CC BY
53
Нетрадиционное низкоглютеновое сырье
в технологиях специальных сортов пива
Н. А. Петрова, магистр; О. Б. Иванченко, канд. биол. наук Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Здоровье человека в значительной степени определяется его пищевым статусом, однако при ряде заболеваний, как, например, сахарный диабет, пищевые аллергии, отдельные пищевые нутриенты должны содержаться в минимальных дозах или полностью исключены из рациона питания отдельных групп населения. Таким образом, продукты питания должны не только удовлетворять потребностям человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции, а также выступать в качестве лечебной диеты в комплексной терапии ряда заболеваний [1].
В последнее время медики стали активно изучать проблему непереносимости глютена. В 1950 г. была установлена несомненная связь развития такого заболевания, как целиакия, с употреблением глютенсодержащих продуктов.
Заболевание впервые было описано еще в 1888 г. С. Ги как болезнь, при
которой у детей задерживается рост, недостает мышечной массы, вздут живот, выделяются бледные и зловонные испражнения, и методом лечения было предложено «питание без злаков» (пшеницы, ржи, ячменя, проса, овса).
Больные целиакией не переносят белок под названием «глютен», присутствующий в зернах пшеницы, ржи, ячменя и, возможно, овса. При употреблении пищи, содержащей глютен, их иммунная система отвечает повреждением слизистой оболочки тонкой кишки и нарушением мембранного пищеварения. Единственный способ лечения целиакии — строгое соблюдение безглютеновой диеты.
Согласно Codex Alimentarius ФАО/ ВОЗ, безглютеновыми считаются продукты при уровне глютена в нем ниже 20 ppm (20 мг на 1 кг сухого продукта).
Глютен (клейковина) (от лат. gluten — клей) — понятие, объединяющее группу запасающих белков, обнаруженных в семенах злаковых растений,
Таблица 1
Культура Белковая фракция, % от белкового азота
Альбумины Глобулины Проламины Глютелины
Пшеница 5,2 12,6 35,6 28,2
Рожь 24,5 13,9 31,1 23,3
Ячмень* 2,8-6,4 7,5-18,1 37,2-41,6 26,6-41,9
Кукуруза* До 9,6 4,7-6,0 29,9-55 30-45
Овес 7,8 32,6 14,3 33,5
Гречиха 21,7 42,6 1,1 12,3
Рис* 5,8-11,2 4,8-9,2 4,4-14 63,2-70,0
Просо* 2,3-9,2 4,1-7,5 45,8-77,2 10,7-34,4
Различные источники литературы.
Таблица 2
Химический состав
Культура Протеины,% Лизин, % Углеводы, г/100 г Кальций, мг/100 г Железо, мг/100 г Фосфор, мг/100 г
Амарант 16 0,85 63 162 10,0 455
Кукуруза 9 0,25 74 20 1,8 256
Рожь 13 0,40 73 38 2,6 376
Гречиха 12 0,58 72 33 2,8 282
Пшеница 10 0,35 71 41 3,3 372
Рис 7 0,27 77 32 1,6 360
в особенности пшеницы, ржи, овса и ячменя. Термин «глютен» означает белки фракции проламинов и глюте-линов, причём большая часть глютена приходится на долю первых.
Разработка рецептур и технологий функциональных продуктов с пониженным содержанием глютена или совсем не содержащих глютен (безглютеновые продукты) для больных целиакией в настоящее время — одна из «наболевших» и актуальных проблем медицины и пищевой промышленности не только в нашей стране [2, 14, 15]. Продукты могут содержать так называемый «явный» глютен — это хлебобулочные изделия, крупы, содержащие пшеницу, рожь, ячмень или овес, а также пищевые изделия, содержащие глютен «скрытый».
Создание специальных напитков, и в частности пива, с пониженным содержанием глютена, а еще лучше, безглютенового представляется перспективным и востребованным. Один из возможных путей решения — использование в качестве нетрадиционного сырья в технологиях пивоварения зерновых культур с пониженным содержанием проламиновой белковой фракции (табл. 1) [3, 4].
