CC BY
62
УДК 663.11+663.43+557.15
Влияние параметров солодоращения на качество пшеничного солода
М. Ф. Ростовская,
канд. хим. наук, доцент; А. Н. Извекова; Н. Н. Извекова
Дальневосточный федеральный университет, Школа биомедицины, г. Владивосток
Традиционное сырье для получения пива — ячменный солод. Но в пивоварении используют и пшеницу. Из пшеницы получают пшеничный солод, который применяют для получения различных сортов пива верхового брожения [1]. При этом доля пшеничного солода в засыпи может составлять до 80% [2]. Пшеницу и пшеничный солод также используют в качестве добавки к ячменному солоду (3-10%) в пивной индустрии для увеличения выхода экстракта и получения более стабильной пены, кроме того, небольшие количества пшеничного солода увеличивают диастатическую силу за-сыпи [3].
Солод получают контролируемым проращиванием зерна. Один из важнейших показателей пивоваренного солода — экстрактивность — зависит от содержания крахмала в зерне. Экс-трактивность обеспечивается рядом сбраживаемых углеводов, которые образуются при гидролизе крахмала во время процессов солодоращения и затирания [1].
Чтобы достигнуть более полного расщепления крахмала, необходимо, чтобы в зерне во время проращивания
образовалось достаточное количество амилолитических ферментов. Гидролиз крахмала в зерне осуществляется в основном четырьмя ферментами: а-амилазой, в-амилазой, предельной декстриназой и а-глюкозидазой. Активность этих четырех амилолитических ферментов в совокупности называется диастатической силой (ДС). Диаста-тическая сила позволяет оценить способность солода превращать крахмал в сбраживаемые дрожжами сахара [1].
На качество пшеничного солода также влияет уровень белка в зерне. Высокий уровень белка снижает выход экстракта солода и затрудняет его переработку [4]. Также высокий уровень белка приводит к уплотнению белково-крахмального комплекса, что ограничивает гидратацию эндосперма во время проращивания и замедляет преобразование эндосперма и образование ферментов [5]. И у пшеницы, и у ячменя, предназначенного для солодоращения, значение уровня белка не должно превышать 12% на сухое вещество [4].
При этом на пивоваренный ячмень имеется ГОСТ [6], регламентирующий параметры зерна ячменя, предназначенного для солодоращения. На пше-
Таблица 1
Показатель Урожай 2010 г. Урожай 2012 г.
Приморская 39 Приморская 40 Московская 39 Приморская 39 Приморская 40 Московская 39
Масса 1000 зерен, г СВ 32,1 37,2 32, 6 31,9 38,8 32,9
Энергия прорастания, % 98,2 98,7 98,6 97,5 97,4 96,6
Способность прорастания, % 98,6 99,0 98,8 98,2 97,9 97,4
Содержание влаги, % 8,3 10,3 11,6 7,8 8,7 8,9
Массовая доля белка, % СВ 13,2 15,3 12,9 16,3 16,3 16,1
Массовая доля крахмала, % СВ 64,1 63,6 62,0 63,8 60,7 59,8
Диастатическая сила СВ, WK 62,8 55,1 57,1 64,4 58,1 60,4
Примечание. СВ — сухое вещество; WK — единицы Виндиш-Кольбаха.
54 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2014
ницу, используемую для получения солода, ГОСТ не существует. Имеется ГОСТ на пшеницу продовольственную [7], но требования к зерну пшеницы, предназначенной для продовольственных целей и для получения солода, противоположны. Для мукомольной промышленности необходимо высокое содержание клейковины, т. е. высокий уровень белка [8], для солодораще-ния же больше подходят сорта с низким содержанием белка [1, 4].
Селекцией специальных сортов пивоваренной пшеницы не занимаются, во всем мире сорта, отвечающие требованиям для солодоращения, подбирают среди уже возделываемых сортов пшеницы [4], хотя в некоторых странах появляются регулярные отчеты по сравнению солодовенных характеристик различных сортов пшеницы [2].
Таким образом, считается, что для получения качественного пивоваренного пшеничного солода пригодны сорта пшеницы с низким содержанием белка и высоким содержанием крахмала, при этом в процессе солодоращения зерно должно быть способно накопить достаточное количество амилолитиче-ских ферментов [4].
Но в последние годы многие страны — поставщики пивоваренного зерна — столкнулись с проблемой вы-сокобелковистого зерна [9]. Поэтому в разных странах проводятся исследования по получению солода удовлетворительного качества из зерна ячменя и пшеницы с повышенным содержанием белка. Канадские сорта ячменя с содержанием белка 16,4% способны давать солод и пиво хорошего качества [10]. Традиционные сорта пшеницы, выращиваемые в Китае, имеют уровень белка 16%. Из такой пшеницы возможно производить солод удовлетворительного качества [11].
Солод получают контролируемым проращиванием зерна. После высушивания свежепроросшего солода корни и ростки удаляют. Корни и ростки проращиваемого зерна богаты гидролизу-емыми белками, поэтому через корни и ростки могут происходить высокие потери белков, что было ранее показано на примере ячменя [12] и пшеницы [13]. Также ранее нами показано, что солод, полученный из зерна пшеницы с большим содержанием белка, может иметь меньший уровень белка по сравнению с солодом, полученным из менее белко-вистого зерна [14].
