Пригодность ячменя сорта Гонор для пивоваренной промышленности

Пригодность ячменя сорта Гонор для пивоваренной промышленности

1Е.Д. Фараджева, А.Е. Чусова, А. Дамдинсурэн, О.Н. Ярославцева

Воронежская государственная технологическая академия

Ячмень для производства пива — традиционная зерновая культура, так как изготовляемый из него солод придает пиву те специфические вкус и аромат, которые отличают его от других продуктов брожения. Другие злаки применяются как добавки.

Требования к товарным партиям пивоваренного ячменя определяются стандартом ГОСТ 5060-86. В стандарте на пивоваренный ячмень отражена лишь незначительная часть показателей, характеризующих товарные качества зерна, а также химические (содержание белка) и физиологические (про-растаемость зерна) свойства. Большинство же важнейших химико-технологические показателей ячменя не регламентированы государственным стандартом вследствие сложности их контроля в условиях заготовок зерна. Однако перед переработкой зерна на пивоваренных заводах такая оценка обязательна.

Эксперимент по оценке качества сорта ячменя Гонор, выращенного на различных агроучастках НИИ ЦЧП им. В.В. Докучаева, проводили с целью выявления пригодности его к пивоварению. Он включает последовательность операций, позволяющих на основании исследования физико-химических показателей зерна и получения из него солода определить товарные и технологические свойства ячменя.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи: выбор перспективных агроучастков НИИ ЦЧП им. В.В. Докучаева для возделывания пивоваренного ячменя сорта Гонор; исследовали физико-химические показатели солода, полученного из ячменя с различных агроучастков.

Для выбора перспективных агроуча-стков анализировали ячмень, выращенный на агроучастках 027, 05, 2, 4, 12, 21, 25, 31 НИИ ЦЧП им. В.В. Докучаева, по следующим параметрам:

физиологические (энергия и способность прорастания, жизнеспособность, водочувствительность);

физические (натура, абсолютная масса, крупность и выравненность, пленча-тость);

химические (массовая доля влаги, содержание экстрактивных веществ, содержание белка и крахмала, титруемая кислотность).

Зерно пивоваренного ячменя имеет определенную форму: эллиптическую, ромбическую или овальную. У удлиненного зерна при соложении остаются не-растворенными конус, что увеличивает потери. Исследуемые образцы ячменя имеют овальную форму.

В результате исследования ячменя сорта Гонор получили физико-химические и физиологические показатели, представленные в табл. 1.

Другим важным химическим показателем служит содержание белка. Чем больше его в зерне, тем труднее проращивать. Содержание белка в зерне должно быть не более 12 %. Все исследуемые образцы ячменя соответствуют требованиям стандарта. Отметили зависимость между содержанием крахмала и белка. Наибольшее содержание белка — в образцах ячменя с аг-роучастков 2, 4, 12 и 05. В этих же образцах наблюдали пониженное содержание крахмала. Содержание белка у образца ячменя с агроучастка 12 на 0,8 % больше, чем у ячменя с агроуча-стка 31. Этот же образец ячменя содержит крахмала на 7,3 % меньше, чем у ячменя с агроучастка 31, т.е. с увеличением содержания белка понижается содержание крахмала.

Для характеристики качества пивоваренного ячменя имеет значение содержание наружных оболочек (пленча-тость), поскольку при повышенной плен-чатости снижается экстрактивность и может ухудшиться вкус пива из-за имеющихся в оболочках горьких веществ, переходящих в сусло. У пивоваренных сортов ячменя пленчатость не должна быть выше 9 %. При исследовании образцов ячменя наблюдали зависимость пленчатости от экстрактивности. У образца 12 пленчатость завышена на 0,3 %. В связи с этим содержание экстрактивных веществ уменьшилось на 3,7 %. Меньше всего пленок в образце 31, поэтому и содержание экстрактивных веществ в этом образце наибольшее.

Важнейший показатель — экстрак-тивность ячменного зерна [количество сухих веществ (%), способных при определенных условиях перейти под действием ферментов в раствор]. Количество экстрагированных веществ (плотность сусла) непосредственно определяет качество пива и его выход.