Наиболее низкой концентрацией глютена по сравнению с другими злаками обладает гречиха [4]. Следовательно, использование гречихи — один из способов увеличения ассортимента «безглютеновых» продуктов. Примером таких продуктов служит пиво, изготовленное с использованием гречихи в качестве несоложеного сырья. В этом случае без использования ферментных препаратов в засыпь можно вносить до 25 % гречихи [5]. Замена ячменного солода гречишным более чем на 50 % позволит снизить долю глютена в готовом продукте до концентрации, отвечающей требованиям для «безглю-теновых» продуктов.
Другое растение, интерес к которому также связан с низким содержанием в его белковой фракции глютена, — амарант. По свойствам и характеристикам семена амаранта сходны с зерном злаковых культур, поэтому его называют псевдозлаком. Амарант — ценная кормовая, лекарственная, пищевая, зерновая, овощная и техническая культура (табл. 2).
Как показывают данные, представленные в табл. 3, гречиха превосходит ячмень по содержанию крахмала, а также содержит больше белка, чем рис, и ненамного больше, чем ячмень, что нужно учитывать при затирании [6].
Углеводы в гречихе представлены в основном сахарозой, которая находится в зародыше и алейроновом слое,
Таблица 3
Таблица 4
Составляющие Содержание, г/100 г съедобной части продукта
Ячмень Гречиха Рис
Вода 14,0 14,0 14,0
Белки 11,5 11,6 7,3
Жиры 2,0 2-3 2,0
Зола 2,4 1,8 4,6
Углеводы:
общие 65,8 59,5 63,1
моно-и дихариды 3,6 1,5 3,1
крахмал 50,1 54,9 55,2
клетчатка 4,3 10,8 9,0
и полисахаридами — гемицеллюлозои, крахмалом и клетчаткоИ. Следует отметить большее содержание некрахмалистых полисахаридов в гречихе по сравнению с другими злаками, что увеличивает потери сухих веществ и снижает выход сусла (табл. 4) [6].
Азотсодержащие вещества гречихи включают белковыи и небелковыи азот. Содержание белка в зерне гречихи зависит от сорта, года урожая и колеблется от 15,9 до 17,97 % СВ.
Содержание аминокислот в ядрице одного сорта довольно стабильно и не зависит от года урожая. Концентрация аминокислот в зависимости от сортовых особенностей изменяется в довольно узких пределах [7]. В табл. 5 приведены сведения о количестве аминокислот, в том числе представляющих интерес в пивоварении, из ко-
Показатель Углеводный состав, г/100 г съедобной части продукта |
Ячмень | Гречиха | Рис |
Моносахариды
Арабиноза Не обнаружено Не обнаружено 0,1
Галактоза То же То же Не обнаружено
Глюкоза 0,02 0,08
Ксилоза следы Не обнаружено
Фруктоза 0,38 0,08
Ди-, три-, тетрасахариды
Лактоза Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено
Мальтоза 0,12 То же 0,20
Раффиноза 0,22 » 0,03
Сахароза 0,51 1,24 0,46
Стахиоза Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено
Полисахариды
Гемицеллюлозы 6,7 11 4,3 3,7 14,5 10,8 4,1 13,1 9,0
Клетчатка
Крахмал 50,1 54,9 55,2
Пектин 2,0 Не обнаружено 1,0
торых видно, что белки гречихи содержат большое количество глутами-новой и аспарагиновой кислоты, имеющих отрицательный заряд, такой же как и полифенолы. Следовательно, белки гречихи несклонны образовывать белково-дубильные комплексы [3]. В гречихе высокое содержание пролина по сравнению с ячменём и рисом, роль которого велика в образовании коллоидной мути. Также в гречихе содержится большее количество
Таблица5
Показатель Аминокислотный состав злаков, мг/100 г съедобной части [7]
Ячмень Гречиха | Рис
Вода,% 14 14 14
Белок,% 11,5 11,6 7,3
Незаменимые аминокислоты 3360 3870 2720
Валин 580 670 400
Изолейцин 420 570 390
Лейцин 750 690 730
Лизин 370 570 290
Метионин 180 230 150
Треонин 350 360 260
Триптофан 120 230 90
Фенилаланин 590 550 410
Заменимые аминокислоты 7240 7860 4710
Аланин 490 820 390
Аргинин 620 1090 600
Аспарагиновая кислота 660 1240 640
Гистидин 220 250 190
Глицин 410 820 400
Глутаминовая кислота 2720 1640 1340
Пролин 1180 670 360
Серин 430 460 360
Тирозин 360 670 290
Цистин 150 200 140
Общее количество аминокислот 10 600 11 730 7430
метионина и цистина по сравнению с другими злаками, которые, подобно пролину, участвуют в образовании белково-дубильных комплексов и комплексов белок — белок. Содержание валина, связанного с метаболизмом диацетила в гречихе, больше, чем в ячмене и почти в 2 раза превосходит содержание его в рисе. Все это следует помнить при разработке рецептур, включающих гречиху в качестве несоложеного сырья в пивоварении.
