Изменение амилолитической активности ячменя в процессе солодоращения зерна

УДК 663.43 + 557.15

Изменение амилолитической активности ячменя в процессе солодоращения зерна

М. Ф. Ростовская, канд. хим. наук, доцент; Г. П. Антоненко; Ю. В. Приходько, д-р техн. наук, профессор Дальневосточный федеральный университет, Школа биомедицины, г. Владивосток

Ключевые слова: амилолитические ферменты; диастатическая сила; содержание белка; солод; ячмень.

Keywords: amylolytic enzymes; diastatic power; protein composition; malt; barley.

Пивоваренный солод получают контролируемым проращиванием ячменного зерна в определенных температурных условиях. В процессе приготовления солода в зерне протекают сложные биохимические процессы, в результате которых синтезируются и активизируются ферменты, и при участии этих ферментов осуществляются изменения различных компонентов зерна [1].

Амилазы — одни из самых важных ферментов, накапливаемых во время солодоращения. Они расщепляют крахмал, превращают его в сбраживаемые сахара. Гидролиз крахмала в зерне ячменя осуществляетя в основном четырьмя ферментами: а-амилазой, р-амилазой, предельной декстриназой и а-глюканазой. Активность этих четырех крахмалодегради-рующих ферментов в совокупности называется диастатической силой (ДС). Ее измеряют для оценки способности солода превращать крахмал в сбраживаемые дрожжами сахара, что служит одним из определяющих свойств качества солода [2]. Уровень ДС в хорошем солоде должен быть достаточно высок, для светлого солода ДС должна составлять более 220 ед. Виндиш — Кольбаха (°WK) [3].

Хотя ДС представляет собой суммарную активность нескольких ферментов, расщепляющих крахмал, которые накапливаются или активируются во время солодоращения, считается, что в величину ДС наибольший вклад вносят р-амилазы. При этом р-амилазная активность хорошо коррелирует со значением ДС [2]. А так как в зрелом непро-росшем зерне ячменя присутствуют Р-амилазы, некоторые исследователи предлагают использовать уровень Р-амилаз непроросшего ячменя для предсказания активности амилоли-тических ферментов в готовом солоде [4].

Для получения солода пригоден не всякий ячмень. Согласно ГОСТ «Ячмень пивоваренный» [5] ячмени, предназначенные для со-лодоращения, должны обладать определенными характеристиками. Одни из важнейших требований к пивоваренному ячменю — низкое содержание белка и высокое содержание крахмала. Содержание белка в пивоваренном ячмене не должно превышать 12 %.

Считается, что ячмень, содержащий более высокий уровень белка в непроросшем зерне, будет производить более высокий уровень

Таблица 1

Образец ячменя Влажность, % Массовая доля белковых веществ, % СВ ДС °WK, СВ

Айдзу 9,5 13,8 50,1

Приморский 89 8,2 12,2 78,5

Приморский 98 6,9 12,7 75,2

Приморский 136 8,2 12,9 75,0

Приморский 137 7,7 14,6 70,2

1 технология

амилолитических ферментов [6]. Но не все авторы согласны с прямо пропорциональной зависимостью между уровнем белка и образованием амилолитических ферментов во время солодоращения [7, 8].

Цель нашей работы — исследовать соотношение между уровнем белка в ячмене и диастатической силой непроросшего зерна и све-жепроросшего солода, а также изучить, как влияет содержание белка в зерне на накопление амилолитиче-ских ферментов в процессе солодо-ращения на примере дальневосточного ячменя.

Для исследования использовали пять сортов ячменя урожая 2011 г. с различным уровнем белка. Сорта Айдзу и Приморский 137 имели высокое содержание белка в пересчете на сухое вещество — 13,8 и 14,6% соответственно. У сортов Приморский 89, Приморский 98, Приморский 136 содержание белка составляло 12-13%. Сорта ячменя Приморский выращены в Приморском крае, сорт Айдзу — в Амурской области. Химические показатели зерна представлены в табл. 1.

