ПИВО: ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ, БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ И ПОТРЕБЛЕНИЕ


В. П. Нужный

НИИ наркологии МЗ РФ (директор - профессор Н.Н. Иванец)


  1. Введение
  2. Химический состав, пищевые свойства и особенности биологического действия пива
  1. Количественные показатели потребления пива в России и за рубежом


Введение

Пиво, наряду с натуральным виноградным вином, относится к числу наиболее древних и наиболее сложных по составу алкогольных напитков. Помимо алкоголя оно содержит значительное количество ценных в пищевом отношении компонентов. Поэтому пиво и его “полуфабрикат” - сусло - нередко использовались как элемент зимнего рациона питания. Более того, пиво входило в арсенал средств народной медицины. Считалось, что пиво способствует повышению аппетита, ускоряет рост, физическое развитие и укрепляет здоровье. Бытовало убеждение, что пиво стимулирует лактацию у женщин и повышает потенцию у мужчин. Пивом регулярно поили детей, начиная с ясельного возраста. Во время эпидемий холеры пиво входило в перечень основных народных средств профилактики этого заболевания.

Эмпирический народный опыт был взят на вооружение врачами средневековой Европы, которые широко применяли этот напиток для лечения разных заболеваний. Особенно отчетливое позитивное действие пиво оказывало при истощении, расстройствах пищеварения, болезнях почек и мочевого пузыря. Его назначали также при бронхиальной астме, бессоннице, кожных заболеваниях. Использовать этот напиток для лечения холеры стали после того, как Р. Кох, открывший возбудителя туберкулеза, экспериментально доказал, что холерные вибрионы погибают после обработки пивом [1, 3, 8].

За обозримый исторический период технология приготовления пива претерпела существенные изменения. Современный напиток по своему составу, вкусу, цвету, консистенции и, вероятно, по особенностям биологического действия существенно отличается от пива, потреблявшегося населением древнего и средневекового мира.

Современные технологии промышленного приготовления пива включают в себя три основных стадии. Первый этап - приготовление солода. Для этого используют специальные сорта ячменя или другие злаки. Их очищают, сортируют, дезинфицируют и помещают во влажную среду, где зерна прорастают и в них накапливаются крахмал, ферменты, витамины и другие вещества. Затем проросшие зерна сушат, очищают от ростков и оставляют на месяц отлежаться.

Второй этап - приготовление сусла. Раздробленные зерна солода заливают водой. В этой массе, называемой затором, при определенной температуре идет процесс расщепления крахмала на простые сахара. Особенно интенсивно он протекает после добавления хмеля и проваривания массы, которая и получила название сусла.

На третьем этапе сусло фильтруют, охлаждают и вносят в него специальные пивные дрожжи. После небольшого периода бурного брожения пивную массу дображивают при низкой температуре на протяжении нескольких недель или месяцев. И, наконец, готовое пиво фильтруют и разливают по бутылкам, банкам или бочкам [1, 7].

Химический состав, пищевые свойства и особенности биологического действия пива

  1. Основные компоненты пива.

    Пиво, как и вино, представляет собой натуральный алкогольный напиток, который содержит большое количество соединений, образующихся в процессе ферментации и поступающих в него из растительного сырья. Основными компонентами пива являются вода (91-93%), углеводы (1,5-4,5%), этиловый спирт (3,5-4,5%) и азотсодержащие вещества (0,2-0,65%). Прочие компоненты обозначают как минорные [19].

    Углеводы пива (около 26 г/л) на 75-85% состоят из декстринов. На простые сахара (глюкоза, сахароза, фруктоза) приходится 10-15% от общего количества углеводов. И лишь 2-8% углеводов представлены другими, сложными сахарами (полисахариды, фрагменты пектина и др.).

