Физиологические показатели качества ячменя пивоваренного – основа для получения солода высокого качества

В последние годы пивоваренная отрасль пищевой промышленности является одной из самых динамично развивающихся. Но для дальнейшего развития перерабатывающих предприятий необходимо обеспечение их вы-сококачеств енным сырьём. Для производства пива основным сырьём является ячмень пивоваренный. В начале ХХI века пивная отрасль развивалась ускоренными темпами и ячменя для нужд пивоварения не хватало. Так, в 2001 г. потребность пивоваренной индустрии в солоде составила 1 млн. тонн, что соответствовало 1,446 млн. т зерна ячменя. Фактически из-за низкого качества отечественного ячменя производство солода в РФ не превышало 400 тыс. т. В результате до 70% пива вырабатывалось на импортном сырье. В 2002 г. российские пивовары импортировали более 600 тыс. т солода и 130 тыс. т ячменя, поэтому Министерством сельского хозяйства РФ была разработана отраслевая целевая программа "Пивоваренный ячмень и солод" на 2002-2005 гг.

и на период до 2010 г., согласно которой планировалось увеличить посевные площади под пивоваренным ячменем в РФ до 500 тыс. га, что фактически выполнено [1]. Но одного только увеличения посевных площадей недостаточно, чтобы выращивать в достаточном количестве и нужного качества пивоваренный ячмень. Для этого также необходимо совершенствовать технологии возделывания земель, а также учитывать те обстоятельства, что рост производства ячменя базируется также на своевременном сортообновлении и сортосмене. И хотя в настоящее время российские сельхозпроизводители выращивают достаточное количество ячменя пивоваренного, но он не всегда высокого качества и может быть использован для нужд пивоварения.

Качество пивоваренного ячменя регламентируется ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия» [2]. Согласно этому документу, в ячмене нормируются органолептические, физические, физико- химические и физиологические показатели. Для приготовления солода пивоваренного ячмень должен отвечать следующим критериям:

• •    Высокая степень всхожести семян;

• •    Чистота сорта;

• •    Крупность и выравненность зёрен по размеру;

• •    Низкое содержание белка.

Отечественные и зарубежные исследователи указывают на имеющуюся зависимость качества получаемого солода от энергии и способности зерна ячменя к прорастанию. Именно в момент прорастания активизируется и образуется ряд ферментов (в основном амилазы), обеспечивающих гидролиз полисахаридов (в основном крахмала) до низкомолекулярных соединений (моно- и дисахаридов), сбраживаемых дрожжами с образованием этилового спирта и углекислого газа. Солод с большим количеством непроросших зерен плохо осахаривается, полученное из него пивное сусло имеет низкую конечную степень сбраживания из-за большого количества несброженных веществ. При этом получается пиво невысокого качества. Таким образом, физиологические показатели качества ячменя пивоваренного очень важны для получения солода высокого качества [3].

В нашей работе мы определяли органолептические, физико-химические и физиологические показатели качества ячменя пивоваренного отечественного и импортного производства. Контролировались партии ячменя пивоваренного, поступающие на производство солода. Исследования проводились в соответствии с инструкцией по техно-химическому контролю пивоваренного производства [4].

Ячмень пивоваренный, импортируемый из Дании, по всем показателям качества, установленным в ГОСТ 5060-86, отвечал требованиям, предъявляемым к ячменю 1 класса. По внешнему виду зерно пивоваренного ячменя было однородным, выровненным, содержало мало органических и минеральных примесей. По цвету ячмень был светложёлтого и жёлтого цвета, имел свойственный нормальному зерну ячменя запах, без затхлого, солодового, плесневелого и других посторонних запахов. Механический анализ каче ства на содержание сорной, зерновой примеси, мелкого зерна и крупности показал, что сорной примеси 0,5-0,9 %; зерновой примеси 0,5 - 1,2 %; мелких зёрен 0,5 - 1,4 %; крупность в пределах 90 - 95 %.

Физико-химические показатели, наиболее важные как для хранения, так и для пивоварения, такие как, влажность и содержание белка, также были в пределах установленных стандартом норм, а именно: влажность 12,1-14,0 %; содержание белка 10,5 -11,5 %.

При использовании ячменя для соло-доращения особое внимание уделяется физиологическим показателям качества, таким как энергия прорастания и способность прорастания. В нашем случае они получились 95 - 97% и 95 до 98% соответственно.

Таким образом, все исследованные образцы ячменя пивоваренного, импортируемого из Дании (по документам в Дании и выращенного), согласно требованиям ГОСТ 5060-86 можно было отнести к ячменю 1 класса. Мы считаем, что это связано с тем фактом, что в странах ЕС требования к качеству зерна пивоваренного ячменя жёстче, чем в России и количество нормируемых показателей больше. Так, например, по содержанию белка, в Российском стандарте предел - 12,0 %, а в странах ЕС предельная норма - 11,5 %.