Лабораторное солодоращение проводили при 17 °С в течение 4 сут в следующем режиме [9]: замачивание — 4 ч; воздушная пауза — 16 ч; повторное замачивание — 4 ч; последующее проращивание — в течение 75 ч, при периодическом орошении и ворошении. Проращивание прекращали, когда росток достигал 2 /3 от длины зерна. Общее время солодоращения составило 99 ч. После этого свежепроросший солод подвергали сушке. Высушенный солод анализировали. Часть солода продолжали растить после 99 ч со-лодоращения еще трое суток, поддерживая необходимый уровень влажности солода, чтобы проследить дальнейшее изменение диа-статической силы.

Во время проращивания ежедневно контролировали содержание влаги в зерне и измеряли диастатиче-скую силу. Зерно орошали по мере необходимости, следя за тем, чтобы уровень влаги в зерне не начинал уменьшаться. После 99 ч солодора-щения степень замачивания зерна составляла от 46 до 52% в зависимости от сорта ячменя.

Измерение диастатической силы проводили по методу Вин-диш — Кольбаха, основанному на

4 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ 17

технология'

Таблица 2

Показатель Сорт

Айдзу

Время от начала солодоращения 0 4 25,5 52 73 98 121 169

Содержание влаги, % 9,5 28,3 34,9 45,3 53,4 52,2 57,6 58,4

ДС, ^К 45,3 88,1 90,5 128,9 140,5 145,3 124,8 116,3

ДС, ^К, СВ 50,1 72,3 138,9 235,5 301,8 304,1 294,2 279,7

Приморский 89

Время от начала солодоращения 0 4 26,5 49 72 96,5 119 169,5

Содержание влаги, % 8,2 29,5 38,6 41,1 42,2 46,6 46,3 49,2

ДС, ^К 72,1 22,7 73,2 102,9 135,6 161,4 236,7 241,0

ДС, ^К, СВ 78,5 32,2 122,2 174,6 233,8 302,5 401,1 454,6

Приморский 98

Время от начала солодоращения 0 4 24 46 72 95 105,5 142,5

Содержание влаги, % 6,9 29,3 34,9 41,1 42,7 47,3 51,6 56,5

ДС, ^К 69,9 33,4 81,4 97,8 123,5 158,9 179,2 224,5

ДС, ^К, СВ 75,2 47,4 125,0 166,0 215,5 301,2 370,0 461,8

Приморский136

Время от начала солодоращения 0 4 26 49,5 71 95,5 118 169,5

Содержание влаги, % 8,2 30,1 37,6 43,0 47,9 47,5 46,8 48,3

ДС, ^К 9,7 47,5 92,5 125,7 158,2 195,1 240,5

ДС, ^К, СВ 13,9 76,2 162,4 241,3 301,0 366,4 465,2

Приморский137

Время от начала солодоращения 0 4 25 50 75,5 96 110,5 150,5

Содержание влаги, % 7,7 25,9 41,7 42,9 48,9 48,0 43,7 46,5

ДС, ^К 64,8 7,2 72,8 87,9 96,4 140,2 134,0 152,0

ДС, ^К, СВ 70,2 9,7 124,9 153,8 188,7 269,7 318,7 284,1

Время солодоращения, ч

— Приморский 89 — Приморский 137 — Приморский 136 —  Приморский 98 — — Айдзу

Изменение диастатической силы ячменя в процессе солодоращения

Таблица 3

Образец солода Влага, % Содержание белка, % СВ ДС, ^К, СВ в свежепроросшем солоде после 99 ч проращивания ДС, ^К, СВ в сухом солоде

Айдзу 5,7 13,1 304,1 149,2

Приморский 89 7,8 13,6 310,5 201,4

Приморский 98 4,8 13,1 320,0 205,9

Приморский 136 6,3 13,4 305,0 171,5

Приморский 137 5,7 15,1 275,5 190,6

осахаривании крахмала солодовой вытяжкой [10]. Результаты измерения представлены в табл. 2 и на рисунке.

Сушку свежепроросшего солода всех сортов начинали в одно и то же время — по прошествии 99 ч от начала солодоращения. Режим сушки: 8 ч подвяливали зерно при 50 °С, затем каждые 2 ч увеличивали температуру на 5 °С, достигая температуры 80 °С, при которой зерно выдерживали 2 ч.

