Сортовые особенности качественных показателей зерна озимой ржи для производства солода

УДК 664.874

Сортовые особенности качественных показателей зерна озимой ржи для производства солода

Т. П. Рыжова; И. Н. Грибкова, канд. техн. наук; И. В. Селина, М. С. Созинова

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности Н. К. Лаптева, канд. с.-х. наук;

Л. И. Кедрова, д-р с.-х. наук; Н. З. Сафина, канд. с.-х. наук

НИИ сельского хозяйства Северо-Востока Россельхозакадемии, г. Киров

Ключевые слова: зерно; озимая рожь; ферментированный солод; пентозаны; сусло; сорта; квас.

Keywords: Grain; a winter rye; the fermented malt; pentose; a mash; grades; kvass.

В настоящее время большое внимание уделяется качеству выпускаемой продукции, в том числе напиткам, причем качество выпускаемых напитков целиком и полностью зависит от сырья, применяемого в технологии.

За последние несколько лет наметился заметный рост производства кваса как традиционного русского напитка с полезными свойствами, что связано со справедливым интересом потребителей к здоровой и полезной пище.

Ржаной квас нормализует пищеварение, препятствует размножению вредных болезнетворных микробов, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему. Полезные и целебные свойства кваса закладываются на уровне сырья — зерна ржи, ржаных солодов, а также концентрата квасного сусла, произведенного из них.

Зерно ржи — основной вид сырья, из которого приготавливают ферментированный и неферментированный солоды для производства кваса, качественные показатели которого определяют органолептические и физико-химические характеристики кваса — вкус, аромат, кислотность, цветность и т. д. Например, исследование квасов на основе ржи методом ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии) показывает присутствие ксилозы и арабинозы.

В связи с условиями произрастания и сортовыми особенностями химиче-

ский состав зерна ржи заметно колеблется [1].

Белок ржи состоит из альбумина, глиадина, глобулина и глютелина. Первые два количественно преобладают. Характерная особенность белковых веществ ржаной муки — их способность к весьма быстрому и интенсивному набуханию. При этом значительная часть белков неограниченно набухает и пептизируется, образуя вязкий коллоидный раствор.

В состав белков ржи входят 10 незаменимых (не синтезируемых в организме) аминокислот.

В зерне ржи содержится от 8,09 до 19,13% белка на сухое вещество.

Жира в зерне ржи содержится от 1,7 до 2,0%. Он состоит преимущественно из глицеридов ненасыщенных жирных кислот: линолевой (44,2%), олеиновой (31,9%), линоленовой (4,9%), пальмитиновой (8,1%), мири-стиновой (2,3%), стеариновой (0,2%) и неомыляемых веществ (7,3%) — из жироподобных веществ в зерне содержится фитостерин и лецитин (0,57%). Жир содержится главным образом в алейроновом слое и зародыше.

В состав зерна входят и минеральные соли, часть которых находится в виде растворов в клетках, а часть связана с некоторыми органическими веществами. Зольность зерна (количество минеральных веществ, остающихся после полного сгорания зерна) колеблется от 1,49 до 2,54%, чаще — от 1,8 до 2,0%. При общем количестве золы 1,79% в ней найдено

(% к сухому веществу): К20 — 0,58; №20 — 0,03; СаО — 0,05; Мё0 — 0,29; Р205 — 0,85; Б03 — 0,02; БЮ2 — 0,03; С12 — 0,01.

В зерне ржи содержатся витамины (мг/кг): тиамин — 2-7,8; рибофлавин — 1,5-2,9; никотиновая кислота — 4,1-13,4; пантотеновая кислота — 10,4.

Ферменты зерна ржи представлены а- и в-амилазами и протеиназой. Кроме того, в зерне ржи содержится фермент, способный дезагрегировать и гидролизовать пентозы. Активность этого фермента (в особенности способность дезагрегировать высокомолекулярные пентозаны) резко возрастает при прорастании зерна.

