Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Современное состояние производства ячменя и солода в России , 9
1.2 Требования пивоваренного ячменя к условиям внешней среды 13
1.3 Характеристика зон возделывания пивоваренного ячменя в Российской Федерации 15
1.4 Биохимический состав пивоваренного ячменя 22
1.4.1 Углеводы 22
1.4.2 Белковые вещества 25
1.4.3 Полифенольные вещества 26
1.5 Ферментативная активность ячменя и солода 28
1.5.1 Изменение ферментативной активности ячменя во время солодоращения 29
1.5.1.1 Протеазы ячменя и солода 33
1.5.1.2 Цитазы ячменя и со л од а 35
1.5.1.3 Амилазы ячменя и солода 38
1.5.1.4 Эстеразы ячменя и солода 41
1.6 Способы солодоращения 43
1.7 Влияние качества перерабатываемого ячменя на условия солодоращения 48
1.7.1 Физическое состояние зерна ячменя 48
1.7.2 Взаимосвязь параметров солодоращения и белкового состава ячменя 51
1.7.3 Требования к современным технологиям солодоращения 52
1.8 Способы интенсификации солодоращения 53
1.8.1 Применение регуляторов жизнедеятельности зерна 54
1.8.2 Физическое воздействие на зерно ячменя 63
1.8.3 Механические методы воздействия 67
1.8.4 Применение ферментных препаратов 71
1.8.4.1 Характеристика ферментных препаратов 71
1.8.4.2 Ферментные препараты, применяемые в пивоваренной промышленности 72
1.9 Качество готового солода 75
1.10 Переработка вторичных материальных ресурсов солодовенного производства 76
Заключение 79
2 Экспериментальная часть 81
2.1 Объекты и методы исследования ' 81
2.1.1 Объекты исследования 81
2.1.2 Условия проведения опытов 82
2.1.3 Методы исследования 82
2.1.3.1 Определение физико-химических и физических показателей ячменя 82
2.1.3.2 Лабораторное солодоращение 83
2.1.3.3 Определение физико-химических и биохимических показателей солода 85
2.1.3.4 Определение физико-химических и физических показателей пивного сусла и пива 91
2.1.3.5 Определение содержания минеральных веществ в ростках солода 91
2.2 Результаты экспериментов и их обсуждение 92
2.2.1 Исследование пивоваренных свойств ячменя Республики Башкортостан 92
2.2.1.1 Мониторинг пивоваренного ячменя Республики Башкорто стан 92
2.2.1.2 Исследование качества солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан 98
2.2.2 Исследование возможности улучшения технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением скарификации 106
2.2.2.1 Определение степени травмированности зерна ячменя и ее влияния на качество солода 106
2.2.2.2 Улучшение качества зерна в результате его скарификации 110
2.2.2.3 Выбор концентрации гибберелловойкислоты и хлорида натрия ПО
2.2.2.4 Разработка способа интенсификации солодоращения скарифицированного зерна 114
2.2.2.5 Исследование физико-химических свойств пивного сусла и пива, приготовленного из солода, полученного из скарифицированного зерна 117
2.2.3 Исследование возможности улучшения технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением биокатализаторов 119
2.2.3.1 Определение дозировки ферментных препаратов при производстве солода 120
2.2.3.2 Изучение влияния биокатализаторов на активность ферментов солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан 121
2.2.3.3 Изучение влияния обработки ячменя биокатализаторами на физико-химические показатели готового солода 132
2.2.3.4 Исследование физико-химических свойств пивного сусла и пива, приготовленного из солода, полученного с применением биокатализаторов 136
2.2.4 Разработка способа применения солодовых ростков 139
2.2.4.1 Изучение состава ростков солода из ячменя пивоваренных сортов, выращенных в Республике Башкортостан 139
2.2.4.2 Разработка рецептуры полнорационного комбикорма для свиней с добавлением сушеных солодовых ростков 140
2.2.5 Технологическая схема получения пивоваренного солода 143
Выводы 145
Список литературы
- Биохимический состав пивоваренного ячменя
- Влияние качества перерабатываемого ячменя на условия солодоращения
- Определение физико-химических и физических показателей ячменя
- Изучение влияния биокатализаторов на активность ферментов солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан
