Хімічний склад зерна ячменю.
Вступ. Виробництво пива при заміні солоду на ячмінь
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей ячменів, що важко переробляються.
2. Хімічний склад зерна ячменю
2.1 Поліфенольні сполуки
2.2 Мінеральні речовини
Вступ. Виробництво пива при заміні солоду на ячмінь [1]
Відомо, що ячмінь можна використовувати як нескладену сировину в пивоварному виробництві. Відмінність структури ендосперму ячменю і солоду, так само як і неоднаковий хімічний склад їх складових, є причиною, через яку ячмінь вважається «важкою» нескладеною сировиною. Його можна з успіхом застосовувати лише у поєднанні з відповідними ферментами мікробіологічного походження і, можливо, зі свіжопророслим солодом - багатим джерелом ферментів. При застосуванні мікробіологічних ферментів процес виробництва пива стає зручнішим, причини цього — більш висока термостабільність мікробних амілаз та глюканаз, а також можливість вибору ферментів відповідно до потреб. Використання ячменю як нескладеної сировини дає також і економічні переваги, оскільки вартість ячменю мінімум удвічі менша від вартості солоду, а можна використовувати і ячмінь зниженого класу якості - фуражний.
Ячмінь - основна сировина для пивоварного виробництва, і на перший погляд можна зробити висновок, що це ідеальна сировина як замінник солоду у виробництві пива. Проте всім пивоварам відомо, що це не так. При використанні ячменю як сировина разом із солодом бувають труднощі, які пов'язані в першу чергу з фільтрацією затора та пива. Існує загальна думка, що навіть при роботі з високоякісним солодом не можна застосовувати більше 6-10% ячменю якскладової частини засипу; його використання в такій кількості, можливо, супроводжується збільшенням повноти смаку та покращенням піностійкості пива (Hlavacek та Lhotski 1972).
У Великій Британії разом із стандартним солодом у виробництві пива як замінник солоду використовують до 15% ячменю (0”Rourke. 1999).
Цей «максимальний» відсоток заміни солоду ячменем можна перевершити вже із застосуванням свіжопророслого солоду, а тим більше з використанням справжніх ферментних препаратів, призначених спеціально для пивоваріння.
Перші роботи щодо використання ферментних препаратів для обробки нескладеного ячменю було проведено 1935 р. (G.Basarova, 1972). Зусилля фахівців як з виробництва ферментів біотехнологічним способом, так і з пивоваріння призвели до розробки ефективних ферментних препаратів для пивоваріння та зручної технології одержання сусла; застосування ферментів забезпечує отримання високоякісного пива і у разі заміни солоду ячменем – значне прискорення та здешевлення процесу.
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей ячменів, що важко переробляються.
Зазвичай важкоперероблювані в солод ячмені є одночасно і високобілковистими: містять менше крохмалю і, отже, їх застосування менш економічне, ніж повноцінних низькобілковистих ячменів.
Загальна кількість білка в ячмені підвищується за рахунок збільшення в ньому гордеїну і глютеліну, які найбільше схильні до дії протеолітичних ферментів під час проростання. Кількість альбуміну та глобуліну у високобілковистих ячменів залишається на тому ж рівні, що й у нормальних пивоварних ячменів. Зерна цих ячменів відрізняються високою білковистістю ендосперму.
Важливо, щоб ячмінь, призначений для пивоваріння,володів достатнім рівнем активності ферментів дихання, так як рання стадія цього процесу - замочування - пов'язана з дією цих ферментів (каталази і пероксидази), роль яких полягає в знешкодженні отруйних для нього перекисних сполук і перекису водню, що накопичуються в зародку. За даними П.І. Буковського, каталазна активність ряду ячменів, що важко розпушують, у чотири рази слабше, ніж у пивоварних ячменів; правда, меншою мірою, але все-таки явно помітна в них і слабкіша активність пероксидази.
Своєчасного та нормального проростання таких ячменів досягти не вдається, загальна інтенсивність дихання, за даними І.Я. Веселова, Де-Клерка та інших дослідників впливає і на активність протеолітичних ферментів.
Труднопереробні ячмені при складанні загальноприйнятими методами не досягають належного ступеня розчинення, і вже давно помічено, що в цьому явищі основне значення мають два фактори - важке розщеплення білкових речовин і недостатній гідроліз клітинних стінок ендосперму.
В ендоспермі зерна розрізняють два види білка: прикріплений, розташований на поверхні крохмальних зерен і при змішуванні з водою, що не дає клейковини, і проміжний, що заповнює простір між крохмальними зернами і легко при змішуванні з водою, що утворює клейковину.
Характер цих білків та його хімічний склад різні. Н.П. Козьміна, працюючи з пшеницею, встановила, що у препараті прикріпленого білка міститься азоту 0,84%, у препараті проміжного білка – 3,55%. До складу проміжного білка (у кількості однієї третини) входить гордеїн, тобто білок, розчинний у 70% спирті.
У ячмені білкові речовини також існують у двох формах: одна частина їх міцно з'єднана зі стінками клітин ендосперму, інша жнемає міцних зв'язків. Як показав П.І. Буковський, у ячменів, що важко розпушуються, білків першої форми значно більше, ніж у пивоварних сортів (в середньому в 1,5 раза). Ці білки є перешкодою для нормального розчинення стінок клітин крохмальних зерен ферментами цитолітичного комплексу. У ячменів, що важко розпушують, проміжного білка теж більше, а цей білок здатний формувати клейковину, яка, як правило, у нормальних пивоварних ячменів не відмивається.
Якість крохмалю у важкорозпушуваних (високобілковистих) і нормальних пивоварних ячменів теж різна. Співвідношення кількостей великих та дрібних зерен крохмалю у цих сортах ячменю підтверджено даними, отриманими П.І. Буковським. Він показав, що у важкорозпушуваних. ячменів кількість великих зерен крохмалю (30 мкм) у 3 - 10 разів менша, ніж у пивоварних.
З цієї позиції на перевагу заслуговує низькобілковистий пивоварний ячмінь (Вальтицький).
Структура ендосперму більшості високобілковистих ячменів також відрізняється від будови ендосперму Вальтицького ячменю. Якщо в останнього клітини великі і мають правильну форму, а клітинні стінки рівномірної товщини, то у досліджуваних зразків ячменів, що важко розпушують, клітини ендосперму різної величини і форми, а їх стінки мають потовщення.