Основной углевод зерен ржи — крахмал, содержание которого в них колеблется от 53 до 63% (на сухое вещество). Кроме того, в зернах ржи присутствует значительное количество других высокомолекулярных углеводов, слизей — гуммивеществ и левулезанов — водорастворимых коллоидных полисахаридов — полифрук-тозидов, образующих при гидролизе фруктозу (левулезу).

Содержание сахаров колеблется от 4,3 до 6,6%, а клетчатки — от 2,04 до 3,32% на сухое вещество.

В зрелом зерне содержится гуммивеществ от 2,5 до 5%, левулезанов — около 3%. Слизи на 90% состоят из пентозанов. Они растворимы в воде и очень гидрофильны. При гидратации объем их увеличивается в 9 раз.

В основном пентозаны по своей структуре — гликопротеины, которые соединены с лигнинами, белками и другими полисахаридами клеточной стенки зерна [5]. По своим свойствам пентозаны бывают растворимыми в воде и нерастворимыми, но по структуре они сходны.

Пентозаны влияют на технологические и биохимические свойства зерна, так как повышенное их содержание в зерне увеличивает период созревания зерна, когда оно находится в состоянии покоя.

В рамках решения проблем технологии квасов брожения с повышенной пищевой и биологической ценностью, со стабильными физико-химическими и органолептическими показателями на основе разработки научно обоснованных требований к зерновому и другому растительному сырью и продуктам их переработки, а также регулирования физиологии и метаболизма различных штаммов

Е46

ПИВО и НАПИТКИ

5 • 2011

Таблица 1

Показатель качества

Сорт ржи Содержание Массовая доля экстракта, %, Продолжительность Кислотность, Цвет, Содержание

влаги, % горячее экстрагирование осахаривания, мин к. ед. Ц. ед. пентозанов,%

Сорта ржи конкурсного испытания (КСИ) 1

Вятка 2 4,9 82,0 22 15,7 4,2 5,9

Фаленская 4 4,6 78,1 28 15,7 4,2 5,4

Рушник 4,8 86,6 20 16,9 3,3 5,3

Дымка 4,7 78,8 25 17,9 4,1 5,5

Кировская 89 4,6 79,1 19 15,7 4,2 5,5

Снежана 4,4 84,9 19 15,7 3,0 5,7

Сорта ржи питомников размножения 1-го года

Вятка 2 4,5 77,8 28 17,8 4,7 5,6

Фаленская 4 4,4 76,6 30 15,6 3,1 5,4

Показатели по ГОСТ Р 52061-2003 <10 >78 <30 <17 <5 —

Таблица 2

Сорт ржи Содержание влаги, % Показатель качества Массовая доля экстракта, %, экстрагирование Кислотность, к. ед. холодное горячее Цвет, Ц. ед. Содержание пентозанов,%

1 Сорта ржи конкурсного сортоиспытания (КСИ) 1

Вятка 2 5,4 56,0 83,9 54,7 9,3 5,8

Фаленская 4 5,6 56,7 81,9 56,0 9,9 5,7

Рушник 5,6 52,8 83,5 49,4 9,3 5,8

Дымка 5,3 59,9 87,5 54,9 9,9 5,7

Кировская 89 5,6 45,1 87,6 43,7 8,7 5,5

Снежана 5,4 58,5 89,8 43,9 9,3 5,6

Сорта ржи питомников размножения 1-го года

Вятка 2 5,2 51,9 90,0 49,1 9,8 5,5

Фаленская 4 5,7 52,4 80,7 43,5 9,8 5,6

Показатели по ГОСТ Р 52061-2003 <10 >40 >80 25-50 7-20 —

дрожжей и молочно-кислых бактерий во ВНИИПБиВП проводится научно-исследовательская работа, которая, в частности, затрагивает такой важный качественный показатель зерна ржи и ржаных солодов, как содержание пентозанов.

