Технологічні особливості процесу пророщування солоду

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Теоретичні основи і мета пророщування солоду

Після замочування зерно передають разом із водою в солодовню, де і відбувається процес пророщення.

Мета пророщування - а) накопичення і переведення в активний стан ферментів, які містяться в зерні; б) підготовка поживних речовин ендосперму до затирання (розчинення ендосперму). Саме в ході пророщення зерна накопичуються потрібні ферменти.

Солод використовується в багатьох промисловостях як джерело ферментів, але в пивоварінні він являється головною сировиною для виробництва пива. Тому підготовка зерна і біохімічні перетворення запасних речовин ендосперму зерна під час солодопророщування мають особливо важливе місце. зернівка пророщування солод цитологічний

З багатьох хлібних злаків - проса, жита, овсу, пшениці - можна отримати солод з високою ферментативною активністю, що, наприклад, потрібно для спиртової промисловості, але отримати солод для пивоварного виробництва можна тільки з ячменю визначеної якості при суворо встановлених умовах пророщування.

На хід пророщення впливають: вологість зерна, температура і ступінь аерації.

2. Морфологічні і біохімічні зміни зерна. Зміни хімічного складу злаків при пророщуванні

При солодопророщуванні в зерні, що проростає проходять ті ж фізіологічні і біохімічні зміни, що і при природному проростанні зерна в грунті. Якщо зерно отримало достатню кількість води, кисню і температура являється задовільною, то зародок переходить від скритого до активного життя. Резервні речовини борошнистого тіла під дією води набухають і в такому стані легко атакуються ферментами. Проростання викликає у зародка необхідність у поживних речовинах. На початку проростання для живлення використовуються водорозчинні речовини, які легко засвоюються рослинною клітиною, які в невеликих кількостях є в зародку. По-скільки зародок швидко витрачає розчинні речовини, подальше живлення його проходить за рахунок запасних речовин зерна. Високомолекулярні речовини - крохмаль, білок, жир і ін. під дією ферментів переходять в простіші, розчинні, які засвоюються зародком.

Морфологічні зміни зерна при пророщуванні пов'язані з розвитком зародкового корінця і зародкового листка. Спочатку корінець розвивається під оболонками. Потім оболонки прориваються і корінець виходить зовні в тому місці , яким зернина кріпиться до колосу - «зерно наклюнулося». Потім корінець розвивається, утворюючи 3-5 корінців. При дотриманні технологічного режиму пророщування ростки досягають 1,5-2 довжини зернини.

Одночасно розвивається і росте листочок по направленню до верхнього кінчика зерна. Він рухається між насіннєвою і плодовою оболонками на спинній стороні зерна. Листочок, який вийшов зовні з кінчика зерна носить назву «гусар». Пророщування зерна при виробництві пивоварного солоду переривається до появи паростка. Видимий проросток називається "гусаром" або "шпорою". І в результаті із зернівки з'являється рослина.

У спиртовому виробництві допускається поява «гусарів», так як солод пророщується більш тривалий час, а у пивоварному виробництві - не допускається, оскільки це пов'язано з надмірними втратами цукрів та амінокислот, внаслідок чого погіршується якість кінцевого продукту.

Цитологічні зміни - це руйнування клітинної структури зернівки або розчинення ендосперму.

На першому етапі, коли розчинні речовини, що знаходяться біля зародку, розчиняються і становляться поживними для росту зародка, їх буває досить, але з ростом зародка їх стає недостатньо і в подальшому постачальником цих речовин є ендосперм. Проте для поступання звідти цих речовин необхідно зруйнувати клітинну структуру і складні речовини гідролізувати до простих, транспортувати їх до зародку. Оскільки в основному стінки клітин складаються із геміцелюлоз, тому зміна в ендоспермі відбувається під дією ензимів - геміцелюлаз. Руйнування клітин розпочинається від щитка і далі через весь ендосперм до кінчика зерна. Також руйнуються і пектинові речовини, які в невеликій кількості присутні в клітинних стінках, під дією пектолітичних ферментів. Також участь в розчиненні ендосперму беруть протеолітичні ферменти, які руйнують білкові речовини. Ендосперм стає м'яким настільки, що розтирається між пальцями і перетворюється в білу масу наче сухий крохмаль.

