Сорта ячменя, не содержащие проантоцианидины
В настоящее время ведется работа по получению сортов ячменей, свободных от проанто-цианидинов (не содержащих антоцианогены), компонентов зерна, отрицательно влияющих на коллоидную стабильность пива. Среди новых сортов следует отметить американский сорт Galant и датский сорт Caminant.
Пивоваренные свойства датского сорта Caminant, практически не содержащего проантоцианидины, всесторонне были изучены в Германии. Сравнение качественных показателей этого ячменя с показателями наиболее популярных в Германии двухрядных ячменей Alexis и Krona показал, что:
· по содержанию экстракта и белка все три сорта ячменя имеют приблизительно одинаковые значения;
· крупность и выравненность зерна нового сорта ниже, чем двухрядных ячменей;
· сорт Caminant имеет более низкую фриабильность;
· число Кольбаха и содержание растворимого азота при оценке солода, полученного из ячменя сорта Caminant, превышает показатели, установленные для сортов Alexis и Krona.
Однако, несмотря на недостатки по цитолитической растворимости, сорт Caminant имеет преимущество по физико-химической стабильности пива, так как он не содержит проантоцианидины. Опыты показали, что при использовании солода из ячменя Caminant можно отказаться от стабилизатора PVPP. В связи с высокой стоимостью безантоцианогеновых ячменей и солода, полученного из них, рекомендуется частично (до 30%) заменять обычный солод на солод, не содержащий антоцианогены.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЯЧМЕНЯ
Зерно ячменя представляет собой зерновку, оболочка которой состоит из семи клеточных слоев, объединенных в мякинную (или цветковую), плодовую (или перикарп) и семенную (или тесту) оболочки (рис. 1.3). Среди культур, используемыхв пивоварении, только ячмень имеет мякинную оболочку.
Эндосперм (мучнистое тело) покрыт алейроновым слоем, в состав которого входят белок и жир. Эндосперм имеет тонкостенные клетки, состоящие из целлюлозы и белка; клетки соединены между собой цепочками ß-глюкана.
Химический состав зерна зависит от сорта, агротехнических и метеорологических условий при культивировании ячменя, а также агротехнологии, например, от количества и режима внесения удобрений.
Сухое вещество ячменя представлено в основном органическими веществами, содержание которых достигает 85% массы зерна и лишь около 2-4% приходится на долю неорганических соединений.
Сведения по химическому составу пивоваренного ячменя приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4 Химический состав ячменя
| Вещества, входящие в состав злака | г/100 г продукта с содержанием 86% СВ (сухие вещества) (по Скурихину) | г/100 г СВ (по В. Кунце (Т.-М. Enari)) | |
| max | min | ||
| Вода | 14,0 | - | 8,0 |
| Крахмал | 48.1 | 65,0 | 50 0 |
| Целлюлоза | 4,3 | 6,0 | 4,0 |
| Гемицеллюлоза | 6,7 | 5,0 | 4,0 |
| Пентозаны | - | 10,0 | 5,0 |
| Аминокислоты | 10,1 | - | - |
| Белок | 10,3 | 16.0 | 8,0 |
| Жиры (липиды) | 2,4 | 5,0 | 2,0 |
| Моно-, ди- и трисахариды | 1,45 | 2,0 | 1,0 |
| Гуммиобразные вещества | - | 1,4 | |
| Минеральные вещества | 2,4 | 3,0 | 2,0 |
| Дубильные вещества (полифенолы) | - | 0,3 | 0,1 |
(-) Сведений нет.
Вода
Важной составной частью зерна является вода. Влажность ячменя может колебаться от 8 до 20%. Для 1-го класса ячменя влажность составляет 15% (табл. 1.5). В то же время для сохранения жизнеспособности зерна содержание влаги в ячмене не может быть ниже 10%. Дальнейшее уменьшение влажности может привести к необратимым процессам свертывания белков клеточной протоплазмы, что отрицательно сказывается на прорастаемости зерна.
Таблица 1.5 Массовая доля влаги и белка согласно ГОСТу 5060-86
| Наименование показателя | Норма для класса | |
| первого | второго | |
| Влажность, %, не более | 15,0 | 15,5 |
| Белок, %, не более | 12,0 | 12,0 |
Следует учитывать, что каждый процент воды уменьшает выход экстракта в среднем на 0,76%.
Транспортирование, хранение и переработка сухого зерна обходится значительно дешевле, чем влажного зерна.
Углеводы
Моносахариды в зерне представлены главным образом глюкозой, фруктозой; дисахариды - сахарозой (табл. 1.6). Сахароза в основном находится в зародыше и алейроновом слое, фруктоза и глюкоза - в эндосперме.
