66350 (Специальные солода. Химический состав), страница 3

Различное поведение в процессе замачивания требует также различной обработки пшеницы или сорго при замачивании, чтобы добиться оптимального водопоглощения и распределения влаги.

Влажность замачиваемой пшеницы называется степенью замачивания, которая приводится в процентах. Считают, что для светлого солода (Пилзнер) степень замачивания - 42-44%, а для тёмного солода степень замачивания - 44-47%. Если степень замачивания повышать постепенно, то для светлого солода можно увеличивать влажность до 48%. Благодаря этому сокращается время проращивания и явно снижаются потери при солодоращении. Большое значение имеет степень замачивания для ведения проращивания, поскольку она существенно влияет на образование ферментов, а также на процессы роста и обмена веществ.

4. Образование красящих и ароматических веществ при сушке

Очень важной биохимической реакцией, протекающей во время сушки солода и ответственной за образование аромата и цветности, является взаимодействие продуктов распада белков с сахарами, в результате которого происходит образование новых продуктов, названных учёным Майаром меланоидинами. Эта реакция имеет широкое распространение в природе и в промышленности. В 1908 году учёный Линг высказал предположение, что образование окраски солодов во время сушки обусловлено взаимодействием продуктов распада углеводов и белков, а в 1912 году Майар описал реакцию меланоидинообразования. Уже в том же году Литнер (известный в то время научный работник пивоваренной промышленности) правильно оценил значение этой реакции для производства солода и пива.

Меланоидины представляют собой частично растворимые несбраживаемые вещества разной окраски. В виде коллоидов они переходят в пиво и благодаря своим свойствам повышают физико-химическую стабильность пива и стойкость его пены. Для светлых солодов реакции меланоидинообразования нежелательны. Полностью избежать их в химической фазе сушки светлого солода (80°C) невозможно. Вместе с меланоидинами и их предшественниками образуются при сушке солода и другие красящие вещества (полифенолы).

В настоящее время можно считать, что образование тёмно-окрашенных меланоидинов происходит за счёт окислительно-восстановительных реакций между редуцирующими сахарами и белковыми веществами и зависит от количества свободных аминных групп в продуктах распада белков.

Аминогруппы аминокислоты при высокой температуре вступает во взаимодействие с карбонильной группой сахара при наличии некоторого количества воды, причём образуется продукт, имеющий коллоидный характер. Цвет этого продукта от светло-коричневого до тёмно-коричневого, запах (аромат) специфический. Водный раствор продукта обладает вязкостью и тем более сильной, чем полнее прошла реакция между образующими его соединениями и чем интенсивнее его окраска. Наиболее сильное окрашивание характерно для продукта с наибольшей вязкостью.

В.Л.Кретович процесс образования меланоидинов из продуктов расщепления углеводов и белков представил в виде схемы:

Существуют три основных стадии меланоидинообразования: начальная (без изменения цвета и поглощения ультрафиолетового света), промежуточная (без изменения цвета или слабое пожелтение, но сильная степень адсорбции длинных волн ультрафиолетовой части света) и конечная (с интенсивной окраской получаемых продуктов).

В первой стадии происходят сахаро-аминная конденсация:

RH₂ означает как аминокислоту, так и амины или аммиак.

Одной из реакций меланоидинообразования является реакция Амадори:

5. Определение содержания меланоидинов и редуктонов

В промежуточной стадии реакции меланоидинообразования происходит дегидратация сахаров. Известны два типа реакций дегидратаций. В то время как в кислой среде в зависимости от вида сахара (ксилоза, глюкоза) образуются фурфурол, метилфурфурол или оксиметилфурфурол, в состоянии, близком к сухому, т.е. при сушке солода в присутствии аминов, образуются редуктоны. К редуктонам принадлежат соединения со следующей структурой:

Эта группа связана с альдегидным или кислотным радикалом:

Под редуктонами понимают тип органических соединений, общим свойством которых является сильно выраженная восстанавливающая способность. Эта способность редуктонов может формально сводиться к дегидрированию, например, эндольных групп до α-дикарбонильных групп:

Оба соединения можно принять за начальные члены виниленгомологического ряда, в основе которого лежит следующая обобщённая формула редуктона:

При этом может происходить либо частичное, либо полное замещение. Так возможно, что одна или обе группы OH будут замещены группами NH₂, NHR и SH, вместо кетокислорода (=O) могут быть в качестве его заместителей группы (=NH), (=NR) или (=S).

