CC BY
55
УДК 663.478.2
Микробиота зерна карамельного и жженого солода
|Т. Н. Волкова, канд. биол. наук; И. В. Селина; М. С. Созинова
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Ключевые слова: солод; микробиота зерна; полевые грибы; микробиота соложения; микотоксины. Keywords: malt; grain microbiota; wild mushrooms; maltage microbiota; mycotoxin.
Карамельный солод используют для формирования различной интенсивности цвета пива, придания ему большей полноты во вкусе, а также подчеркнутого «солодового» характера. Жженый солод служит для придания темного цвета темным или специальным сортам пива. В зависимости от рецептуры пива к загружаемому солоду добавляют эти специальные типы солода в количествах от 0,5-2 % (жженый) до
3-10% (светлый карамельный или темный карамельный) на засыпь [1].
Зерно ячменя содержит на своей поверхности и под оболочками определенное количество микроорганизмов — бактерий, дрожжей, микроскопических мицелиальных грибов, образующих сообщество — микробиоту [2, 3].
Процесс солодоращения — стадии замачивания, проращивания, начальный период подсушивания
(физиологическая фаза, см. сноску к табл. 1) — чрезвычайно благоприятны для роста и развития микробиоты, которая численно значительно возрастает и не всегда бывает безопасна как в технологическом, так и в санитарно-гигиеническом отношении (перерастворение эндосперма, накопление ми-котоксинов, гашинг) [2, 3]. Следующая далее стадия сушки в случае производства светлого солода происходит при температуре 70...85 °С (табл. 1), недостаточной для гибели всей микробио-ты [1, 4]. Большая часть грибов сохраняется в виде жизнеспособных спор, жизнедеятельность которых прекращается, но может легко возобновиться при увеличении влажности зерна. То же справедливо для бактериальной и дрожжевой компоненты микробиоты. В результате свежеотсушенный светлый солод бывает обсеменен большим количеством микроорганизмов, т. е. имеет высокую инфекционную нагрузку, выражаемую величинами от 3 до 5 баллов (при шкале 1-5 баллов).
Микробиота зерна светлого солода состоит из так называемой «микробио-ты соложения» (бактерии, дрожжи, дрожжеподобные грибы Geotrichum candidum, Aureobasidium ри11и1ат
Таблица 1
Тип солода Влажность зерна, % Операция (фаза процесса) Температура, °С Продолжительность операции
Светлый Исходный ячмень — 43% Подсушивание 50 4 ч
стандартный солод, (физиологическая фаза* — до 20% 55 4 ч
цвет до 3 ед. ЕВС влажности зерна; 60 10 ч
ферментативная фаза —до 10-12% 65 Х ч (до достижения температуры
влажности зерна) отводимого воздуха 32°С)
Нагревание От 65 до 80 4 ч
Сушка (химическая фаза) 80...85 ** 4-5 ч
Конечная влажность:
3,5-4% — светлый солод; Общая продолжительность 31-33 ч
1,5-2% — темный солод
Не менее 4 нед
Отлежавшийся солод — 4-6% Отлежка
Карамельный солод, Исходный светлый солод, Подвяливание 40...45 12-18 ч
светлые сорта — повторно замоченный (растворение Далее в обжарочном
цвет 20-40 ед. ЕВС; до влажности 48-53% и осахаривание крахмала) барабане при 70.75 60-90 мин
темные сорта — цвет:
I — 80-100 ед. ЕВС; Конечная влажность 1-2% Нагревание От 75 до 150 90-120 мин
II — 110-130 ед. ЕВС;
III — 140-160 ед. ЕВС Обжарка 150-160*** 1-2 ч
Жженый солод, цвет: Исходный светлый солод, Пауза осахаривания 70.80 30-45 мин
I — 800-900 ед. ЕВС; повторно замоченный
II — 1000-1300 ед. ЕВС; до влажности 48-53% Нагревание От 80 до 220*** 90-120 мин
III — 1300-1600 ед. ЕВС
Обжарка 220, не выше 230**** 60-90 мин (до появления
«кофейного цвета» на срезе зерна)
Конечная влажность 1-2%
* Физиологическая фаза в процессе подсушивания длится до тех пор, пока влажность зерна остается выше 20%, а температура — ниже 40 °С. В это время в зерне еще продолжают идти процессы роста, длина зародышевого листка увеличивается вплоть до конца процесса подсушивания. Диапазон физиологического оптимума развития проростков зерна совпадает с таковым мицелиальных грибов, развивающихся на зерне.
