CC BY
77
УДК 663.443.1
Практические аспекты применения активации ферментных препаратов
при получении пивного сусла
В. М. Лысюк, аспирант; Е. Ф. Шаненко, канд. биол. наук, доцент Московский государственный университет пищевых производств М. В. Гернет, д-р техн. наук, проф.
Московский государственный университет пищевых производств ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (Москва) Г. И. Эль-Регистан, д-р биол. наук, проф. Институт микробиологии РАН (Москва)
В процессе пивоварения ключевую роль играют ферменты ячменного солода и дрожжей сахаромицетов [1]. При использовании солода высокого качества не требуется дополнительного введения ферментных препаратов, поскольку солод содержит широкий спектр ферментов, необходимых для перевода в растворенное состояние основных групп полимеров: крахмала, некрахмальных полисахаридов и белка. Однако при производстве массовых сортов пива используют до 60 % несоложеных материалов — ячменя, риса, кукурузы, пшеницы, крахмала. При замене, например, 50 % солода ячменем существенно снижается активность а-амилазы, в-глюканазы и протеазы (в 1,5-2 раза) [2]. Поэтому введение ферментных композиций, содержащих а-амилазу, в-глюканазу и пептидазу, обязательно для гидролиза несоложеного сырья. При этом важная роль отводится цитолитическим ферментам, применение которых способствует снижению продолжительности оса-харивания заторов, снижению вязкости сусла, повышению скорости его фильтрации, выхода экстракта и конечной скорости сбраживания. В наших предыдущих исследованиях было показано [3], что проведение предварительной инкубации растворов ферментного препарата Laminex BG Glucanase Complex в присутствии С7-АОБ (алкилоксибензол) позволяет повысить ферментативную активность более чем в 2 раза, что должно способствовать интенсификации биокатализа при ферментации (затирание солода) в процессе пивоварения [3]. Цель настоящих исследо-
Ключевые слова: активация ферментных препаратов; затирание солода; осахаривание заторов; показатели качества пивного сусла
ваний — разработка практических аспектов применения активации ферментного препарата Laminex BG Glucanase Complex с использованием С7-АОБ для интенсификации процессов осахаривания затора и увеличения выхода экстракта при получении пивного сусла, а также обоснование целесообразности формирования мультиэнзимной композиции (МЭК) на основе препарата Laminex BG Glu-canase Complex и амилолитического ферментного препарата SKA-2000.
Лабораторное затирание проводили настойным способом. Для всех вариантов опытов навеску солода массой 5 г помещали в емкость для затирания, вносили 20 см3 с температурой 45 °С и проводили затирание, выдерживая 30-минутные паузы при температурах: 40...45 °С (цитолиз), 50...55 °С (белковая пауза), 62.65 °С (мальтозная пауза).
Ферментный препарат Laminex добавляли в затор в виде 1 %-ного раствора в начальный момент затирания в количестве 1,5 мл, что соответствует количеству внесенного фермента по отношению к солоду 0,3 %. Концентрация ферментного препарата была выбрана на основании предварительных опытов: 1%-ный раствор препарата Laminex BG Gluca-nase Complex добавляли в количестве от 0,5 до 2 мл, что в пересчете на солод составляло 0,1 -0,4 %, и опреде-
ляли продолжительность осахари-вания по йодной пробе [4]. Она составила 14 мин при концентрации фермента 0,3 %, что соответствует требованиям к данному показателю для светлого солода (10-20 мин) [1].
Как было установлено ранее [3], проведение предварительной инкубации раствора препарата Laminex BG Glucanase Complex при добавлении С7-АОБ при концентрации 1 мг/мл увеличивает активность ферментного комплекса в 2,3-2,5 раза (в зависимости от длительности предынкуба-ции). Однако в условиях реального субстрата (затора) активирующее действие С7-АОБ может распространяться и на собственные ферменты солода. В этой связи были проведены исследования по влиянию различных концентраций С7-АОБ на продолжительность осахаривания затора, выход экстракта и скорость фильтрации в следующих вариантах опытов: затирание без ферментного препарата (контроль); затирание с ферментным препаратом (без предынкубации С7-АОБ); затирание с ферментным препаратом, активированным С7-АОБ в различных концентрациях.
Предынкубацию 1%-ных растворов препарата Laminex осуществляли в ультратермостате в течение 1 ч при температуре 50 °С при концентрации С7-АОБ 0,05; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0 мг/см3 в соответствии с предыдущими исследованиями [3]. При внесении активированного препарата Laminex в затор в количестве 0,3 % по отношению к солоду концентрация С7-АОБ составляла соответственно 0,015; 0,03; 0,09; 0,15; 0,3 мг/г солода.
По окончании процесса затирания солода температуру повышали до 70 °С, доливали 10 мл воды (при 70 °С) и проводили осахаривание затора. В полученном заторе определяли продолжительность осахари-вания по йодной пробе. После того как йод переставал изменять цвет, затор переносили на фильтрование и фильтровали до появления трещин. В полученном сусле определяли рН, содержание сухих веществ рефрактометрическим методом, на основании чего рассчитывали выход экстракта, а также скорость фильтрования сусла [4]. Данные, представленные в табл. 1, показывают, что добавление препарата Laminex при затирании солода приводит к сокращению длительности процесса осахаривания затора, увеличению скорости фильтрования и вы-
2 • 2010
14
хода экстракта. Проведение же предварительной активации препарата существенно улучшает данные показатели, и анализ полученных данных (см. табл. 1) наглядно иллюстрирует целесообразность проведения предын-кубации ферментного комплекса La-minex BG Glucanase Complex в присутствии АОБ в определенном температурном и временном режиме. Лучшие результаты были достигнуты при концентрации С7-АОБ 0,150,30 мг/г солода: продолжительность осахаривания сокращается на 45 %, выход экстракта увеличивается на 26-33 %, скорость фильтрации увеличивается более чем на 50 %.