Лучшие отечественные сорта содержат 78-80 % экстрактивных веществ. Экстрактивные вещества представлены в основном крахмалом зерна. Содержание экстрактивных веществ в образцах с аг-роучастков 05, 027, 25 и 31 — в норме, т.е. не менее 78 %, а в образцах с агро-участков 2, 4, 12 и 21 этот показатель на 0,8-5,7 % ниже нормы. Если сравнить содержание экстрактивных веществ с участков 12 и 31, то разница составит 6,1 %. Таким образом, наблюдали зависимость экстрактивности от содержания крахмала, т.е. на агроучастке 31 содержание крахмала наибольшее, следствием этого является наибольшее содержание экстрактивных веществ.

Натура — это масса 1 дм3 зерна, выраженная в граммах. Натура пивоваренных ячменей колеблется от 600 до 750 г/дм3. Лучшими считаются ячмени с натурой 680-750 г/дм3, средними — с натурой

Таблица 1

Показатель Сорт Гонор, Е ыращенный на агроучастках

027 | 05 2 1 4 12 21 25 | 31

Массовая доля влаги, % 9,8 10,1 10,3 9,8 9,6 10,2 9,5 10,0

Содержание экстрактивных веществ, % 79,4 78,5 76,3 76,2 74,3 77,2 79,5 80,4

Массовая доля белка, % 11,2 11,6 11,8 11,7 11,9 11,5 11,2 11,1

Крупность, % 75,2 72,4 67,5 52,5 72,4 86,2 88,1 86,5

Выравненность, % 75,2 81,3 82,4 83,0 72,4 86,2 88,1 86,5

Способность к прорастанию, % 92,5 95,2 94,4 99,1 92,2 96,3 98,3 96,5

Натура, г/дм3 640 638 628 652 654 630 667 660

Абсолютна масса, г 45,3 42,7 38,4 38,2 33,2 39,1 45,6 46,2

Пленчатость, % 7,0 7,3 7,7 7,3 9,3 7,5 7,0 6,8

Водочувствительность, % 11,1 11,0 12,3 11,5 9,0 10,6 13,0 12,4

Массовая доля крахмала, % 62,8 62,0 59,0 59,1 56,9 61,3 62,9 64,2

Титруемая кислотность, см3 раствора NaOH, конц. 1 моль/ дм3 на 100 г ячменя 1,8 2,3 2,2 1,9 2,0 2,2 1,9 2,1

Урожайность, т/га 31,7 29,8 29,2 27,2 31,1 32,1 33,1 32,7

ПИ]

НАЛИТСИу 5 •

2004

Рис. 1. Зависимость крупности зерна от урожайности: 1 — агроучасток 027; 2 — агроучасток 05; 3 — агроучасток 2; 4 — агроучасток 4; 5 — агроучасток 12; 6 — агроучасток 21; 7 — агроучасток 25; 8 — агроучасток 31

Рис. 2. Зависимость выравненности зерна от урожайности: 1 — агроучасток 027; 2 — агроучасток 05; 3 — агроучасток 2; 4 — агроучасток 4; 5 — агроучасток 12; 6 — агроучасток 21; 7 — агроучасток 25; 8 — агроучасток 31

600-700 г/дм3. Анализируемые образцы ячменя сорта Гонор относятся к среднему ячменю, так как наименьшая натура 628 г/дм3 у ячменя, выращенного на агроучастке 2, а наибольшая натура — 667 г/дм3 у ячменя, выращенного на аг-роучастке 25.

Абсолютной массой зерна называют массу сухого вещества 1000 зерен. Ячмень, имеющий массу 1000 зерен до 40 г, считается легким, до 44 г— средним, более 45 г — тяжелым. Ячмень с агро-участков 2, 4, 12 и 21 относят к легкому ячменю, с агроучастка 05 — к среднему ячменю, так как содержание абсолютной массы в этом ячмене составляет 42,7 г. К тяжелому ячменю относят ячмень с агроучастков 027, 25 и 31, так как абсолютная масса этого ячменя выше 45 г.

Основным показателем физиологической полноценности ячменя, определяющим его пригодность для производства солода, служит способность прорастания. Способность к прорастанию (процент проросших зерен) определяли на 5-е сутки проращивания. Ячмень с агро-участков 05, 4, 21, 25 и 31 имеет способность к прорастанию не менее 95 %, что соответствует ГОСТ 5060 (I класс), а ячмень с агроучастков 027, 2, 12 имеет способность к прорастанию не менее 90 %, что соответствует II классу.

