Влияние условий замачивания ячменя на содержание β-глюканов и белковых веществ в солоде
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Пищевые технологии
Статья в выпуске: 7, 2026 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования – получение солода удовлетворительного качества из высокобелковистого зерна ячменя с высоким содержанием β-глюканов. Объект исследования – 8 сортов ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) дальневосточной селекции урожая 2022 г. Определено содержание белков и водорастворимых β-глюканов в зерне, при этом корреляционный анализ (коэффициент Пирсона) не выявил статистически значимой линейной взаимосвязи между этими показателями. Проведено солодоращение 3 сортов методом воздушно-водяного замачивания при 17 °С, общее время солодоращения для всех образцов – 103 ч, но длительность замачивания была разная: 1 – время замачивания 48 ч: 8 ч водяная фаза, 16 ч воздушная фаза, 24 ч водяная фаза; 2 – время замачивания 24 ч: 8 ч водяная фаза, 14 ч воздушная фаза, 2 ч водяная фаза; 3 – время замачивания 25 ч, но водяные фазы другой длительности: 4-17-4 ч. В полученном солоде измерено содержание водорастворимых β-глюканов, подтверждена прямая зависимость между содержанием водорастворимых β-глюканов в готовом солоде и вязкостью полученного из него сусла (r = 0,759.). Отслежена динамика распада этих полисахаридов в процессе солодоращения, показано, что на распад β-глюканов влияют сортовые особенности зерна, но изменение условий замачивания позволяет добиться значительного распада β-глюканов, что благоприятно сказывается на качестве солода. На содержание белковых веществ в солоде также влияют сортовые особенности зерна, а не только уровень белка в зерне. Для одних сортов, меняя режим солодоращения можно значительно уменьшить содержание белка в солоде, для других – изменение режима не влияет на этот показатель. Таким образом, для 2 сортов с высоким содержанием β-глюканов удалось подобрать режим замачивания, позволивший снизить уровень глюканов на 84 и 93 % соответственно и достичь приемлемого уровня этих полисахаридов в готовом солоде.
Короткий адрес: https://sciup.org/140316559
IDS: 140316559 | УДК: 633.162+547.458.8 | DOI: 10.36718/1819-4036-2026-7-273-286
Effect of steeping barely conditions on the content of beta-glucans and protein substances in malt
The aim of the study is to obtain satisfactory quality malt from high-protein barley grain with a high con-tent of β-glucans. The object of the study was 8 varieties of spring barley (Hordeum vulgare L.) of Far Eastern selection, harvested in 2022. The content of proteins and water-soluble β-glucans in the grain was determined, while the correlation analysis (Pearson's coefficient) did not reveal a statistically significant linear relationship between these indicators. Malting of 3 varieties was carried out using the air-water steeping method at 17 °C, the total malting time for all samples was 103 hours, but the steeping duration was different: 1 – steeping time 48 hours: 8 hours water phase, 16 hours air phase, 24 hours water phase; 2 – steeping time 24 h: 8 h water phase, 14 h air phase, 2 h water phase; 3 – steeping time 25 h, but water phases of different duration: 4-17-4 h. The content of water-soluble β-glucans in the obtained malt was measured, a direct relationship between the content of water-soluble β-glucans in the finished malt and the viscosity of the wort obtained from it was confirmed (r = 0,759). The dynamics of the breakdown of these polysaccharides during the malting process was monitored, it was shown that the breakdown of β-glucans is affected by the varietal characteristics of the grain, but changing the soaking conditions allows for signif-icant breakdown of β-glucans, which has a beneficial effect on the quality of the malt. The protein content of malt is also influenced by the varietal characteristics of the grain, not just the protein level in the grain. For some varieties, changing the malting regime can significantly reduce the protein content of the malt, while for others, changing the regime has no effect. Thus, for two varieties with high β-glucan content, we were able to select a steeping regime that reduced glucan levels by 84 % and 93 %, respectively, achiev-ing acceptable levels of these polysaccharides in the finished malt.
