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

приведенных в табл. 8, видно, что существует парал­ лелизм между тремя видами глюканазной активности и зависимость влияния.

Таким образом, полагают, что эндо- ß-глюканаза является главным биокатализатором, разрушающим стенки клеток. В результате ее действия образуются полисахариды высокомолекулярной массы (ß-глюка- новые декстрины). На эти продукты действует экзо- ß-глюканаза с образованием различных олигосаха­ ридов, включая целлобиозу. При дальнейшем фермен­ тативном распаде целлобиозы может образоваться глю­ коза.

Вторая группа ферментов, которые разрушают не­ растворимые геммицеллюлозы,— пентазаназы—изуче­ ны меньше. Известны три фермента: арабанозидаза, ксиланаза (эндо- и экзо-) и ксилобиаза. Активность арабанозидазы в готовом солоде примерно такая же,

43

как и в исходном ячмене, эндоксиланазы вдвое больше, а активность ксилобиазы в солоде составляет примерно половину начальной активности в ячмене.

Действие этих и других пентазаназ ограничено. Очевидно, гидролиз нерастворимых пентозанов вызы­ вается в основном распадом связанных с ними матери­ алов (таких, как белки), и только минимальное коли­ чество подвергается непосредственно ферментативному действию. В основном геммицеллюлозы становятся растворимыми в результате удаления материала стенок клеток и распада глубоко внедренного межклеточного вещества ткани.

И тем не менее, как показывают исследования, про­ веденные в КТИПП, наблюдается гидролиз нераство­ римых геммицеллюлоз. Уже на вторые — третьи сутки проращивания ячменя количество гумми-веществ, не­ смотря на их гидролиз под действием ß-глюканаз, за­ метно увеличивается.

Известны и другие ферменты, оказывающие мень­ шее влияние на распад гуммиподобных веществ. На­ пример, манназа, пектиназа и др.

Протеолитические ферменты, рас­ щепляющие белки, содержатся в непроросшем ячмене в растворенном состоянии в виде лиофермента, или в связанной нерастворенной форме — десмсфермента. Во время проращивания ячменя они активизируются по мере физиологической потребности. К ним относят­ ся три комплекса ферментов: а) эндопептидазы (пеп­ тид — пептидогидролазы, ранее называвшиеся протеиназами); б) экзопептидазы (дипептидгидролазы, ранее называвшиеся пептидазами); и в) аминогидролазы (амидазы).

Эндопептидазы, расщепляющие сложные белки внутри цепей, весьма стойки по отношению к кислотам и повышению температуры. Их активность быстро по­ вышается во время начальных стадий проращивания

44

и предшествует развитию амилазной и экзопептидазной активности. Экзопептидазы, расщепляющие конце­ вые связи, проявляют максимальную активность в щелочной среде и относительно чувствительны к темпе­ ратуре: при сушке соло­ да большая часть их инак­ тивирует. Поэтому азоти­ стые соединения, найден­ ные в сусле, в основном обусловлены экзопепти-

контроля и достаточного управления протеолизом белковых веществ. Влияние

же продуктов их распада на качественные показатели готового пива огромны.

Нуклеазы и фосфотазы при солодоращении играют значительную роль, так как в зависимости от их активности в солоде и сусле накапливаются не­ органические фосфаты, обусловливающие буферность сусла и принимающие участие при брожении моноса­ харов. По данным Люэрса (рис. 9), все четыре фосфо­ тазы за период проращивания ячменя увеличивают свою активность в 9 и более раз.

Липазы гидролизуют при солодовании ячменя глицериновые эфиры до свободных жирных кислот и глицерина. Данных по липазам ячменя и солода в литературе ограниченное количество. Полагают, что

45

липиды являются веществами, необходимыми для ды­ хания на ранних стадиях проращивания. Установлено, что в период солодования в зависимости от применя­ емых условий теряется от 4 до 40% жира. Это подтвер­ ждает наличие липаз. 2/3 общего содержания их находится в зародыше, а большинство остальных ли­ паз концентрируется в алейроновом слое. Активность липаз несколько уменьшается при замачивании, но увеличивается примерно вдвое по сравнению с перво­ начальной при проращивании ячменя.

Оптимальные условия для увеличения активности отдельных ферментов при солодовании известны, но они не могут быть созданы одновременно для всех ферментных систем.

