Много кукурузы перерабатывается прежде всего в США, используется она и в других странах, где высокий уровень ее производства. Мнения относительно пригодности кукурузы в качестве заменителя солода различны. Хранению кукурузной крупки необходимо уделять повышенное внимание из-за высокой влажности и наличия жира.
Содержание крахмала в кукурузе в среднем составляет 66% от СВ злака. Он распределяется следующим образом: в эндосперме (80-86%), зародыше (9-11%), оболочке (6-9%).
Гранулы крахмала кукурузы имеют округлую многоугольную форму, размер крахмальных гранул в основном составляет 10-15 мкм. Маленький размер гранул определяет сравнительно высокий температурный интервал клейстеризации (70-80 °С). Вместе с тем имеются подвиды кукурузы, крахмал которой клейстеризуется при более низких температурах 60-70 °С.
Эндосперм кукурузы, в отличие от ячменя, состоит из мучнистого и роговидного, различающихся по своим свойствам. В пивоварении, с точки зрения влаготепловой обработки, более предпочтителен мучнистый эндосперм.
Крахмал кукурузы состоит из двух углеводных фракций: амилозы (21-23%) и амилопектина (78-81%). Таким образом, кукуруза относится к тем зернопродуктам, в которых соотношение амилоза/амилопектин близко к оптимальному значению 20/80. Необходимо отметить, что содержание амилозы и амилопектина в крахмале кукурузы может изменяться в зависимости от сорта злака. Так, в крахмале восковидной кукурузы полностью отсутствует амилоза, в то же время есть подвиды, в которых содержит до 82% амилозы.
Некрахмалистые полисахариды кукурузы представлены целлюлозой (клетчаткой), гемицеллюлозой, пентозанами и β-глюканами. Содержание клетчатки колеблется от 0,7 до 2,2%, пентозанов – от 4,2 до 6,2%. Водорастворимые β-глюканы содержатся в количестве 0.06-1,13% от СВ эндосперма.
Из сравнительного анализа видно, что содержание некрахмалистых полисахаридов в кукурузе в целом меньше, чем в ячмене. Следовательно, использование кукурузы в технологическом процессе затирания способствует снижению вязкости сусла, уменьшению количества несбраживаемых сахаров и снижению вероятности возникновения помутнения в пиве, причиной которого является наличие промежуточных продуктов гидролиза некрахмалистых полисахаридов.
Содержание белка в кукурузе в зависимости от сорта колеблется в пределах 8-12% от СВ, большая их часть (75%) содержится в эндосперме и зародыше (12%). Очень мало белка в перикарпе (плодовой оболочке).
Белки кукурузы в основном содержат спирто- и щелочерастворимые фракции (табл. 1.1), которые имеют изоэлектрическую точку при величине рН 5,7 и переходят в нерастворимое состояние при кипячении сусла с хмелем.
Таблица 1.5 - Химический состав зерна кукурузы и кукурузной крупы в расчете на 100 г продукта, содержащего 86% сухих веществ (По Скурихину, 1987)
| Компоненты | Кукуруза | Компоненты | Кукуруза | ||
| Зерно | Крупа | Зерно | Крупа | ||
| Вода, г | 14,0 | 14,0 | Mg, мг | 104 | 36 |
| Белки, г | 10,3 | 8,3 | P, мг | 301 | 109 |
| Жиры, г | 4,85 | 1,2 | Fe, мг | 3,71 | 2,69 |
| Моно- и дисахариды, г | 1,73 | 1,27 | Si, мг | 60 | - |
| Крахмал, г | 56,9 | 70,4 | Zn, мг | 1,73 | 0,5 |
| Клетчатка, г | 2,1 | 0,8 | Mn, мг | 1,09 | 0,4 |
| Гемицеллюлоза, г | 4,2 | - | B1, мг | 0,38 | 0,13 |
| Зола, г | 1,2 | 0,7 | B3, мг | 0,60 | 0,35 |
| К, мг | 340 | 147 | B7, мкг | 21,0 | 6,6 |
| Ca, мг | 34 | 20 | Токоферол (Е), мг | 5,5 | 2,7 |
Особенностью белка кукурузы является низкое содержание в нем альбуминов и глобулинов. Так, количество глобулинов в кукурузе почти в три раза ниже, чем в ячмене. Следовательно, пиво, полученное с применением кукурузы, содержит меньше β-глобулинов, что положительно отражается на его физико-химической стойкости. С другой стороны, глобулины способствуют образованию качественной мелкоячеистой пены, поэтому избыток кукурузы в заторе может привести к снижению пеностойкости.
Таким образом, белки кукурузы мало растворимы, большая их часть осаждается при кипячении сусла с хмелем, что положительно сказывается на коллоидной стойкости пива. Кроме того, белки кукурузы плохо набухают и не образуют клейковины. Эти особенности белковых фракций кукурузы делают ее более предпочтительным несоложеным материалом по сравнению с ячменем.