Водочувствительностьхарактеризует снижение способности к прорастанию даже при небольшом избытке воды. Во-дочувствительность выражается разницей между количеством проросших зерен при оптимальных и избыточных количествах воды. Если разница менее 25 %, то ячмень маловодочувствитель-ный, при 26-45 % — водочувствитель-ный, при разнице более 45 % — у зерна значительная водочувствительность. Проанализировав весь ячмень с различных агроучастков, пришли к выводу, что

все образцы ячменя неводочувствитель-ные, так как разница между количеством проросших зерен при оптимальных и избыточных количествах воды не превышает 25 %.

Крупность и выравненность зерна определяли ситовым анализом: просеиванием зерна последовательно через три металлических сита с прямоугольными отверстиями длиной 20 мм и шириной 2,8; 2,5 и 2,2 мм. Содержание крупного зерна (крупность) — это сход с сита 20 х 2,5 мм. Норма по ГОСТу не менее 85 % для первого и 60 % для второго классов. Крупное зерно содержит больше веществ, определяющих плотность пива; оно равномерно замачивается, равномерно растворяется, меньше греется при соложении, а также выравненность зерна по размеру (сумма двух наиболее крупных фракций в процентах к навеске) служат сортовыми признаками. Есть типично мелкозерные и крупнозерные сорта, хотя существенное влияние на формирование этих признаков оказывают также погодные условия и агротехнические мероприятия. Только образцы с агроучастков 25, 21, 31 соответствуют ГОСТ 5060 на ячмень I класса, а с других агроучастков — только на ячмень II класса.

При исследовании ячменя с различных агроучастков установили, что у крупного однородного ячменя величины крупности и выравненности совпадают. Это обнаружилось на агроучастках 31, 25, 21, 12, 027. Мелкий ячмень с агро-участков 05, 2 и 4 при невысоком значении крупности хорошо выравнен. По полученным значениям крупности и вы-равненности (табл. 1) построили диаграммы зависимости их от урожайности (рис. 1,2).

Проанализировав в совокупности показатели, представленные в табл. 1, пришли к выводу, что наилучшими являют-

ся образцы ячменя, выращенные на аг-роучастках 027, 21, 25 и 31, из которых в дальнейшем получали пивоваренный солод.

Также установили (см. рис.1, 2), что чем больше урожайность, тем ячмень крупнее и более выравнен. Такая закономерность обнаружена и на агроучаст-ках 31, 25, 21 и 027.

Производство пивоваренного солода включает следующие основные этапы: замачивание, проращивание и сушка.

Перед замачиванием очищенный и отсортированный ячмень мыли, снимали сплав, дезинфицировали КМп04 в количестве 30-50 г/1 т ячменя. Известно, что перманганат калия служит не только дезинфицирующим средством, но и стимулятором роста. Выдерживали с дезинфицирующим средством 1-2 ч.

Для замачивания использовали воздушно-оросительный способ. В ходе замачивания определяли массовую долю влаги, температуру воды для замачивания поддерживали в пределах 10...14 °С. Замачивание проводили до достижения массовой доли влаги ячменя 42-44 %.

Проращивание проводили в солодора-стильном ящике при температуре 12...16...13 °С. Основная цель проращивания — накопление в зерне максимального количества активных ферментов, поэтому на каждые сутки солодораще-ния определяли амилолитическую, оса-харивающую, протеолитическую и дек-стринолитическую активности ферментов солода. Амилолитическая активность характеризует способность ферментов солода катализировать расщепление крахмала в основном на декстрины с небольшим количеством олигосаха-ридов. Эта активность обусловлена главным образом присутствием а-амилазы (рис. 3). Быстрое накопление амилоли-тической активности происходило до 4-х суток проращивания. Максимум

0 2 4 6 8

Продолжительность проращивания, сут

-участок 027;- участок 25;

- участок 21;- участок 31;

Рис. 3. Изменение амилолитической активности солода в процессе проращивания с различных агроучастков

0 2 4 6 8

Продолжительность проращивания, сут

-участок 027;- участок 25;

- участок 21;- участок 31;

Рис. 4. Изменение осахаривающей активности солода в процессе проращивания с различных агроучастков

7

6

5

4

I 3

2

1

0

амилолитической активности достигается на 6-е сутки проращивания, а на 7-е и 8-е сутки практически остается без изменения. У солода, полученного из ячменя, возделанного на агроучастке 31, отметили наибольшее значение амило-литической активности. Активность же ячменя с агроучастков 027, 21, 25 на 3,5; 1; 2,2 % соответственно меньше, чем с агроучастка 31.