К редуктонам или их виниленовым гомологам можно также причислить соединения, имеющие кольцевую структуру, в особенности вещества ароматического ряда. К ним относятся пирокатехин и гидрохинон:

Другие соединения, имеющие кольцевую структуру, например, редуктоновая кислота, полученная гидролизом пектина и ксилозы, также могут проявлять типичные восстанавливающие свойства:

Если в энольной структуре редуктона R и R₁ различны, то эндиол является общей энольной формой обоих изомерных кетонов:

В качестве примера может служить метилглиоксаль (R=H, R = CH₃). Если достигается окрашивание редуктонов, то это происходит в дегидроформе и ускоряется аминосоединениями. В высушенном солоде присутствует соединение малетол-3-гидрокси-2-метил-γ пирон, которое может быть представлено как дегидроформа циклического редуктона:

Если принять во внимание общую формулу виниленгомологического ряда, то можно привести как типичный пример этого 1,4-дегидроксимуконовую кислоту (C₆H₆O₆), которая является настоящим редуктоном, а именно диэндиолом. Оба её энольных гидроксила легко могут дегидрировать до дегидроформы:

Фурфурол, образующийся при дегидратации сахара, даёт после гидролиза соединение с восстанавливающими свойствами. После гидролиза с расщеплением кольца усиливается сопряжённая диэндиольная структура III, причём R может обозначать группы H, CH₂, OH, CH₃ в зависимости от природы имеющегося фурфурола:

Малетол-3-гидрокси-2-метил-γ-пирон может так же, как и фурфурол, подвергаться гидролизу с расщеплением кольца. В промежуточной стадии происходит также расщепление сахаров (глюкозы, ксилозы и др.) - деальдолизация, т.е. процесс, противоположный альдольной конденсации. Присутствие аминогрупп ускоряет деальдолизацию до триоз и других продуктов распада. К продуктам расщепления сахаров относятся метилглиоксаль, глицериновый альдегид, ацетоин и диацетил. Эти вещества обладают высокой реакционной способностью. Особенно активным в реакции меланоидинообразования является метилглиоксаль. Меланоидиновая реакция с метилглиоксалем, глицериновым альдегидом и диацетилом протекает произвольно. Пентозы (ксилоза, арабиноза) также проявляют сильную реакционную способность, слабее вступают в реакцию гексозы (манноза, галактоза, фруктоза и глюкоза). Сахароза из-за недостатка свободных карбонильных групп реагирует очень слабо.

Наряду с дегидратацией и расщеплением сахаров в промежуточной стадии происходит распад аминокислот, который является важной частью реакций образования красящих веществ. Ход этих реакций можно записать следующим образом:

Эта реакция протекает с образованием CO₂ и влияет на введение азота в состав коричневых красящих веществ. В конечной стадии меланоидинообразования промежуточные продукты, включающие карбонильные группы, полимеризуются до ненасыщенных окрашенных полимеров. Главными реакциями при этом являются спиртовая конденсация, альдегидаминная полимеризация и образование гетероциклических (пиррола, имидазола, пиридина и пиразина), причём в составе конечных продуктов синтезируются высокомолекулярные окрашенные соединения. Образование меланоидинов тесно связано с появлением редуктонов.

Эти соединения имеют коричневую окраску различной интенсивности. Они вместе с непрореагировавшими альдегидами, обладающими определённым запахом и вкусом, обусловливают органолептические свойства пищевых продуктов, подвергшихся воздействию повышенных температур.

