Изменение ферментативной активности безглютенового солода в процессе проращивания и сушки

Традиционными зерновыми культурами для получения солода являются рожь, ячмень и пшеница.

Все чаще среди населения встречаются люди, которые страдают непереносимостью глютена, содержащегося в этих зерновых культурах. Таким образом, ассортимент пищевых продуктов у данной категории населения сильно ограничен, что не может не сказываться на качестве их жизни [1].

К безглютеновым культурам относят гречиху и овес и рекомендуют к использованию в диетическом питании для больных с непереносимостью глютена.

Белковый комплекс зерна овса состоит из растворимых в воде альбуминов (14%); из растворимых в водных растворах нейтральных солей глобулинов (20%); из проламинов (у овса это авенин), растворимых в спирте и синтезирующихся главным образом в семенах злаков (55%), и из глютелинов, не растворимых в воде, растворах солей, спирте, но растворимых в слабых щелочах и органических кислотах (14%). Основная масса белка находится в виде запасных веществ. Содержание белка колеблется у пленчатых сортов овса от 9,6 до 19,8%, у голозерных – от 14,8 до 21,0% [2].

Особенностью фракционного состава белка зерна гречихи по сравнению с белками злаковых является почти полное отсутствие проламинов, низкое содержание глютелинов и, напротив, преобладание глобулинов и альбуминов. Другой особенностью белков гречихи является их высокая биологическая ценность. Белки зерна гречихи характеризуются завышенным аминокислотным скором по триптофану (2,16), лимитирующим является треонин (0,80). По остальным незаменимым аминокислотам он близок к единице и при этом превосходит другие зерновые культуры по изолейцину, лизину, метионину и цистину [5–10].

При солодоращении зерна протекает ряд сложных биохимических процессов, изменяющих химический состав и свойства сырья. С целью совершенствования технологии солодоращения из безглютенового сырья было изучено влияние продолжительности проращивания и сушки на ферментативную активность (амилолитическую, осахаривающую, протеолитическую) солодов.

Материалы и методы

В лабораторных условиях получали гречишный и овсяной солода. Проращивание данных культур проводили при температурном режиме 12-18-13 °C. Зерно проращивали до накопления максимальной активности ферментов протеолитического и амилолитического действия. Во избежание подсыхания зерна его в процессе проращивания увлажняли проточной водой один раз в сутки в течение одной минуты. Для предотвращения слеживания солода его ворошили 2 раза в сутки.

Определение амилолитической способности (АС) свежепроросших солодов проводили колориметрическим методом.

Результаты и обсуждение

На рисунке 1 представлены зависимости величины АС гречишного и овсяного солодов от продолжительности проращивания по сравнению со ржаным солодом.

Продолжительность проращивания, сут The duration of germination, days

- ♦ - Рожь | Rye         —Гречиха | Buckwheat

Овес | Oatmeal

Рисунок 1. Динамика изменения амилолитической способности солодов

• Figure 1.    Dynamics of amylolytic ability change in malt

У гречишного солода максимальное значение АС наблюдается на 4 сутки ращения и составляет 21,2 ед./г. Это на 6,0% выше, чем у зерна ржи. У овсяного солода на 3 сутки ращения АС составила 18,79 ед/г, что по сравнению с традиционной культурой на 6,0% ниже. На 4–5 сутки у всех солодов наблюдается незначительное снижение АС.

Осахаривающую способность (ОС) определяли поляриметрическим методом. На рисунке 2 приведены значения ОС солодов.

Продолжительность проращивания, сут The duration of germination, days

- ♦ - Рожь | Rye

Овес | Oatmeal

—■• • Гречиха | Buckwheat

Рисунок 2. Динамика осахаривающей способности солодов

• Figure 2.    Dynamics of the malodorous ability of malts

Из рисунка 2 видно, что максимальное накопление ОС у всех солодов происходит на третьи сутки проращивания и достигает следующих значений: у ржаного солода – 5,1 ед/г, у гречишного – 2,9 ед./г, у овсяного 3,3 ед/г. По сравнению с традиционной культурой ОС гречихи ниже на 43,1%, овса на 35,3%. На 4 сутки ОС овсяного солода остается на прежнем уровне, у гречишного снижается на 3,4%, у ржаного солода уменьшается на 1,9%.