Условия солодоращения зерна значительно влияют на параметры солода.
Таблица 2
Сорт пшеницы Год урожая Содержание белковых веществ, % СВ
Непророщенное Солод зерно 19...16 °С Солод 15°С Солод 11.15 °С
Приморская 39 2010 13,2 13,6 13,3 13,0
Приморская 40 2010 15,3 14,4 14,0 14,0
Приморская 39 2012 16,3 15,8 17,5* 15,4
Приморская 40 2012 16,3 16,7 17,6* 16,2
Московская 39 2012 16,2 15,6 16,8 14,8
* Эти образцы сушили одновременно. При сушке было допущено превышение температуры по сравнению со всеми остальными образцами.
Таблица 3
Сорт пшеницы Год урожая Диастатическая сила СВ, ед. Виндиш-Кольбаха
Непророщенное зерно Солод 19.16 °С Солод 15°С Солод 11.15 °С
Приморская 39 2010 62,7 327,6 271,4 296,5
Приморская 40 2010 55,1 324,6 312,6 273,8
Приморская 39 2012 64,4 288,6 146,2* 283,1
Приморская 40 2012 58,1 336,8 171,8* 254,1
Московская 39 2012 49,2 301,4 297,9 273,4
* Эти образцы сушили одновременно. При сушке было допущено превышение температуры по сравнению со всеми остальными образцами.
В литературе имеется много данных о влиянии режима солодоращения ячменя на качество солода [1, 2, 4] и гораздо меньше информации о том, как влияют параметры солодоращения на характеристики пшеничного солода [4, 15].
Цель представленной работы — исследовать влияние режима солодо-ращения на уровень белка и уровень диастатической силы в пшеничном солоде.
Исследование проводили на примере пшеницы яровых сортов Приморская 39, Приморская 40 урожая 2010 и 2012 гг., а также озимого сорта Московская 39 урожая 2012 г.
Показатели качества зерна были определены общепринятыми методами [16]. Амилолитическую активность (диастатическую силу) измеряли методом Виндиш-Кольбаха, основанным на титриметрическом определении количества нерасщепленного крахмала после обработки крахмального раствора амилолитическими ферментами, содержащимися в солодовой вытяжке. ДС выражается в единицах Виндиш-Кольбаха, что соответствует количеству граммов мальтозы, образовавшейся из крахмала под действием 100 г солода в течение 30 мин при 20 °С.
Показатели зерна представлены в табл. 1. Все образцы урожая 2012 г. имели аномально высокий для этих сортов уровень белковых веществ в зерне, что, вероятно, связано с экстремальными погодными условиями этого года.
Каждый сорт исследуемой пшеницы проращивали при трех разных режимах: при убывающей (19...16 °С), возрастающей (11.15 °С) и постоянной (15 °С) температуре. Из-за разных температурных режимов зерно прорастало с различной скоростью, поэтому время солодоращения в каждом случае было различным. Самое длительное солодоращение было в режиме возрастающих температур, самое короткое — при убывающих температурах. Окончанием солодоращения служил момент, когда длина ростка составляла 2/3 длины зерна. После этого солод высушивали при повышающихся температурах от 45 до 80 °С.
Данные по содержанию белка в сухом солоде представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, самый низкий уровень белковых веществ оказался в солоде, полученном при режиме солодоращения с возрастающими температурами. Нарушение режима сушки (увеличение длительности и превышение температуры) привело к увеличению содержания белка в пересчете на сухое вещество.
Показатели амилолитической активности сухого солода представлены в табл. 3.
Диастатическая сила непроросшего зерна небольшая. Амилолитические ферменты образуются или переходят в активную форму при проращивании зерна [1]. При этом из начальной величины ДС зерна нельзя предсказать уровень амилолитических ферментов
4 • 2014 ПИВО и НАПИТКИ 55
КОНТРОЛЬКАЧЕСТВА"
в проросшем зерне, образец пшеницы с наибольшим начальным значением ДС не показал максимальное значение ДС в солоде. У всех образцов пшеницы значения ДС были сходны, разница составляла не более 15 ед. WK, в то время как величина ДС в солоде отличалась более чем на 80 ед. WK (не принимая во внимание неправильно высушенные образцы).
Как видно из табл. 3, наибольшая ди-астатическая сила наблюдалась у всех образцов солода, полученных при со-лодоращении в режиме убывающих температур, что согласуется с данными, полученными ранее для немецких сортов пшеницы [3]. Нарушение режима сушки (увеличение длительности и превышение температуры) привело к значительному уменьшению показателя ДС.
Время осахаривания конгрессного сусла, полученного из всех образцов пшеничного солода, составляло 11 -15 мин, при этом определенного соотношения между ДС и продолжительностью осахаривания не наблюдалось. Из литературных данных известно, что сусло из пшеничного солода имеет более высокий йодный показатель по сравнению с суслом, полученным из ячменного солода [4], а время осаха-ривания напрямую не связано с величиной ДС [4, 11].