В высушенных образцах солода определяли содержание влаги, содержание белковых веществ и ДС (табл. 3).

Как показано в табл. 1, для Приморских сортов ячменя наблюдали обратную зависимость — чем выше содержание белковых веществ в зерне, тем ниже значение ДС в непро-росшем ячмене. При этом разница в ДС зерна разных сортов крайне незначительна — между сортами Приморский 89 и Приморский 137 она составляет 8 °WK, хотя разница в уровне белка достигает 2,4%. Сорт Айдзу при высоком уровне белка показал наименьшую величину ДС. При этом следует учитывать, что данный ячмень выращен в других климатических условиях.

Изменение диастатической силы в исследуемых сортах в процессе солодоращения происходило по-разному. Первое определение ДС проводили по окончании первого замачивания, через 4 ч после погружения в воду. При этом все Приморские сорта показали уменьшение ДС по сравнению с непророс-шим зерном. Это можно объяснить тем, что ферменты р-амилазы содержатся как в непроросшем зерне, так и в солоде, но как разнородные группы ферментов. р-Амилазы, находящиеся в зерне, подвергаются протеолитическому расщеплению и активации во время процесса соло-доращения, производя «солодовый» тип р-амилаз [4]. После первого замачивания р-амилазы зерна начали расщепляться, а синтез р-амилаз солода еще не начался. В зерне Айдзу уменьшения ДС после первого замачивания мы не наблюдали. Возможно, период перед началом синтеза амилолитических ферментов у этого сорта короче.

Контролируя ДС в дальнейшем, получили два типа кривых (см. рисунок). В одних случаях

18 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2012

Технология

(Приморский 89, Приморский 98, Приморский 136) ДС непрерывно возрастает и даже после 7 сут проращивания не отмечали ее уменьшения. В других случаях (Айдзу, Приморский 137) после достижения максимума на 3-5-е сутки ДС начала уменьшаться. Но если у сорта Айдзу максимум ДС приходится на третьи сутки солодоращения, то у Приморского 137 — на пятые. Похожую картину изменения ами-лолитических ферментов — либо высокую активность до седьмого дня проращивания, либо спад на 3-4-е сутки ранее наблюдали на примере бразильских сортов ячменя. Тип синтеза амилолитических ферментов во время проращивания авторы связывают с генетическими особенностями зерна ячменя [11]. В нашем случае кривые с максимумом ДС и дальнейшим ее уменьшением показали сорта с наибольшим содержанием белка в зерне — 13,814,6%. У сортов с содержанием белка 12-13% наблюдали плавное увеличение ДС на протяжении семи суток проращивания.

Сорта Приморский 89 и Приморский 98 показали сходные кривые роста амилолитической активности (см. рисунок). Ранее нами показано, что эти сорта близки по многим показателям [12].

Сушку свежепроросшего солода из всех сортов ячменя начинали в одно и то же время — по прошествии 99 ч от начала солодораще-ния. Показатели ДС в этот момент представлены в табл. 3. Наименьшее значение ДС в это время отмечали у самого высокобелкового сорта — Приморский 137.

После высушивания солода ДС значительно уменьшилась. Можно отметить, что режим сушки был подобран неудачно. Обычно при сушке светлого солода теряется 30-40% амилолитической активности [1], а в нашем случае потери были значительно выше. Причем, наибольшие потери ДС наблюдали у сортов Айдзу и Приморский 136, которые высушивали одновременно в одной установке.

Таким образом, исследовав влияние уровня белковых веществ в зерне на ДС свежепроросшего солода, установили, что количество белковых веществ влияет на накопление амилолитических ферментов во время солодоращения, но при этом

мы не обнаружили прямо пропорциональную зависимость между уровнем белков и ДС свежепроросшего солода. Максимальный уровень ДС для разных сортов ячменя наблюдается в разное время, прошедшее от начала солодоращения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоренко, Б. Н. Инженерия пивоваренного солода/Б. Н. Федоренко. — СПб.: Профессия, 2004. — 248 с.

