Контроль расщепления крахмала

Обобщим еще раз сказанное до сих пор приме­нительно к контролю расщепления крахмала:

■ При затирании крахмал должен быть без остатка расщеплен до нормальной реакции на йод.

■ Контроль расщепления крахмала осуществляют в конце затирания посредством йодной пробы. Посколь­ку окрашивание крахмала и высо­комолекулярных декстринов йодом происходит только в холодном за­торе, пробу затора охлаждают. При этом на фарфоровой или гипсо­вой пластинке смешивают холод­ную пробу затора с каплей раствора йода, причем не должно происхо­дить изменения цвета желтоватого 0,02-н раствора йода.

■ Осахаривание контролируют еще раз в конце кипячения сусла (*доо-сахаривание»).

Если сусло еще дает окрашивание с йо­дом, то оно не полностью осахарено. В этом случае говорят о синей варке, в результате которой получается пиво с клейстерным по­мутнением, так как высокомолекулярные дек­стрины остались не растворенными. Такую синюю варку можно впоследствии подгото­вить к брожению только путем добавления солодовой вытяжки или первого сусла.

3.2.1.4. Расщепление β-глюкана

Известно, что стенки клеток ячменного зерна состоят из прочного переплетения белковых веществ, целлюлозы и гемицеллюлозы, про­низанного цепочками β-глюкана. Высоко­молекулярный (i-глюкан при определенных

условиях склонен к гелеобразованию, а зна­чит, к повышению вязкости пива и с ним — к затрудненному фильтрованию. Поэтому сле­дует рассмотреть β-глюкан несколько подроб­нее.

Из вышеизложенного известно, что в ходе солодоращения высокомолекулярный β-глю-кан большей частью расщепляется. Для этого требуется:

■ переработка сортов ячменя с низким содер­
жанием β-глюкана;

■ солод с высоким содержанием эндо-β-глю-
каназы (минимум 120 единиц эндо-β-глю-
каназы/кг солода);

■ хорошее растворение содержимого зерна
(выше 80% рыхлых зерен по фриабилли-
метру).

В отличие от закрученных молекул крах­мала (α-глюкан, см. раздел 1.1.4.1.1) молеку­лы β-глюкана не ветвятся и вытянуты. Мно­гие из этих молекул связаны водородными мостиками, то есть они ассоциированы (ас-социаты). Из-за их нерегулярного внешнего вида они называются бахромчатыми мицел­лами (рис. 3.27а, 1).

В этом виде они растворимы. Многие из этих бахромчатых мицелл связаны друг с дру­гом в поперечном направлении (2) и час­тично — белком (3) в стенках клетки; особен­но это характерно для еще не полностью ра­створенных частей зерна в солоде, например, кончиков зерна (4). Это состояние характерно также для начала затирания [122, 123, 124].

Во время клейстеризации структура зерен крахмала разрушается, и частично связанные в поперечном направлении бахромчатые ми­целлы освобождаются. Эндо-β-глюканаза мо­жет расщепить эти сшитые бахромчатые ми­целлы на β -глюкан (5), причем оптимальная для эндо-β-глюканазы температура составля­ет 45-50 °С. Благодаря удлиненной паузе при этой температуре, хорошо растворенному со­лоду и высокой активности эндо-β-глюкана-зы, большая часть β-глюкана переводится в растворенную форму, в связи с чем опасность гелеобразования уменьшается.

Как только температура повышается, тер­мочувствительная эндо-β-глюканаза инакти-вируется и прекращает свое действие. Здесь действует термостабильная (до 70 °С) β-глю-кан-солюбилаза (6), высвобождая высокомо­лекулярные соединения β-глюкана из белка и нерастворенных кончиков зерен, но не расщеп-

225 ©

Рис. 3.27а. Расщепление β-глюкана при затирании:

1 — бахромчатые мицеллы; 2 — сшитые бахромчатые мицеллы; 3 — бахромчатые мицеллы, зафиксированные белком; 4 — нерастворенные области; 5 — расщепление эндо-β-глкжаназой; 6 — расщепление β-глюкан-солюбилазой

ляя их дальше. Так как эндо-β-глюканаза при этой температуре давно инактивировалась, всегда следует считаться с тем, что в плохо растворенном, бедном ферментами солоде со­держатся высокомолекулярные соединения

β-глюкана, но не следует отождествлять эти соединения с гелем β-глюкана.