Следует отметить, что белковый состав сусла зависит от того, используется ли при приготовлении пива обезжиренная или необезжиренная крупа. Так, сусло, полученное из необезжиренной кукурузной крупы, характеризуется меньшим содержанием белка, чем сусло из обезжиренной кукурузной муки. Более высокое содержание азотистых веществ во втором случае связано с удалением зародыша от эндосперма. В обезжиренном зерне увеличивается доля водо- и солерастворимых белков, которые при водно-тепловой обработке переходят в растворенное состояние, и при кипячении сусла с хмелей частично переходят в брух.
Содержание пролина и других серосодержащих аминокислот в кукурузе не значительно ниже, чем в ячмене (табл. 1.2). Следовательно, с этой точки зрения нет различий в переработке ячменя и кукурузы. Содержание фенилаланина и валина во всех злаках примерно одинаково (табл. 1.4 и 1.6), поэтому не будет различий в синтезе фенилэтанола и карбонильных соединений при сбраживании сусла, полученного с этими несоложеными материалами.
Таблица 1.6 - Содержание аминокислот в зерне кукурузы
| Аминокислота | Содержание (мг/100 г продукта, содержащего 86% сухих веществ) |
| Аспарагиновая кислота | 580 |
| Глютаминовая кислота | 1780 |
| Пролин | 1091 |
| Валин | 416 |
| Метионин | 120 |
| Фенилаланин | 460 |
| Цистин | 170 |
В пивоварении кукурузу используют после предварительного удаления зародыша в виде кукурузной крупы (табл. 1.5 и 1.7) или кукурузных хлопьев. С точки зрения сохранности свойств продукта предпочтительно применять кукурузную крупку, которая благодаря высокому содержанию токоферолов может храниться значительно дольше, чем крупы из других злаков, например в рисе (табл. 1.3 и 1.5).
Таблица 1.7 - Биохимическая характеристика кукурузной крупы (по Якушевой В.А.)
| Компоненты зерна | Содержание, % от СВ |
| Крахмал | 74,3 |
| Экстрактивность | 84,4 |
| Сырой протеин (N*6.25) | 9,6 |
| Жир | 2,9 |
| Пентозаны | 6,2 |
| β-глюкан | 0,1 |
| Пектиновые вещества | 1,4 |
| Клетчатка | 0,7 |
| Зола | 0,8 |
| Компоненты зерна | Содержание, % от СВ |
| Влажность | 12,6 |
Как правило, доля кукурузных зернопродуктов составляет 25-40% от засыпи, однако в Российских сортах пива только 10-20% солода заменяют кукурузой. Установлено, что соотношение ячменного солода и кукурузных зернопродуктов сказывается на углеводном составе сусла, изменяя величину отношения глюкоза: мальтоза: мальтотриоза в сторону увеличения доли глюкозы в сусле (табл. 1.8).
Таблица 1.8 - Влияние состава затора на углеводный состав сусла
| Состав затора (солод/кукуруза) | Кукуруза | Отношение глюкоза: мальтоза: мальтотриоза |
| 100 | - | 1: 4,1: 0,9 |
| 85/15 | Крупа из цельносмолотого зерна | 1: 1,4: 0,2 |
| 85/15 | Кукурузная крупка | 1: 3,7: 0,9 |
| 70/30 | Кукурузная крупка | 1: 3,2: 1,8 |
При разработке технологии затирания с кукурузой следует обратить внимание:
1. На более высокую, по сравнению с ячменем, температуру набухания и клейстеризации крахмала (более 70°С, обычно 80-120°С). Это предполагает предварительное разжижение кукурузного крахмала (одноотварочный способ затирания). Чем медленнее нагревается кукурузный затор, тем легче происходит набухание крахмальных зерен; в результате клейстеризация достигается при более низкой температуре (70-80°С). Поглощение воды крахмальными зернами кукурузы в зависимости от температуры составляет:
50° С – не набухает;
60°С – поглощается 300% воды;
70°С – поглощается 1000% воды;
80°С – поглощается 2500% воды.
2. На низкое содержание белка и переход большей части белков кукурузы в процессе затирания в дробину. В связи с этим сусло, полученное с применением кукурузы, содержит меньше, чем солодовое сусло, растворимого азота, а следовательно, аминного азота, который необходим для жизнедеятельности дрожжей в процессе главного брожения пива. Так, использование 30%-ной кукурузной крупки в заторе приводит к снижению количества α-аминного азота на 30%. Следовательно, при использовании плохо растворенного солода при приготовлении заторов с кукурузой следует применять протеолитические ферменты (например, нейтразу или церемикс).
При добавлении кукурузы в засыпь используют следующие способы затирания:
настойный (инфузионный) с предварительной совместной подготовкой несоложеной части (до 30-50% кукурузы и 15% солода);