Содержание
Введение. Производство пива при замене солода ячменем
1. Особенности химических и физико-химических свойств трудноперерабатываемых ячменей
2. Химический состав зерна ячменя
2.1 Полифенольные соединения
2.2 Минеральные вещества
Заключение
Список литературы
Введение. Производство пива при замене солода ячменем [1]
Известно, что ячмень можно использовать в качестве несоложеного сырья в пивоваренном производстве. Различие структуры эндосперма ячменя и солода, так же как и неодинаковый химический состав их составляющих, служат причиной, из-за которой ячмень считается «тяжелым» несоложеным сырьем. Его можно с успехом применять только в сочетании с соответствующими ферментами микробиологического происхождения и, возможно, со свежепроросшим солодом — богатым источником ферментов. При применении микробиологических ферментов процесс производства пива становится более удобным, причины этого — более высокая термостабильность микробных амилаз и глюканаз, а также возможность выбора ферментов в соответствии с потребностями. Использование ячменя в качестве несоложеного сырья дает также и экономические преимущества, так как стоимость ячменя минимум вдвое меньше стоимости солода, а можно использовать и ячмень пониженного класса качества - фуражный.
Ячмень — основное сырье для пивоваренного производства, и на первый взгляд можно сделать заключение, что это идеальное сырье в качестве заменителя солода в производстве пива. Однако всем пивоварам известно, что это нет так. При использовании ячменя в качестве сырья вместе с солодом бывают затруднения, которые связаны в первую очередь с фильтрацией затора и пива. Существует общее мнение, что даже при работе с высококачественным солодом нельзя применять более 6 -10% ячменя как составной части засыпи; его использование в таком количестве, возможно, сопровождается увеличением полноты вкуса и улучшением пеностойкости пива (Hlavacek и Lhotski 1972).
В Великобритании вместе со стандартным солодом в производстве пива в качестве заменителя солода используют до 15% ячменя (0”Rourke. 1999).
Этот «максимальный» процент замены солода ячменем можно превзойти уже с применением свежепроросшего солода, а тем более с использованием настоящих ферментных препаратов, предназначенных специально для пивоварения.
Процесс замены солода с применением свежепроросшего солода исследовали ряд авторов, например Hudson (1963) и Klopper (1969). Оба эти автора в полученном пиве обнаружили присутствие ярко выраженого запаха зеленых огурцов. Автор настоящих строчек предполагает осуществление деароматизации в условиях вакуума для разрешения упомянутой проблемы (Glavardanov, 1972).
Первые работы относительно использования ферментных препаратов для обработки несоложеного ячменя были проведены 1935 г. (G.Basarova, 1972). Усилия специалистов как по производству ферментов биотехнологическим способом, так и по пивоварению привели к разработке эффективных ферментных препаратов для пивоварения и удобной технологии получения сусла; применение ферментов обеспечивает получение высококачественного пива и в случае замены солода ячменем — значительное ускорение и удешевление процесса.
Ориентировочный обзор мирового использования ячменя в качестве заменителя солода в 2007 г., на основании литературных данных и личного опыта автора, представляет собой подтверждение вышесказанного.
1. Особенности химических и физико-химических свойств трудноперерабатываемых ячменей
Обычно трудноперерабатываемые в солод ячмени являются одновременно и высокобелковистыми: содержат меньше крахмала и, следовательно, применение их менее экономично, чем полноценных низкобелковистых ячменей.
Общее количество белка в ячмене повышается за счет увеличения в нем гордеина и глютелина, которые больше всего подвержены действию протеолитических ферментов во время прорастания. Количество альбумина и глобулина у высокобелковистых ячменей остается на том же уровне, что и у нормальных пивоваренных ячменей. Зерна этих ячменей отличаются высокой белковистостью эндосперма.
Важно, чтобы ячмень, предназначенный для пивоварения, обладал достаточным уровнем активности ферментов дыхания, так как самая ранняя стадия этого процесса — замачивание — связана с действием этих ферментов (каталазы и пероксидазы), роль которых заключается в обезвреживании накапливающихся в зародыше ядовитых для него перекисных соединений и перекиси водорода. По данным П.И. Буковского, каталазная активность ряда трудноразрыхляемых ячменей в четыре раза слабее, чем у пивоваренных ячменей; правда, в меньшей степени, но все-таки явно заметна в них и более слабая активность пероксидазы.
Своевременного и нормального прорастания таких ячменей достичь не удается, общая интенсивность дыхания, по данным И.Я. Веселова, Де-Клерка и других исследователей, влияет и на активность протеолитических ферментов.
Трудноперерабатываемые ячмени при соложении общепринятыми методами не достигают должной степени растворения, и уже давно подмечено, что в этом явлении основное значение имеют два фактора - трудное расщепление белковых веществ и недостаточный гидролиз клеточных стенок эндосперма.
