Файл: Колотуша, П. В. Интенсификация солодовенного производства.pdf

жаться до тех пор, пока не понизится влагосодержание и не повысится температура воздуха. В этот период продолжается дыхание солода, а следовательно, имеют место и потери сухих веществ.

Жизнедеятельность зерна зависит прежде всего от содержания в нем влаги. По П. А. Ребиндеру, в солоде возможны три различные формы связи воды: химически связанная, адсорбционно-связанная и капиллярно­ связанная. Последняя фактически представляет собой свободную воду, за исключением тончайшего слоя воды, адсорбционно-связанной у стенок капилляров.

Считают, что процессы роста прекращаются, если влагосодержание в солоде снижается до 25%. Однако продолжительность физиологической стадии в значи­ тельной степени зависит от температуры зерна. Явле­ ния, свойственные физиологической стадии прекра­ щаются при температуре 40—45° С и влагосодержании 30%.

Наряду с жизненными процессами роста и дыхания продолжаются ферментативные процессы. Они продол­ жаются и после физиологической стадии: зародыши отмирают, но гидролитические процессы под действием ферментов еще продолжаются, и в солоде происходит дальнейшее накопление продуктов распада углеводов и белков, которые являются исходными веществами для образования веществ, придающих солоду цвет, вкус и запах. Ферментативная активность продолжает­ ся, пока температура солода не превысит 60° С. При этом проявляют свою активность амилолитические и протеолитические ферменты и в меньшей степени ферменты, действующие на клеточные оболочки поли­ сахаридов.

В производстве светлого солода эти ферментативные реакции должны быть сведены до минимума, чтобы

81

избежать «перепроизводства» аминокислот и редуци­ рующих сахаров, которые, быстро соединяясь, обра­ зуют красящие вещества. Таким образом, быстрое уда­ ление влаги и избежание высоких температур являют­ ся важными условиями для получения светлого солода. При сушке темного солода, наоборот, следует способ­ ствовать ферментативным реакциям, дающим сахара, аминокислоты и пептиды, которые необходимы для последующего формирования окраски солода.

В связи с высокой ферментативной активностью в солоде заметно увеличивается количество фруктозы, глюкозы, сахарозы и пентоз с низкой молекулярной массой, в то время как количество мальтозы и мальтотриозы по существу остается неизменным.

Весьма значительно при сушке солода снижается количество ß-глюкана, но пока нет четкой уверенности, является ли это причиной высокой ß-глюканазной ак­ тивности или же зависит от теплолабильности ß-глюка­ на, который при высокой температуре способен быстро распадаться.

Таким образом, в результате сушки в солоде про­ исходит частичная инактивация большинства фермен­ тов, особенно экзопептидаз, глюканаз, цитаз, предель­ ной декстриназы, липаз, полифенольных оксидаз и в меньшей мере ß-амилазы. При этом разрушение фер­ ментов происходит в меньшей мере при высушивании светлого солода, чем темного. Примерно 50—60% а-амилазной активности и до 70% ß-амилазной может быть потеряно при сушке темного солода, тогда как при сушке светлого солода теряется незначительное количество а-амилазной и около 30% ß-амилазной.

Снижение ферментативной активности связано с коагуляцией белков, входящих в состав ферментов. Наряду с этим происходит коагулирование и некото­ рых запасных белков. Это явление является важной особенностью сушки солода в отношении стойкости

82

пива. Относится оно в первую очередь к белкам, представляющих фракцию А по Лундину (лейкозин, эдестин, альбумозы). Кайзер считает, что солод должен быть высушен так, чтобы доля коагулируемого азота в фракции А составляла 32—34%. В этом случае пиво будет иметь хорошее пенообразование и устойчиво к холодному помутнению. Слабо отсушенный солод со­ держит больше 34% коагулируемого азота и пиво получается нестойким.

На конечной стадии высушивания — «отсушке» про­ исходит уменьшение количества свободных сахаров и аминокислот вследствие их химического взаимодейст­ вия, которое приводит к образованию одной из основ­ ных групп веществ, обусловливающих цветность соло­ да. Сложные реакции образования этих веществ имеют место в конечной «химической» стадии, хотя начинают­ ся они и на первой стадии сушки.