Существенного влияния на рН сусла не было отмечено: во всех опытах рН сусла был примерно на уровне контроля (5,6-5,7). Однако, несмотря на то, что существенно интенсифицируется процесс осахаривания, такой показатель, как выход экстракта, заметно ниже, чем при применении сортов солода высокого качества [1]. Это может быть обусловлено недостаточной активностью собственных амилолитических и протеолитиче-ских ферментов солода. В этой связи при затирании солода наряду с глю-каназным комплексом Laminex BG Glucanase Complex целесообразно использовать и ферментные препараты, обладающие амилолитической и протеолитической активностями. Известно, например, что для получения пива при замене значительной части солода несоложеным ячменем разработана специальная мультиэн-зимная композиция, в состав которой входят Амилоризин, Амилосубтилин и Протосубтилин [2]. В наших исследованиях использовали комплексный ферментный препарат амилазы SKA-2000 фирмы АО «Биосинтез» (Литва). Предварительно проводили предынку-бацию раствора данного ферментного препарата в присутствии С7-АОБ при тех же концентрациях, при которых осуществляли активацию комплекса Laminex BG Glucanase Complex (от 0,1 до 0,4 % к массе солода), температура предынкубации — 50 °С, длительность предынкубации — 1 ч. Затирание солода проводили по вариантам, описанным выше для препарата Laminex BG Glucanase Complex. В полученном заторе определяли продолжительность осахаривания, скорость фильтрования и выход экстракта (табл. 2).
Такие показатели, как продолжительность осахаривания и скорость
Таблица 1
Вариант опыта Продолжительность Скорость Выход
(концентрация С7-АОБ на стадии осахаривания фильтрования экстракта
осахаривания, мг/г солода) мин % к контролю см3/с % к контролю % % к контролю
Контроль 1 (без ферментного препарата и С7-АОБ) 18 100 0,25 100 60 100
Контроль 2 (ферментный препарат без С7-АОБ) 14 77,7 0,27 108 68 114
Ферментный препарат + С7-АОБ
в различных концентрациях:
0,30 10 55,6 0,38 152 80 133
0,15 10 55,6 0,38 152 76 126
0,09 12 66,7 0,28 112 73 121
0,03 14 77,7 0,27 108 70 116
0,015 14 77,7 0,25 100 67 111
Таблица 2
Вариант опыта Продолжительность Скорость Выход
(концентрация С7-АОБ на стадии осахаривания фильтрования экстракта
осахаривания, мг/г солода) мин % к контролю см3/с % к контролю % % к контролю
Контроль 1 (без ферментного препарата и С7-АОБ) 18 100 0,25 100 60 100
Контроль 2 (ферментный препарат без С7-АОБ) 17 94 0,26 104 87,8 146
Ферментный препарат + С7-АОБ
в различных концентрациях:
0,30 15 83 0,28 112 92,0 153
0,15 15 83 0,27 108 89,7 149
0,09 16 88 0,27 108 88,8 148
0,03 16 88 0,26 104 88,8 148
0,015 17 94 0,25 100 87,8 146
фильтрования, хотя и улучшаются по сравнению с контролем при использовании предварительной активации фермента с С7-АОБ, но не так существенно, как это имело место для препарата Laminex BG Glucana-se Complex. В то же время такой показатель, как выход экстракта, увеличивается примерно на 50 %. Все это указывает на целесообразность разработки МЭК на основе этих двух ферментных препаратов: препарат La-minex BG Glucanase Complex способствует более полному расщеплению основного компонента клеточных стенок эндосперма ячменя — р-1,3-1,4-глюкана; препарат SKA-2000 — более полному расщеплению белков и крахмала, находящихся в эндосперме. В комплексе это позволяет получить сусло с показателями качества, соответствующего стандарту. Это особенно важно для улучшения качества пива при его производстве из несоложеного зернового сырья, поскольку при недостаточной активности солодовых ферментов концентрация водорастворимой фракции глюкана в сусле может достигать 1-1,3 г/л, что неблагоприятно сказывается на коллоид-
ной стабильности пива и, кроме того, снижение коллоидной стойкости пива может быть связано и с уменьшением содержания в сусле и пиве общего и аминного азота.
В заключение следует сказать, что результаты проведенных исследований открывают перспективу совершенствования технологии пива из смешанного сырья и интенсификации процесса пивоварения на основе использования активированных ферментных препаратов комплексного действия нового поколения, содержащих глюканазы, пептидазы и амилазы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кунце В. Технология солода и пива. — Санкт-Петербург: Профессия, 2001.
2. Кислухина О. В. Ферменты в производстве пищи и кормов. — М.: Де Ли принт, 2002.
3. Лысюк В. М., Гернет М. В., Шаненко Е. Ф., Эль-Регистан Г. И. Активация ферментного комплекса Laminex BG Glucanase Complex в производстве пива//Пиво и напитки. 2010. № 1. С. 12-14.
4. Ермолаева Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. — СПб.: Профессия, 2004. &