Кречмер считает, что для высокобелковистых ячменей характерны следующие свойства: слабая капиллярность тканей и связанная с этим недостаточная их набухаемость, что вызывает замедление процесса прорастания. Он считает, что между содержанием экстракта и белковистостью ячменя в пригодных для пивоварения, должно быть определенное соотношение.
Н.В. Леонович и П.И. Буковский установили, что трудноразрыхляемые высокобелковистые отечественные ячмени по ряду (большинству) свойств не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пивоваренному ячменю. По сравнению с чистосортным пивоваренным ячменем Вальтицким в трудноразрыхляемых ячменях содержалось больше оболочки (и клетчатки) белка и меньше крахмала. Естественно, содержание экстракта в этих ячменях тоже было ниже.
В эндосперме зерна различают два вида белка: прикрепленный, расположенный на поверхности крахмальных зерен и при смешивании с водой не дающий клейковины, и промежуточный, заполняющий пространство между крахмальными зернами и легко при смешивании с водой образующий клейковину.
Характер этих белков и их химический состав различны. Н.П. Козьмина, работая с пшеницей, установила, что в препарате прикрепленного белка содержится азота 0,84%, в препарате промежуточного белка - 3,55%. В состав промежуточного белка (в количестве одной трети) входит гордеин, т. е. белок, растворимый в 70%-ном спирте.
В ячмене белковые вещества также существуют в двух формах: одна часть их прочно соединена со стенками клеток эндосперма, другая же не имеет прочных связей. Как показал П.И. Буковский, у трудноразрыхляемых ячменей белков первой формы значительно больше, чем у пивоваренных сортов (в среднем в 1,5 раза). Эти белки и являются препятствием для нормального растворения стенок клеток крахмальных зерен ферментами цитолитического комплекса. У трудноразрыхляемых ячменей промежуточного белка тоже больше, а этот белок способен формировать клейковину, которая, как правило, у нормальных пивоваренных ячменей не отмывается.
Качество крахмала у трудноразрыхляемых (высокобелковистых) и нормальных пивоваренных ячменей тоже различное. Соотношение количеств крупных и мелких зерен крахмала в этих сортах ячменя подтверждено данными, полученными П.И. Буковским. Он показал, что у трудноразрыхляемых. ячменей количество крупных зерен крахмала (30 мкм) в 3 - 10 раз меньше, чем у пивоваренных.
На качество пива, в частности на его коллоидную стойкость, большое влияние оказывает бета-глобулиновая фракция белка, которая трудно подвергается распаду при соложении. Аналитические данные показали следующее содержание бета-глобулина в трех сортах ячменя (в %): в Вальтицком 1,02, в Ташкентском 1,36, в Донецком 650 1,28.
С этой позиции предпочтения заслуживает низкобелковистый пивоваренный ячмень (Вальтицкий).
Таким образом, высокобелковистые трудноразрыхляемые ячмени характеризуются высоким содержанием гемицеллюлоз и белка, прочно связанного со стенками клеток эндосперма. Содержание - глобулиновой фракции тоже выше, чем в нормальных пивоваренных ячменях.
Структура эндосперма большинства высокобелковистых ячменей также значительно отличается от строения эндосперма Вальтицкого ячменя. Если у последнего клетки крупные и имеют правильную форму, а клеточные стенки равномерной толщины, то у исследуемых образцов трудноразрыхляемых ячменей клетки эндосперма разной величины и формы, а их стенки имеют утолщения.
2. Химический состав зерна ячменя [2]
Ячмень имеет сложный химический состав, который зависит от сорта, района произрастания, метеорологических и почвенных условий, массового соотношения отдельных частей зерна. Так, масса зародыша колеблется от 2,8 до 5%, цветочных пленок – от 6 до 17%.
Ячмень состоит на 80-88% из сухого вещества и на 12...20% из воды. Сухое вещество представляет собой сумму органических и неорганических веществ. Органические вещества — это в основном углеводы и белки, а также жиры, полифенолы, органические кислоты, витамины и другие вещества.
Неорганические вещества - это фосфор, сера, кремний, калий, натрий, магний, кальций, железо, хлор. Некоторая часть их связана с органическими соединениями.
Средний химический состав ячменного зерна выражается следующими данными (в % на сухое вещество): крахмал 45... 70; белок 7...26; пентозаны 7...11; сахароза 1,7...2,0; целлюлоза 3,5...7,0; жир 2...3; зольные элементы 2...3.
Углеводы. В ячмене в основном преобладают водорастворимые сахара и полисахариды. К последним относятся крахмал м некрахмальные полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза, гумми—вещества, пектиновые вещества. Основная часть полисахаридов представлена крахмалом, который расходуется зерном при прорастании на начальных стадиях развития зародыша.