Интерес к пентозанам неслучаен, так как именно они влияют на вязкость получаемого в технологии кваса сусла, на аромат готового кваса, а также на образование такого токсичного соединения в концентрате квасного сусла при термической обработке, как оксиметилфурфурол.

Учитывая важность ржаного сырья при производстве традиционного русского напитка, в рамках Межотраслевой НТП «Рожь» проведены совместные исследования ВНИИПБиВП и НИИСХ Северо-Востока по выявлению перспективных сортов озимой ржи, пригодных для производства высококачественного ржаного солода. Проанализированы физико-химические показатели зерна и ржаного солода сортов ржи,

внесенных в Госреестр селекционных достижений и выращенных в НИИСХ Северо-Востока (г. Киров, урожай 2009 г.). Среди изучаемых сортов шесть (Вятка 2, Фаленская 4, Рушник, Дымка, Кировская 89 и Сне-жана) репродуцированы в питомнике конкурсного сортоиспытания (КСИ), кроме того, два сорта (Вятка 2 и Фа-ленская 4) выращены в питомниках размножения 1-го года (Р-1) по производственной технологии.

Из восьми представленных сортов ржи на микросолодовне <^ее§ег» при стандартных условиях были получены образцы неферментированного и ферментированного ржаного солода. Данные по физико-химическим показателям зерна ржи и солодов представлены в табл. 1-3.

Определение физико-химических параметров ржи и ржаного солода проводили общепринятыми методами, а определение пентозанов — по весовому методу [4] и по методу кислотного гидролиза с последующей отгонкой продуктов реакции и их количествен-

ного определения йодометрически [2]. Данный метод — аналог метода определения пентозанов по ГОСТ 10820-75 «Целлюлоза. Метод определения массовой доли пентозанов».

Как следует из данных табл. 1, на анализ была представлена рожь, по своим физико-химическим параметрам удовлетворяющая требованиям ГОСТ 16991-71, предъявляемым ко ржи, предназначенной для проращивания.

Сорт ржи Кировская 89 по показателю прорастаемости на пятые сутки был заметно ниже всех остальных сортов ржи, а самым высоким показателем обладал сорт ржи Рушник.

По такому физико-химическому показателю зерна, как натура, все исследуемые сорта ржи соответствовали требованиям ГОСТа; в конкурсном сортоиспытании наибольшим значением натуры обладали сорта ржи Фален-ская 4 и Рушник, в питомниках Р-1 — сорт Фаленская 4.

Исследуемые сорта ржи можно охарактеризовать как незасоренные, так

5 • 2011

ПИВО и НАПИТКИ

„1

Таблица 3

Сорта озимой ржи

Показатель качества ГОСТ 16991-71 Конкурсное сортоиспытание

Вятка 2 Фаленская 4 Рушник Дымка Кировская 89 Снежана Вятка 2 Фаленская 4

Содержание влаги, % <15,5 8,1 8,4 8,2 9,1 8,6 8,5 8,9 8,3

Натура, г/дм3 >685 697 724 725 692 705 690 698 732

Прорастаемость (на пятые сутки), % >92 96,4 94,6 97,4 93,3 92,3 93,0 96,5 96,2

Масса 1000 зерен, г — 34,3 32,1 31,3 35,4 36,1 36,4 29,7 30,3

Содержание примеси, %:

зерновая — 0,1 0 0,2 0 0,2 0,2 0 0,3

сорная <0,2 0 0 0 0 0 0 0 0

Содержание белка, % — 15,1 12,8 13,5 12,8 14,3 13,6 12,4 10,7

Содержание пентозанов, % — 6,0 6,0 6,0 5,9 5,7 5,9 5,9 5,9

Таблица 4

Сорт ржи

Показатель К онкурсное сортоиспытание Питомник размножения 1-го года

Вятка 2 Фаленская 4 Рушник Дымка Кировская 89 Снежана Вятка 2 Фаленская 4

Зерно 1

Содержание влаги, % 8,1 8,4 8,2 9,1 8,6 8,5 8,9 8,3

Содержание пентозанов (метод по ГОСТ)у, % 6,0 6,0 6,0 5,9 5,7 5,9 5,9 5,9

Содержание пентозанов (метод весовой), % (К=4):

