CC BY
15
СЫРЬЕ
и МАТЕРИАЛЫ
УДК 663.44 Э01: 10.24411/2072-9650-2020-10029
Динамика осахаривания помола и свободного крахмала ячменя в пивоваренном производстве
М.Б. Хоконова*, д-р с.-х. наук; А. Ч. Кагермазова, канд. с.-х. наук Кабардино-Балкарский ГАУ им. В. М. Кокова, г. Нальчик
Дата поступления в редакцию 29.07.2020 Дата принятия в печать 18.09.2020
Реферат
Переработка хорошо разрыхленного солода не вызывает затруднений. Сусло из такого солода имеет высокое содержание Сахаров и из него можно получить глубокосброженное пиво. Плохой солод требует постоянного напряженного внимания к работе варочного цеха. При затирании таких солодов необходимо, прежде всего, заботиться о сохранении ферментов в активном состоянии, как в заторе, так и в отфильтрованном сусле. Работа посвящена изучению состава лабораторного сусла в зависимости от фракций помола солода и свободного крахмала при осахаривании до различной степени расщепления крахмала. Сусло получали из солода двух фракций помола: тонкой и грубой, которые имели различный состав. Определено, что грубая фракция помола солода содержит менее разрыхленные частицы, получаемое сусло обладает меньшей кислотностью и цветностью, содержанием мальтозы и аминного азота, а также конечной степенью сбраживания. Зависимости степени осахаривания крахмала от действия ферментов установили сравнением скорости осахаривания крахмала в тонком помоле ячменя и крахмала, выделенного из этого помола. Осахаривание проводили в одинаковых условиях очищенным ферментным препаратом термостойкой амилазы. При повторных затираниях установлены отклонения в скорости накопления сухих веществ и в соотношении продуктов гидролиза. Это объясняется колебаниями в интенсивности нагревания. Несмотря на отклонения, общая закономерность сохраняется во всех случаях: в заторе при осахаривании свободного крахмала сухие вещества нарастают быстрее и до большей плотности сусла, чем в заторе из ячменной муки. При снижении содержания крахмала в ячмене осахаренного затора плотность сусла тем ниже, чем меньше крахмала в исходном ячмене и чем больше находилось балластных веществ в муке из этого ячменя. Установлено, что полнота осахаривания крахмала и состав сусла зависят от степени разрыхления солода и его ферментативной активности.
Ключевые слова
качество сусла; осахаривание; помол; расщепление крахмала; солод; ячмень. Цитирование
Хоконова М.Б, Кагермазова А. Ч. (2020) Динамика осахаривания помола и свободного крахмала ячменя в пивоваренном производстве // Пиво и напитки. 2020. №3. С 50-53.
dinakbgsha77@mail.ru © Хоконова М.Б, Кагермазова А. Ч., 2020
Dynamics of Saccharification of Grinding and Free Barley Starch in Brewing
M.B. Khokonova*, Doctor of Agricultural Science; A. Ch. Kagermasova. Candidate of Agricultural Science Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov. Nalchik
Received: July 29,2020 ' dinakbgsha77@mail.ru
Accepted: September 18,2020 © Khokonova M.B, Kagermasova A.Ch, 2020
Abstract
The processing of well-loosened malt is not difficult - the wort from such malt has high sugar content and you can get deeply fermented beer from it. Bad malt requires constant intense attention to the operation of the brew house. When mashing such malts, it is necessary, first of all, to take care of maintaining the enzymes in an active state, both in the mash and in the filtered wort. The work is devoted to the study of the composition of laboratory wort, depending on the fractions of grinding malt and free starch during saccharification to various degrees of starch decomposition. The wort was obtained from malt of two grinding fractions: fine and coarse, which had different composition. It was determined that the coarse fraction of malt grinding contains less loosened particles, the resulting wort has a lower acidity and color, the content of maltose and amine nitrogen, as well as the final degree of fermentation. Dependences of the degree of saccharification of starch on the action of enzymes were established by comparing the rate of saccharification of starch in finely ground barley and starch isolated from this grinding. Saccharification was carried out under the same conditions with a purified enzyme preparation of heat-resistant amylase. It can be seen from the above data that with repeated mashing there are deviations in the rate of accumulation of dry substances and in the ratio of hydrolysis products. This is due to fluctuations in the intensity of heating. Despite the deviations, the general pattern remains in all cases: in the mash during saccharification of free starch, dry matter builds up faster and to a higher wort density than in barley flour mash. With a decrease in the starch content in saccharified mash barley, the density of the wort is lower, the less starch in the original barley and the more ballast substances were in the flour from this barley. It has been established that the completeness of starch saccharification and the composition of the wort depend on the degree of loosening of the malt and its enzymatic activity.