Жиры гречихи составляют 2-3 %, что незначительно больше, чем их содержание в ячмене и рисе. Из них более 70 % составляют триглицериды (нейтральные жиры) и почти 25 % — фосфолипиды. Кроме липидов гречиха содержит примерно 2,9 % жирных кислот, большая часть которых относится к мононенасыщенным и полиненасыщенным жирным кислотам. Состав жирных кислот очень важен с точки зрения пенообразования пива. Высокомолекулярные ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, олеиновая, пальмитиновая и линоленовая) отрицательно влияют на пенообразование. Ненасыщенные жирные кислоты могут стать причиной ухудшения вкуса пива в процессе окисления. С другой стороны, они необходимы дрожжам для построения клеточных мембран.Гречиха превосходит другие злаковые культуры по содержанию ненасыщенных жирных кислот, поэтому следует ожидать снижения пеностойкости и вкусовой стабильности готового продукта при использовании ее в пивоварении.
Для того чтобы выбрать из представленных на современном рынке сортов гречихи оптимальный для пивоваре-
6 • 2008
39
ния, необходимо проанализировать их состав (табл. 6) [8].
Исходя из содержания основных компонентов зерна, для пивоварения можно рекомендовать сорта Аврора и Аэлита.
Говоря об амаранте, следует сказать, что на территории России встречается 15 видов амаранта, но в Государственный реестр России входят пять культур амаранта пищевого назначения: Шунтук, Стерх, Атлант, Чергинский, Полесский [9]. Зеленая масса амаранта, урожайность которой превышает 1000 ц/га, используется в животноводстве в свежем виде, для приготовления силоса, чаще с другими культурами, и для получения белково-витаминной муки и концентратов.
Белок листьев амаранта по своему аминокислотному составу близок к идеальному и, как следствие, имеет высокую пищевую ценность. Химический состав наземной части амаранта и его семян позволяет прогнозировать широкие возможности его использования в качестве источника получения ряда субстанций для изготовления готовых лекарственных средств различных фармакологических групп и пищевых продуктов [16]. Основной продукт при использовании амаранта в маслоэкстрак-ционном производстве — амарантовое масло, отличающееся уникально высоким содержанием сквалена, а побочный продукт — амарантовый шрот. До настоящего времени амарантовый шрот, обладающий высокой пищевой и био-
Таблица7
Таблица 6
Показатель Содержание, %
Вода 8,9-12,9
Белок 15,9-18,5
Крахмал 51,0-54,8
Сахара 8,9-11,0
Клетчатка 8,9-12,6
Теобромин 0
Пентозан 8,8-7,7
Пектин 12,4-15,9
Гумми-вещества 0
Танин 3,4
Липиды 2,5
Зола 7,8-11,0
Макро-
и микроэлементы, мг/СВ:
К 525
Ма 233
Са 242
Мд 344
Fe 26
Си 1,69
Zn 3,50
Мп 4,20
Se 0,98
Сорт Биохимический состав зерна некоторых сортов гречихи, % на СВ
Белок Крахмал Клетчатка Жир Зола Рутин
Виктория 15,5-18,0 74,0 Нет данных Нет данных Нет данных 0,78
Аврора 14,0-16,7 Нет данных То же 2,0-3,85 То же 0,79
Лада 16,4-17,0 72,0 » Нет данных » 0,72
Подолянка 15,8 73,6 » То же » 0,68
Веселка 13,0 75,0 » 2,8 » Нет данных
Казачка 12,6-14,0 72.0 » 2,2 » То же
Глория 15,0-16,0 72,2 » Нет данных » 0,83
Молва 15,1 66 10,9 5,15 2,0 0,85
Дикуль 13,5 65 14,1 4,73 2,2 0,51
Баллада 13,9 65 13,4 4,38 2,1 1,21
Казанская 12,4 66 14,7 4,1 2,0 0,78
Аэлита 14,0-16,0 71-75 Нет данных 3,85 Нет данных Нет данных
логической ценностью, в котором при проведении экстрагирования при мягком тепловом режиме и предварительном удалении кислорода сохраняются практически все водорастворимые витамины, минеральные вещества и белки, содержащиеся в семенах амаранта, не имеет практического использования (табл. 7) [10].