Введение к работе
Пивоваренная отрасль России впервые показала существенный рост производства в 1997 г. (на 25%), что стало следствием восстановления экономики ее предприятий, усилением конкурентной борьбы в данном секторе и снижения акциза. Даже, несмотря на кризис, в 1998 г. выпуск пива увеличился на 28%, а в 1999 г. было зафиксировано максимальное увеличение производства - почти на 32%. После 1999 г. темпы роста этого вида продукции продолжались. Так, по сравнению с 2003 г., в 2004 г. рост составил 11%, в 2005 г. - 6%, в 2006 г. — 10%, в 2007 г. - 16%. Росту производства способствовали, прежде всего, рост экономики России в целом и доходов населения, а также грамотная маркетинговая стратегия, вывод на рынок новых марок, рестаилинг существующих брендов, расширение рынков сбыта, оптимизация систем дистрибьюции [1]. ,
В Республике Башкортостан действуют 8 пивоваренных предприятий, отличающихся организационно-правовыми формами, мощностями и характером технологического процесса. В основном рост объемов производства обеспечивают два крупных производителя - ОАО «Комбинат пивобезалкогольных напитков «Шихан» (г. Стерлитамак) и ОАО «Амстар» (г.Уфа), использующие значительные объемы солода [95].
До недавнего времени большинство выращиваемого в РФ ячменя не отвечало требованиям модернизированного пивоваренного производства ни по количеству, ни по качеству. Низкие урожаи и неудовлетворительное качество отечественного сырья - следствие недостатка качественных семян востребованных сортов, ограниченности ассортимента, примитивных технологий, неадекватных условий сортировки и хранения, в целом неэффективного менеджмента. Однако ситуация быстро меняется: спрос на пивоваренный ячмень стимулирует предложение качественного сырья.
Десять лет назад доля импортного ячменя и солода доходила до 70%. Импорт сырья увеличивал расходы пивоваров. Чтобы изменить ситуацию, они на-
чали реализовывать собственные агропроекты. Сейчас 75% потребности в солоде покрывается отечественным сырьем [63].
Россия — один из крупнейших мировых потребителей пивоваренного солода. По данным компании "Русский солод" [61], объем мирового рынка солода составляет 16 млн т без учета Китая, по которому отсутствуют точные оценки. Потребность российского пивоваренного рынка в 2007 г. в солоде, по данным Союза российских пивоваров (СРП), составила 1,45 млн т. Усилиями отечественных компаний в 2007 г. было произведено 1,2 млн т, или 82% от требуемого объема. Остальное сырье импортировалось. По прогнозам председателя совета директоров «Русского солода» К. Миновалова Россия в 2008 г. будет импортировать и солод, и ячмень.
Актуальность работы. Россия считается одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся рынков пива в мире. В связи с увеличением числа пивоваренных заводов, объемов производимого пива и конкуренцией на потребительском рынке необходимо расширение сырьевой базы отрасли. Один из путей расширения сырьевой базы пивоваренных предприятий - разработка
рекомендаций по использованию новых зон выращивания пивоваренного ячменя, в том числе Республика Башкортостан.
В соответствии с «Отраслевой целевой программой обеспечения устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в Российской Федерации на период до 2010г.» [84] производство высококачественного пивоваренного ячменя в РФ к 2010г. должно составить не менее 2,5 млн т, что обеспечит в полном объеме потребности пивоваренной и солодовенной промышленности, а также создаст экспортный потенциал. Программой предусматривается комплекс мероприятий, позволяющих решить поставленную задачу, в том числе, совершенствование системы семеноводства пивоваренного ячменя и внедрение новых сортов, адаптированных к природно-климатическим условиям зоны произрастания. В связи с этим мониторинг пивоваренных свойств районированных в Республике Башкортостан сортов ячменя с целью разработки технологиче-
ских приемов, позволяющих получить из него солод хорошего и стабильного качества с сокращением длительности процесса.