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
3•2020
ССЫРЬЕ и МАТЕРИАЛЫ
Key words
wort quality; saccharification; milling; starch breakdown; barley; malt. Citation
Khokonova MB, Kagermasova A.Ch. (2020) Dynamics of Saccharification of Grinding and Free Barley Starch in Brewing //Beer and Beverages=Pivo i Napitki. 2020. No. 3. P. 50-53.
Переработка хорошо разрыхленного солода не выгзытает затруднений — сусло из такого солода имеет высокое содержание сахаров и из него можно получить глубокосбро-женное пиво. Плохой солод требует постоянного напряженного внимания к работе варочного цеха. При затирании таких солодов необходимо, прежде всего, заботиться о сохранении ферментов в активном состоянии, как в заторе, так и в отфильтрованном сусле. Затирание необходимо вести так, чтобы ферменты проявляли свое действие в оптимальнык условиях [1, 2].
Крахмал — это основная составная часть сырья. Он построен из молекул глюкозы таким образом, что атом углерода первой молекулы входит в соединение с четвертым атомом углерода второй молекулы глюкозы, образуя цепь с короткими ответвлениями [3-5].
Амилолитические ферменты действуют на крахмал по-разному. Бета-амилаза может разрывать цепь крахмала через два звена, отщепляя мальтозу. Действие этого фермента медленно и неполно. В противопо-
ложность ему альфа-амилаза разрывает цепь крахмала в середине молекулы, действует таким же образом на оба образовавшиеся остатка цепи, быстро расщепляет крахмал. При этом образуется не только мальтоза, но и другие сложные соединения из остатков глюкозы — осколки молекулы крахмала [6, 7].
Оба фермента действуют одновременно: бета-амилаза — с концов цепи, альфа-амилаза разрывает молекулу крахмала в любом месте, освобождая прямые осколки для действия бета-амилазы. Совместные действия альфа-и бета-амилазы приводят к быстрому осахариванию крахмала. Частично остаются разветвленные обломки крахмальной молекулы — конечный декстрин, переходящий в сусло.
При ферментированном расщеплении некрахмалистых полисахаридов из гемицеллюлоз образуются пентозы и аналогичные декстринам остатки молекул гемицеллюлоз. Из гумми-веществ образуются осколки их молекул [8].
Несмотря на то, что относительное содержание азотистых веществ
Таблица 1
Состав лабораторного сусла в зависимости от фракций помола солода
Партия солода
Показатель 1 2 3
I II I II I II
I Плотность сусла, % 8,9 i 3,0 8,9 8,3 8,7 8,0
Цветность, см3 0,1 н. р-ра йода/100 см3 сусла 0,30 0,26 0,30 0,24 0,28 0,22
Кислотность, см3 1 н. р-ра NaOH /100 см3 сусла 1,1 : 1,0 1,0 0,9 1,1 0,9
Содержание мальтозы в пересчете на сухое вещество, % 75,5 74,6 78,2 73,4 77,9 76,6
Конечная степень сбраживания, % 90,5 82,4 90,7 82,9 85,5 81,1
Таблица 2
Осахаривание помола и свободного крахмала ячменя
Содержание, %
Режим варки I II
Помол Крахмал Помол Крахмал
СВ мальтозы СВ мальтозы СВ мальтозы СВ мальтозы
40 °С (30 мин) - - 1,40 100,0 2,97 43,7 1,32 98,5
63 °С - - 5,11 70,4 4,11 72,9 5,76 61,0
63 °С (30 мин) 11,73 76,8 14,32 55,2 10,56 69,9 13,72 56,9
70 °С 12,90 68,2 15,20 52,6 11,72 66,9 14,84 53,4
70 °С (30 мин) 16,20 61,7 17,76 52,4 14,76 65,4 17,84 52,0
75 °С (30 мин) 17,04 60,4 18,50 51,9 15,65 63,9 18,49 51,9
в сусле небольшое, значение степени их расщепления для качества сусла и пива весьма важно. Они в основном обеспечивают нормальную жизнедеятельность дрожжей, определяют полноту вкуса, стойкость пены, но при неправильном их расщеплении служат причиной помутнений пива. Поэтому, при затирании необходимо учитывать возможность расщепления этих веществ [9, 10].
Таким образом, целью данной работы стало изучение состава лабораторного сусла в зависимости от фракций помола солода и свободного крахмала при осахаривании до различной степени расщепления крахмала.