** Окрашенные и ароматические соединения образуются в различных реакциях, главная из которых — реакция Майяра, при температурах выше 70...80 °С. *** Ниже 160 °С крахмал солода не меняется, и лишь по достижении 200 °С происходит сначала сильное образование меланоидинов, а затем горьких и ароматических соединений пироллов и пиразинов.
**** 248,8 °С — температура обугливания/самовоспламенения зерна.
5^2010
42
и др.), частично сохранившихся полевых грибов (альтернария, биполярис, эпикоккум, фузариум и др.), а также некоторого количества грибов хранения (пенициллы, аспергиллы, мукор, ризопус) [2, 3].
При производстве карамельного солода применяется температура обжаривания 150.. .160 °С, при производстве жженого солода температура обжаривания достигает 220 °С (см. табл. 1). Теоретически при таких температурах погибает вся бактериальная, грибная и дрожжевая микробиота.
При обработке влажным жаром вегетативные клетки большинства бактерий, дрожжей и грибов гибнут при температуре около 60 °С через 5-10 мин, споры дрожжей и мицелиальных грибов — при температуре выше 80 °С, а споры бактерий — выше 120 °С через 15 мин. При воздействии сухим жаром 30-минутный нагрев при 180 °С гарантирует гибель любых спор [5].
Аскоспоры (споры полового размножения) пенициллов и аспергиллов гораздо более термоустойчивы, чем конидии (споры бесполого размножения). Некоторые аскоспоры грибов могут сохранять жизнеспособность при 90 °С и более высоких температурах [6], что достаточно для выживания в стандартных условиях сушки светлых типов солода.
Таблица 2
Микотоксины Температура плавления, °С Примечания
Афлатоксины: В, 2б8...2б9 оой ООП Слаборастворимы в воде Нерастворимы в неполярных растворителях,
В2 G. G2 286.289 244.246 237.240 легко растворимы в растворителях средней полярности (хлороформ, метанол, диметил-сульфоксид)
Стеригматоцистины 246 Хорошо растворяются в хлороформе,
ацетонитриле, ацетоне, этилацетате
Охратоксин: Слаборастворим в воде, умеренно растворим в
А 169
полярных органических растворителях
В 221 (метанол, хлороформ), а также в водном
С — растворе гидрокарбоната натрия
Трихотеценовые микотоксины (ТТМТ): Плохо растворимы в воде, кроме ДОН
Тип А:
Тип А — растворимы в умеренно полярных
Т-2-токсин 150.151 растворителях (ацетон, этилацетат, хлороформ);
НТ-2-токсин — тип В — в более полярных растворителях (этанол, метанол) ТТМТ не инактивируются автоклавированием, разлагаются в течение 10 мин при 480 °С
Диацетоксисцирпенол (ДАС) 162.164
Тип В:
Ниваленол 222.223 или за 30 мин при 260 °С
Дезоксиниваленол(ДОН) 131.135 ДОН хорошо растворим в воде
Плохо растворим в воде и п-гексане, хорошо
Зеараленон 164.165 растворим в этаноле, метаноле, ацетонитриле, ацетоне, бензоле, в щелочной среде при 100 °С за 60 мин разрушается около 50% токсина
Лютеоскирин 287
Цитреовиридин 107.111
Цитринин 170.171
Микотоксины, большинство из которых обладают высокой термостабильностью (табл. 2), при таких температурах не разрушаются [7].