Цель и задачи исследований
Диссертационная работа посвящена разработке интенсивных технологических приемов получения светлого пивоваренного солода с использованием перспективных сортов ячменя, возделываемого в Республике Башкортостан, для сокращения дефицита отечественного солода.
Цель данной работы - разработка способов интенсификации солодораще-ния на основе применения биокатализаторов и скарификации (механического повреждения семенной оболочки) для использования ячменя Республики Башкортостан в пивоварении.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
провести мониторинг ячменя Республики Башкортостан, для чего изучить физические, биохимические и технологические свойства пивоваренного ячменя сортов Михайловский, Одесский 100, Челябинский 99, и выявить наиболее стабильный по пивоваренным свойствам сорт ячменя по результатам мониторинга;
изучить взаимосвязь травмированности зерна ячменя и качества полученного из него солода;
определить возможность применения механической скарификации с целью интенсификации процесса солодоращения и стабилизации качества солода;
применить отечественные ферментные препараты Целловиридин Г20х, АПсубтилин А и Амилоризин ШОх для увеличения ферментативной активности, степени растворения и экстрактивности солода;
разработать технологические приемы получения пивоваренного солода с использованием результатов исследований и технологическую документацию по интенсивным способам;
разработать способ переработки солодовых ростков;
- определить экономический эффект внедрения интенсивных технологий производства солода из ячменя, возделываемого в Республике Башкортостан. Научная новизна работы
1. Проведено комплексное исследование пивоваренных качеств и
биохимических свойств солода, полученного из ячменя Республики Башкорто
стан, и изучены его технологические свойства.
Обосновано применение механической скарификации пивоваренного ячменя с целью интенсификации солодоращения и улучшения качества готового солода.
Впервые в пивоварении применен наиболее селективный метод интроскопии, позволивший выявить скрытые дефекты зерна, оказывающие влияние на протекание процессов растворения солода.
4. На основании изучения состава ростков обоснован способ их приме
нения взамен мясокостной муки в комбикормах.
Практическая значимость
Установлена возможность использования пивоваренного ячменя Республики Башкортостан для приготовления пивоваренного солода стабильного качества с применением разработанных технологических приемов.
Установлена перспективность применения ячменя сортов Михайловский, Одесский 100 и допускается к применению Челябинский 99, выращенных в северной лесостепной зоне Республики Башкортостан, с целью расширения сырьевой базы пивоваренного ячменя России.
Разработаны интенсивные технологии светлого солода из скарифицированного ячменя с применением регуляторов роста (гибберелловой кислоты и хлорида натрия) и с использованием биокатализаторов Целловиридина Г20х и АПсубтилина А, позволяющие сократить продолжительность технологического процесса на 3 сут и 1 сут соответственно. Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения данных технологий составит 2,3 млн руб и 1,35 млн руб на 1 млн дал пива соответственно.
Разработана и утверждена технологическая документация (ТИ) получения солода по интенсивным технологиям с применением механической скарификации и биокаталитической обработки.
Разработан способ утилизации солодовых ростков путем внесения их в состав комбикорма для свиней взамен мясокостной муки. Апробация использования комбикорма проведена в фермерском хозяйстве «Агронек» Уфимского района. Ожидаемый экономический эффект от замены мясокостной муки ростками солода составит 500 руб на 1 т комбикорма.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на научных конференциях:
Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Вавиловские чте-ния-2004. Саратовский ГАУ, 2004. Секция переработки с/х продукции.
Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»// Всероссийская научно-практическая конференция в рамках XVI международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2006».
Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»//1 Всероссийская научно-практическая конференция.
Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве (в рамках XVII международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2007»)// Всероссийская научно-практическая конференция.
Биотехнологические системы как один из инструментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы»// Международная научно-практическая конференция, посвященная 5-летию со дня основания факультета биотехнологии, товароведения и экспертизы товаров. - пос. Персиановский: ДонГАУ, 2008.
Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы// II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и аспирантов.-Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008.
Наука в современных условиях: от идеи до внедрения// Международная научно-практическая конференция г. Димитровград. - Ульяновск: Ул-ГТУ, 2008.
Публикации
По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в издании, рекомендованном ВАКом, отражающих ее основное содержание.
Биохимический состав пивоваренного ячменя
При солодоращении белковые вещества ячменя подвергаются значительным изменениям. Около 50% белковых веществ ячменя претерпевают превращения, из них около 10% белка переходят при солодоращении в ростки [80].
Высокое содержание белка сопровождается снижением содержания крахмала, что отрицательно сказывается на экстрактивности солода (повышение содержания белка на 1% снижает экстрактивность солода на 0,6% и затрудняет его переработку). Желаемое растворение эндосперма такого ячменя может быть достигнуто с более высокими потерями при солодоращении.
Особенность белков ячменя заключается в их качественном составе [77]. Роль отдельных фракций белков ячменя неоднозначна для качества готового пива. Высокомолекулярные белковые соединения обуславливают пенообразо-вание и коллоидную стабильность, среднемолекулярные - полноту вкуса, а низкомолекулярные соединения являются питанием для дрожжей.
Различают фракции белка: альбумин (лейкозин), глобулин (эдестин), проламин (гордеин) и глютелин. Две последние фракции белков ячменя не участвуют в процессе приготовления солода и пива как нерастворимые и в основном переходят в дробину. Оставшиеся белки, и особенно глобулин, могут негативно влиять на качество готового пива, в частности вызывать образование коллоидных помутнений [78].
Содержание белков в ячменном зерне и форма их отложения определяются в первую очередь влиянием окружающей среды, стадий созревания и сортом ячменя. Так, количество азотсодержащих веществ в зерне зависит от общего содержания азота, степени созревания и условий вегетационного периода. При достижении технической зрелости все эти показатели приходят в равновесие [161, 164].
На состав белковых веществ на каждой стадии роста растения могут воздействовать погодные условия; благоприятные условия, удлиняющие вегетационный период, повышают содержание глютелина за счет прочих белковых фракций, и наоборот, если после благоприятных условий в начале развития ячменя его дальнейший рост будет затруднен внезапно наступившей сухой погодой, содержание глютелина уменьшится. Зависит от погодных условий и состав азотистых соединений при созревании. При очень высокой температуре увеличение содержания растворимых соединений азота наблюдается уже в стебле. При более мягких условиях подобное увеличение наблюдается при хранении ячменя. Переспелость на стебле и искусственная сушка ячменя всегда приводит к повышению содержания солерастворимых соединений азота. Аналогичная зависимость от погодных условий наблюдается и для проламина.
Содержание и состав проламина существенно не зависят от интенсивности удобрения азотом, но связаны с районом возделывания [165].
В связи с вышесказанным массовая доля белка в ячмене зависит не только от его сортовых особенностей, но и от агротехнологии его культивирования [51].
Практически все полифенолы — активные метаболиты клеточного обмена, они играют существенную роль в различных физиологических процессах — фотосинтезе, дыхании, росте, формировании устойчивости растений к инфекционным болезням [132].
В зерне эти вещества находятся главным образом в алейроновом слое и при его помоле попадают во фракцию крупки. Основная часть полифенолов ячменя представлена антоцианогенами. В эндосперме ячменя и солода анто-цианогены ассоциированы с гордеином, причем отмечена обратная корреляция: чем больше в зерне белка, тем меньше в гордеине антоцианогенов. Именно эти полифенолы отрицательно влияют на коллоидную стойкость, стабильность запаха, вкуса, пенистые свойства и цвет пива. Поэтому даже низкобелковистый ячмень может давать пиво с плохой коллоидной стойкостью из-за высокого содержания антоцианогенов [150].