Осахаривающая активность характеризует способность ферментов катализировать гидролиз крахмала до восстанавливающих сахаров. Активность солода характеризуется числом единиц оса-харивающих ферментов, содержащихся в 1 г солода. Эта активность обусловлена присутствием Р-амилазы (рис. 4). Р-Амилаза в отличие от а-амилазы присутствует в непроросшем ячмене. Как видно на рис. 4, активность Р-амилазы резко возрастает до 4-х суток ращения, затем прирост ее незначителен. Наибольшее количество накапливается к концу проращивания. Максимальное значение активности наблюдается у солода из ячменя, выращенного на агро-участке 31. Значение осахаривающей активности солода, полученного из ячменя с агроучастка 31, выше, чем у солода, полученного из ячменя с участка 027, на 1,6 %, с участка 25 — на 1,2 %, с участка 21 — на 0,7 %.

Декстринолитическая активность характеризуется способностью ферментов катализировать гидролиз конечных дек-

стринов (фосфодекстринов) со связью 1-6 до редуцирующих сахаров. Изменение величины декстринолитической активности представлено на рис. 5. Наи-

ПИВО и НЛПИТКИ

5•2004

большая активность наблюдается у ячменя, выращенного на агроучастке 31, а наименьшая активность — у ячменя, выращенного на агроучастке 027. Кроме того, максимальное накопление активности наблюдается на 6-е сутки проращивания.

За единицу протеолитической активности принимается такое количество фермента, под действием которого в стандартных условиях (рН 4,8, температура гидролиза 40 °С, время проведения реакции 60 мин) гидролизуется 1 г белка, составляющий 50 % количества, введенного в ферментативную реакцию субстрата, до продуктов, не осаждаемых трихлоруксусной кислотой. Максимум активности протеолитических ферментов у исследуемых образцов ячменя накапливается на 6-е сутки ращения. Причем резкое повышение наблюдается до 4-х суток проращивания. Изменение величины активности протеолитических ферментов изучаемых образцов ячменя с различных агроучастков в процессе проращивания представлено на рис. 6. У солода, полученного из ячменя с агроучастков 31, 027, 21 и 25, наибольшее значение протеолитической активности 48,2 ед/г наблюдается у солода из пророщенного ячменя с агроучастка 31. Значение активности протеолити-ческих ферментов солода, полученного из ячменя на агроучастке 31, выше, чем на агроучастках 027, 21, 25, на 6; 2; 3 % соответственно.

Продолжительность проращивания, сут

-участок 025;- участок 21;

- участок 27;- участок 31;

Рис. 6. Изменение протеолитической активности солода в процессе проращивании с различных агроучастков

Таблица 2

Солод, полученный

ГОСТ 29294-92 из ячменя, со следующих

Показатель агроучастков

Высшее качество I класс 027 21 25 31

Проход через сито 2,5x20 мм, %, не более 3,0 5,0 3,0 3,0 2,0 2,0

Массовая доля сорной примеси, %, не более Не допуск. 0,3 0,1 0 0 0

Число зерен, %:

мучнистых, не менее 85 80 88 80 90 92

стекловидных, не более 3 5 3 2 3 2

темных, не более Нет

Массовая доля влаги, %, не более 4,5 5,0 4,1 4,3 4,0 3,8

Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, %, не менее 79,0 78,0 78,0 76,4 78,5 79,6

Разность массовых долей экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помола, % Не более 1,5 1,6-2,5 2,1 2,4 2,0 1,2

Массовая доля белковых веществ в СВ солода, %, не более 11,5 11,5 10,9 11,0 10,0 9,7

Продолжительность осахаривания, мин, не более 15 20 16 18 15 12

Лабораторное сусло:

цвет, см3 раствора йода конц. 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды, не более 0,18 0,20 0,28 0,28 0,25 0,20

кислотность, см3 раствора гидроксида натрия конц. 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла 0,9-1,1 0,9-1,2 1,2 1,2 1,2 1,0

Исходя из полученных данных ами-лолитической, осахаривающей, проте-олитической и декстринолитической активностей (см. рис. 3-6), следует отметить, что проращивание можно осуществлять в течение 6 сут, так как это время обусловливает накопление высоких активностей ферментов солода. После 6 сут проращивания амилолити-ческая, осахаривающая, протеолити-ческая и декстринолитическая активности увеличиваются, но незначительно, поэтому проращивание в течение 7-8 сут неэкономично.