Таким образом, режим солодора-щения с убывающими температурами
способствует более высокому уровню белковых веществ и более высокой активности амилолитических ферментов. Чтобы получить солод или с уменьшенным содержанием белка, или с наибольшим количеством амилолитических ферментов, для исследуемых сортов пшеницы необходимы разные температурные режимы солодоращения. Нарушение режима сушки приводит к значительному увеличению количества белковых веществ в пшеничном солоде и резкому уменьшению активности амилолитических ферментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кунце, В. Технология солода и пива/В. Кун-це. — СПб.: Профессия, 2009. — 1064 с.
2. Delvaux, F. The effect of wheat malting on the cooloidial haze of white beers/F. Delvaux, F. J. Combes, F. R. Delvaux // MBAA TQ. — 2004. — 41 (1). — P. 27-32.
3. Briggs, D. E. Malt and Malting/D. E. Briggs. — London.: Blackie Academic, 1998. — Р. 723-726.
4. Нарцисс, Л. Технология солодораще-ния/Л. Нарцисс. — СПб.: Профессия, 2007. — С. 540-549.
5. Effects of wheat starch contents on malt qualities/Y.-H. Jin [et al.] // J. Inst. Brew. — 2011. — 117 (4). — Р. 534-540.
6. ГОСТ 5060-86. Ячмень пивоваренный. Технические условия.
7. ГОСТР 52554-2006. Пшеница. Технические условия.
8. Казаков, Е. Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов: учеб. пособие для вузов/Е. Д. Каза-
ков, Г. П. Карпиленко. — 3-е изд. — СПб.: ГИОРД, 2005. — 512 с.
9. Edney, M. J. Amino acid levels in wort and their significance in developing malting barley varieties/M. J. Edney, W. G. Legge, B. G. Rossnagel //18th North American barley researchers workshop and 4th Canadian barley Symposium. Alberta. — 2005. — Р. 99-103.
10. Effects of barley endosperm texture, processing condition requirements and malt and beer quality/R. Leach [et al.] // MBAA TQ. — 2002. — 39 (4). — P. 191-202.
11. Jin, Y. Effects of wheat protein content on endosperm composites and malt quality/Y. Jin, K. Zhang, J. Du // J. Inst. Brew. — 2008. — 114 (4). — Р. 289-293.
12. Agu, R. C. Some relationships between malted barleys of different nitrogen levels and the wort properties/R. C. Agu // J. Inst. Brew. — 2003. — 109 (2). — Р. 106-109.
13. Динамика азотистых веществ в процессе солодоращения зерна пшеницы с различным содержанием белка/М. Ф. Ростовская [и др.] //Химия растительного сырья. — В печати.
14. Пивоваренный солод из сортов пшеницы, возделываемых в Приморском крае/М. Ф. Ростовская [и др.] // Пиво и напитки. — 2009. — № 4. — С. 36-38.
15. Relationship between Kolbach index and other quality parameters ofwheat malt/Y. Jin [et al.] // J. Inst. Brew. — 2012. — 118 (1). — Р. 57-62.
16. Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия/Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 536 с. <&
Влияние параметров солодоращения на качество пшеничного солода
Ключевые слова
диастатическая сила; пшеница; пшеничный солод; содержание белка; солодоращение.
Реферат
В статье представлены результаты исследования по влиянию различных температурных режимов солодоращения пшеницы — при убывающей, возрастающей и постоянной температуре — на уровень белковых веществ и диастатическую силу полученного пшеничного солода. Показано, что режим солодоращения с убывающими температурами способствует более высокому уровню белковых веществ и более высокой активности амилолитических ферментов в пшеничном солоде, режим солодоращения с возрастающими температурами приводит к более низкому уровню белковых веществ в солоде. Нарушение режима сушки приводит к увеличению белковых веществ в пшеничном солоде и катастрофическому уменьшению активности амилолитических ферментов.
Influence of Malting Parameters on the Wheat Malt Quality
Key words
diastatic power; wheat; wheat malt; protein content; malting.
Abstract
The effect of different temperature regimes malting wheat—with decreasing temperature, increasing temperature and constant temperature — on the level of proteins and diastatic power wheat malt were studied in present work. It was demonstrated that malting of wheat with decreasing temperatures promotes higher levels of proteins and higher activity amylolytic enzymes in wheat malt. Malting of wheat with increasing temperatures lead to lower levels of proteins in the malt. Violation of the regime drying leads to an increase of proteins in wheat malt and the catastrophic decrease in the activity of amylolytic enzymes.
Авторы
Ростовская Марина Феликсовна, канд. хим. наук, доцент; Извекова Анастасия Николаевна; Извекова Наталья Николаевна
Дальневосточный федеральный университет, Школа биомедицины, 690950, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8, [email protected]
Authors
Rostovskaya Marina Feliksovna, Candidate of Chemical Science, Associate Professor;
Izvekova Anastsiya Nikolaevna;
Izvekova Nataliya Nikolaevna
Far Eastern Federal University, School of Biomedicine,
8 Suhanova St., Vladivostok, 690950, Russia, [email protected]
56 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2014