Текст научной статьи Влияние условий замачивания ячменя на содержание β-глюканов и белковых веществ в солоде
Введение. Значительное количество ячменя, производимого во всем мире, используется для получения солода – традиционного сырья в производстве пива. Солод получают контролируемым проращиванием зерна. Во время солодоращения в зерне образуются специфические ферменты, необходимые для приготовления пива, а также происходит частичный гидролиз высокомолекулярных биополимеров, таких как белки и гемицеллюлозы, что позволяет достигнуть достаточной технологичности солода во время процесса пивоварения, обеспечить высокий выход экстракта, успешное брожение и достаточно легкий процесс фильтрации сусла [1].
Гемицеллюлозы содержатся в клеточных стенках эндосперма ячменя и включают в себя такие соединения, как арабиноксиланы, целлюлоза, глюкоманнаны, β-глюканы. При этом основными компонентами клеточных стенок ячменя являются β-глюканы. β-Глюканы относятся к некрахмалистым полисахаридам, которые построены из линейных цепей остатков глюкозы, полимеризованных через 1,3 β- и 1,4 β-связи. ГОСТ 5060-2021 не нормирует содержание β-глюканов в пивоваренном ячмене. В зарубеж- malt. Bulletin of KSAU. 2026;(7):273-286 (In Russ.).
ных же исследованиях этим полимерам уделяется особое внимание, потому что гидролиз полисахаридов клеточной стенки является первым этапом в трансформации прорастающего зерна. Деградация полисахаридов клеточной стенки устраняет физический барьер между гидролитическими ферментами, образующимися во время прорастания, и их субстратами, которые находятся в крахмалистом эндосперме. Успешное разрушение этого барьера позволяет ферментам получить доступ к компонентам клетки и начать необходимое преобразование эндосперма в процессе солодоращения [2]. Также уровень глюканов влияет на процесс пивоварения и качество пива.
β-Глюканы делятся на нерастворимые в воде и водорастворимые. Нерастворимые β-глюканы отфильтровываются вместе с дробиной после этапа затирания и не создают затруднений в процессе пивоварения. Высокое же содержание водорастворимых β-глюканов в готовом солоде создает ряд проблем: увеличивает вязкость сусла и способствует образованию геля, что затрудняет фильтрование сусла и пива [3–5], снижает выход экстракта в варочном цехе, поскольку плохая деградация β-глюкана ос- тавляет нерасщепленный крахмал и белок в дробине [6, 7], приводит к образованию и стабильности помутнений в готовом пиве [8].
Часть этих проблем можно минимизировать, используя сорта ячменя с низким содержанием в-глюканов. Благодаря тому, что ячмень является одним из самых генетически разнообразных злаков, в настоящее время существует достаточное количество сортов с низким уровнем этих полисахаридов [9]. Но все показатели зерна взаимосвязаны, и при отборе сортов с низким содержанием этих полисахаридов нет гарантии, что остальные качества, необходимые для пивоваренного ячменя, будут на высоком уровне. Зерно с низким уровнем в-глюкана может привести к плохому качеству пива, если сорт не способен модифицироваться до нужного состояния в процессе солодоращения [9, 10].
Кроме того, содержание в-глюканов в зерне зависит от погодных условий, которые в последние годы становятся все более нестабильными. Большое влияние на уровень этих полисахаридов оказывает температура и количество осадков: высокая температура и низкое количество осадков способствуют повышенной концентрации водорастворимых глюканов [11, 12]. Обычные культивируемые сорта ячменя содержат от 4 до 10 % в-глюканов [13], при этом разница для одного сорта в зависимости от года урожая может достигать более 2 % [11]. Также данный показатель зависит от места выращивания ячменя: один и тот же сорт, посеянный в разных локациях, может значительно отличаться по содержанию этих полисахаридов [14].