В сусло из солода переходят 11-18 % полифенолов и 5-13 % антоцианогенов. Количество полифенолов в сусле зависит от степени растворения солода [122].
Для оценки качественного состава полифенолов пива используют термин «индекс полимеризации». Это отношение общего количества полифенолов к количеству антоцианогенов. Нормальное содержание полифенолов в сусле со-ставляет 60-110 мг/дм , антоцианогенов - 13-55 мг/100 г СВ солода [148]. Полифенолы солода в значительной мере определяют вкус, цвет, пенистые свойства пива, а также склонность готового напитка к коллоидному помутнению.
Полифенольная фракция коллоидной мути включает в себя ан-тоцианогены, производные лигнина, сложные эфиры простых фенолов. Соединения белков с полифенольными веществами имеются в зерне ячменя и дополнительно образуются в процессе затирания зернопродуктов, фильтрования и кипячения сусла. Качество используемого сырья и условия проведения отдельных стадий приготовления пива во многом определяют степень полимеризации фенольных веществ, а значит, и их влияние на качество пива [64, 82].
Количественный переход полифенолов в солод зависит от условий соло-доращения. Снижению содержания полифенолов при солодоращении способствует повышенная влажность ячменя при проращивании. По литературным данным [122] рекомендуется также применение щелочного замачивания и более частая смена замочной воды.
Количество полифенолов в солоде можно снизить путем изменения температуры проращивания и применением для продувок зерна воздуха с диоксидом углерода [80].
Влияние качества перерабатываемого ячменя на условия солодоращения
Уборка урожая способствует появлению травмированных зерен из-за специфичности уборочной техники, а также под влиянием природных факторов.
При протекании технологических процессов зерно неоднократно подвергается ударам, сжатию и трению, что сопровождается травмированием поверхностных и внутренних тканей зерновок. Уровень травмированности зерна при уборке зависит от совершенства конструкции уборочных машин, режимов работы их рабочих органов, сроков и способов уборки и физико-механических свойств зерна в момент обмолота.
Различают макротравмы и микротравмы зерна. В соответствии с классификацией И. Г. Строне к макротравмам относятся следующие типы травм: I зародыш полностью выбит - семена полностью теряют всхожесть; II зародыш частично выбит — семена не способны дать нормальные рас тения, хотя в лабораторных условиях некоторые из них могут прорастать; III зародыш выбит частично и эндосперм имеет макротравмы - семена не дают всходов; IV зародыш частично выбит, а эндосперм имеет микротравм - семена не дают всходов; V отбита часть эндосперма — семена могут прорастать в лабораторных условиях, но в поле из них образуются ослабленные растения. Такие семена необходимо протравливать; IV отбита часть эндосперма и зародыш имеет микротравмы, которые ухудшают прорастание и развитие проростка; VII оболочка (у пленчатых культур - цветковая пленка) удалена частично или полностью. Семена прорастают, но требуют тщательного протравливания для защиты от микроорганизмов; VIII эндосперм семян поврежден энтомологическими вредителями с ро товым аппаратом грызущего типа.
К микротравмам относятся следующие повреждения семян: - повреждение семян микроорганизмами, сопровождаемое омертвением ткани. Растение очень быстро погибает; - повреждение семян энтомологическими вредителями с ротовым аппаратом сосущего типа (вредной черепашкой и другими видами клопов и т. п.). Повреждение нарушает физиологическую направленность процессов и приводит к гибели зародыша; - повреждение, вызванное отчленением семени от материнского зародыша; - микроповреждения зародыша — единичные или многочисленные (независимо от глубины трещин). Лабораторная всхожесть семян не изменяется, но заметно снижается полевая всхожесть; - микроповреждения эндосперма заметного влияния на развитие растений не оказывают; - микроповреждения зародыша и эндосперма снижают полевую всхожесть семян; - микроповреждения оболочки в области зародыша и эндосперма. При протравливании семян всхожесть их не снижается; - внутренняя трещиноватость возникает в результате разрыва тканей в связи с воздействием температуры; - различные вмятины, возникающие от ударов семян с повышенной влажностью. Уплотнение ткани под оболочкой изменяет нормальное функционирование клеток [103].