В результате исследований менее разрыкленныге части зерен солода при дроблении оставались в виде крупнык частиц, и заключенный в них крахмал был недоступен действию ферментов. Сусло получали из солода двух фракций помола: тонкой (I) и грубой (II), которые имели различный состав из трех партий солода. Полученные данные приведены в табл. 1.
Грубая фракция помола солода содержит менее разрыкленныге частицы, получаемое сусло обладает меньшей кислотностью и цветностью, содержанием мальтозы и аминного азота, а также конечной степенью сбраживания.
Зависимости степени осахарива-ния крахмала от действия ферментов установили сравнением скорости оса-харивания крахмала в тонком помоле ячменя и крахмала, выделенного из этого помола [8]. Осахаривание проводили в одинаковых условиях очищенным ферментным препаратом термостойкой амилазы в дозе 0,4 % от веса затираемого сырья. При этом помола ячменя брали больше, чем крахмала, помол составлял 50, а выделенный крахмал 34,75 г. По мере осахаривания из стаканов заторного аппарата отбирали пробы и после фильтрации определяли в них содержание сухих веществ (СВ) рефрактометром, а содержание сахаров — по Бертрану в пересчете на мальтозу.
Полученные результаты по динамике осахаривания помола ячменя и свободного крахмала, выделенного из этого помола, приведены в табл. 2.
3•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
Таблица 3
Состав сусла при осахаривании до разной степени расщепления крахмала
Показатель 40 °С После подогрева до 63 °С 63 °С 70 °С 75 °С
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Содержание, %:
сухих веществ 3,6 3,2 5,5 5,5 14,6 12,3 14,7 14,3 15,9 -
редуцирующих веществ 54,4 40,0 66,1 54,4 73,9 62,5 72,0 49,5 68,8 -
Содержание, мг/100 мл:
аминного азота 11 12 18 22 24 28 27 35 31 -
общего азота 91,0 95,5 132,0 167,0 298 191,2 172,0 156,6 207,0 253,8
Время истечения, мин 15 15 16 16 21 26 24 46 26 -
Из приведенных данных видно, что при повторных затираниях есть отклонения в скорости накопления сухих веществ и в соотношении продуктов гидролиза. Это объясняется колебаниями в интенсивности нагревания. Несмотря на отклонения, общая закономерность сохраняется во всех случаях: в заторе при осахаривании свободного крахмала сухие вещества нарастают быстрее и до большей плотности сусла, чем в заторе из ячменной муки. При осахаривании помола ячменя и эквивалентного количества крахмала содержание сухих веществ в конце осахаривания в фильтрате составляло 17,0 и 15,6 %, а в суспензии крахмала — 18,5 и 18,5 %.
При снижении содержания крахмала в ячмене осахаренного затора плотность сусла тем ниже, чем меньше крахмала в исходном ячмене и чем больше находилось балластных веществ в муке из этого ячменя. При осахаривании выделенных крахмалов плотность сусла была близкой во всех случаях. Эти факты свидетельствуют о затрудняющей роли клеточных стенок и других составных частей эндосперма при осаха-ривании крахмала в помоле ячменя [11, 12].
При плохом разрыхлении солода и неполном осахаривании затора повышенная вязкость сусла и связанные с этим затруднения в фильтрации связаны с большим содержанием декстринов и высокомолекулярных белков [9]. Для улучшения состава сусла — ускорения фильтрации, создания нормальных условий брожения, достаточного содержания сахаров — необходимо
полное расщепление декстринов, то есть наличие амилазы в заторе до конца сбора сусла, а именно достаточное накопление активности альфа-амилазы в солоде.
Характеристика сусла, полученного из одного и того же помола ячменя при осахаривании его до разной степени расщепления крахмала (1 — хорошо осахаренное сусло; 2 — не полностью осахаренное сусло), представлена в табл. 3.
В 1-м случае осахаривание проводили смесью альфа- и бета-амилаз, во 2-м бета-амилазой.
При применении термолабильной амилазы и неполном осахари-вании вязкость сусла при подъеме температуры затора до 75 °С и выдержке при этой температуре в течение 30 мин настолько высока, что жидкость невозможно отделить.