    Этиловый спирт (около 30 г/л), наряду с углеводами, является главным компонентом, обеспечивающим калорийность этого напитка, которая составляет около 400-450 ккал/л. Для сравнения: калорийность молока, кока-колы или фруктовых соков колеблется в пределах 600-700 ккал/л. Учитывая это, нельзя согласиться с бытующим представлением о том, что умеренное потребление пива способствует увеличению массы тела и даже способно привести к ожирению. Вместе с тем, пиво обладает способностью стимулировать аппетит и способствовать избыточному потреблению пищи [29, 39]. Вероятно, именно этот механизм лежит в основе роста массы тела у некоторых любителей этого напитка. Необходимо, однако, отметить, что углекислый газ, содержащийся в пиве, побуждает пить его небольшими глотками, препятствует быстрому употреблению больших объемов напитка, формирует ощущение насыщения и утоления жажды. Показано также, что углекислый газ стимулирует желудочную секрецию и кровоток в мышцах, мозге, печени, легких и почках [43]

    Этанол, поступающий в организм с пивом, не оказывает дегидратирующего эффекта благодаря высокому содержанию воды в этом напитке. Несмотря на большое количество жидкости, потребляемое любителями пива, существенных нарушений осмотического давления крови и других жидких сред организма у них не наблюдается, что обуславливается изотоническими свойствами напитка [11].

    Пиво, в отличие от вина, содержит незначительное количество высших спиртов (50 - 100 мг/л), а метиловый спирт в нем практически отсутствует [12, 15].

    Азотсодержащие вещества пива представлены в основном полипептидами и аминокислотами. Большая часть их поступает в напиток из солода. Лишь 20-30% аминокислот являются продуктами жизнедеятельности дрожжей. В пиве представлены все основные аминокислоты. Однако, их пищевая ценность из-за малого количества незначительна [18, 35].

  2. Минорные соединения пива.

Минорные, или присутствующие в незначительных количествах компоненты пива классифицируют следующим образом: минеральные соединения, витамины, органические кислоты, фенольные соединения, горькие вещества, ароматические соединения, биогенные амины и эстрогены [19].

Минеральные соединения поступают в напиток из солода, других исходных материалов и с водой. В биологически значимых количествах в пиве присутствуют ионы калия, натрия, кальция, магния, фосфора, серы и хлора [18]. Пиво отличается от других алкогольных напитков и, в частности, от вина высоким содержанием калия (160 - 450 мг/л). Пиво, употребляемое в количестве 1 л в день, способно примерно на 30% обеспечить суточную потребность в этом элементе. При этом в пиве относительно мало натрия (около 120 мг/л). Данное обстоятельство используют некоторые врачи, которые рекомендуют пациентам, страдающим гипертонической болезнью и нуждающимся в ограничении натрия, пить пиво в умеренном количестве - 0,5-1,0 л в день [18].

Необходимо отметить, что при массивном употреблении пива избыточное поступление калия и воды резко увеличивает образование мочи и усиливает выделение почками натрия и хлора, приводя в итоге к деминерализации организма [14, 20, 35]. Интуитивно чувствуя эту опасность, многие подсаливают напиток перед употреблением. По той же причине к пиву традиционно подают соленые закуски.

По содержанию кальция (около 80 мг/л), магния (около 80 мг/л), фосфора (около 140 мг/л), а также железа, меди, цинка и других, содержание которых не превышает 1 мг/л, пиво почти не отличается от апельсинового сока [29].

Витамины поступают в пиво в основном из солода, богатого витаминами группы В. Поэтому в пиве, в отличие от натурального вина, содержится довольно большое количество вит. В1, или тиамина (0,005-0,15 мг/л) и вит. В2, или рибофлавина (0,3-1,3 мг/л). Употребление пива в количестве 1 л в день способно обеспечить 40-60% суточной потребности в этих витаминах. Вместе с тем, большое количество тиамина в пиве имеет и негативную сторону, поскольку этот витамин ускоряет процесс деградации фенольных соединений пива и способствует выпадению их в осадок [6, 18, 31].