Проблема проявляется лишь после того, как произошло частичное разрушение во­дородных мостиков (рис. 3.27б, 1) внутри

Рис. 3.27б. Изменения в структуре и поведении β-глюкана в горячей среде и при охлаждении:

1 — разрушение водородных мостиков; 2 — термоактивированный β-глкжан; 3— касательные напряжения; 4 — отсут­ствие касательных напряжений

226_______________________________

ассоциатов при температуре выше 70-80 °С, т. е.

■ при кипячении сусла и

■ при охлаждении сусла.

При этом образуется термоактивирован­ный 3-глюкан (2), который при охлаждении может повести себя по-разному.

Если при проведении этих процессов (4):

■ применяется хорошо растворенный солод
с высоким содержанием ферментов;

■ сусло медленно охлаждается;

■ сусло спокойно отстаивается и не взбал­
тывается;

■ исключается возникновение касательных
напряжений,

то водородные мостики в молекуле не появ­ляются и опасность образования геля неве­лика.

Но если при обработке сусла (3):

■ возникают большие касательные напря­
жения в области высоких температур сус­
ла, например:

♦ из-за высоких скоростей течения и
многократного изменения направле­
ния потока в выносном кипятильнике;

♦ из-за возникновения в насосах силь­
ных вихревых явлений;

♦ из-за возникновения сильных вихре­
вых явлений в вирпуле;

♦ из-за слишком узких или часто изме­
няющихся поперечных сечений трубо­
проводов;

♦ из-за центробежных сил в сепараторе,

то водородные мостики глюкановых нитей сшиваются и путем вытягивания молекул может начаться образование геля, а с ним — повышение вязкости и затруднения при филь­тровании пива.

Существенными контрольными призна­ками, по которым можно предположительно выявить низкие значения высокомолекуляр­ного β -глюкана, являются показания фриа-биллиметра, метод окрашивания среза зер­на по Карлсбергу (см. раздел 2.8.2.10) и вяз­кость лабораторного сусла. У двух первых показателей существует высокая корреляция с содержанием β-глюкана сусла, а у последне­го—с фильтруемостью пива. Необходимый показатель фриабиллиметра — рыхлых зерен свыше 80%. Однородность солода по методу

окрашивания среза зерна должна быть мини­мум 70% (лучше 75%).

Вязкость сусла контролируют как пара­метр, указывающий на содержание β-глюка­на и на ожидаемые затруднения при фильтро­вании затора и пива. Вязкость измеряют с по­мощью

■ вискозиметра с падающим шариком (по
Хопплеру) (Hoppler) (рис. 3.28). Измеря­
ется время падения стандартного шарика
через стеклянную трубку, наполненную ис­
пытуемой жидкостью, между двумя штри­
хами трубки. Результат получают в мил-
ли-Паскаль-секундах (мПас· с). При этом
нормативные значения составляют:

|

у конгрессного сусла (в пересчете на 8,6%) 1,51-1,63 мПас·с; у готового сусла (в пересчете на 12%) 1,73-2,20 мПас·с; у светлого пива (в пересчете на 12%) 1,78-1,95 мПас • с; или с помощью

Рис. 3.28. Вискозиметр с падающим шариком по Хопплеру

■ капиллярного вискозиметра Уббелоде
(Ubbelohde), который применим и для
автоматических измерений. (В отечествен-

ном пивоварении вязкость принято изме­рять с помощью вискозиметра Оствальда, представляющего собой U-образную труб­ку с расширениями и узким капиллярным коленом. — Прим. ред.)

3.2.1.5. Расщепление белковых веществ

Все (высокомолекулярные) протеины за ис­ключением небольшого количества выпадают в осадок самое позднее при кипячении сусла. Поэтому в пиво попадают только продукты расщепления, которые, однако, безусловно не­обходимы для размножения дрожжей и быст­рого сбраживания.