Однако производство солода с низким уровнем водорастворимых в-глюканов не обязательно требует низкого содержания этих веществ в исходном ячмене [10]. Существует и другой путь уменьшения содержания водорастворимых в-глюканов в готовом солоде, и соответственно в сусле - изменение технологии со-лодоращения. В процессе проращивания зерна количество в-глюканов уменьшается под действием цитолитических ферментов в-глюканаз, которые накапливаются во время солодораще-ния и деполимеризуют в-глюканы [3]. Таким образом, получение более качественного солода может быть связано не только с более низким уровнем в-глюканов в зерне ячменя, но и более высоким уровнем в-глюканаз, производимых в процессе солодоращения [15]. Показано, что деградация в-глюканов, основного компонента клеточных стенок в эндосперме ячменя, в значительной степени зависит от гидратации, темпе- ратуры и продолжительности прорастания [16]. При этом разные сорта в разной степени реагируют на изменение режима солодоращения.
Согласно литературным данным, условия солодоращения оказывают существенное влияние на содержание в-глюканов в полученном солоде. Замачивание зерна ячменя при более высокой температуре 22 против 16 °С способствует уменьшению содержания глюканов в готовом солоде, а также в полученном из него сусле [17], при этом дальнейшее увеличение температуры замачивания не приводит к существенному снижению уровня водорастворимых глюканов в солоде по сравнению с исходным ячменем [18]. Но использование повышенных температур снижает экстрактивность солода и его диастатическую силу [6, 17]. Увеличение времени со-лодоращения также приводит к более высокой потере глюканов в готовом солоде [17], но более длительное прорастание способствует высокому уровню растворимого белка и связанным с этим проблемам, таким как растрескивание солода, плохая стабильность пены, резкий вкус и неудовлетворительная горечь [10, 19].
Также на качество солода влияет содержание белковых веществ в зерне ячменя. В ячмене, предназначенном для солодоращения, желательна низкая концентрация белковых веществ. Высокое содержание белка снижает экстрактивность солода [1], создавая барьер между крахмалом и амилолитическими ферментами во время солодоращения [20], зерно, содержащее более 12 % белка, характеризуется как «труд-новзрыхляемое» [1]. ГОСТ 5060-2021 ограничивает содержание белковых веществ в зерне пивоваренных ячменей 12 %, а их содержание в солоде должно находиться в пределах 11,5– 12,0 % (ГОСТ 29294-2021). На содержание белковых веществ в зерне также значительно влияют погодные условия, которые в последние годы становятся все более нестабильными [21]. Концентрация белка в зерне повышается в ответ на абиотический стресс, это такие факторы, как жара, засуха [21, 22].
Во время солодоращения ячменя под действием протеолитических ферментов происходит деградация белковых веществ [1], благодаря чему уменьшается общее содержание белка. Считается, что содержание белка в ячменном солоде обычно на 0,1-0,5 % ниже, чем в исходном ячмене [1]. Однако в ряде работ [23, 24] показано, что в зависимости от условий солодо-ращения содержание белка может меняться в более широких пределах. Ранее мы показали на примере двух сортов ячменя, что изменение длительности замачивания позволило значительно уменьшить содержание белковых веществ в солоде для одного сорта ячменя, в то время как на другой сорт изменение этого параметра не повлияло [24].
В зарубежной литературе публикуются многочисленные исследования, посвященные β-глюканам, количество статей, посвященных этой теме, неуклонно увеличивается [25], в то же время в отечественной литературе такие данные крайне ограничены.
Приморский край РФ является регионом, в котором выращивают ячмень. Но эта территория характеризуется нестабильными погодными условиями, вследствие чего зерно, выращенное в разные годы, значительно отличается по своему качеству [26]. Проблема климатических условий и качества зерна характерна для многих районов РФ, поэтому представляется достаточно актуальным получить представление о том, можно ли улучшить качество солода, снижая содержание β-глюканов и белковых веществ путем изменения режима солодоращения.