Таблица 1.6 Фракционный состав сахаридов в одном из образцов ячменя
| Углевод | Содержание углевода,% от СВ |
| Сахароза | 0,330 |
| Глюкоза | 0,286 |
| Фруктоза | 0,259 |
| Ксилоза | 0,086 |
| Галактоза | 0,066 |
| Сорбит | 0,039 |
| Мальтоза | 0,023 |
| Арабиноза | 0,004 |
| Маииит | 0,013 |
| Итого | 1,106 |
Полисахариды представлены крахмалом, гемицеллюлозой и целлюлозой. Крахмал составляет 97% от массы крахмальных зерен, остальные 3% - примеси (белки, жиры и минеральные вещества). Основная часть крахмальных зерен состоит из двух полисахаридов - амилозы (17-25%) и амилопектина (75-85%).
Гемицеллюлоза - сложная смесь некрахмалистых полисахаридов, главным образом ß-глюкана и пентозанов (арабиноксиланов). Различают два типа гемицеллюлозы. В оболочки входит гемицеллюлоза мякинного типа, содержащая до 70% ксилана, 20% арабана, 5% уронового ангидрида, 6% глюкана. В состав клеточных стенок эндосперма входит гемицеллюлоза эндосперменного типа, которая содержит 77-90% ß-глюкана, 10-20% ксилана, 6% арабана. Входящий в гемицеллюлозы обоих типов ß-глюкан состоит из глюкозидных остатков, соединенных связями ß-1,4 - 70% и ß-1,3 - 30%. В двухрядном ячмене количество гемицеллюлозы, как правило, не превышает 5%, в шестирядном -более 10%.
Гуммивещества также входят в состав клеток эндосперма. Они имеют меньшую по сравнению с гемицеллюлозой молекулярную массу. При затирании эти вещества растворяются, образуя вязкие растворы, что затрудняет процесс фильтрования сусла, обусловливает плохое хлопьеобразование (образование бруха) при варке сусла и в дальнейшем - плохое осветление сусла и пива.
Одним из представителей гуммивеществ является амилан. В зрелом ячмене амилана сравнительно немного (0,5%), но в недозревшем зерне его уровень может достичь 4%. При нормальном солодоращении этот полисахарид расщепляется до глюкозы. Таким образом, в заторе он содержится в небольшом количестве. Если же амилан попадает в затор, то он прежде всего увеличивает вязкость сусла.
Целлюлоза состоит из глюкозидных остатков. На ее долю приходится не более 6% от СВ зерна двухрядного ячменя. Она содержится в цветковой оболочке, частично входит в состав семенной и плодовой оболочек и клеточных стенок эндосперма. Целлюлоза трудно гидролизуется ферментами, поэтому потери сухих веществ достигают до 3%, что снижает экстрактивность солода и выход сусла.
Азотистые вещества
Азот (Nобщ), содержащийся в ячмене, включает белковый и небелковый азот. Небелковые азотсодержащие соединения в ячмене представлены аминокислотами (аминный азот), солями органических кислот (аммиачный азот), солями азотной кислоты (минеральный азот) и глутамином (амидный азот). Белковый азот входит в состав простых и сложных белков. Соотношение между фракциями азота зависит от агротехнологии, например, количества и времени внесения азотистых удобрений, и климатических условий.
Белки подразделяются на простые и сложные.
Простые белки(протеины) подразделяются на альбумины, глобулины, проламины и глютелины.
Альбумины (лейкозины) - водорастворимые белки с молекулярной массой до 70 000 D. Их содержание в белке ячменя составляет по данным разных авторов от 4 до 11% от СВ. Они коагулируют при температуре около 52 °С и величине pH от 4,6 до 5,8, т. е. в сусле эти белки практически отсутствуют.
Глобулины (эдестины) - солерастворимые белки. Данные по их содержанию в ячмене разноречивы. Так, Л. Нарцисс (1980) и Т.-М. Enari (1993) указывают на величину 30%, а В. Кунце (2001) - на 15%.
Различают и фракции глобулинов (α, ß, γ и σ), отличающиеся по молекулярной массе:
· α - до 26 тыс. D;
· ß-до 100 тыс. D;
· γ-до 166 тыс. D;
· σ-до 300 тыс. D.
Из этих фракций в сусле обнаруживается ß-глобулин, в состав которого входит сера, что является причиной снижения коллоидной стойкости пива.
Проламины (гордеины) - белки, растворимые в 50-90% этиловом спирте. На их долю приходится 35-40% от содержания белка в ячмене. Проламин ячменя разделяется на 5 компонентов*. Кроме того, при гидролизе проламины дают много пролина, который не участвует в метаболизме (обмене веществ) дрожжей и остается в пиве. Также установлено, что ячмень легче проращивается, если в нем меньше гордеина, который отвечает за стекловидность ячменя.
Глютелины - белки, растворимые в разбавленных растворах щелочей. Их доля в белке ячменей достигает 30%.