	Положительное	Отрицатсльное
	влияние	влияние
Высокомо-	Пенообразова-	Создают
лекулярные	тели	помутнения
продукты
расщепления
Низкомоле-	Вкус (полнота	Питание
кулярные	вкуса)	дрожжей
продукты
расщепления

Ферментативное расщепление белковых веществ должно рассматриваться дифферен­цированно, так как:

■ при 45-50°С о большей степени образуют­
ся низкомолекулярные продукты расщепле­
ния, особенно пептиды и аминокислоты;

и при 60-70° С в большей степени образуют­ся высокомолекулярные продукты расщеп­ления, которые считаются обеспечиваю­щими пеностойкость.

Аминокислоты имеют большое значение для питания дрожжей. Дрожжи потребля­ют как минимум 10-14 мг а-аминного азо­та на 100 мл сусла.

Так как аминокислота пролин как постав­щик α-аминокислоты для дрожжей не исполь­зуется, то в сусле должно содержаться α-аминного азота не менее 20 мг/100 мл. Если этого значения не удастся обеспечить, то это приводит:

■ к снижению скорости размножения дрож­жей;

■ к торможению процессов брожения и со­
зревания;

_______________________________ 227 ©

■ к сохранению в пиве нежелательных ве­ществ, придающих ему букет молодого пива.

Из хорошо растворенного солода всегда получают сусло, содержащее достаточное ко­личество α-аминокислот. Разумеется, если добавлять несоложенное сырье, сахар или си­роп, то это не прибавляет в сусло аминокис­лот, и следует проводить аминокислотную паузу при 45-50 ˚ С. Однако если применять хорошо растворенный солод, то ради образо­вания низкомолекулярных продуктов расщеп­ления белков не имеет смысла выдерживать паузу при 45-50 °С

Продолжительная пауза при 45-50 ˚ С все­гда дает в последующем плохую пену.

3.2.1.6. Превращения жиров (липидов)

При затирании часть содержащихся в солоде липидов расщепляется соответствующими ферментами (липазами) на глицерин и жир­ные кислоты.

При этом особого внимания заслуживает наряду с ферментативным и окислительное расщепление химически активных ненасы­щенных жирных кислот, которые благодаря липоксигеназе и кислороду превращаются в промежуточные продукты, которые позднее в виде карбонилов старения могут отрица­тельно влиять на стойкость вкуса нива.

Даже незначительное количество попав­ших в пиво ненасыщенных жирных кислот представляет опасность для стойкости его вку­са. Однако ненасыщенные жирные кислоты достаточно быстро окисляются, чтобы прини­маться в расчет как предшественники веществ, приводящих к старению вкуса пива [168].

Поскольку ненасыщенные жирные кисло­ты всегда присутствуют в дробленом солоде, то воспрепятствовать их окислению можно только путем полного удаления кислорода. Но при рассмотрении устройств для смеши­вания дробленого солода с водой видно, что их конструкция приводит к интенсивному контакту помола солода с воздухом. Поэтому с самого начала процесса приготовления сус­ла стремятся максимально ограничить влия­ние кислорода.

Даже полное удаление кислорода не могло бы помешать ферментативному расщеплению жиров липоксигеназой. Она образуется при

© 228______________________________

прорастании и откладывается преимуще­ственно в листке и корешке зародыша. Поэто­му в солоде этим ферментом наиболее обога­щен листок зародыша. Оптимальная величи­на рН у этого фермента составляет около 6,0, и он очень чувствителен к высокой темпера­туре. Поэтому существенная часть липокси-геназы бывает уже уничтожена при сушке (у темного солода больше, чем у светлого), но несмотря на это более трети липоксигеназы остается в солоде в активной форме.