В последние годы немецкими исследователями для физической характеристики зерна ячменя был введен термин «премалтинг». Данный термин включает в себя следующие эффекты: - растрескивание оболочек; при этом переход от брюшной к спинной оболочке закрыт не полностью; оболочки, находящиеся ниже, обычно не повреждены; - растрескивание зерна; при этом возникают трещины в оболочке и в находящихся ниже слоях, возможно, и в эндосперме; растрескивание - явление, явно затрудняющее получение качественного ячменя; - прорастание зерна; оно возникает, когда при весьма влажной уборке ячмень начинает прорастать уже на стебле; в этом случае ячмень для приготовления солода непригоден; при нормальных условиях естественный период покоя зародыша гарантирует от прорастания зерна [166].
Растрескивание зерен ячменя является рискованным процессом для производителей и переработчиков, который преимущественно зависит от окружающей среды, сорта и их взаимодействия. Растрескивающиеся зерна в ходе солодоращения в зависимости от проращиваемости «перерастворяются» или «недорастворяются» и часто загрязняются микроорганизмами.
В тоже время известно, что проращивание травмированного зерна ячменя заметно сокращает длительность солодоращения. Объясняется это тем, что нарушение целостности или частичное удаление оболочки зерна способствует лучшему доступу воды и кислорода к зародышу зерна и алейроновому слою в процессе замачивания и проращивания, что приводит к активации биохимических процессов, происходящих в зерне при производстве солода [102].
Очень показателен опыт В. Л. Кретовича (рисунок 1.2); он проращивал зерна пшеницы, у которых на спинке и со стороны бороздки были сделаны вырезы оболочек с прилежащей к ней частью эндосперма.
Определение физико-химических и физических показателей ячменя
Образцы ячменя, предназначенные для солодоращения, предварительно подвергали очистке и сортировке на двух ситах, имеющих ширину отверстий 2,5 и 2,2 мм и длину 20 мм. Отсортированное зерно замачивали в ящиках вместимостью 1 кг в воде при температуре 12-13С до тех пор, пока степень замачивания не достигла 44%.
Продолжительность замачивания ячменя составила от 55 до 64 ч. Режим замочки был принят воздушно-водяной: зерно попеременно находилось 8 ч под водой и 4 ч без воды.
Температуру 12-13С поддерживали путем регулярной смены воды через каждые 2 ч, а при выдержке зерна без воды — промыванием зерна в течение мин через каждые 2 ч. Мы приняли для всех сортов ячменя одну и ту же оптимальную степень замачивания 44%.
При солодоращении у зерна появляются пучки корешков (ростков), в первые 3-4 дня ращения белые, плотные, хорошо развитые, свежие и постепенно увядающие к седьмым или восьмым суткам ращения. Одновременно с развитием корешков наблюдается рост и листового зародыша (стебля), расположенного вдоль спинки зерна под плодовой оболочкой. Зародыш листка у нормального солода к концу проращивания должен составлять примерно 3/4 или 4/5 длины зерна и не выходить наружу в верхней части зерна в виде так называемых «гусаров».
Лабораторное солодоращение проводили в течение 7 сут. Чтобы зерно не подсыхало и корешки не подвяливались, его прикрывали сверху влажной полотняной салфеткой. При этом поддерживали следующий температурный режим ращения: 12—»16— 13С.