Ячмень пивоваренный отечественного производства урожая 2010 года по внешнему виду, цвету и запаху, соответствовал по цвету и запаху требованиям, установленным ГОСТ 5060-86 [2]: имел светло-жёлтый, характерный для ячменя, цвет; приятный, без посторонних запахов, аромат, но он содержал много примесей органического происхождения. Механическое исследование показало, что в исследуемых образцах ячменя крупность в пределах от 87,8% до 92,5%; содержание мелких зёрен от 0,73 до 2,28%; содержание зерновой примеси от 2,5 до 3,8%; содержание сорной примеси от 0,3 до 0,8%. По нашему мнению повышенное количество зерновой примеси в исследуемых образцах ячменя пивоваренного может свидетельствовать о нека-чественной послеуборочной подработке пивоваренного ячменя.

Физико-химические показатели у всех исследуемых образцов ячменя пивоваренного находились в пределах установленных ГОСТ

5060-86 норм: влажность от 12,7 до 14%; содержание белка от 11 до 12%.

Нами были определены физиологические п оказатели: энергия прорастания – от 86,4 до 92 %; способность прорастания – от 94 до 98%.

Таким образом, все исследуемые образцы ячменя пивоваренного по содержанию белка в соответствии с ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия» можно отнести к ячменю 1 класса. По влажности согласно этому же стандарту можно считать его состояние сухим. По крупности, по содержанию мелких зёрен и по содержанию сорной примеси все образцы можно также отнести к 1 классу. Из рассмотренных нами образцов некоторые образцы не отвечали требованиям ГОСТ 5060-86, предъявляемым к первоклассному ячменю, по таким показателям как содержание зерновой примеси, энергия прорастания и способность прорастания.

Энергией прорастания называют содержание зёрен в процентах, проросших в течение 3 суток, а способностью прорастания называют общее количество зёрен в процентах, проросших за 5 суток. Энергия прорастания по ГОСТ 5060-86 "Ячмень пивоваренный" не нормируется, а способность прорастания пивоваренного ячменя 1-го класса должна быть не менее 95 %, а ячменя 2-го класса – не менее 90%. Разница между способностью прорастания и энергией прорастания не должна превышать 2%.

В некоторых случаях здоровый, нормальный по физическим свойствам, ячмень имеет низкую прорастаемость. В этих случаях проверяют его жизнеспособность вообще. Под жизнеспособностью зерна ячменя понимают жизненность его зародыша или потенциальную возможность зерна к прорастанию. Согласно ГОСТ 5060-86 жизнеспособность у пивоваренного ячменя 1-го и 2-го класса должна быть не менее 95 %. Жизнеспособность и способность прорастания ячменя нового урожая определяется спустя 45 дней после его уборки, т.к. у такого ячменя прошло послеуборочное дозревание и завершились биохимические процессы.

Некоторые зарубежные исследователи, в частности, аналитики компании Carls- berg, при определении пригодности ячменного зерна для солодоращения предлагают определять индекс прорастания. В нашей работе мы проводили сравнительный анализ физиологических показателей качества ячменя пивоваренного, выращенного в России и ячменя пивоваренного, импортируемого из Дании. Во всех партиях ячменя мы определяли по вышеуказанной методике индекс про- растания ячменя пивоваренного.

Определение индекса прорастания проводили следующим образом: сначала определяли долю прорастаемых зёрен, затем определяли среднее время прорастания, а за- тем подсчитывали индекс прорастания.

Доля прорастаемых зёрен аналогична отечественному показателю эн ергия прорастания, он показывает общее количество зёрен, проросших за трое суток. Для его определения проращивали 4 х 100 зёрен на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри в термостате при 19,5 0С. Подсчёт и удаление проросших зёрен проводили через 24 (N 24 ), 48 (N 48) и 72 (N72) часа проращивания [5].

Долю пророщенных зёрен определяли по формуле:

у =   ^N24 ^{+ N}48 ^{+ N}72

"            4         ,

где D – доля пророщенных зерен.

Среднее время прорастания определяли по формуле:

Т = N 24 + 2N 4₈ + 3N ₇₂ ср      ^N24 ^{+ N}48 ^{+ N}72 ,

где Тср - среднее время прорастания.

Индекс прорастания рассчитывали по формуле:

= ¹² ,                              (3)

пр ^ , где /_пр - индекс прорастания.

Начало прорастания определяли, исходя из предложенной шкалы микрофеноло-гических фаз прорастания семян (МФФ ПС) ярового ячменя (табл. 1).

Исследование различных партий пи- воваренного ячменя, поступающего на пивоваренные предприятия России, по вышеуказанным методикам, дало следующие результаты (табл. 2).

Из таблицы 2 видно, что ячмень пивоваренный, выращенный в Дании, по своим физиологическим показателям превосходит ячмень, выращенный в Российской Федера-     ный, однородный, поэтому прорастает значи- ции.                                             тельно быстрее и равномернее.