Изучение биохимического состава амаранта показало, что он может быть использован в пивоварении. Семена амаранта содержат уникальный крахмал, гранулы которого имеют размер приблизительно 1 мкм с достаточно гладкой поверхностью. Гранулы крахмала других культур в несколько раз больше. Например, размер отдельных крахмальных зерен у гречихи варьирует в зависимости от сорта и составляет для крупных 9,7-11,7 мкм, средних — 4,0-6,5, а для мелких — менее 4 мкм.
Известно, что крахмал амаранта в значительной степени подвержен воздействию амилолитических ферментов. Такой размер и свойства гранул крахмала позволяют использовать его не только в косметике, но и в пивоварении [17]. Отсутствие в белковой фракции серосодержащих аминокислот, способствующих образованию белковой мути, также делает возможным и перспективным использование амаранта в пивоваренных технологиях.
Однако высокое содержание белка (см. табл. 2) не является положительным фактором в пивоварении, так как существует возможность выпадения белка в осадок и получения пива с низкой коллоидной стойкостью. Несмотря на то, что семена амаранта и содержат белка больше, чем пшеница, рожь, кукуруза и гречиха, его фракционный состав удовлетворяет требованиям пивоварения и обращает на себя особое внимание при создании без-глютеновых продуктов. Установлено,
что для белков растений Аmaranthus ств^т, культивируемых в Татарстане, характерен следующий компонентный состав (мас. %): альбумины — 2-4; глобулины — 6-8; проламины — 1-1,5; глютеины — 4-5 [11].
Однако, учитывая высокое содержание липидов в семенах амаранта (4,8-8,1 до 17 %), целесообразнее проводить обезжиривание для снижения себестоимости пива и снижения про-горкания липидов амаранта при хранении, т. е. использование амарантового шрота, содержащего доли процентов липидов, предпочтительнее, чем цель-носмолотого зерна. Результаты сравнительного анализа амарантового шрота и ячменя по основным биохимическим показателям (углеводы, белки, жиры) доказывают, что амарантовый шрот может быть использован в качестве замены ячменя [12].
Конечно, с точки зрения создания диетического напитка — «безглютено-го» пива, чем больше доля засыпи ячменя заменяется на амарантовый шрот, тем лучше, но с технологической точки зрения это невозможно.
Высокое содержание альбуминовой фракции имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Так как альбумины имеют температуру коагуляции 52 °С и изоэлектрическую точку 4,6-5,8, при затирании они выпадают в осадок и не могут негативно сказываться на качестве пива. Известно, что белки влияют на процесс пеноо-бразования, поэтому применение амаранта с этой точки зрения может быть положительным фактором. Но альбумины ответственны за наличие крупноячеистой пены, следовательно, можно ожидать, что повышенное содержание амарантового шрота в засыпи приведет к тому, что готовое пиво будет отличаться обильной, но неустойчивой пеной.
