Солодоращение гречихи: способы замачивания зерна и их влияние на качество солода

Введение. В последние годы в пищевой промышленности стали активно использовать нетрадиционные виды солодов. Особое место среди них занимает гречишный, поскольку в отличие от других, полученных из зерна многих злаковых культур, он не содержит глютена и поэтому может использоваться в производстве продуктов питания для больных целиакией (глютеновая непереносимость). Его белки характеризуются высокой биологической ценностью, в нем много витаминов группы В, ионов калия, марганца, железа, цинка, меди. Также он единственный среди всех видов солодов содержит биофлавоноид рутин, эффективное действие которого доказано в профилактике и лечении многих заболеваний. Исходя из этого, в последние годы активно ведутся работы по изучению возможности использования гречишного солода в производстве безглютеновых продуктов питания [1–3].

На формирование качества солода оказывают влияние не только физиологические и тех-нохимические показатели зерна, но и в большой степени условия солодоращения. Важнейшими из них являются уровень влажности зерна и способы его достижения, температура и продолжительность проращивания, степень аэрации. Несмотря на то, что исследования по поиску оптимальных методов получения солода из зерна гречихи длятся почти 15 лет, до сих пор ни в одной статье отечественных и зарубежных авторов не представлено сведений о значении способов замачивания зерна для формирования качества получаемого из него солода [4–8]. В самой первой работе ирландских исследователей сообщалось о мокром замачивании, которое длилось в течение 40 ч [8], но чаще всего для гречихи используют воздушно-водяное замачивание различной продолжительности (12– 30 ч) или оросительное [5, 9, 10]. Описание результатов сравнительного анализа влияния различных способов замачивания зерна гречихи на качество получаемого из него солода в литературе не найдено.

Цель исследования : изучение влияния способов замачивания зерна гречихи на изменение активности амилолитических ферментов в процессе солодоращения и качество солода.

В задачи исследования входило: установить влияние способов замачивания на изменение влажности, амилолитической активности (АС), активности α- и β-амилаз в процессе проращивания зерна; исследовать качественные показатели готового гречишного солода, полученного разными способами.

Объекты и методы исследования . Объектами исследования являлись зерно гречихи посевной Fagopyrum esculentum Möench. ( Polygona-ceae ) сортов Изумруд и При 345, полученные из него образцы светлого гречишного солода.

Солодоращение осуществляли тремя способами, отличающимися условиями замачивания зерна. При ВВЗ зерно находилось под слоем воды в течение 4 ч с двумя 30-минутными воздушными паузами, после чего зерно направляли на проращивание. При двух других способах сразу после мойки и дезинфекции зерно помещали в аппарат для проращивания, где оно подвергалось постоянному или периодическому орошению (ОЗ и ВОЗ соответственно) на протяжении всего проращивания. Проращивание вели при температуре 15 °С в течение 72 ч. Образцы для определения W (ГОСТ 29294-2014), AC и уровня α- и β-амилаз отбирали перед началом солодоращения, через 6 ч замачивания и далее каждые 24 ч до окончания проращивания [11]. Сушку свежепроросшего солода осуществляли при температуре 50 °С в течение 5 ч, а затем при 60 °С до достижения влажности не более 5 %. Качество солода после одного месяца отлежки исследовали, определяя следующие физико-химические показатели: W (ГОСТ 292942014), экстрактивность (ГОСТ 52061-2003), AC