Пиво богато и другими витаминами. Содержание вит. С или аскорбиновой кислоты составляет 20-50 мг/л. Аскорбиновую кислоту в пиво часто добавляют в процессе производства для предотвращения процессов спонтанного окисления других компонентов. 1 л пива примерно на 70% обеспечивает суточную потребность в этом витамине. Аналогичным образом пиво может служить основным источником никотиновой кислоты (5-20 мг/л) и фолиевой кислоты (около 110 мг/л). Для удовлетворения суточной потребности в этих витаминах достаточно употреблять его по 0,5 стакана в день.

В пиве относительно мало вит. В6, или пиридоксина (0,4-1,7 мг/л), пантотеновой кислоты (0,4-1,7 мг/л) и биотина (около 5 мг/л). Необходимо отметить, что многие витамины присутствуют в пиве в фосфорилированной форме и потому хорошо усваиваются [6, 18, 30, 31, 35, 42].

Органические кислоты присутствуют в пиве в виде солей. В наибольшем количестве представлены соли лимонной кислоты (около 130 мг/л), которая выступает в качестве антиоксиданта и повышает стабильность напитка. Установлено, что лимонная кислота пива снижает продукцию мочевой кислоты, стимулирует образование мочи и поэтому предупреждает образование камней в почках [32, 33].

Помимо лимонной кислоты, в пиве содержатся соли пировиноградной (около 60 мг/л), уксусной (около 90 мг/л), глюконовой (около 30 мг/л) и щавелевой (около 15 мг/л) кислот. Эти кислоты хорошо абсорбируются в кишечнике и активно включаются в процессы обмена веществ [32].

Фенольные соединения. Содержание полифенолов в пиве примерно в 10 раз ниже, чем в натуральном виноградном вине и колеблется в пределах 150-300 мг/л [6]. Около 90% фенольных соединений поступает в пиво из солода, а остальные - из хмеля. Среднее содержание полифенолов и их отдельных представителей отражено в таблице 1. Больше всего в пиве содержится антоцианидинов (14-77 мг/л), в состав которых входят лейкоцианидины, протоцианидины и лейкоантоцианидины. В некоторых сортах пива присутствует одно из наиболее биологически активных фенольных соединений - кверцетин. Помимо соединений, указанных в таблице, в пиве обнаруживаются и другие полифенолы (эллагиковая, протокатехиновая, ваниллиновая, салициловая, параоксибензойная кислоты, а также фенол, ортокрезол и кумарины) в концентрациях 1 мг/л и ниже.

Таблица 1

Фенольные соединения пива [33]

Компоненты

Среднее содержание, мг/л

Суммарное количество

Антоцианидины

Катехины

Эпикатехины

Рутин

Кверцетин

Кверцетрин

Хлорогеновая кислота

Каффеиновая кислота

Куиновая кислота

Р-кумариновая кислота

Феруловая кислота

Синапиковая кислота

Камферол

Мирицитрин

Галлиевая кислота

150 - 300

46

5 - 55

9 - 24

1 - 6

5 - 125

1

2 - 20

2 - 20

1 - 5

1 - 7

2 - 21

1 - 20

5 - 20

1

5 - 29

Фенольные соединения пива можно отнести к наиболее ценным в биологическом отношении его компонентам. С действием именно этих соединений связывают положительные эффекты натурального виноградного вина на здоровье. Достачно хорошо изучены их антиоксидантное и мембраностабилизирующее действие, способность блокировать процесс атероматоза, ингибировать агрегацию тромбоцитов, предупреждать образование тромбов и нормализовывать липидный обмен [24, 25, 37]. С этими эффектами связывают снижение риска развития ишемической болезни сердца и увеличение продолжительности жизни у лиц, регулярно потребляющих вино в умеренном количестве [5,6 ].

Тем не менее, почти все авторы, проводившие анализ связи риска развития болезней сердечно-сосудистой системы с потреблением пива, сходятся в том, что оно увеличивает вероятность развития ишемической болезни сердца [28, 36, 40, 43 ]. Аналогичным образом, исследование влияния разных алкогольных напитков на сосудистый тонус показало, что потребление пива ассоциируется с более высоким уровнем систолического и диастолического АД. У лиц, потребляющих крепкие алкогольные напитки и, особенно, вино в эквивалентных по этанолу дозах, гипертензия менее выражена [27]. Последнее может быть связано с ограниченным содержанием полифенолов в пиве и с негативным действием других компонентов.