Густина маси зерна складає 1,3 г/см3, і воно тоне у воді. Густина добре розрихлених зерен солоду менше одиниці. Тому при зануренні у воду вони плавають. Зерно погано розчиненого (скловидного) тоне.

Біохімічні зміни пов'язані з активацією і утворенням ферментів, тобто їх накопичення. Ферменти в ячмені знаходяться в неактивному, зімогенному стані. Під час пророщування солоду проходить новоутворення ферментів і їх активація. Найбільш цінними ферментами солоду для виробництва являються амілолітичні ферменти (б і в- амілази). У не пророщеному зерні б-амілази майже немає, а при проростанні на 3-4 добу спостерігається значне накопичення її активності. в- амілаза міститься в непророслому зерні у вільній і зв'язаній формах. Кількість і активність її значно збільшується при пророщуванні. Активність цих ферментів збільшується в 2-5 разів; збільшується активність цитолітичних ферментів в 2,5 разів, збільшується активність ферментів дихання - оксидоредуктаз (каталізують окисно-відновні реакції, активізують молекулярний кисень), каталази - розщеплюють перекис водню до води і неактивного кисню, дигідрази здійснюють анаеробне дихання.

Збільшується активність протеолітичних ферментів майже в 40 разів.

Збільшується активність фосфатаз (естераз) - супроводжують розщеплення фосфорорганічних речовин, руйнують ефірний зв'язок між фосфорною кислотою і її солями. Накопичуються на 5-6 день пророщування . Активність зростає у 5-7 разів.

Активність і утворення ферментів йде паралельно з життєдіяльністю зародкового корінця. Ферменти можуть діяти при високих температурах і у відсутності кисню, коли зародок гине. Цю здібність використовують при солодопророщуванні: спочатку зерну, що проростає подають достатню кількість кисню, а потім подачу повітря припиняють. При цьому ферменти продовжують діяти, розчиняючи ендосперм, а зародок майже не розвивається. Це дає можливість зменшити втрати цінних речовин зерна.

Здібність ферментів зберігати свою активність при високій температурі використовують при сушінні солоду. Підвищена температура в солодосушарці зародок вбиває, а активність ферментів майже не знижується. Тому при затиранні ферменти продовжують свою роботу.

Ферменти в зерні розміщені не рівномірно, велика кількість їх знаходиться в зародку, в ендоспермі, який прилягає до щитка.

Зміни хімічного складу зерна. Хімічний склад солоду значно відрізняється від хімічного складу зерна. Під дією ферментів в зерні, що проростає, відбуваються процеси розпаду і синтезу. Запасні речовини ендосперму (крохмаль, геміцелюлоза, білки) піддаються гідролізу; розчинні речовини, які утворилися поступають через щиток в зародок, де проходить синтез нових речовин.

Крохмаль під дією амілази перетворюється в цукри, які витрачаються на дихання зерна, а частково залишаються в зерні і переходять в зародок, де знову перетворюються в крохмаль. Частина мальтози перетворюється під дією б-глюкозідази в глюкозу. Кількість цукрів при пророщуванні збільшується у 3,5 разів, а крохмалю зменшується на 4-6 %.

Мальтоза розпадається на глюкозу. Таким чином, в зерні кількість крохмалю зменшується, а цукрів - збільшується, завдяки чому солод має солодкий смак.

Білки зерна під дією протеолітичних ферментів розкладаються з утворенням пептидів і амінокислот. В результаті утворюються водорозчинні білки (40%), вміст амінокислот збільшується в 4,5 разів. Процес розчинення білкових речовин впливає на якість пива. Ступінь гідролізу білків визначають по кількості амінного (формального) азоту. При недостатньому, слабкому розчиненні білкових речовин пиво з такого солоду погано освітлюється і фільтрується. При середньому розчиненні білкових речовин - пиво буде доброї якості. Перерозчинений солод буде сприяти низькій піностійкіості та пиво матиме порожній смак.

Амінокислоти в майбутньому зіграють позитивну роль у живленні дріжджів. Геміцелюлоза розпадаються під дією геміцелюлаз (в-глюконаз) під дією до пентоз і гексоз.

Під дією фітаз проходить гідроліз фосфорорганічний речовин, що є дуже корисним. Наприклад, фермент фітаза каталізує перетворення фітіна в інозіт, речовину, що стимулює ріст дріжджів.