[11], содержание аминного азота [12], число Кольбаха (ЧК) (ГОСТ 29294-2014), вязкость [11], титруемая и активная кислотность (ГОСТ 292942014). Обработку и статистический анализ результатов осуществляли с использованием программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение. Известно, что одним из важнейших показателей пригодности зерна для солодоращения является уровень белка. Считается, что оптимальное содержание белка для злаковых культур – 10,0–12,0 % на СВ. Большее их количество затрудняет переработку зерна в солод, а также может отрицательно повлиять на процесс брожения и коллоидную стойкость напитка [13]. Однако, поскольку белковые вещества выполняют в том числе и биокаталитическую функцию, существует мнение, что чем больше белка в зерне, тем выше ферментативная активность получаемого из него солода [13, 14]. В то же время другие авторы считают, что из высоко-белковистого зерна получается солод с меньшей АС по сравнению с низкобелковистым [15, 16]. Сведения о содержании белка в зерне гречихи и влиянии его на процессы при солодора-щении и качество солода единичны [5]. Поэтому для эксперимента были выбраны сорта гречихи, существенно отличающиеся по этому показателю: При 345 – 11,2 % и Изумруд – 13,1 %.

Результаты показали, что динамика накопления влаги зерном гречихи сортов При 345 и Изумруд в процессе солодоращения при различных способах замачивания была одинакова (рис. 1). Зерно набирало влагу свыше 30 % в первые 30 мин, затем к 24 ч влажность достигала постоянного значения – около 50 %. К окончанию проращивания W свежепроросшего солода при ВВЗ и ВОЗ у сорта При 345 была одинакова и составила 53,2 %, у сорта Изумруд – 52,6 и 52,7 % соответственно. При ОЗ зерно При 345 достигало влажности 53,3 %, а Изумруда – 52,9 %. Незначительное отставание в накоплении влаги при воздушно-водяном замачивании в первые двое суток проращивания отмечено у сорта Изумруд.

Рис. 1. Изменение влажности и амилолитической активности зерна гречихи сортов При 345 (а) и Изумруд (б) в процессе проращивания при разных способах замачивания

Таким образом, способ замачивания, а также сортовые особенности зерна гречихи не оказывают существенного влияния на накопление влаги в процессе солодоращения.

Такая же закономерность была выявлена и при изменении AC прорастающего зерна гречихи. Характер накопления АС сорта При 345 был примерно одинаковым независимо от способа замачивания (см. рис. 1). Так, в свежепророс-шем солоде При 345 уровень АС составлял 300±3 (ВВЗ), 310±2 (ВОЗ) и 312±2 ед. W-K (ОЗ). В отличие от сорта При 345 AC свежепроросше-го солода сорта Изумруд она была на 25 % выше: 390±3, 393±1 и 398±3 ед. W-K при ВВЗ, ВОЗ и ОЗ соответственно. При этом при ОЗ в первые двое суток она накапливалась интенсивней, следуя за динамикой W. Значение содержания влаги в прорастающем зерне и связь этого показателя с АС обсуждалось в ряде работ ранее [5, 13]. Можно предположить, что сортовые различия связаны с более высоким содержанием белка в зерне сорта Изумруд по сравнению с При 345. Как уже указывалось выше, в ряде работ сообщалось о прямой зависимости AC ячменного солода от уровня белка в зерне.

Таким образом, данные по накоплению AC свидетельствуют, что для получения свежепро-росшего гречишного солода способ замачивания не имеет значения. Следует лишь учитывать сортовые особенности зерна гречихи.

Характерным свойством гречишного солода, по сравнению с другими видами солодов является отсутствие у него осахаривающей способности [1, 3, 7, 9], что существенно затрудняет технологический процесс при получении сусла. Как известно, эффективность осахаривания затора зависит от соотношения активности α-и β-амилаз солода. Поэтому на следующем этапе исследования анализировали изменение активности этих ферментов в процессе солодо-ращения в зависимости от способа замачивания зерна. Для эксперимента был выбран сорт Изумруд, характеризующийся более высоким уровнем AC.