Таким образом, при повторных затираниях есть отклонения в скорости накопления сухих веществ и в соотношении продуктов гидролиза. Это объясняется колебаниями в интенсивности нагревания. Несмотря на отклонения, общая закономерность сохраняется во всех случаях: в заторе при осахаривании свободного крахмала сухие вещества нарастают быстрее и до большей плотности сусла, чем в заторе из ячменной муки. При снижении содержания крахмала в ячмене осаха-ренного затора плотность сусла тем ниже, чем меньше крахмала в исходном ячмене и чем больше было содержание балластных веществ в муке из этого ячменя. При осаха-ривании выделенных крахмалов плотность сусла была близкой во всех случаях. Эти факты свидетель-
ствуют о затрудняющей роли клеточных стенок и других составных частей эндосперма при осахаривании крахмала в помоле ячменя.
Полнота осахаривания крахмала и состав сусла зависят от степени разрыхления солода и его ферментативной активности. Для получения высококачественного пива, прежде всего, необходим хорошо разрыхленный солод.
ЛИТЕРАТУРА
1. Блиев, С.Г. Проблемы качества зерна: учебник / С. Г. Блиев. — Нальчик: Эльфа, 1999. — 380 с.
2. Troughton, M. J. Canadian Agriculture / M. J. Troughton. — Budapest, Akademiai kiado, 1982. — 355 р.
3. Кашукоев, М. В. Продуктивность и технологические свойства зерна ярового ячменя / М. В. Кашукоев, М. Б. Хоконо-ва // Аграрная наука. — 2009. — № 7. — С. 13-15.
4. Мукаилов, М. Д. Технология и оборудование бродильных производств: учебное пособие / М. Д. Мукаилов, М. Б. Хоконова. — Нальчик: Изд-во М. и
B. Котляровых, 2016. — 203 с.
5. Романова, Е. В. Технология хранения и переработки продукции растениеводства: учебное пособие / Е. В. Романова, В. В. Введенский. — М.: Российский университет дружбы народов, 2010. — 184 с.
6. Хоконова, М. Б. Азотистый состав сусла в зависимости от режима обработки несоложеного ячменя / М. Б. Хоконова // Пиво и напитки. — 2012. — № 5. —
C. 24-26.
7. Хоконова, М. Б. Роль предшественников в повышении продуктивности ячменя / М. Б. Хоконова // Современные моде-
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
3•2020
ССЫРЬЕ и МАТЕРИАЛЫ
ли развития в аспекте глобализации: мировой опыт, российские реалии, тенденции и перспективы в экономике, управлении проектами, педагогике, праве, истории, культурологии, искусствоведении, языкознании, журналистике, природопользовании, растениеводстве, биологии, зоологии, химии, политологии, психологии, демографии, медицине, филологии, философии, социологии, математике, технике, физике, информатике, градостроительстве: сборник научных статей по итогам междунар. науч.-практ. конф. (14-15 августа 2015 г., Санкт-Петербург). — СПб.: Санкт-Петербургский институт проектного менеджмента, 2015. — С. 231-233.
8. Khokonova, M. B. Photosynthetic activity of spring barley plants depending on moisture provision / M. B. Khokonova, A. A. Adzieva // Amazonija-investiga. — 2019. — Vol. 8. — № 23. — Р. 96-100.
9. Khokonova, M.B. Barleycorn Productivity and Quality in Relation to the Surface Slope / M. B. Khokonova, А.А. Аdzievа, A. S. Karashaeva // Journal of International Journal of Advanced Biotechnology and Research. — 2017. — Vol. 8, Issue 4. — Р. 884-889.
10.Khokonova, M. B. Quality of brewing malt depending on the storage conditions of barley / M. B. Khokonova, A. S. Kara-shaeva, A. A. Zavalin // Russian Agricultural Sciences. — 2015. — Vol. 41. — № 6. — Р. 488-491. DOI: 10.3103/ S1068367415060099.
11.Хоконова, М. Б. Влияние способов сушки ячменя на качество зерна, солода и пивного сусла / М. Б. Хоконова // Пиво и напитки. — 2013. — № 5. — С. 38-40.
12.Хоконова, М. Б. Технологические режимы и оборудование для проращивания зерна / М. Б. Хоконова // Проблемы и перспективы технических наук: сборник статей международной научно-практической конференции: сборник трудов междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы и перспективы технических наук» (10 августа 2015 г., Уфа). — Уфа: ООО «Аэтерна», 2015. — С. 66-68.
REFERENCES
1. Bliev SG. Problemyi kachestva zerna [Problems of grain quality]. Nalchik: Elfa; 1999. 380 p. (In Russ.)
2. Troughton MJ. Canadian Agriculture. Budapest: Akademiai kiado; 1982. 355 p. (In Eng.)
3. Kashukoev MV, Hokonova MB. Produk-tivnost i tehnologicheskie svoystva zerna yarovogo yachmenya [Productivity and technological properties of spring barley grain]. Agrarnaya nauka, 2009;7:13-15. (In Russ.)