Цель исследования – получение солода удовлетворительного качества из зерна ячменя с высоким содержанием β-глюканов и белковых веществ.
Задачи : определение уровня водорастворимых β-глюканов и белковых веществ в дальневосточных сортах ячменя и исследование влияния трех режимов замачивания зерна ячменя на содержание этих биополимеров в готовом солоде.
Объекты и методы. Для исследования проанализировали 8 сортов ярового ячменя ( Hordeum vulgare L.) дальневосточной селекции урожая 2022 г. Все образцы выращивались в одном и том же месте и в одних и тех же условиях. Все сорта были получены в ФГБНУ ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки (г. Уссурийск).
Анализ зерна проводили по стандартным методикам, определяя массу 1000 зерен (ГОСТ 10842-89), энергию и способность прорастания (ГОСТ 10968-88), содержание влаги (ГОСТ 13586.5-93). В ходе мониторинга процесса со-лодоращения содержание влаги определяли, используя влагомер ЭЛВИЗ-2. Массовую долю белка в зерне и солоде измеряли по методу
Кьельдаля (ГОСТ 10846-91). Массовую долю водорастворимых β-глюканов определяли спектрофотометрическим методом (ЕВС 4.16.3) с использованием набора EnzytecTM Color GlucaTest® (E3500) компании NovaBiotec. Про-боподготовку для спектрофотометрического метода проводили, получая лабораторное сусло согласно методике EBC 4.5.1, фильтрат анализировали при длине волны 550 нм с использованием спектрофотометра UV-1800 Shimadzu. Вязкость сусла определяли с использованием вискозиметра ВПЖ-1 [27]. Для получения солода использовали сорта Восточный, Приморский 100 и Тихоокеанский.
Солод получали микросолодоращением: зерно ячменя замачивали и проращивали в хладотермостате ХТ-3/70-2 при температуре 17 °С. Использовали метод воздушно-водяного замачивания, при котором зерно попеременно находится то под водой, то без воды. После окончания замачивания на стадии проращивания зерно орошали. В ходе солодоращения ежедневно контролировали влажность зерна. Общее время солодоращения для всех образцов составило 103 ч, но при этом длительность замачивания была разная. В первом режиме время замачивания в общей сложности составило 48 ч: 8 ч водяная фаза, 16 ч воздушная фаза, 24 ч водяная фаза; во втором время замачивания составило 24 ч: 8 ч водяная фаза, 14 ч воздушная фаза, 2 ч водяная фаза; в третьем режиме время замачивания составило 25 ч, но водяные фазы были другой длительности: 4 ч водяная фаза, 17 ч воздушная пауза, 4 ч водяная фаза. В процессе солодоращения ежедневно контролировали содержание влаги в зерне. Полученный солод высушивали по методике [28], включающей подвяливание свеже-проросшего солода в течение 16 ч при температуре 50 °С, затем постепенный набор температуры до 80 °С. Для мониторинга β-глюканов в ходе солодоращения ежедневно отбирали пробы зерна, высушивали [28] и анализировали на содержание β-глюканов.
Результаты и их обсуждение. Мы исследовали на содержание β-глюканов 8 сортов ярового ячменя, селекционированного и выращенного в Приморском крае. Показатели качества зерна представлены в таблице 1.