Результаты показали, что при проращивании зерна активность α-амилазы увеличивалась постепенно на протяжении всего эксперимента (рис. 2). Содержание β-амилазы в процессе солодора-щения резко возрастало в течение первых суток и далее практически не изменялось. При этом активность β-амилазы к концу проращивания была в 7–8 раз меньше, чем α-амилазы. Для ячменного солода характерна обратная зависимость: содержание в нем β-амилазы выше примерно в 20 раз [3, 13]. По-видимому, недостаточная активность β-амилазы гречишного солода отрицательно влияет на его способность осахаривать затор. Следует отметить, что активность α-амилазы при ОЗ (96 мг/г) и ВОЗ (93 мг/г) была на 17 и 14 % выше, по сравнению с ВВЗ (80 мг/г). На активность β-амилазы способ проращивания не оказывал влияния.

Данные других исследователей о соотношении активности α- и β-амилаз в гречишном со- лоде крайне противоречивы. Так, в работах одних и тех же авторов в разных статьях приводятся противоположные результаты. Например, в статьях 2006 г. [3] и 2007 г. [7] сообщалось о меньшей активности β-амилазы по сравнению с α-амилазой, а в 2005 [6] и 2010 гг. [2], наоборот, существенно большей. При этом авторы отмечают, что по сравнению с ферментативной активностью ячменного солода уровень α-и β-амилаз гречишного ниже в 1,5–5 и 19–20 раз соответственно.

Рис. 2. Изменение активности а- и в-амилаз в процессе проращивания зерна гречихи сорта Изумруд при разных способах замачивания

Таким образом, для производства напитков брожения гречишный солод можно использовать лишь совместно с ячменным солодом, который будет являться источником β-амилаз, либо в комплексе с коммерческими ферментными препаратами амилолитического действия.

Далее проводили анализ качества готового солода из зерна сорта Изумруд, полученного с использованием трех способов замачивания. Результаты физико-химического анализа представлены в таблице.

Максимальный выход экстракта отмечался при ВОЗ, но его недостатками являлись очень высокая вязкость и значительная белковая не-дорастворенность. Результаты показали, что уровень AC был примерно одинаков во всех образцах солода. Более высокое значение при ОЗ не превышало 6 %, что является несущест- венным. Преимуществами ВВЗ были наилучшая, по сравнению с двумя другими, протеолитическая растворенность, достаточно высокое содержание аминного азота и низкая вязкость. Другие показатели качества – экстрактивность, уровень АС, белковая растворенность были сравнимы с таковыми у солодов, полученными ОЗ и ВОЗ.

Таким образом, использование различных способов замачивания зерна гречихи позволяет регулировать лишь отдельные показатели качества солода, но не дает возможность получить солод, характеризующийся совокупностью максимально высоких качественных характеристик. Следовательно, необходимо искать приемы улучшения качества солода на этапах проращивания и сушки.

Физико-химические показатели качества готового гречишного солода, полученного при разных способах замачивания

Показатель	Способ замачивания
	оросительный	воздушнооросительный	воздушноводяной
Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола при горячем экстрагировании с вытяжкой из ячменного солода, %	56,6±0,1	63,2±0,1	58,8±0,1
Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в сухом веществе солода (число Кольбаха), %	28±1	25±1	34±1
Свободный аминный азот в лабораторном сусле, мг/дм3	121±1	133±2	130±3
Амилолитическая активность солода на СВ, ед. W-K	246±2	233±1	231±2
Вязкость лабораторного сусла, мПа·с	2,2±0,1	2,8±0,1	2,2±0,1
Кислотность лабораторного сусла, к. ед.	0,7±0,1	0,8±0,1	0,7±0,1
рН лабораторного сусла	6,6±0,1	6,2±0,1	6,5±0,1

Выводы . Результаты проведенных экспериментов позволили сделать вывод, что способы замачивания зерна при солодоращении не оказывают влияния на динамику накопления влаги (W достигала 52,6–53,3 %) и формирование комплекса амилолитических ферментов (AC достигала 300–312 W-K для сорта При 345 и 390–398 W-K для сорта Изумруд) при проращивании. Ни один из испытанных способов замачивания не обеспечивает получение готового гречишного солода высокого качества по совокупности наиболее значимых показателей. Необходим поиск иных способов улучшения качественных характеристик солода из гречихи.