Рис. 1. Образцы солода: 1 — карамельный солод № 1; 2 — карамельный солод № 2; 3 — жженый солод «black»; 4 — светлый солод отечественного производства
Зерно свежеотсушенного карамельного и жженого солода в отличие от светлого солода, по-видимому, бывает практически стерильным. Однако в дальнейшем солод неизбежно в той или иной степени инфицируется, несмотря на низкую влажность готового продукта. Сохранность его зависит от соблюдения температурно-влажностного режима хранения и отсутствия источников заражения. Инфицированию солода способствуют: высокая гигроскопичность зерна; наличие низкомолекулярных соединений — сахаров, пептидов, аминокислот и т. п., являющихся легкодоступными источниками питания для микроорганизмов; отсутствие конкуренции со стороны собственной (ин-дигенной) микробиоты зерна.
В случаях сильного развития инфекции возможно и накопление ми-котоксинов, которые могут не только снижать качество готового продукта, представляя опасность для здоровья потребителя, но и нарушать технологический процесс брожения, оказывая токсическое действие на пивные дрожжи [2].
Определяли состав микробиоты трех образцов карамельного солода: № 1, № 2, № 3 и одного образца жженого солода «black» (№ 4) — все импортного производства (рис. 1). Для
5^2010
43
Таблица 3
Видовой состав микробиоты (% зерен, зараженных данным видом)
Образец солода Грибы полевые Грибы хранения Микробиота соложения Стерильность Инфекциионная нагрузка в баллах, 1-5
сумма пеницилов и аспергиллов сумма мукоровых грибов геотрихум дрожжи бактерии зерна, %
Карамельный солод № 1 0 66 4 2 18 8 28 0,01
Карамельный солод № 2 0 8 0 1 40 60 74 0,01
Карамельный солод № 3 0 114 0 0 30 70 0 2
Жженый солод» black» № 4 0 41 2 0 2 6 46 0,01
Светлый солод, среднее из четырех образцов 70 28 28 40 100 100 0 4-5
сравнения проанализировали четыре образца светлого солода от разных отечественных производителей.
Образцы солода № 1, 2 и 4 имели срок хранения около 6 мес, образец № 3 — около 8 мес, включая длительную транспортировку в плохо контролируемых температурно-влажностных условиях. Образцы
светлого солода имели сроки хранения от 1 до 3 мес.
Показатели цветности образцов солода (ед. ЕВС) были следующими: № 1 — 184; № 2 — 196; № 3 — 160; № 4 солод жженый «black» — 1450 (для сравнения: светлый солод I класса имеет цветность до 3,4 ед. ЕВС, II класса — до 6,6 ед. ЕВС).
Результаты микологического анализа приведены в табл. 3 и на рис. 2-5.
Действительно, в трех образцах карамельного и жженого солода, хранившихся в хороших условиях, от 28 до 74% зерен оказались стерильными. Остальные зерна были инфицированы пенициллами (максимально — 50% в № 1) и аспергил-
Рис. 2. Светлый солод свежеотсушенный:
А — сусло-агар (СА), 7 сут; слева — внутренняя микробиота (наружная удалена с зерен слабой поверхностной дезинфекцией), представлена, главным образом, микробиотой соложения (вокруг каждого зерна — белая колония Geotrichum candidum), красный пигмент образует Epicoccum purpurascens;
справа — наружная микробиота (зерна без обработки дезинфектантом), состоящая преимущественно из полевых грибов и грибов хранения, вокруг зерен — колонии полевых грибов альтернарии и эпикоккума, на одном зерне виден Geotrichum candidum, одно зерно заражено пенициллом, треть чашки занимает газон Rhizopus nigricans; Б — светлый солод свежеотсушенный, влажный фильтр, 7 сут, наружная микробиота, обе чашки покрыты газоном Rhizopus nigricans, некоторые зерна дали ростки
Рис. 3. Солод карамельный № 1:
А — СА, 7 сут, наружная микробиота, видны одна большая белая колония Geotrichum candidum, серо-голубые колонии пенициллов, слизистые бактериально-дрожжевые колонии;