Показатели зерна ячменя
Indicators of barley grain
Таблица 1
|
Сорт |
Влажность, % |
Масса 1000 зерен, г СВ* |
Способность прорастания, % |
Массовая доля β-глюканов, % СВ* |
Массовая доля белковых веществ, % СВ* |
|
Восточный |
8,3 ± 0,1 |
39,09 ± 0,05 |
98,6 ± 0,6 |
7,46 ± 0,31 |
13,0 ± 0,2 |
|
Приморец |
7,9 ± 0,1 |
36,06 ± 0,12 |
96,3 ± 1,5 |
7,85 ± 0,09 |
10,5 ± 0,1 |
|
Приморский 89 |
9,0 ± 0,2 |
37,70 ± 0,18 |
96,4 ± 0,2 |
6,21 ± 0,04 |
11,7 ± 0,3 |
|
Приморский 98 |
8,9 ± 0,2 |
37,51 ± 0,12 |
97,0 ± 1,3 |
6,27 ± 0,11 |
11,0 ± 0,2 |
|
Приморский 100 |
9,8 ± 0,1 |
32,13 ± 0,10 |
97,4 ± 0,9 |
6,07 ± 0,20 |
11,7 ± 0,2 |
|
Приморский 187 |
8,2 ± 0,1 |
34,68 ± 0,15 |
95,5 ± 0,4 |
4,70 ± 0,28 |
12,6 ± 0,1 |
|
Приморский 230 |
9,7 ± 0,1 |
34,66 ± 0,13 |
96,0 ± 2,0 |
7,04 ± 0,31 |
13,9 ± 0,5 |
|
Тихоокеанский |
8,8 ± 0,2 |
34,19 ± 0,13 |
97,3 ± 0,5 |
7,22 ± 0,11 |
11,1 ± 0,1 |
*СВ – сухое вещество.
Из данных таблицы 1 видно, что сорт Приморский 187 имел самое низкое содержание водорастворимых β-глюканов – 4,7 %, остальные сорта – достаточно высокое, при этом сорта Восточный, Приморец, Тихоокеанский, Приморский 230 имели содержание β-глюканов выше 7 %, В ГОСТ не нормируется содержание β-глюканов в зерне пивоваренного ячменя (ГОСТ 5060-2021), не нормируется их содержание в солоде (ГОСТ 29294-2021), но содержание 7 % в зерне является очень высоким показателем для ячменя, подвергающегося солодоращению.
В исследуемом зерне определили содержание белка. Cуществуют разногласия по поводу взаимосвязи между содержанием β-глюканов, уровнем белковых веществ в зерне ячменя, массой зерна. Ряд исследователей считают, что существует положительная корреляция между массой зерна и содержанием β-глюканов [29– 31], но в литературе также имеются данные о том, что между содержанием β-глюканов в зерне и массой зерна никакой корреляции не прослеживается [32]. Также в литературных источниках отмечаются разные точки зрения на связь между содержанием β-глюканов и уровнем белковых веществ в зерне ячменя и овса. Ряд авторов сообщают, что содержание β-глюканов в зерне положительно и значительно коррелирует с содержанием белка, [31, 33], другие [30, 34] считают, что существует отрицательная значительная корреляция между β-глюканами и содержанием белка, также имеется точка зрения, что не наблюдается никакого существенного соотношения между β-глюканами и содержанием белка [13, 35].
Для нашего зерна были рассчитаны коэффициенты корреляции Пирсона между биохимическими и физическими показателями различных образцов ячменя: между содержанием водорастворимых β-глюканов и массой 1000 зерен, а также между содержанием водорастворимых β-глюканов и содержанием белковых веществ в зерне (табл. 2).
Таблица 2
Значения коэффициентов корреляции (r) между содержанием β-глюканов, массой 1000 зерен и содержанием белковых веществ в зерне ячменя The values of the correlation coefficients between the content of β-glucans, the weight of 1000 grains and the content of protein substances in barley grain
|
Параметр зерна |
Содержание белковых веществ, % СВ |
Содержание β -глюканов, % СВ |
|
Содержание белка, % СВ |
– |
|
|
Содержание β -глюканов, % СВ |
– 0,158 |
– |
|
Масса 1000 зерен, г СВ |
– 0,157 |
0,274 |
Из данных, представленных в таблице 2, можно видеть, что корреляционный анализ показал отсутствие статистически значимой линейной взаимосвязи между массой зерна и содержанием водорастворимых в-глюканов (г = 0,017, p = 0,505), а также между содержанием водорастворимых в-глюканов и содержанием белковых веществ (г = -0,158, p = 0,7086).