Этот белок локализуется в алейроновом слое и переходит в дробину практически в неизменном виде.
Сложные белки (протеиды) - это белковые вещества, которые наряду с протеинами содержат небелковые вещества. Среди них важное биологическое значение имеют нуклеопротеиды, которые при гидролизе образуют пуриновые и пиримидиновые основания, сахар и фосфорную кислоту.
Для пивоварения используют ячмени с содержанием белка (сырого протеина Nобщ • 6,25, где 6,25 - коэффициент пересчета азота в белок) не более 12% (табл. 1.5).
Образующиеся в ячмене белковые вещества откладываются в алейроновом слое в виде клейковины - ферментативный белок; под этим слоем на верхней стороне эндосперма - резервный белок; в эндосперме - тканевый белок.
Для технологической оценки ячменя важны следующие показатели:
· растворимый азот - азот водорастворимых белков и продуктов их распада, а также амидный, аммиачный и аминный азот;
· коагулируемый азот - часть растворимого азота белковой природы, который выпадает в осадок при кипячении сусла с хмелем;
· высокомолекулярные продукты расщепления белка (молекулярная масса 10-60 тыс. D), которые способствуют пенообразованию и пеностойкости.
Существует тесная прямая корреляция между количеством растворимых фракций белка и экстрактивностью и между содержанием белка и протеолитической и амилолитической активностью. Отрицательная корреляция обнаружена между запасным белком и экстрактивностью. Шестирядный ячмень содержит больше запасных белков, чем двухрядный, поэтому его экстрактивность ниже.
Жиры (липиды)
Жиры составляют до 5% от сухого веса зерна ячменя:
· более 50% из них - это триглицериды (нейтральные жиры);
· 10-20% - фосфолипиды;
· менее 10% - гликолипиды.
Они содержатся в основном в алейроновом слое (6-12% от СВ алейронового слоя) и зародыше (10-40% от СВ зародыша). Эндосперм практически лишен липидов - менее 2% от массы эндосперма (ассоциированы с крахмальными гранулами).
Жиры выполняют различные биологические функции в процессе солодоращения, так как они входят в состав клеточных мембран. Это - высокоэнергетические резервные вещества, которые используются при проращивании ячменя.
Так, при проращивании зерно теряет до 30% липидов вследствие их гидролиза на глицерин и жирные кислоты. Часть жирных кислот в дальнейшем участвует в обмене веществ - синтезе корешка и ростка, другая - подвергается дальнейшему расщеплению липоксигеназой, содержащейся в листке и корешке. Образовавшиеся при этом продукты расщепления вызывают появление огуречного запаха в зеленом солоде. Максимальная активность липоксигеназы достигается на 3-4 день солодоращения. В готовом солоде активность этого фермента почти в два раза ниже, чем в ячмене, и приближается к нулю, в то время как активность липазы зависит от температуры сушки. Кроме липидов ячмень в среднем содержит до 1,7% СВ жирных кислот, большая часть которых представлена ненасыщенными жирными кислотами (табл. 1.7).
Состав жирных кислот важен с точки зрения влияния их на пенообразование. Установлено, что на пенообразование отрицательно влияют высокомолекулярные ненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая, пальмитиновая, олеиновая и линоленовая, т. е. те кислоты, которые входят в состав жиров и образуют пул свободных жирных кислот в ячмене (табл. 1.7). Кроме того, ненасыщенные жирные кислоты ячменя, изменяя его химический состав во время длительного хранения, могут стать причиной «старения вкуса пива». С другой стороны, именно эти кислоты необходимы дрожжам для построения клеточных мембран, т. е. для роста и размножения клеток, особенно при недостатке кислорода в начале процесса брожения пива.
Таблица 1.7 Содержание основных жирных кислот в зерне ячменя
| Жирная кислота | Содержание, % от общего количества жирных кислот (в среднем) |
| Пальмитиновая (С16:0) | |
| Олеиновая (С18:1) | |
| Линолевая (С18:2) | 50-60 |
| Линоленовая (С18:3) | |
| Свободные жирные кислоты |
Фенольные вещества
Фенольные вещества находятся в основном в алейроновом слое и в мякинной оболочке. Содержание фенольных веществ колеблется от 0,1 до 0,3% и зависит от сорта, климатических условий, от степени зрелости. Эти вещества оказывают прямое или косвенное влияние на процесс солодоращения и качество пива:
· при солодоращении они являются ингибиторами прорастания ячменя;
· в пивоварении отрицательно влияют на вкус, цветность и коллоидную стабильность пива.
Благодаря своей высокой восстановительной способности эти вещества снижают стабильность вкуса во время хранения пива. В то же время они положительно влияют на пеностойкость пива.
В состав зерна ячменя входят мономерные, олигомерные и полимерные фенольные соединения.