6. Биохимические превращения солода при сушке

Важной предпосылкой взаимодействия сахара с аминокислотами, приводящего к образованию меланоидинов, является наличие свободной карбонильной группы. Синтез меланоидинов происходит особенно легко с пентозами, и в первую очередь с ксилозой.

Из аминокислот наибольшей реакционной способностью обладают глицин и аланин, которые образуют и наиболее окрашенные продукты. Валин и лейцин дают продукты с более сильным ароматом. Последние реагируют только при отсушке тёмного солода примерно при 100°C и обусловливают его аромат. Ди - и трипептиды интенсивно реагируют с арабинозой и ксилозой.

Глицин придаёт продукту реакции весьма интенсивную окраску, запах пивного колера и слабокисловатый привкус. Аланин реагирует медленнее с образованием тёмно-коричневого продукта со слабым запахом розы. Валин реагирует медленно и наряду с коричневой окраской придаёт продукту приятный запах, напоминающий нежный аромат роз. Лейцин, реагируя с сахарами, даёт продукт с незначительной окраской, но сильным хлебным ароматом.

Аспарагин и глютаминовая кислота реагируют с сахарами медленно и в незначительной степени и придают запах, напоминающий аромат миндаля. Тирозин и бетаин в реакциях образования ароматических и красящих веществ не участвуют. Продукты, образующиеся в результате взаимодействия сахаров с аммиаком, обладают сильной окраской, однако вкус их неприятный - пригорелого хлеба и даже горький.

Растворы меланоидинов обладают кислой реакцией, что зависит от освободившейся карбоксильной группы аминокислоты. Меланоидины обладают ярко выраженными восстановительными свойствами, благодаря чему в сусле создаётся определённый окислительно-восстановительный потенциал.

Меланоидины являются лиофильными коллоидами и защищают нестойкие коллоиды, находящиеся в пиве, предотвращая их выпадение и образование в пиве мути и выделение осадков. Они являются антиоксидантами и предохраняют нестабильные белковые вещества от окисления. Благодаря своим коллоидным свойствам меланоидины в растворе дают прочные поверхностные плёнки и являются хорошими пенообразующими продуктами. Добавление их к пиву повышает его пену. Например, пиво, оцениваемое по пене величиной 33,5, после добавления меланоидинов достигло оценки 41,5. Тёмное пиво всегда имеет более стойкую (богатую) пену, чем светлое.

При сушке солода для накопления красящих и ароматических веществ большое значение имеет содержание влаги. Если солод подвёргся сильному обезвоживанию на верхней решётке, то количество продуктов распада белков в нём недостаточное дл интенсивного протекания реакции меланоидинообразования. При влажности 6-8% светлый солод не приобретает аромата и цветности, характерного для тёмного солода, который переходит с верхней решётки на нижнюю решётку с влажностью 20-25%.

7. Производство солода

Без солода приготовить пиво невозможно, и поэтому первым этапом его приготовления является производство солода. Для производства 1 л пива с содержанием в готовом сусле 11% сухих веществ требуется около 17 кг солода. Производство солода в настоящее время осуществляется почти исключительно на крупных промышленных солодовенных заводах, тогда как прежде пивоваренные предприятия обычно готовили солод в своих солодовнях. Цель солодоращения состоит в том, чтобы накопить в пшеничном зерне ферменты и обеспечить с их помощью определённые биохимические изменения веществ зерна. Для этого пшеницу или сорго проращивают и в необходимый момент прерывают этот процесс. Полученный солод выглядит почти так же, как и пшеница или сорго, из которого он получен. Пшеницу или сорго очищают, сортируют и до момента переработки складывают в большие силосы. При замачивании пшеница или сорго поглощает необходимую для прорастания воду и затем проращивается в больших ящиках. В заключение прорастание прерывают сушкой при высокой температуре. Готовый солод хранится в силосах до его продажи.