Ежедневно прорастающее зерно ворошили вручную и производили орга-нолептическую оценку внешнего вида и качества растворения эндосперма зерна. По окончании солодоращения солод направлялся на высушивание. Общий цикл замачивания и солодоращения продолжался 10 сут.
Сушку солода производили в лабораторном сушильном шкафу с электрическим обогревом, регулятором температуры и принудительной вентиляцией. Продолжительность сушки составляла 24 ч — по 8 ч на каждой решетке по режиму сушки светлого солода.
Через каждые 6 ч сушки на 2 ч включали вентилятор. Ворошение солода производили вручную на каждой решетке 3 раза в сутки.
Свежевысушенный солод быстро освобождали от корешков (ростков); определяли содержание в нем влаги, которая составляла 3-4%. Образцы сушеного солода хранили в темном, сухом месте в полотняных мешках в течение 1,5-2 мес при комнатной температуре, после чего анализировали. Готовый солод имел специфический солодовый запах, сладковатый вкус, легко раздавливаемое зерно с мучнистой структурой эндосперма.
Один из основных показателей готового солода — растворение эндосперма, указывающее на глубину ферментативных процессов при солодораще-нии.
Действующий в настоящее время ГОСТ Р 29294-92 «Солод пивоваренный ячменный. Технические условия» содержит характеристику только минимума качественных показателей солода, а именно: внешнего вида, вкуса и аромата солода, влажности, мучнистости, экстрактивности, разности экстрактов грубого и тонкого помолов, массовой доли белковых веществ, числа Кольбаха, продолжительности осахаривания, кислотности, цветности и прозрачности сусла. Характеристика ферментативного комплекса солода в стандарте отсутствует.
В данной работе мы, кроме перечисленных показателей, определяли степень количество аминного азота, количество редуцирующих Сахаров, вязкость сусла, активность гидролитических ферментов.
Показатели качества готового солода определяли следующими методами [30]: - влажность по ГОСТ 13586-93 «Зерно. Метод определения влажности» [29]; - мучнистость путем поперечного или продольного разреза солодовых зерен и прямого подсчета количества мучнистых, полумучнистых и стекловидных зерен [75]; - массовую долю белковых веществ в сухом веществе солода по ГОСТ 10846-91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка» [40]; - растворимый азот (числа Кольбаха) упариванием лабораторного сусла до сиропообразного состояния, и сжиганием по методу Кьельдаля, как при определении содержания азота в ячмене и солоде [40]; - экстрактивность солода стандартным методом, сущность которого заключается в переводе в раствор экстрактивных веществ солода под действием собственных ферментов при условиях, близких к оптимальным, с последующим отделением раствора и определением его концентрации пикнометриче-ским методом [9]; - продолжительность осахаривания - капельным методом с 0,1 н раствором J2 при определении экстрактивности солода [68]; - активную кислотность сусла с помощью рН-метра, титруемую кислотность - титрованием 0,1 н раствором гидроксида натрия [68]; - цветность лабораторного и пивного сусла путем колориметрического, титрования [68]; - вязкость лабораторного сусла стандартным методом с помощью вискозиметра Оствальда [40]; - аминный азот в лабораторном и пивном сусле - медным способом [40]. Определение редуцирующих Сахаров в солоде (оптический метод) Метод основан на отделении полисахаридов сусла 96 %-ным этиловым спиртом с последующим поляриметрированием фильтрата [40].
Изучение влияния биокатализаторов на активность ферментов солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан
Для выявления технологических характеристик ячменя Республики Башкортостан исследовали следующие показатели светлого солода: разность экстрактов и продолжительность осахаривания, степень белкового растворения, содержание аминокислот, мучнистость солода как для ячменя сортов Михайловский и Одесский 100, так и для Челябинского 99, предположив для последнего возможность дать солод допустимого качества.