общих 5,4 5,2 5,1 5,4 6,0 4,9 5,2 5,4

водорастворимых 3,9 4,2 4,3 4,2 4,6 4,1 4,0 4,4

водонерастворимых 1,5 1,0 1,8 1,2 1,4 0,8 1,2 1,0

Неферментированный ржаной солод

Содержание влаги, % 4,9 4,6 4,8 4,7 4,6 4,4 4,5 4,6

Содержание пентозанов (метод по ГОСТу), % 5,9 5,4 5,3 5,5 5,5 5,7 5,6 5,4

Содержание пентозанов (метод весовой), % (К=5):

общих 5,7 5,6 5,2 5,5 5,3 5,0 5,7 5,3

водорастворимых 5,3 4,5 3,5 3,8 4,9 3,4 5,3 4,9

водонерастворимых 0,4 1,1 1,7 1,7 0,4 1,6 0,4 0,4

Ферментированный ржаной солод

Содержание влаги, % 5,4 5,6 5,6 5,3 5,6 5,4 5,2 5,7

Содержание пентозанов (метод по ГОСТу), % 5,8 5,7 5,8 5,7 5,5 5,6 5,5 5,6

Содержание пентозанов (метод весовой), % (К=6):

общих 6,0 6,0 5,7 6,0 5,8 5,7 5,7 5,5

водорастворимых 5,8 5,1 4,2 5,7 5,3 4,8 5,3 4,7

водонерастворимых 0,2 0,9 1,5 0,3 0,5 0,9 0,4 0,8

как сорной примеси в исследуемых образцах не обнаружено.

По содержанию белковых веществ (до 19%) наибольшим содержанием белка как в КСИ, так и в питомнике Р-1 обладал сорт ржи Вятка 2, а наименьшим — Фаленская 4.

Количественный уровень пентоза-нов колебался приблизительно на одинаковом уровне у всех образцов ржи.

Данные табл. 2 и 3 говорят о том, что полученный солод из зерна исследуемых сортов ржи удовлетворял требованиям ГОСТ Р 52061-2003, предъявляемым для ржаного солода.

Из числа сортов, выращенных в конкурсном сортоиспытании, наибольшей экстрактивностью по сравнению с другими образцами неферментиро-ванного солода обладал солод из зерна сорта ржи Рушник (86,6%), а наименьшей — Фаленская 4 (78,1%), что коррелирует с высокой степенью прорастания на пятые сутки зерна сорта Рушник. В питомниках размножения первого года при выращивании сортов Вятка 2 и Фаленская 4 на различных участках при соблюдении пространственной изоляции показатели качества неферментированного солода

между вышеназванными сортами различались незначительно. Можно говорить лишь о небольшом преимуществе сорта Вятка 2 по экстрактивности при горячем экстрагировании, о лучших показателях кислотности и цветности солода у сорта Фаленская 4.

Результаты анализа образцов ферментированного солода, полученного из зерна сортов конкурсного сортоиспытания, показали наибольшую экс-трактивность солода у сортов Сне-жана, Кировская 89 и Дымка (89,887,5% — при горячем экстрагировании). При холодном экстрагировании

Е48

ПИВО и НАПИТКИ

5 • 2011

такая закономерность не сохранилась лишь по сорту Кировская 89. В питомниках Р-1 наибольшей экстрактивно-стью обладал солод из зерна ржи сорта Вятка 2.

Такие показатели качества солода, как кислотность и цветность сусла, находились в основном в пределах показаний по ГОСТ Р 52061-2003.