Все образцы зерна показали достаточно высокую энергию и способность прорастания (> 95 %), что делает их пригодными для соло-доращения, а также низкую водочувствитель-ность (< 25 %), что позволяет использовать длительное замачивание зерна.
Для исследования влияния условий солодо-ращения на содержание глюканов и белковых веществ в солоде выбрали сорта Восточный, Приморский 100 и Тихоокеанский. Сорта Восточный и Тихоокеанский имели высокое содержание в-глюканов, сорт Восточный также имел высокий уровень белка - выше 12 %, требуемых для пивоваренного ячменя (ГОСТ 50602021). Сорт Приморский 100 имел более низкое содержание в-глюканов и уровень белка, приемлемый для пивоваренного ячменя.
В нашем исследовании мы изменяли стадию замачивания. Используя температуру, при кото- рой обычно солодят зерно, используя обычную длительность солодоращения, варьировали общее время замачивания, а также длительность нахождения зерна под водой и воздушных пауз. В литературе отмечается особая важность первой стадии солодоращения - стадии замачивания. Влияние режима замачивания сказывается на всех признаках качества солода. На этой стадии начинается гидратация эндосперма, что является пусковым механизмом для прорастания, вызывающего ряд событий, активирующих или способствующих выработке ферментов. В то время как температура контролирует синтез и активность ферментов, количество свободной воды обеспечивает подвижность и действие ферментов [5].
Солодоращение проводили при 17 °C. Использовали 3 режима. Общее время солодора-щения у всех образцов было одинаковое, но отличалась стадия замачивания. В первом режиме она была самой длительной - 48 ч, во 2-м и в 3-м более короткой - 24 и 25 ч соответственно, но длительность водяных фаз отличались: 8 ч водяная фаза - 14 ч воздушная пауза - 2 ч водная фаза во втором режиме и 4-17-4 ч - в третьем . Показатели качества полученного солода представлены в таблице 3.
Таблица 3
|
Сорт |
Режим |
Содержание влаги, % |
Содержание в-глюканов, %* |
Плотность сусла г/см3 |
Вязкость сусла, мПа • с |
Содержание белковых веществ, %* |
|
Восточный |
1 |
7,76 ± 0,06 |
3,52 ± 0,18 |
1,026 |
1,36 |
13,6±0,3 |
|
2 |
7,68 ± 0,07 |
1,97 ± 0,16 |
1,027 |
1,25 |
13,2±0,2 |
|
|
3 |
8,10 ± 0,08 |
2,93 ± 0,39 |
1,026 |
1,33 |
12,5±0,3 |
|
|
Приморский 100 |
1 |
7,80 ± 0, 12 |
1,62 ± 0,02 |
1,027 |
1,32 |
10,4±0,1 |
|
2 |
7,68 ± 0,07 |
1,01 ± 0,09 |
1,026 |
1,26 |
9,9 ±0,1 |
|
|
3 |
8,10 ± 0,08 |
1,01 ± 0,06 |
1,022 |
1,22 |
10,5±0,1 |
|
|
Тихоокеанский |
1 |
6,29 ± 0,08 |
1,16 ± 0,06 |
1,030 |
1,27 |
9,8±0,05 |
|
2 |
7,08 ± 0,11 |
0,53 ± 0,03 |
1,029 |
1,24 |
10,9±0,1 |
|
|
3 |
7,76 ± 0,09 |
0,55 ± 0,06 |
1,028 |
1,29 |
11,8±0,2 |
*СВ - сухое вещество.