Следует отметить также, что потребление пива и крепких алкогольных напитков, в отличие от вина, ассоциируется с повышенным риском развития злокачественных образований в нижних отделах мочевыводящих путей, что также связывают с низким содержанием полифенолов [26]. Вместе с тем, установлено, что фенольные соединения, наряду с другими минорными компонентами пива, обеспечивают его бактерицидное, бактериостатическое действие и облегчают абсорбцию минеральных веществ и других компонентов пищи [18, 32].

Темные и непрозрачные сорта пива содержат больше полифенолов по сравнению со светлыми и прозрачными. Технологи пивоваренного производства уделяют много внимания фенольным соединениям, поскольку последние нарушают коллоидную структуру напитка, способствуют образованию осадка и помутнению пива.

Горькие вещества поступают в пиво из хмеля и придают напитку специфический горьковатый привкус. Эти вещества подразделяют на мало- и высокосмолистые. В зависимости от технологии приготовления и хранения пива, они могут подвергаться полимеризации, окислению и, соответственно, изменять свои изначальные свойства. Малосмолистые вещества, которых особенно много в пиве, состоят из a -кислот, или гумулонов, b -кислот, или лупулинов и группы пока еще неохарактеризованных соединений.

Гумулоны, при их содержании менее 7% от общего количества малосмолистых веществ, обеспечивают только специфические ароматические свойства напитка. Увеличение их содержания сопровождается появлением в пиве горечи. Гумулоны присутствуют в пиве в основном в виде изомерных форм, прежде всего в виде изо-гумулонов, которые отличаются более высокой растворимостью и горьким вкусом. Другая изомерная их форма - ко-гумулоны участвуют прежде всего в формировании аромата пива. Однако при увеличении их содержания до 30% от общего количества гумулонов, они начинают проявлять себя как горечь. Лупулины также обладают горьким вкусом и выступают в качестве естественных консервантов напитка [13, 21].

Горькие вещества пива, наряду с другими экстрактивными веществами хмеля, относятся к категории психоактивных соединений. Они оказывают седативное, снотворное, а в больших дозах - и галлюциногенное действие. Помимо этого, они обладают бактерицидными, бактериостатическими свойствами и оказывают стимулирующее действие на секрецию желудочного сока. Последнее лежит в основе индивидуальной непереносимости пива, которое у людей с повышенной чувствительностью к действию стимуляторов желудочной секреции вызывает неприятные ощущения в области желудка и рефлюкс-реакцию [14, 32]. Вероятно, с этим обстоятельством связано и то, что большинство любителей пива предпочитает светлые сорта напитка с пониженным содержанием горьких веществ.

Показано также, что изо-a -кислоты смолистых веществ пива обладают способностью блокировать рЕ2 рецепторы остекластов и предотвращать тем самым развитие остеопороза [43].

Ароматические соединения пива. Аромат и цвет пива, помимо горьких веществ, определяют и другие соединения, поступающие в напиток из хмеля и входящие в состав хмелевого масла. На сегодняшний день идентифицировано более 70-и компонентов, отнесенных к этому классу веществ. Восстановленная фракция ароматических соединений, выделенных из хмелевого масла, включает в себя монотерпены (мирицен) и сескьюитерпены (b -кариофиллин, гумулин, фарнисин и др.). Окисленная фракция состоит из терпеновых спиртов (линалуол, гераниол), других спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров и их производных. Примерно на 80-90% ароматические соединения состоят из мирицина, гумулина и кариофиллина [10]. Сведения о способности этих веществ оказывать биологическое действие отсутствуют.