Таблица 1. Шкала микрофенологических фаз прорастания семян (МФФ ПС) ярового ячменя

МФФ ПС	Описание
СЗ	Сухая зерновка
НН	Начало набухания (замачивание семян)
Точка	Наклевывание, появление зародышевого корешка
Корешки 1 (К1), «вилка»	Дифференциация зародышевого корешка на несколько корешков длиной 1-2 мм
Корешки 2 (К2)	Начальный рост корешков, их размер менее длины семени
Корешки 3 (К3)	Зрелые корешки размером более длины семени; ростка нет
Росток (Р)	Появление колеоптиля; семя имеет несколько кор ешков и росток размером менее половины длины семени
Проросток (П)	Становление полноценного проростка, имеющего не менее двух корешков размером более длины семени и ростка размером более половины длины семени

Таблица 2. Результаты определения индекса и среднего времени прорастания пивоваренного ячменя

Наименование объектов исследования	Доля пророщенных зёрен, %	Среднее время прорастания, сутки	Индекс прорастания
Ячмень пивоваренный (Дания)	96,7	1,40	7,11
Ячмень пивоваренный (Россия)	87, 2	1,77	5,65

Протекание процесса проращивания ячменя по суткам можно представить в виде следующей таблицы:

На представленном рисунке (рис.1) видно, что при проращивании датского ячменя более половины зёрен прорастает в первые сутки ращения. А отечественный ячмень в первый день имеет немногим более 30 % проросших зёрен. По-видимому, это связано с тем фактом, что ячмень из Дании выровнен-

Таблица 3 . Динамика прорастания зёрен ячменя пивоваренного

Наименование партий ячменя пивоваренного	Количество проросших зёрен за 1 сутки, шт.	Количество проросших зёрен за 2 сутки, шт.	Количество проросших зёрен за 3 сутки, шт.
Ячмень из	6	1	1
Дании	6	8	1
Ячмень из	3	3	2
РФ	7	4	0

Рисунок 1. Динамика процесса проращивания

В связи с тем, что определяемые нами показатели не регламентируются отечественным ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия», был определён такой показатель как способность к прорастанию. Способность к прорастанию у ячменя, выращенного в РФ, получилась 91,8 %, а у ячменя из Дании 98,1 %. Таким образом, согласно ГОСТ 5060-86 по физиологическим показателям проверенные партии ячменя из Дании можно отнести к ячменю 1 класса, а ячменя из РФ к ячменю 2 класса.

В связи с тем фактом, что Россия вступила в ВТО и активно участвует в международной торговле необходимо повышать качество выращиваемого в России ячменя пивоваренного. Для этого, во-первых, необходимо гармонизировать требования к качеству, предъявляемые отечественными стандартами с требованиями к качеству, предъявляемыми стандартами других стран. Сравнительный анализ нормируемых ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия» показа- телей качества и требований, предъявляемых к ячменю пивоваренному в странах ЕС, показал, что по таким показателям как содержание влаги, содержание белка, способность прорастания, крупность зерна имеются различия, требования ЕС жёстче. В стандарте ЕС имеется такой показатель как масса 100 зёрен, а в ГОСТ 5060-86 он отсутствует. Таким образом, становится ясно, что если ячмень и отвечает требованиям ГОСТ 5060-86, то он не всегда будет соответствовать требованиям ЕС, что очень неблагоприятно для России при проведении торговых операций со странами-членами ЕС.

Во-вторых, для определения качественных показателей ячменя пивоваренного необходимо шире использовать различные методы исследования, апробированные и широко используемые в других странах. Так, например, в пивоварении используются эталонные и экспресс-методы, разработанные в странах Европейской пивоваренной конвенции (European Brewery Convention — ЕВС), Аналитической комиссии стран Центральной Европы (МЕВАК) и в Американском сообществе химиков - аналитиков (American Society of Brewing Chemists — ASBC). Между методиками этих организации существуют различия, но и имеется много общего [6].

В-третьих, наличие большого количества зерновой примеси свидетельствует о низком уровне очистки собранного зерна ячменя, поэтому необходимо проводить мероприятия по замене зерноочистительного оборудования на заготовительных предприятиях или по дополнительной очистке зерна ячменя для снижения количества примесей и придания зерну «товарного вида».

В-четвёртых, при поступлении различных партий пивоваренного ячменя на пивоваренные заводы не всегда соблюдается чистота сорта. В нашем случае невысокое качество зерна можно объяснить неоднородностью и невыравненностью поступающих партий зерна, что происходит из-за несоблюдения чистоты сорта. Известно, что только выровненное и однородное зерно замачивается и прорастает равномерно, одновременно достигая соответствующего растворения, обеспечивая равномерное протекание биохимических процессов. Поэтому отечественным производителям необходимо добиваться однородности и выравненности партий зерна, а это возможно только при соблюдении чистоты сорта.