Збільшується загальна кислотність: в ячмені 1,5-2,5 см3 розчину NаОН, в солоді - 4,5-7,5 см3 розчину NаОН. Кислотність збільшується в результаті утворення щавелевої, янтарної, яблучної кислоти при диханні.

Значення рН залишається без зміни. Тому говорять, що солод володіє буферністю.

Вміст жирів при пророщуванні солоду зменшується на 10-30%.

Накопичуються вітаміни такі як тіамін, рибофлавін, які підсилюють життєдіяльність і бродильну енергію дріжджів. Дихання зерна може бути аеробне і анаеробне. В результаті аеробного дихання виділяється тепло, то інтенсивність дихання збільшується і активність ферментів і витрата сухих речовин теж. Втрати СР на дихання в процесі пророщування солоду становлять 5,7 % мас від маси сухих речовин вихідного ячменю. При нестачі кисню має місце анаеробне дихання. Продукти, які утворюються в результаті дихання надають солоду запах свіжих огірків.

3. Фактори, які впливають на пророщування зерна

Основними факторами, які впливають на пророщування являються температура, вологість і доступ кисню (аерація). Найбільший вплив надає температура. Безпосередньо від неї залежить інтенсивність дихання ферментів.

Підвищення температури сприяє підсиленню дихання зерна і накопиченню ферментів, проте це веде до втрат вуглеводів. Оптимальною температурою для нагромадження гідролітичних ферментів є 16-17 єС. Зниження її зумовлює збільшення тривалості періоду пророщування зерна, що відбивається на собівартості солоду. Підвищення температури стимулює розвиток проростків, що призводить до втрати сухої речовини. А це також підвищує собівартість солоду. Тому температуру пророщення вибирають таку, щоб вона була оптимальна для накопичення ферментів з одного боку, а з іншого - щоб не спостерігалося значного росту проростків.

Дуже важливим являється підтримка вологості зерна при пророщуванні на рівні ступені замочування. Підсихання зерна в процесі пророщування приводить до зниження активності ферментів і солод недостатньо розчинюється і має довгі тонкі корінці.

Важливу роль при солодорощенні зерна відіграє інтенсивність аерування солоду. Кисень бере участь у синтезі й активуванні ряду ферментів, особливо у першій стадії росту. При достатньому накопиченні ферментів біохімічні процеси продовжуються і при затримці розвитку зародка зерна. Підвищення концентрації СО2 в повітрі для аерування до 8% інгібує ріст зерна, але продовжується його розчинення. При концентрації СО2 більше 20% нормальне дихання припиняється і починається автоліз зерна.

Аерація також сприяє диханню, причому аеробному.

При обмеженій аерації солоду повільно розвивається зародковий листок і корінець, а процес розчинення ендосперму іде швидше. При інтенсивній аерації прискорюється ріст корінців і листка, але це інколи негативно впливає на процес розчинення солоду.

Однак на 100% забезпечити аеробний тип дихання не вдається, тому в зерні накопичуються продукти неповного окислення і збродження цукрів і продуктів їх взаємодії: альдегіди, карбонові кислоти, етиловий спирт і естери.

Наявність вказаних речовин надає солоду специфічний запах: свіжих огірків.

Надзвичайно важливу роль при пророщуванні зерна відіграє вода, вміст якої протягом усього періоду біотехнологічного процесу повинен залишатися на рівні 42-45%. Вона є безпосереднім учасником гідролітичних реакцій, а також дисперсійним середовищем і транспортним знаряддям для всіх дифузійних процесів.

Весь процес пророщування солоду ділиться на:

І період - триває 1-4 доби (для темного 5 діб), іде новоутворення ферментів, їх активація, ріст корінців, листка. Процес іде при підвищеній температурі на 4-5 °С і достатній кількості повітря.

ІІ період (5-7 діб) характеризується тим, що життєдіяльність зародку гальмується і проходять основні ферментативні процеси (розчиненням ендосперму). При більш високій температурі цей процес іде краще, але збільшуються втрати сухих речовин, тому в ІІ період слід температуру знизити на 2-3 °С і подача кисню повітря повинна бути обмежена.

Размещено на Allbest.ru