Биогенные амины были обнаружены в пиве относительно недавно. Они сразу привлекли к себе внимание из-за способности оказывать выраженное биологическое действие. Еще тридцать лет назад было отмечено что пиво противопоказано больным, принимающих ингибиторы моноаминоксидазы [38, 41]. Смысл этих рекомендаций стал ясен после того, как в пиве были идентифицированы кадаверин, путресцин, гистамин и тирамин. Концентрации этих веществ в напитке невелики - 1-3 мг/л. Часть их, по-видимому, разрушается в кишечнике. Тем не менее, при употреблении пива в большом количестве биогенные амины провоцируют развитие гипертензии, вызывают головную боль и могут привести к поражению почек [16].

Фитоэстрогены представляют собой растительные аналоги женских половых гормонов и также попадают в напиток из хмеля. Содержание их в хмеле достигает значительных величин - от 20 до 300 мг на 1 кг растительной массы. В пиве их меньше (1 - 36 мг/л). Тем не менее, этого количества достаточно для оказания отчетливого гормонального воздействия на организм человека [35]. Весьма вероятно, что изменения эндокринного статуса (феминизация мужчин и маскулинизация женщин) у лиц, злоупотребляющих пивом, связаны, в основном, с эффектами фитоэстрогенов.

    1. Пищевые добавки.

В пивоваренной, равно как и в других отраслях пищевой промышленности, широко применяют различные технологические и пищевые добавки, которые предназначены для ускорения процесса производства, увеличения сроков хранения продукта, улучшения вкуса и других его потребительских свойств.

На этапе приготовления сусла используют ферменты, которые способствуют расщеплению крахмала и сложных сахаров до простых сахаров. Биологического действия такие ферменты не оказывают, поскольку денатурируются при кипячении сусла.

Для консервации напитка и увеличения сроков его хранения в него добавляют различные вещества, угнетающие рост дрожжей, посторонних микроорганизмов и подавляющие активность ферментов. Без таких добавок пиво быстро мутнеет, теряет вкус, а часть минорных компонентов выпадает в осадок. Раньше в качестве консерванта использовали формалин. Однако после обнаружения его мутагенного и тератогенного действия применение формалина было запрещено.

В настоящее время широко применяют разнообразные стабилизаторы коллоидной стойкости, которые предупреждают расслоение пива и способствуют длительному сохранению “пивной шапки”. Вплоть до конца 1960-х годов для этой цели нередко использовали явно небезразличные для здоровья поверхностно-активные вещества. Наибольшую печальную известность приобрел хлорид кобальта, который явился причиной смерти значительного числа регулярных потребителей пива. В серии клинических, морфологических и физиологических исследований, проведенных в тот период, было установлено, что хлорид кобальта вызывает развитие специфического поражения сердечной мышцы - кобальтовой кардиомиопатии. Механизм развития данной патологии связан со способностью кобальта блокировать окислительное декарбоксилирование на этапе окисления пирувата до ацетил-КоА и снижать уровень кальция в миокарде [9,10].

Количественные показатели потребления пива в России и за рубежом

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что пиво обладает выраженным биологическим действием. При этом отчетливые токсические эффекты причудливым образом сочетаются с положительными, благоприятными для здоровья эффектами.

Полагают, что негативное действие пива не проявляется при употреблении его в количестве, не превышающем 1 л в день [1, 18, 33]. Простой расчет показывает, что при данном уровне потребления пива обычной крепости (содержание этилового спирта 3-5%) в организм взрослого человека поступает около 40 г этанола в сутки. Максимальное содержание этанола в крови при этом достигает, по-видимому, 0,3 - 0,6 г/л. Суточная нагрузка этанолом в этом случае не превышает границы доз риска, рассчитанных рядом экспертов и признанных в качестве ориентиров организациями, ответственными за охрану здоровья населения в ряде стран [22, 34, 44]. Такой уровень потребления пива гарантирует, очевидно, и от проявления негативных эффектов минорных соединений этого напитка. При систематическом превышении указанной дозы возрастает вероятность реализации токсического действия этилового спирта и манифестации нежелательных биологических эффектов соединений, входящих в состав пива.