Поведение некоторых свободных аминокислот во время высушивания солода изучено недостаточно и нуждается в дальнейшем изучении. На кафедре тех­ нологии бродильных производств КТИПП (авторы П. В. Колотуша, И. А. Оганезова, П. М. Мальцев) изучался аминокислотный состав солода с использова­ нием автоматического анализатора. Пробы солода от­ бирали через каждые 6 ч сушки и в них определяли

ния отдельных аминокислот в сыром солоде их можно разделить на три группы:

а) аминокислоты, количество которых не превыша­ ет 10 мг в 100 г сухих веществ (глутаминовая, глицин, метионин, визин, гистидин и остатки разрушенных аминокислот, определяемых как аммиак), в сумме они составляют 4% от общего их содержания в солоде;

б) аминокислоты, количество которых превышает 10 мг в 100 г сухих веществ (аспарагиновая, тирозин,

83

аланин, валин, изолейцин, лейцин, треонин, фе­ нилаланин, аргинин), в сумме они составляют 36,4% от общего содержания аминокислот;

в) аминокислоты (серин и пролин), количество ко­ торых не типично велико и в сумме составляет 59,6% от общего количества. В сыром и сухом солоде обна­ руживаются следы цистина.

В первый период физиологической стадии высуши­ вания, а затем в ферментативной в результате интен­ сивного протеолиза белковых веществ происходит зна­ чительное увеличение почти всех аминокислот (табл. 12) и к 12 часу сушки достигает своего максимума. Заметно возрастает количество аспарагиновой кислоты, тре­ онина, глицина, аланина, гистидина, аргинина, а со­ держание глутаминовой кислоты возрастает почти в 16 раз. С повышением температуры и уменьшением влаги в солоде действие протеолитических ферментов постепенно ослабевает, но усиливается взаимодействие сахаров и аминокислот. Поэтому количество их умень­ шается и уже к 18 часу сушки убыль аминокислот становится значительной и уменьшается до окончания сушки. Это указывает на участие аминокислот в реак­ ции меланоидинообразования. При этом активность аминокислот в этом процессе различна. Наиболее зна­ чительно уменьшается количество аспарагиновой кис­ лоты, лейцина, метинина, валина, тирозина, лизина, глицина, винилаланина, гистидина, глутаминовой ки­ слоты и серина. Убыль этих аминокислот к концу высушивания солода по сравнению с максимально нако­ пленным количеством составляет не менее 25%. Однако участие отдельных аминокислот в реакции мелано­ идинообразования несколько иное. Образование меланоидинов, по данным этого исследования, происходит в основном за счет серина, валина, лейцина, фенила­ ланина, тирозина и аспарагиновой кислоты, уменьшает­ ся количество пролина, однако сведений о том,

84

Таблица 12

Содержание аминокислот в солоде по этапам его сушки

что он участвует в меланоидинообразовании, не имеется.

Полагают, что меланоидинообразование происходит в химической стадии высушивания солода, когда тем­ пература достигает 80—100° С. По данным некоторых авторов, этот процесс начинается значительно раньше, даже при прорастании ячменя. Исследование его в первых стадиях сушки весьма затруднительно, так как

85

протекают два противоположно направленных процес­ са: с одной стороны, в результате гидролиза белковых веществ происходит увеличение аминокислот, а с другой,— убыль по мере вступления их в карбониламинное взаимодействие. То, что меланоидинообразование начинается в начале сушки солода, подтверждает­ ся значительным увеличением цветности солода, в первые 8 ч, если значительно повышается температура при высокой влажности.

В химической стадии сушки солода, кроме образо­ вания меланоидинов, протекают процессы, которые приводят к образованию таких окрашенных продуктов, как карамели сахаров и окисленные полифенолы. Окис­ ление полифенолов в поликарбонильные соединения происходит под действием ферментов оксидаз. Реакция карамелизации протекает при сравнительно высокой температуре и требует высокой энергии активации.

Характерной особенностью обоих типов реакций является то, что они не требуют второго компонента. Карбониламинные реакции (реакции меланоидинообразования) протекают там, где есть белки или продукты их распада и углеводы, т. е. реакции между двумя компонентами. Но непременным условием протекания любого типа реакций, приводящих к образованию темноокрашенных продуктов, является наличие сво­ бодной карбонильной группы (—С=О). Если эта груп­ па в соединениях блокирована, темноокрашенные про­ дукты не образуются.

Значение меланоидинов в процессах солодования и пивоварения

Меланоидины сообщают солоду и пиву специфиче­ ский аромат, цвет и вкус, не свойственные исходным веществам. Аромат и степень окраски меланоидинов особенно зависят от исходной аминокислоты. Напри­

86

мер, глицин с сахарами образует красящие вещества, а аромат их напоминает запах пива. Валин реагирует медленное образованием веществ, обладающих тонким ароматом поджаренного солода. Лейцин обусловливает наряду со слабой окраской интенсивный хлебный аро­ мат. Среди продуктов, в образовании которых прини­ мали участие другие аминокислоты, обнаруживаются меланоидины, обладающие тонким ароматом розы и т.д. Однако образование характерного аромата, присущего ячменному солоду, зависит от целого комплекса вступающих в реакцию аминокислот и сахаров. При этом огромное влияние на аромат оказывают жирные кислоты и температура, при которой проводится реак­ ция. Это позволяет до определенной степени регулиро­ вать процесс меланоидинообразования.