После проращивания свежепророс-ший солод высушивали на лабораторной сушилке по общепринятому режиму. После высушивания солод отбивали от ростков и в течение 1 мес выдерживали в специально предназначенных для хранения солода емкостях. За это время в солоде завершались физико-химические превращения компонентов зерна, что делало его пригодным для производства пива.

Оценку качества полученного солода проводили по следующим физико-химическим показателям: химические (массовая доля экстракта в сухом веществе солода тонкого помола, продолжительность осахаривания и разница массовых долей экстракта грубого и тонкого помола, содержание белка); физико-химические (лабораторного сусла — титруемая кислотность, цвет, продолжительность осахарива-ния; стекловидность, сорная примесь).

В результате исследования получили данные (табл. 2), из которых видно,

что физико-химические показатели со-лодов удовлетворяют требованиям стандарта ГОСТ 29294-92.

Массовая доля экстракта солода характеризует количество сухих веществ солода, которое может перейти в раствор при определенных условиях. Она может колебаться в пределах 70-80 %, считая на сухое вещество. Массовая доля экстракта солода хорошего качества достигает 76-80 %. Разница между массовой долей экстракта ячменя и получаемого из него солода должна быть не более 1,5%. Массовая доля экстракта в сухом веществе (СВ) солода тонкого помола, полученного из ячменя с участков 027, 21, 25, 31, больше 76 %, следовательно, полученный солод относится к солоду хорошего качества.

Кроме того, солод, полученный из ячменя с участка 31, имеет массовую долю экстракта в СВ солода тонкого помола 79,6 %. Этот солод относится к солоду высокого качества. Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола у солода, полученного из ячменя с участка 31, выше, чем у солода, полученного из ячменя с участков 027, 21 и 25, на 1,6; 3,2; 1,1 % соответственно. Если сравнить массовую долю экстракта в ячмене и полученном из него солоде, то разница между ними составит на агроуча-стках 31, 25, 21 и 027 соответственно 0,8; 1,1; 0,8 и 1,4 %. Уменьшение содержания массовой доли экстракта в солоде, полученном из ячменя с различных агроучастков, обусловлено потерей сухих веществ ячменя при проращивании на образование ростка и на дыхание ячменя.

О степени растворения можно судить по мучнистости солода, определяемой обычно с помощью фаринатома, разделяющего зерна пополам. Часть зерен, оставшуюся в ячейках нижней пластинки, просматривают и подсчитывают (%) мучнистые, стекловидные, темные зерна. Проанализировав солод, установили, что солод, полученный из ячменя с агроучастка 31, имеет наибольшее количество мучнистых зерен по сравнению с солодом, полученным из ячменя с агроучастков 027, 21 и 25, на 4; 12; 2 % соответственно. Кроме того, более мучнистый солод имеет меньшую разность массовых долей экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помола.

Сущность определения продолжительности осахаривания основывается на способности крахмала давать интенсивное синее окрашивание с йодом. Продолжительность осахаривания выражается временем в минутах, которое требуется для полного осахаривания затора при 70 °C. Продолжительность осаха-ривания связана с разностью массовых долей экстракта солода в СВ солода тонкого и грубого помола. Чем меньше степень растворения солода, тем меньше продолжительность осахаривания. Наименьшую продолжительность осахари-вания имеет солод, полученный из ячменя с агроучастка 31. Продолжительность осахаривания у этого солода меньше, чем у солода, полученного из ячменя с агроучастков 027, 21 и 25, на 1,2; 1,3;

0.3.% соответственно. Кислотность солода оказывает большое влияние на ферментативные процессы при затирании. Кислотность у солода, полученного из ячменя с агроуча-стка 31, меньше, чем у солода, полученного из ячменя с агроучастков 027, 21 и 25, на 0,2; 0,4; 0,8 % соответственно. По этому показателю солод, полученный из ячменя с агроучастка 31, относится к высокому качеству, а солод, полученный из ячменя с агроучастков 027, 21 и 25, относится к I классу.

Таким образом, ячмень, выращенный в НИИ ЦЧП им. В.В. Докучаева, и солод, полученный из него, можно рекомендовать для использования в пивоваренном производстве.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хорунжина С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива. — М.: Колос, 1999.

2. Савельев О.А., Лифщиц Д. Б. Использование ячменя в пивоварении//Ферментная и спиртовая промышленность. 1983. №5. С. 18-20.

3. Химико-технологический контроль производства солода и пива/Под ред. П.М. Мальцева. — М.: Пищевая промышленность, 1976.

4. Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. — М.: Агропромиздат, 1986. {ям"