Разность экстрактов в сухом веществе солода тонкого и грубого помола
Разность экстрактов в тонком и грубом помолах солода в сочетании с другими технологическими признаками может быть объективным показателем качества растворения для большинства сортов ячменя. Этот показатель степени растворения солода обусловлен совместным действием группы цитолитических и протеолитических ферментов, которые проводят «подготовительную» работу внутри зерна и создают условия для дальнейшего распада биополимеров до более простых веществ.
В таблице 2.5 приведены данные по качеству растворения солода из различных сортов ячменя, выращенных в Республике Башкортостан. Таблица 2.5 - Экстрактивность и степень растворения солода, из ячменя, выращенного в Республике Башкортостан в 2004-2006 гг.
Установлено, что у ячменя урожая 2004 г. разность экстрактов во всех, трех образцах солода очень высокая (в пределах от 3,1 до 8,5%), что свидетельствует о плохом растворении солода. У ячменя урожая 2005 г. степень растворения солода изменялась в пределах 1,1-2,2%, что соответствует очень хорошему и хорошему растворению. Разность в содержании экстрактов в ячмене 2006 г. в среднем составляла 2,3 % — допустимую для российского солода.
Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в СВ солода (число Кольбаха)
Отдельно белковое растворение в солоде можно определить аналитическим путем по числу Кольбаха, по содержанию аминного азота, коагулируемого и не коагулируемого азота, при помощи определения белковых фракций по методу Лундина и др. [8].
Под числом Кольбаха подразумевается процентное отношение количества растворимых азотистых веществ в лабораторном сусле к общему содержанию азота в солоде. Кольбах считал, что количество растворимого азота зави сит от степени растворения, и приводит следующие нормы белкового растворения (при содержании общего белка в солоде 9-11%): очень хорошее 41% и выше; хорошее 41-35%; недостаточное ниже 35%.
Конечно, одно число Кольбаха не может полностью характеризовать степень белкового растворения, но в сочетании с показателями аминного азота, кислотности, цветности, прозрачности лабораторного сусла и др. можно получить более или менее достоверную оценку.
Из таблицы 2.6 видно, что количество общего азота в солоде по сравнению с ячменем остается почти без изменения, хотя у отдельных сортов имеет место некоторое уменьшение содержания азота, что коррелирует с литературными данными [96, 115, 116].
Количество растворимого азота в солоде у большей части пивовареного ячменя составляет почти половину общего азота солода, у непивоваренного ячменя — около одной трети [128, 129].
В состав растворимого азота солода входит аминный азот, т. е. азот аминокислот. Эта форма азотистых соединений свидетельствует о глубине белкового распада в солоде и является составной частью сусла, усваиваемой дрожжами при брожении. Считается, что светлый солод должен содержать 180-320 мг аминного азота в 100 г солода. Перерастворенный солод содержит более высокие количества этой формы азота, недорастворенный — менее 180 мг [78].
По отношению к общему азоту солода количество аминного азота составляет 10-20%. Однако исследователи указывают, что количество аминного азота в солоде может изменяться в значительных пределах в зависимости от сорта ячменя и целого ряда других факторов [66, 78].
По результатам наших исследований, количество аминного азота в солоде составляет в среднем около 200 мг (от 168 до 233 мг) на 100 г экстракта (рисунок 2.3), причем в рекомендуемом интервале находился показатель для ячменя сортов Михайловский и Одесский 100 урожая трех лет. Что касается образца из сорта Челябинский 99, по количеству аминного азота его можно отнести к не-дорастворенному солоду.
Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в СВ солода (число Кольбаха) соответствовало показателям ГОСТ 29294 только у солода, полученного из ячменя урожая 2006 г. Солод из ячменя урожая 2004-2005 гг. показал низкие результаты (таблица 2.6).
Но так как каждый показатель белкового растворения в отдельности (число Кольбаха, количество аминного азота и др.) не может в достаточной мере характеризовать степень растворения солода и должен учитываться только в общем комплексе оценочных признаков, мы продолжали исследование и других показателей.