Показатели солода Malt indicators
Для всех сортов наблюдалось снижение уровня водорастворимых в-глюканов в солоде по сравнению с их содержанием в зерне. Разрушение глюканов происходит благодаря развитию в-глюканазы, образующейся в процессе солодоращения. Согласно литературным данным, содержание в-глюканов в ходе солодора-щения может уменьшиться на 50-80 %, в зависимости от активности в-глюканазы [15, 36], а для отдельных сортов гидролиз глюканов мо- жет приводить к потере до 90 % этих соединений [36]. Между исследуемыми сортами наблюдалась заметная разница в деградации β-глюканов (см. табл. 1, 3). Сорта Восточный и Тихоокеанский имели примерно одинаковый уровень β-глюканов в зерне (см. табл. 1). После солодоращения сорта Тихоокеанский (режим 2), в солоде осталось 7,3 % от первоначального содержания β-глюканов, что означает распад более 90 % β-глюканов, присутствующих в зерне. В то же время для сорта Восточный при этом же режиме солодоращения остаточное содержание β-глюканов в солоде составило 25 %. При использовании других режимов замачивания разница в остаточном содержании глюканов была еще более значительной. В работе [15] показано, что содержание β-глюканов в солоде зависит не только от исходного уровня в зерне, но и, в большей степени, от β-глюканазной активности солода. Авторы предполагают, что способность развивать высокий уровень β-глюканазы во время солодоращения важнее, чем более низкое содержание β-глюканов в зерне.
Режим замачивания зерна оказал заметное влияние на содержание водорастворимых β-глюканов в солоде. При этом сорта ячменя по-разному отреагировали на длительность замачивания. Больше всего режим замачивания повлиял на сорт Восточный. Для этого сорта на уровень β-глюканов в солоде оказала влияние не только общая продолжительность замачивания, но и различная длительность водяных фаз
(режимы 2 и 3). При стадии замачивания 48 ч (режим 1) содержание β глюканов в сорте Восточный составило 3,52 %, что означает потерю только 52 % от их первоначального количества, при более коротком замачивании потери составили 74 % (режим 2) и 60 % (режим 3). На сорта Приморский 100 и Тихоокеанский режим замачивания повлиял в меньшей степени. На них оказало влияние только общее время замачивания. Разная длительность водяных фаз при одинаковой продолжительности замачивания привела к одинаковому результату (см. табл. 3). Во всех случаях к наименьшей деградации β-глюканов привел режим 1 с самым длительным временем замачивания. Это не согласуется с литературными данными [17], где утверждается, что чем длиннее стадия замачивания, тем выше распад β-глюканов (сравнивали 18- и 32-часовое замачивание), так как более длительное замачивание приводит к повышению влажности зерна (сравнивали распад глюканов при 38 и 45 % влажности) [37]. В нашем случае при первом режиме влажность зерна в конце солодоращения достигла 43 %, во 2-м и 3-м – 41 %. Но так как время солодоращения для всех режимов было одинаковым, для 1 режима с увеличением времени замачивания сокращалось время проращивания. С целью прояснения ситуации было произведено измерение содержания глюканов в солоде на разных этапах солодоращения для сорта Восточный. Результаты представлены в таблице 4 и на рисунке 1.