4. Mukailov MD, Hokonova MB. Tehnologiya i oborudovanie brodilnyih proizvodstv [Technology and equipment of fermentation productions]. Nalchik: Izd-vo M. i V. Kotlyarovyih; 2016. 203 p. (In Russ.)
5. Romanova EV, Vvedenskiy VV Tehnologiya hraneniya i pererabotki produktsii ras-tenievodstva [Technology of storage and processing of plant growing products]. Moscow: Rossiyskiy universitet drujbyi narodov; 2010. 184 p. (In Russ.)
6. Hokonova MB. Azotistyiy sostav susla v zavisimosti ot rejima obrabotki neso-lojenogo yachmenya [Nitrogenous composition of wort, depending on the mode of processing of unmalted barley]. Pivo i napitki [Beer and beverages]. 2012;5:24-26. (In Russ.)
7. Hokonova MB. Rol' predshestvennikov v povyshenii produktivnosti jachmenja [The role of precursors in increasing the productivity of barley]. Sovremen-nye modeli razvitiya v aspekte global-izatsii: mirovoi opyt, rossiiskie realii, tendentsii i perspektivy v ekonomike, upravlenii proektami, pedagogike, prave, istorii, kul'turologii, iskusstvovedenii, yazykoznanii, zhurnalistike, prirodo-pol'zovanii, rastenievodstve, biologii, zoologii, khimii, politologii, psikhologii, demografii, meditsine, filologii, filo-sofii, sotsiologii, matematike, tekhnike, fizike, informatike, gradostroitel»stve: sbornik nauchnykh statei po itogam mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Modern models of development in the aspect of globalization: world experience, Russian realities, trends and prospects in Economics, project management, peda-
gogy, law, history, cultural studies, art history, linguistics, journalism, nature use, crop production, biology, Zoology, chemistry, political science, psychology, demography, medicine, Philology, philosophy, sociology, mathematics, engineering, physics, computer science, urban planning: Proceedings of the of scientific articles on the results of international conferences. scientific-practical conf.]; 2015; Saint-Petersburg. Saint-Petersburg: Sankt-Peterburgskij institut proektnogo menedzhmenta; 2015. P. 231-233. (In Russ.)
8. Khokonova MB, Adzieva AA. Photosynthetic activity of spring barley plants depending on moisture provision. Am-azonija-investiga. 2019;8 (23):96-100. (In Eng.)
9. Khokonova MB, Аdzievа АА, Karashaeva AS. Barleycorn Productivity and Quality in Relation to the Surface Slope. Journal of International Journal of Advanced Biotechnology and Research. 2017;8 (4):884-889. (In Eng.)
10.Khokonova MB, Karashaeva AS, Zavalin AA. Quality of brewing malt depending on the storage conditions of barley. Russian Agricultural Sciences. 2015;41 (6):488-491. DOI: 10.3103/S1068367415060099. (In Eng.)
11.Hokonova MB. Vliyanie sposobov sushki yachmenya na kachestvo zerna, soloda i pivnogo susla [Influence of methods of drying barley on the quality of grain, malt and beer wort]. Pivo i napitki [Beer and beverages]. 2013;5:38-40. (In Russ.)
12.Hokonova MB. Tehnologicheskie rejimyi i oborudovanie dlya proraschivaniya zerna [Technological regimes and equipment for germination of grain]. Problemyi i perspektivyi tehnicheskih nauk: sbornik statey mejdunarodnoy nauchno-prak-ticheskoy konferentsii [Problems and prospects of technical Sciences: Collection of articles of the international scientific and practical conference: proceedings of the international conference. scientific-practical Conf. «Problems and prospects of technical Sciences»]; 2015; Ufa Ufa: Aeterna; 2015. P. 66-68. (In Russ.) <S
Авторы
Хоконова Мадина Борисовна,
д-р с-х. наук, профессор;
Кагермазова Анжелика Чамаловна, канд. с-х. наук
Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет
имени В. М. Кокова,
360030, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, пр-т. Ленина, д. 1в, dinakbgsha77@mail.ru
Authors
Madina B. Khokonova,
Doctor of Agricultural Science, Professor;
Anzhelika Ch. Kagermasova, Candidate of Agricultural Science
Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov,
1v, Lenina avenue, Nalchik, Cabardino-Balkarian Republic,
360030, Russia,
dinakbgsha77@mail.ru
3•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