2. Delcour, J. A. Malt diastatic power. Part 1. A modified EBC diastatic power assay for the selective estimation of p-amilase activity. Time and temperature dependence of the release of reducing sugars /J. A. Delcour, S. G Verschaeve // J. Inst. Brew. — 1987. — 93 (5). — P. 296-301.

3. Миледина, Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении/Т. В Миледина. — СПб.: Профессия, 2003. — 304 с.

4. Gibson, T. S. Diastatic power in malting barley: contributions of malt parameters to its development and the potential of barley grain beta-amylase to predict malt diastatic power/T. S. Gibson, V. Solan // J. Inst. Brew. — 1995. — 101 (4). — P. 227-280.

5. ГОСТ 5060-86. Ячмень пивоваренный.

6. Бэмфорт, Ч. Новое в пивоварении/Ч. Бэмфорт. — СПб.: Профессия, 2007. — 520 с.

7. Agu, R. C. Some relationships the protein nitrogen of barley and the production of amylolytic enzymes during malting/R. C. Agu, G. H. Palmer // J. Inst. Brew. — 1998. — 104 (5). — P. 273-276.

8. Wang, J. Genotypic and environmental variation in barley p-amilase activity and its relation to protein content/J. Wang, G. Zhang, J. Chen, Q. Shen, F. Wu // Food Chemistry. — V. 83. — 2003. — P. 163-165.

9. Ефимова, Г. Р. Солодоращение ячменя в католите и анолите/Г. Р. Ефимова, В. В. Егоров // Пиво и напитки. — 2002. — № 4. — С. 20-21.

10. Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 536 с.

11. Georg-Kraemer, J. E. Structural and regulatory differences in amylase isoenzymes in germinating Brazilian barley cultivars/J. E. Georg-Kraemer, S. S. Cavalli // Genetics and Molecular Biology. — V. 26. — № 1. — P. 69-75.

12. Ростовская, М. Ф. Влияние сроков хранения ячменя на солодовенные качества зерна // М. Ф. Ростовская, Ю. Ю. Гладких, А. Г. Клыков, Ю. В. Приходько // Пиво и напитки. — 2011. — № 3. — С. 50-52. <S

Shippi Fresh Lime — кисло не будет!

Этим летом в продажу поступает новая линейка газированных напитков торговой марки «Шиппи» — «Shippi Fresh Lime». Новый продукт стал продолжением серии лимонадов «Шиппи», сделанных на ледниковой воде, натуральной вкусоароматической основе и с добавлением сока лайма.

«Shippi Fresh Lime» — первая и единственная на данный момент линейка лимонадов с яркими вкусами, сделанная на основе натурального сока ставшего не так давно популярным в России «зеленого лимона» — лайма. Этот чудесный фрукт с блестящей гладкой желтовато-зеленой кожурой служит прекрасным дополнением к множеству напитков. ЗАО «Водная компания «Старый источник» отобрала четыре самых ярких и удач-

ных сочетания с лаймом. Это оригинальная кола, освежающая перечная мята, терпкая горечь протертой лимонной цедры и нежный ароматный настой цветов бузины. Каждый из этих самостоятельных вкусов лимонада компания «Старый источник» освежила натуральным соком лайма. В итоге получились прохладительные напитки, которые необыкновенно бодрят и тонизируют даже в самую сильную жару и летний зной.

Этот лимонад для тех, кто устал от привычных серых вкусов, для тех, кто хочет попробовать что-то новое, экзотическое, но при этом абсолютно натуральное. Для тех, кто хочет по-настоящему освежиться и взбодриться без опостылевших энергетических напитков с критическим содержанием кофеина. К тому же вся линейка «Shippi Fresh Lime» может стать отличной основой для приготовления множества алкогольных коктейлей.

Фирменная утонченная бутылка «Шиппи» с оригинальной этикеткой выглядит очень эстетично. Дизайн выполнен в легком молодежном стиле. Минимализм — его основа, именно он подчеркивает простоту и стиль продукта. Все, кто хоть раз испробовал вкус восхитительного лайма и напитков на его основе, вряд ли сможет забыть его пронзительную свежесть.

4 • 2012

ПИВО и НАПИТКИ 19