Б — солод карамельный № 1, влажный фильтр, 7 сут, наружная микробиота, на части зерен виден голубоватый рост пенициллов
5 • 2010
44
Рис. 4. Солод карамельный № 2:
А — СА, 7 сут, наружная микробиота, видна светло-зеленая колония Aspergillusflavus, большинство зерен — стерильны;
Б — солод карамельный № 2, влажный фильтр, 7 сут, наружная микробиота, на зернах видны светло-зеленый рост Aspergillus flavus и голубоватый рост пенициллов, много зерен стерильных
Рис. 5. Солод жженый «black» № 4:
А — СА, 7 сут, наружная микробиота, светло-желто-зеленые и зеленые колонии Aspergillus flavus, голубые колонии — пенициллы, серый и бежево-серый газон — мукоровые грибы;
Б — солод жженый «black» № 4, влажный фильтр, 7 сут, наружная микробиота, виден рост Aspergillus flavus и пенициллов на отдельных зернах, часть зерен — стерильны
лами Aspergillus flavus и представителями группы Aspergillus glaucus (максимально — до 16%). В образцах карамельного и жженого солода полностью отсутствовали полевые грибы, тогда как в светлых сортах солода до 70% зерен еще содержат такие грибы (см. рис. 2, А). Наблюдаются значительное снижение бактериальной и дрожжевой инфекции и отсутствие геотрихума (в светлых сортах солода он нередко обнаруживается на 100% зерен). В целом инфекционная нагрузка оказалась на несколько порядков ниже таковой у светлых сортов солода и оценивалась в 0,01 балла.
В образце солода № 3, претерпевшего длительную транспортировку в неблагоприятных условиях, была совершенно иная картина: стерильные зерна не встречались; отмечалось 100%-ное заражение аспергил-лом из группы Aspergillus glaucus, обнаруживались также пенициллы (12 %) и Aspergillus flavus (2 %). Инфекционная нагрузка оценивалась в 2 балла.
Мукоровые грибы во всех обследованных образцах карамельного и жженого солода встречались лишь единично.
В светлом же солоде заражение мукоровыми грибами всегда бывает значительным.
То, что заражение солода произошло уже после его обжарки и охлаждения, становится очевидным благодаря отсутствию какой-либо корреляции между температурой обжарки и уровнем зараженности образца. Так, жженый солод «black» № 4 (температура обжарки 220 °С) оказался более зараженным, чем карамельный солод № 2 (температура обжарки 150.160 °С).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что специальные сорта солода, прошедшие высокотемпературную обработку, инфицируются при их последующем хранении и транспортировании. Поэтому следует более внимательно относиться к контролю температурно-влажностных условий на этих стадиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нарцисс, Л. Технология солодоращения: пер. с нем./Л. Нарцисс. — СПб.: Профессия, 2007.
2. Флэнниган, Б. Микробиота ячменя и солода. Микробиология пива: пер. с англ./Б. Флэнниган. — СПб.: Профессия, 2005. — С. 111-170.
3. Волкова, Т. Н. Оценка зараженности зерна ячменя и солода плесневыми грибами/Т. Н. Волкова // Пиво и напитки. — 2010. — № 2. — С. 26-32.
4. O'Rourke T. Barley & malting. Malt specification and speciality malts (part 1, part 2)/T. O'Rourke // Brewers' Guardian. — 1999. — January. — P. 47-49. — 1999. — February. — P. 26-29.
5. Шлегель, Г. Общая микробиология/Г. Шле-гель. — М.: Мир, 1987.
6. Питт, Дж. И. Penicillium и близкородственные роды плесеней. Микробиологическая порча пищевых продуктов: под ред. Клива де Блэкберна/Дж. И. Питт. — СПб.: Профессия, 2008. — С. 497-511.
7. Тутельян, В. А. Микотоксины. Медицинские и биологические аспекты/В. А. Тутельян, Л. В. Кравченко. — М.: Медицина, 1985. &
5 • 2010
45