На рисунке 3 приведена динамика протеолитической активности(ПА) солодов.

- ♦ - Гречиха | Buckwheat —■• • Овес | Oatmeal

Рожь | Rye

Рисунок 3. Величина протеолитической активности свежепроросших солодов

Figure 3. The amount of proteolytic activity of freshly grown malts

Максимальные значения ПА солодов были достигнуты на третьи сутки ращения: у ржаного – 23,2 ед./г, у гречишного – 26 ед./г, у овсяного – 16 ед./г. По сравнению с зерном ржи ПА гречихи выше на 12,0%, овса ниже на 31,0%. На 4 сутки ращения ПА незначительно снижается.

Цель сушки свежепроросшего солода – сохранить активность гидролитических ферментов. Сушку проводили в сушильной камере (рисуно к 3) в течение 12 часов по температурному режиму:

• •    1 стадия – 30–40 °C, продолжительность 5 ч;

• •    2 стадия – 50–60 °C в течение 4 ч;

• •    3 стадия – 60–68 °C, продолжительность 3 ч.

  

  Рисунок 4. Схема экспериментальной установки для сушки солода

  Figure 4. The experimental setup for drying malt

  
  

Экспериментальная сушильная установка состоит из камеры для солода 1 объёмом 2,5 дм³, в который погружается ящик 2 из стальной сетки с солодом. Подача воздуха осуществляется осевым вентилятором 3. Расход воздуха контролируется шиберной заслонкой 4 установленной на входе в камеру, где установлены термоэлектрические нагревательные элементы 5 . Устройство для регулирования температуры 6 [4].

При сушке солода происходит снижение АС. Но в начале сушки отмечается некоторое увеличение активности, поскольку в первые часы сушки складываются благоприятные условия для протекания в солоде биохимических процессов. АС при температуре 45 °C значительно повышается.

При нагревании слоя солода до 60 °C наблюдается уменьшение активности амилолитических ферментов (рисунок 5) : у гречишного солода на 34,7%, у овсяного на 44,3%, у ржаного на 38,9% по сравнению со свежепроросшим солодом.

В процессе сушки происходит также и снижение ОС (рисунок 6) , аналогично АС. Показатели ОС у гречишного солода снизились на 12,0%, у овсяного на 12,1%, у ржаного на 17,6% по сравнению со свежепроросшим солодом.

Уменьшение ПА (рисунок 7) происходит равномерно на протяжении всего периода сушки солода: на 16,1% – у гречишного, на 20,6% – у ржаного, на 25,4% – у овсяного по сравнению со свежепроросшим солодом.

г Гречишный солод | Buckwheat malt

II Ржаной солод | Rye malt activity

Овсяной солод | Oatmeal malt

Рисунок 5. Изменение амилолитической активности в процессе сушки солода

Figure 5. Change in amylolytic activity in the process of malt drying

Начало сушки | Start drying Достижение максимальной Готовый солод | Ready malt активности | Achieving maximum activity

■+ Гречишный солод | Buckwheat malt ■ Овсяной солод | Oatmeal malt I Ржаной солод | Rye malt

Рисунок 6. Изменение ОС солодов в процессе сушки

Figure 6. Change in the OS of malts during the drying process

Рисунок 7. Изменение протеолитической активности солодов в процессе сушки

Figure 7. Change in proteolytic activity of malts during drying

Заключение

В ходе проведенных исследований было изучено изменение ферментативной активности солода в процессе его проращивания и сушки. Нужно отметить, что ферментативная активность солода, полученного из безглютенового сырья, ниже, чем у ржаного солода, поэтому полностью заменить традиционное сырье