Таким образом, существует ограничение по применению амарантового
Таблица 8
Показатель Гречишный солод Ячменный солод
а-Амилаза, МЕД 188,85 303,08
в-Амилаза, МЕД 37,61 1079,38
Протеаза, мг лейцинаДч.г.) 4,5 9,3
Общий азот,% 2,21 1,53
Экстракт, % 65,31 79,8
Свободный аминный азот, м/л при 12 °Р 137,31 168,07
Общий растворимый азот, % 0,062 0,055
Вязкость, мПа 2,59 1,61
Сбраживаемость, % 60 81
Температура клейстеризации, "С 66...67 58...59
шрота — слишком высокое его содержание приведет к образованию низкокачественной с пивоваренной точки зрения пены [12].
При условии использования гречихи в качестве несоложеного сырья большую часть засыпи все же составляет ячменный солод, а значит, «безглю-теновым» такое пиво не будет. Чтобы уменьшить долю ячменного солода в засыпи или исключить его полностью, рекомендуют использовать гречишный солод [13].
Мы не встретили источники, посвященные производству безглютеновых сортов пива с применением гречишного солода. Известен патент на производство безглютенового пива на основе несоложеных материалов с использованием ферментов [цит. по 13]. Исследования показывают, что, несмотря на высокую вязкость затора, приготовленного с использованием гречишного солода по сравнению с ячменным (табл. 8), инфузионный способ затирания позволяет получить сусло, не содержащее крахмал, и дает достаточный выход экстракта, несмотря на меньшее содержание амилолитических ферментов, чем во втором случае.
В заключение следует сказать, что использование в качестве нетрадиционного сырья в пивоварении гречихи и амарантового шрота не только снижает себестоимость экстрактсодержащего сырья и расширяет ассортимент выпускаемой продукции, но на сегодняшний день делает актуальным и необходимым для целой группы людей практическое приложение научных разработок и полученных результатов в производстве напитков функционального назначения с пониженным содержанием глютена.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://dietitian.com.ua.
2. Кузнецова Л.И., Машкин Д.В., Шпорхун Д.Ю.
Улучшение качества хлебобулочных изделий
для людей, страдающих целиакией // Кондитерская сфера. 2008. № 1. С. 24-27.
3. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. — СПб.: Профессия, 2003.
4. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. Пищевая химия. — СПб.: Гиорд, 2001.
5. Косминский Г.И., Моргунова Е.М., Лысенко Н.В. Разработка технологии пива с использованием гречихи // Известия вузов. Пищевая технология. 2004. № 4. С. 37-39.
6. Химический состав пищевых продуктов (т. 2) /Под ред. М. Ф. Нестерина, И. М. Скурихи-на. — М.: Пищевая промышленность, 1979. С. 24-43.
7. Кириленко С. К. Аминокислотный состав и биологическая ценность фракций белков зерна гречихи. Селекция, семеноводство и возделывание. — Кишинев, 1981. С. 73-80.
8. Алексеева Е. С. Селекция подольских сортов гречихи. — Черновцы: Рута, 1999. С. 80-88.
9. Шмалько Н. А., Росляков Ю. Ф. «Бессмертный» амарант//Пищевые ингредиенты, сырье и добавки. 2004. № 1. C. 71-73.
10. Скобельская З. Г., Хасанова С. Д. Шрот амаранта — ценное сырье//Кондитерское производство. 2004. № 3. С. 16.
11. Коновалов А. И., Соснина Н. А., Офицеров Е. Н., Минзанова С. Т., Карасева А. Н., Лапин А. А. Извлечение белковых препаратов из амаранта с предварительным удалением антипитательных веществ/Научно-практическая конференция «Амарант и люпин — источники новых и диетических продуктов». — СПб., 1996. С. 82.
12. Букин А. А. Применение амарантового шрота и других видов нетрадиционного сырья в биотехнологических процессах получения пива: Дис... канд. техн. наук. — СПб., 2001.
13. Новое в пивоварении/Бэмфорт Ч. (ред.); Пер. с англ. И. С. Горожанкиной, Е. С. Боровиковой. — СПб.: Профессия, 2007. С. 66-70.