При изучении процесса проращивания ржи было установлено, что содержание пентозанов сокращается в ходе проращивания на 2-13% в образцах неферментированного ржаного солода и на 2-7% в образцах ферментированного ржаного солода, что обусловливает действие пентозаназ, которые более активны при невысоких (12...14 °С) температурах и высокой влажности (42-45%) прорастающего зерна, что подтверждается литературными данными [3].

Для получения более точных результатов количественного содержания пентозанов во ржи и ржаном солоде их количество определяли двумя методами — весовым и методом кислотного гидролиза (табл. 4).

Весовой метод количественного определения пентозанов охаракте-

ризовал себя как не очень точный и требующий доработки, так как в ходе его проведения были внесены константы пересчета результатов измерений как во ржи, так и в нефер-ментированном и ферментированном ржаных солодах.

Поэтому базовым методом определения пентозанов послужил метод кислотного гидролиза, причем при проведении анализа условия проведения применяемого метода были уточнены, так как в ходе определения пентозанов в ржаном ферментированном и нефер-ментированном ржаных солодах были получены завышенные результаты в среднем на 27%.

Данный факт объясняется тем, что в ржаном солоде содержится большое количество гексоз, при кислотном гидролизе которых образуется окси-метилфурфурол, который и завышает титрометрические результаты опыта. Для более точного определения пенто-занов в ржаных солодах было принято решение применить двойную перегонку, в ходе которой оксиметилфурфурол разлагается до органических кислот.

Исследования качества ржи и ржаного солода, а также применяемых

методов анализа будут продолжены в результате чего авторы надеются изучить влияние уровня содержания пентозанов во ржи на показатели качества концентрата квасного сусла и кваса, а также выявить перечень сортов ржи, наиболее пригодных для производства высококачественного ржаного солода, что, несомненно, позволит улучшить качество производимого концентрата квасного сусла и готового хлебного кваса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Козьмина, Н. П. Биохимия зерна и продуктов его переработки/Н. П. Козьмина. — Колос, 1976. — 375 с.

2. Химико-технологический контроль производства солода и пива/П. М. Мальцев [и др.]. — М.: Пищевая промышленность, 1976.

3. Нарцисс, Л. Технология солода/Л. Нарцисс. — М.: Пищевая промышленность, 1976. — 503 с.

4. Тимощенко, А. С. Весовой метод определения содержания пентозанов в зерне озимой ржи/А. С. Тимощенко, А. А. Гончаренко // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2004. — № 4. — С. 8-11.

5. Karlsson, R. Pentosans in rye. Cereal chem.., 58,5/R. Karlsson. — P. 213-225. <S

25-26 октября 2011 г., Москва

Ш-й Международный семинар «Сырьевая база для солодовенного и пивоваренного производства»

Организатор

Национальный союз производителей пивоваренного ячменя и солода

Генеральный спонсор семинара

^СТРАХОВОЙ ДОМ

Основные темы

Мировой и российский рынок ячменя, хмеля, солода и пива

Пивоваренный ячмень: прошлое, настоящее и будущее агропроектов

Берлинская программа 2010 / 2011 — последние результаты

Возможности возрождения хмелеводческой отрасли России

Кризис независимой солодовенной отрасли России: «Кто виноват и что делать»

Термостойкая бета-глюканаза — мировое новшество в пивоваренном ячмене

Агротехнологические и климатические факторы,

влияющие на качественные показатели пивоваренного ячменя

Управление балансом: урожай — себестоимость зерна

СЗР — инструмент повышения урожайности и снижения себестоимости

Уникальный промышленный метод сортировки партий товарного ячменя

по уровню белка

Организация торговли пивоваренным ячменём в Европе «от фермера до солодовщика / пивовара»

Инструменты профессионального средне- и долгосрочного планирования цены, предложения и спроса на пивоваренный ячмень

Контакты: тел. +7 (495) 988-77-91, факс +7 (485) 353-88-54. E-mail: info@barley-malt.ru

5 • 2011 ПИВО и НАПИТКИ 49