При дроблении находящаяся в листках за­родыша лигюксигеназа быстро активизирует­ся и может при обычных низких температурах начала затирания и высоких значениях рН за­торной воды в сравнительно короткое время расщепить ненасыщенные жирные кислоты и тем самым автоматически подготовить про­дукты окисления, которые позднее приводят к образованию карбонилов старения. Поэтому для того, чтобы начиная с процесса дробле­ния солода избежать осуществления процес­сов окисления и нежелательных превращений существуют следующие три возможности:

■ удаление кислорода путем его замены
инертным газом (СО₂ или N₂);

■ проведение начала затирания при высоких
температурах от 60°С и выше (см. раздел
3.2.3.2);

■ снижение величины рН в начале затира­
ния до 5,1-5,2 (см. раздел 3.2.1.8).

При затирании растворяются и другие ли-пиды, а именно, насыщенные жирные кисло­ты, составляющие значительную часть жи­ров, содержащихся в зернах крахмала (ами-лопластах) в количестве 5-7%. Мутное сусло, полученное в результате недостатков при фильтровании затора, плохое отделение взве­сей сусла — все это приводит к переносу в сус­ло повышенного количества свободных жир­ных кислот, которые могут приводить к про­блемам при фильтровании пива.

Разумеется, жирные кислоты образуются и при брожении. Во время дображивания дрожжи выделяют много жирных кислот с цепочками средней длины, а последние могут отрицательно влиять на пенообразование.

3.2.1.7. Прочие процессы

расщепления и растворения

Часть еще нерастворенных органически свя­занных фосфатов растворяются с помощью

фосфатаз. Эти фосфаты безусловно необхо­димы для проведения спиртового брожения. Часть фосфатов участвует в реакциях с соля­ми воды, образующими ее жесткость, и суще­ственно воздействует на изменения рН и бу­ферное действие сусла.

С увеличением длительности и темпера­туры затирания из оболочек, а также из эндос­перма выделяются дубильные вещества и антоцианогены. Этим процессом можно уп­равлять лишь в малой степени.

В особенности высокомолекулярные ду­бильные вещества и антоцианогены играют существенную роль при образовании в пиве помутнений, — они связываются с высоко­молекулярными белковыми веществами и выпадают в осадок. Кроме того, они оказыва­ют негативное влияние и на вкус пива. Низ­комолекулярные дубильные вещества своим редуцирующим действием оказывают поло­жительное влияние. Эта редуцирующая спо­собность может быть достигнута уже при за­тирании и фильтровании затора при условии исключения внесения кислорода.

Выделение цинка

Для синтеза белка, размножения кле­ток дрожжей и для брожения большое физиологическое значение имеет цинк. При недостатке цинка замедляется размножение дрожжей и брожение, происходит неполное восстановление диацетила. Поэтому пивовары заинте­ресованы, чтобы содержащийся в соло­де цинк по возможности сохранить.

В начале затирания от количества цинка, содержащегося в солоде, переходит в раствор только около 20%, и его содержание продол­жает уменьшаться в ходе затирания. Если со­держание цинка ниже 0,10-0,15 мг/л, то при брожении могут возникнуть определенные трудности.

Благоприятствуют более высокому содер­жанию цинка следующие факторы:

I

низкое значение рН; низкая температура затирания; гидромодуль затирания I: 2,5.

Чтобы устранить недостаток цинка, име­ется несколько возможностей, а именно:

■ добавление хлористого цинка, как это при­нято в некоторых странах (в Германии не разрешено);

■ поскольку в заторе растворяется только
часть цинка, а большая его часть остается
в дробине, необходимое его содержание
можно получить следующим образом; не­
большое количество дробины и биологи­
ческой молочной кислоты смешать в со­
отношении 1: 1 и отстаивать в течение
одних суток, затем раствор, обогащенный
цинком, стерилизовать и добавлять в не­
большом количестве к дозируемым дрож­
жам;

■ поскольку цинк относительно легко пере­
ходит в кислый раствор, можно было бы
изготовить из цинка стенки емкости для
подкисления; разумеется, они быстро про­
худились бы и разрушились, поэтому дос­
таточно поместить в емкость для биологи­
ческого подкисления лист цинка в каче­
стве «анода-донора» (это мероприятие не
соответствует немецкому Закону о чисто­
те пивоварения).

Дата добавления: 2015-07-10