Эсбенсен К. Анализ многомерных данных. Избранные главы / под ред. О. Е. Родионовой ; пер. с англ. С. В. Кучерявского. Черноголовка : Изд-во ИПХФ РАН, 2005. 157 с.
- Wold S., Esbensen K., Geladi P. Principal component analysis // Chemom. Intell. Lab. Syst. 1987. Vol. 2. P. 37.
- Рат Ф. Требования к качеству пивоваренного ячменя и их значение в процессах солодоращения и пивоварения // Материалы VLB–семинара «Сырьевая база для солодовенного и пивоваренного производства» (Переславль-Залесский, 2–4 июня 2010 г.). Переславль-Залесский, 2010. С. 10–13.
- Нарцисс Л. Краткий курс пивоварения / пер. с нем. А. А. Куреленкова. СПб. : Профессия, 2007. 640 с.
- Фараджева Е. Д., Фёдоров В. А. Общая технология бродильных производств. М. : Колос, 2002. 408 с.
- Федоренко Б. Н. Пивоваренная инженерия: технологическое оборудование отрасли. СПб. : Профессия, 2009. 1048 с.
- ГОСТ 13586.5-2015 Зерно. Метод определения влажности. М. : Стандартинформ, 2019. 16 с.
- ГОСТ 29294-21 Солод пивоваренный ячменный. М. : Российский институт стандартизации, 2021. 32 с.
- ГОСТ 10846-91 Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка. М. : Стандартинформ, 2009. 9 с.
- ГОСТ 10968-88 Зерно. Методы определения энергии прорастания и способы прорастания. М. : Стандартинформ, 2009. 4 с.
- ГОСТ 10842-89 Зерно зерновых и бобовых культур и семена масличных культур. Метод определения массы 1000 зёрен или 1000 семян. М. : Стандартинформ, 2009. 4 с.
- ГОСТ 10967-2019 Зерно. Методы определения запаха и цвета. М. : Стандартинформ, 2019. 9 с.
- ГОСТ 12787-2021 Продукция пивоваренная. Методы определения объёмной доли этилового спирта, массовой доли действительного экстракта и расчёт экстрактивности начального сусла. М. : Российский институт стандартизации, 2021. 32 с.
- ГОСТ 12788-87 Пиво. Методы определения кислотности М. : Стандартинформ, 2011. 5 с.
- ГОСТ 12789-2022 Пивоваренная продукция. Методы определения цвета. М. : Российский институт стандартизации, 2022. 20 с.
- Ермолаева Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. СПб. : Профессия, 2004. 536 с.
- ГОСТ 34789-2021 Продукция пивоваренная. Идентификация. Определение массовой концентрации общего азота методом Кьельдаля. М. : Российский институт стандартизации, 2021. 12 с.