Механизмы токсического действия этилового спирта и других компонентов пива взаимосвязаны. При этом этанол способен модифицировать или усиливать токсическое действие ряда минорных соединений и наоборот. В связи с этим необходимо отметить, что в последнее время на рынке алкогольной продукции появилась новая разновидность пива с высоким содержанием алкоголя - до 12% (strong beer). Употребление такого пива в общепринятом для этого напитка количестве безусловно влечет за собой цепь негативных последствий, обусловленных сочетанным токсическим действием алкоголя и других биологически активных соединений.

Во многих экономически развитых странах на протяжении последних двадцати лет наблюдается устойчивая тенденция к изменению стереотипов алкогольного поведения населения. Последнее, в частности, выражается в снижении потребления алкоголя в основном за счет крепких алкогольных напитков и вина. Потребление пива при этом, как правило, изменяется незначительно, а в некоторых странах даже увеличивается, что особенно отчетливо проявилось в ряде стран Западной Европы. Например, потребление пива на душу населения в год за период с 1982 по 1991 гг. увеличилось в Испании с 65,9 до 70,9 л, в Португалии - с 37,4 до 67,4 л, в Греции - с 29,5 до 40,0 л, Финляндии - с 56,0 до 85,3 л, в Швеции - с 46,6 до 59,3 л и в Венгрии - с 89,7 до 107,0 л [23].

В России согласно данным государственной статистики [2], среднедушевое потребление пива на протяжении последних тридцати лет остается довольно стабильным и колеблется в пределах 17 - 26 л в год. Необходимо отметить, однако, что начиная с 1985 года (начало проведения последней антиалкогольной кампании) потребление пива несколько сократилось и в 1993-95 гг. стабилизировалось на отметке 17 - 18 л на душу населения в год.

Страны Европейского континента по размерам среднедушевого потребления пива можно объединить в четыре основных группы: 1) с низким потреблением этого напитка - менее 40 л в год ( Исландия, Италия, Польша, Россия); 2) со средним уровнем потребления - от 40 до 80 л ( Болгария, Франция, Греция, Норвегия, Португалия, Румыния, Испания, Швеция, Швейцария; страны расположенные на территории бывшей Югославии); 3) с высоким уровнем потребления - от 80 до 120 л ( Финляндия, Венгрия, Люксембург, Нидерланды, Великобритания) и 4) с очень высоким уровнем потребления - свыше 120 л (Чехия, Словакия, Дания, Германия, Ирландия) [23].

Из приведенных данных следует, что Россия, являясь страной с самым высоким в мире уровнем потребления алкоголя, занимает одно из последних мест по показателям потребления пива. Расчет показывает, что в странах Европы с наиболее высоким уровнем среднедушевого потребления алкоголя (более 10 л в год) - таких как Германия, Венгрия, Люксембург, Португалия, Испания и Швейцария, - количество чистого алкоголя, потребляемого с пивом, колеблется в пределах 3,5 - 6,2 л в год, что составляет 33 - 57% от общего потребления алкоголя. Исключение составляет Франция, население которой потребляет с пивом около 17% годового объема чистого алкоголя. И, наконец, абсолютным исключением из этого ряда является Россия. При предполагаемом суммарном объеме среднедушевого потребления чистого алкоголя в 14,5 л в год [4] на долю пива в нашей стране приходится лишь около 6% этанола (менее 1 л).

Таким образом, в нашей стране имеется существенный резерв для ограничения негативных медицинских и социальных последствий чрезмерно высокого уровня алкоголизации населения. Известно, что крепкие алкогольные напитки и, прежде всего, водка обладают максимально выраженной способностью вызывать развитие алкоголизма и алкогользависимой сомато-неврологической патологии. Пиво в этом отношении представляется менее опасным для здоровья напитком. Изменение структуры потребления и стереотипов алкогольного поведения в пользу пива, увеличение его производства и реализации при одновременном относительном снижении цен на эту категорию алкогольных напитков способны положительным образом повлиять на алкогольную ситуацию в России.