14. Van Eckert R., Berghofer E., Ciclitira P. J., Chir-do F., Denery-Papini S., Ellis H. J., Ferranti P., Goodwin P., Immer U., Mamone G., Méndez E., Mothes T., Novalin S., Osman A., Rumbo M., Stern M., Thorell L., Whim A. and Wieser H. Towards a new gliadin reference material — isolation and characterisation//J. of Cereal Science. 2006. V. 43. I.3. P. 331-341.
15. §enolíbanog'lu, PaulAinsworth, EmirAy$e Ozer, Andrew Plunkett. Physical and sensory evaluation of a nutritionally balanced gluten-free extruded snack//J. of Food Engineering. 2006. V. 75, I. 4. P. 469-472.
16. Silva-Sánchez C. de la Rosa A. P. Le ó n-Galván M. F., de Lumen B. O., de León-Rodríguez A., de Mejía E. G. Bioactive peptides in amaranth (Amaranthus hypochondriacus) se-ed//J Agric Food Chem. 2008. Feb 27; 56 (4). Р. 1233-1240.
17. Acar N., Vohra P., Becker R., Hanners G. D., Saunders R. M. Nutritional evaluation of grain amaranth for growing chickens. Poult Sci. 1988 Aug; 67 (8): 1166-73., Haldsova G Physicoch-emical properties of amaranth starc//Institute of Chemistry, Bratislava. 1998. <ST
Новости от «ПЭТ-Инжиниринг»
ниринг» снова преодолевает ЕПВ,ПЕЕН'ПН технологические ограничения, представляя новую ПЭТ-бутылку вместимостью 0,5л массой всего 6,6 г, которая при всей своей легкости не меняет стандартные параметры линий розлива.
Достижение «чистых», по сути, рекордов не является целью «ПЭТ-Инжиниринг». Отдел исследований и развития компании с уверенностью, что ПЭТ-бутылка должна быть синонимом технологии, прочности и легкости и ее дизайн должен быть функциональным, бросает новый вызов рынку, предлагая ПЭТ-бутылку массой всего 6,6 г, которая не затрагивает стандарты разливного оборудования, упаковки, палетизации, транспортировок и продаж, в том числе и в торговых автоматах.
Bottle Fly (так была названа суперлегкая бутылка) воспроизводит традиционную форму бутылок вместимостью 0,5 л, уже предлагаемых известными марками минеральной воды, но выигрывает перед ними по легкости.
Распределение массы и толщины было скрупулезно рассчитано для обеспечения эксплуатационных свойств новой бутылки для нормального промышленного производства. Геометрическая форма профилей — результат тщательного анализа как ребер жесткости, так и критических участков емкости: «плечо» и «дно». Присутствие горизонтальных колец обеспечивает кроме удобства захвата простоту в обращении.
Наполненная Bottle Fly имеет приемлемую прочность к осевой нагрузке, не допускает деформаций во время дистрибуции и перевозок на поддонах в несколько рядов.
Разумный дизайн улучшает механические характеристики, позволяя обойтись без дозировки азота в бутылку при розливе, что обычно делается для имеющихся на рынке ультралегких бутылок.
Bottle Fly подходит для обоих способов розлива и, следовательно, может заполняться и с добавлением азота в зависимости от потребностей производителя.
Пустая бутылка легко сдавливается с сокращением объема в соответствии с нормами по утилизации отходов.
Пригодная для розлива на линиях последнего поколения со стандартным уровнем налива и для этикетирования на традиционных машинах, Bottle Fly представляет собой ультралегкий прототип имеющихся на рынке классических бутылок вместимостью 500 мл для негазированной воды.
От разработки проекта преформы (произведена компанией Husky Injection Molding Ltd., Люксембург) до проекта горлышка (масса которого меньше 1 г, под резьбовую пробку) отдел ИиР компании «ПЭТ-Инжиниринг» сделал ставку на воплощение прото-пипа, не вырванного из технологической реальности производственной цепочки, а реализуемого и легко внедряемого в производство с эффективным и чувствительным снижением расходов.
На бутылке Bottle Fly можно применять различные типы резьбы и соответственно многочисленные варианты пробки (в зависимости от принятого решения масса бутылочки может меняться).
Пресс-служба «ПЭТ-Инжиниринг»
б • 2008 гаво^Аттеи
41