Повышение температуры в период проращивания ячменя обычно способствует увеличению образования ферментов. Но не все ферменты досконально изучены в этом отношении, ß-амилаза достигает своего макси­ мума быстрее с повышением температуры солодования. Для а-амилазы более важным является продолжитель­ ность проращивания, но температура выше 16° С спо­ собствует более быстрому ее образованию, хотя на выход ее влияет слабо.

Нарцисс (ФРГ) установил, что при температуре замачивания 21 °С активность ферментов увеличивает­ ся больше, чем при 15° С. Это особенно сказывается на активности эндо- ß-глюканазы. Следовательно, можно ожидать, что солод, проращиваемый при более высоких температурах, обеспечит быструю фильтрацию заторов, так как повышение активности эндо- ß-глюканазы свя­ зано с разжижением гумми-веществ.

Имеются и другие данные, показывающие, что вы­ сокие значения для амилолитической способности (ДС), выхода экстракта и азота сусла могут быть достигнуты

вначале солодования при высоких температурах. Но

вболее ранних работах указано, что максимальной

46

Современные представления об активации ферментов при проращивании ячменя

Изучение влияния гибберелловой кислоты на акти­ вацию ферментов в зерне заслуживает особого внима­ ния.

Предполагали, что щиток выделяет гидролитические ферменты, при повышении влажности зерна они диф­ фундируют в эндосперм и вызывают гидролиз запасных веществ (рис. 10). Продукты гидролиза перемещаются к зародышу и становятся доступными для его развития. Клетки эпителиевого слоя, связанные с зародышем, образуют слой, который непосредственно соприкасается с эндоспермом. Эти клетки функционируют как по­ средник между зародышем и эндоспермом и способству­ ют поступательному движению гидролитических фер­ ментов в эндосперм. О качестве солода судят по размеру зерна и размещению щитка. Кроме того, для макси­ мального накопления ферментов необходимо, чтобы эпителиевый слой имел длинные суженные клетки.

Давно было замечено, что клетки алейронового слоя выделяют ферменты. При отсутствии зародыша алейроновые клетки в контакте с эндоспермом вызы­ вают разрушение клеточных стенок и уменьшают ко­ личество резервного крахмала. Так, а-амилаза была обнаружена непосредственно под алейроновым слоем, а ß-амилаза—ближе к зародышу. Протеазы и пептида­ зы найдены в подалейроновом и алейроновом слоях. Таким образом, в накоплении ферментов при проращи­ вании ячменя большая роль принадлежит клеткам алейронового слоя. Исследования с применением гиб­ берелловой кислоты подтвердили эту роль.

Пелиг [27] действовал гибберелловой кислотой на эндосперм ячменного зерна, из которого был удален зародыш, и установил наличие расщепления углеводов и азотистых веществ. Йомо (1961, Япония) показал.

48

что зародыш ячменя продуцирует гиббереллиноподобный продукт (гормоны), который активизирует эндо­ сперм к образованию гидролитических ферментов.

Английским ученым Маклеоду и Милларду удалось заметить, что гибберелловая кислота действует путем активации дыхания алейронового слоя с образова­ нием цитолитической и амилолитической активности ферментов. Но никакого воздействия она ге оказывает на эндосперм, свободный от алейронового слоя (табл. 9.) При этом полагают, что гибберелловая кислота стимулирует алейроновый слой к синтезированию ферментов, а не к активации образован-

Рис. 10. Структура ячменного зерна и старые представления о «растворения» эндосперма:

I — эндосперм; 2 — алейроновый слой; 3 — гциток; 4 — зародыш; ф — ферменты; п — продукты гидро­ лиза запасных веществ.

ных ранее ферментов во всем эндосперме, Это наглядно видно из следующих данных:

Только живой росток и живой эндосперм (вместе с алейроновым слоем) развивают высокую а-амилазную активность. Живой росток и мертвый эндосперм вы­ зывает активность в 200—300 раз меньше.

49

Таким образом, в настоящее время полагают, что зародыш лишь частично принимает участие в синтезе ферментов, в основном же он является продуцентом подобных гиббереллинам гормонов, которые диффунди­ руют в алейроновый слой зерна и активизируют там синтез ферментов (рис. 11).

Роль гормонов в механизме освобождения фермен­ тов пока не установлена. Маклеод и Миллард предпо­

что ферменты не только ос­ вобождаются, но и синтезируются вновь.

50