Аромат меланоидинов в значительной степени за­ висит также от альдегидов, которые образуются из соответствующих аминокислот в промежуточной ста­ дии меланоидинообразования. Низшие альдегиды име­ ют резкий запах, например, формальдегид, в то время как большинство высокомолекулярных, наоборот, име­ ют специфический приятный аромат. Это привело ис­ следователей к заключению, что запах таких продук­ тов, как красный ржаной солод, свежевыпеченный ржа­ ной хлеб, выдержанное пиво и вино, обусловлен в значительной степени сочетанием летучих альдегидов, образующихся в результате взаимодействия аминоки­ слот с сахарами. Доказано, что образование альдегидов в результате распада Штреккера происходит во время кипячения сусла с хмелем. Были обнаружены фурфу­ рол, формальдегид, уксусный, масляный и валериано­ вый альдегиды и другие карбональные нераспознанные соединения. Накопление альдегидов происходит быст­ ро в начале кипячения сусла и также быстро умень­ шается, но полностью не исчезает даже при продолжи­ тельном кипячении.

87

Тот факт, что аромат солодовых заторов зависит, главным образом, от наличия меланоидинов в солоде, подтверждается при затирании повышенных количеств несоложенного ячменя. В этом случае сусло не обла­ дает солодовым ароматом, имеет «сырой» вкус и слабую окраску.

Принимая во внимание, то что при образовании меланоидинов аминокислоты взаимодействуют с карбо­ ксильными группами сахаров своими аминогруппами,

акарбоксильные группы сохраняют свои функции, то

имеланоидины тоже обладают кислым характером. Способствуют этому и «кислые» гидроксилы. Чистые

меланоидины, полученные адсорбцией, имеют в водном 1,0%-ном растворе рН=3,17. Кислый характер мелано­ идинов проявляется и в следующем: они хорошо раство­ ряются в щелочах, из которых осаждаются при добав­ лении сильных кислот; выделяют СО2 из карбонатов; дают нерастворимые соли с некоторыми ионами, на­ пример, щелочно-земельными и тяжелыми металлами.

Меланоидины по своей природе являются коллоида­ ми и способствуют образованию и сохранению пены. Они стабилизируют лабильные формы белков и тем самым способствуют устойчивости пива против помут­ нения. Пирацкий (США) пришел к заключению, что при нормальном растворении солода ни продолжитель­ ность, ни температура проращивания не оказывают влияния на пенообразующие свойства пива. Пенообразование сусла и пива непосредственно зависит от температуры сушки солода. Температура ниже 85° С на пенообразующую способность влияет незначительно.

Меланоидины не только придают солоду и пиву специфический аромат и вкус, но в значительной мере оказывают влияние на окислительно-восстановитель­ ный потенциал сусла. Не менее важными являются продукты промежуточных стадий образования меланои­ динов— редуктоны-соединения, общим свойством кото­

88

рых является выраженная редуцирующая способность, обусловленная наличием эндиольной группировки. Редуктоны улучшают окислительно-восстановитель­ ный потенциал сусла и пива (редокс), предотвра­ щая появление мути. При недостаточном окислитель­ но-восстановительном потенциале сульфгидрильные группы белковых молекул, расстворенные в пиве, окисляются до дисульфидных. Это способствует обра­ зованию больших нерастворимых агрегатов молекул, в результате чего происходит помутнение пива.

Окислительно-восстановительный потенциал в пиве можно рассматривать как условную величину редуци­ рующих и окисляющих веществ. Количество редуци­ рующих веществ незначительно увеличивается при ки­ пячении сусла, но в сусло и пиво они переходят, глав­ ным образом, из солода, и в солоде образуются при его высушивании.

Таким образом, правильно высушенный солод, со­ держащий значительное количество восстанавливаю­ щих веществ, способных связывать кислород воздуха, обеспечивает лучшую коллоидную стойкость готового пива.

Лучшая коллоидная стойкость темных сортов пива

иобъясняется большим содержанием в них как меланоидинов и редуктонов, так и защитных коллоидов, таких как декстрины. Так как меланоидины не сбра­ живаются дрожжами, они находятся в готовом напитке

испособствуют его стойкости, вкусу, аромату, блеску, пенообразованию и пеностойкости.

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ СОЛОДА

Сушка пивоваренного солода осуществляется кон­ вективным методом в основном на горизонтальных кало­ риферных сушилках периодического действия. В на­ стоящее время на новых заводах и при реконструкции

89