Изменение содержания β-глюканов в процессе солодоращения
Changes in the beta-glucan content during malting
Таблица 4
|
Сутки солодоращения |
Восточный |
Тихоокеанский |
||
|
Режим |
||||
|
1 |
2 |
3 |
2 |
|
|
Зерно |
7,5±0,3 |
7,5±0,3 |
7,5±0,3 |
7,2±0,1 |
|
1 |
7,4±0,2 |
7,5±0,2 |
7,7±0,4 |
7,4±0,3 |
|
2 |
7,1±0,4 |
7,7±0,2 |
7,6±0,2 |
6,8±0,1 |
|
3 |
5,6±0,1 |
3,2±0,1 |
3,7±0,3 |
1,5±0,1 |
|
4 |
3,9±0,3 |
2,1±0,1 |
3,0±0,1 |
0,7±0,04 |
|
5 |
3,5±0,2 |
2,0±0,2 |
2,9±0,4 |
0,5±0,05 |
Рис. 1. Изменение содержания водорастворимых β-глюканов в процессе солодоращения сорта Восточный при разных режимах замачивания Changes in the content of water-soluble β-glucans in the malting process of the Vostochny variety under different soaking conditions
Вид полученных кривых (см. рис. 1) согласуется с литературными данными [4, 16, 38]. Во время замачивания или не происходило изменение количества водорастворимых в-глюканов или их уровень незначительно повышался, а затем наблюдалось резкое их снижение, которое продолжалось в течение последующих 2 дней, после чего последовало медленное снижение на поздних стадиях прорастания. Это согласуется с выводом, что снижение содержания в-глюканов зависит от синтеза и распределения активности эндо-(1>3),(1>4)-в-глюканазы во время прорастания [38]. Активность глюканазы начинает проявляться между 12 и 24 ч после начала замачивания, значительный уровень этого фермента регистрируется через 48 ч после начала солодоращения [39], а максимальная активность проявляется через 5–6 дней [38]. Повышение уровня водорастворимых в-глюканов в начале солодоращения связано с началом действия в-глюканазы и началом расщепления нерастворимых глюканов.
В нашем случае при режиме 1 содержание в-глюканов не выходило на плато после 4 дней солодоращения, как в режимах 2 и 3 с более коротким замачиванием, а продолжало снижаться, это позволяет предположить, что в дан- ном случае увеличение длительности проращивания привело бы к уменьшению содержания в-глюканов. Из литературы известно, что увеличение времени прорастания позволяет в-глюканазам еще больше снизить содержание в-глюкана в готовом солоде) [19].
Также сравнили поведение 2 сортов - Восточный и Тихоокеанский при одинаковом режиме солодоращения (2 режим, табл. 4, рис. 2).
Сорта Восточный и Тихоокеанский имели примерно одинаковое содержание в-глюканов в зерне (см. табл. 4), но содержание в-глюканов в солоде Тихоокеанский оказалось примерно в 4 раза ниже, чем в солоде Восточный. Из рисунка 2 видно, что во время замачивания в обоих сортах происходит незначительное увеличение уровня водорастворимых в-глюканов, а затем в Тихоокеанском наблюдается более резкое их снижение. Вид графика может свидетельствовать, что в сорте Тихоокеанский в-глюканаза более активна. Небольшой рост водорастворимых в-глюканов в начале солодоращения происходит из-за того, что начинается деградация водонерастворимых полимеров, а затем более энергичное их расщепление происходит в сорте Тихоокеанский.
Рис. 2. Изменение содержания водорастворимых β-глюканов в процессе солодоращения для разных сортов
Changes in the content of water-soluble β-glucans during malting for different varieties
Таким образом показано, что меняя режим замачивания во время солодоращения, можно влиять на содержание в-глюканов в готовом солоде. Но при этом решающее значение имеют сортовые особенности зерна. Солодоращение различных сортов со сравнимым уровнем в-глюканов в зерне привело к солоду, в котором содержание этих полимеров существенно отличалось.
Была измерена вязкость лабораторного сусла, полученного из всех образцов солода (см. табл. 3). Известно, что вязкость сусла связана с присутствием в-глюканов в сусле и пиве [6, 38, 40]. Солод, содержащий большое количество в-глюканов, и связанная с этим высокая вязкость могут вызвать трудности при смешивании затора, перекачке, отделении дробины [4], высокая вязкость сусла и пива влияет на эффективность фильтрации [40]. Следует отметить, что несмотря на высокое содержание глюканов, в нашем случае вязкость была достаточно низкой из-за низкой плотности сусла, что свидетельствует о низкой экстрактивности сухих веществ. По критерию Пирсона получено, что в нашем случае корреляция между вязкостью и глюканами статистически значима (р = 0,018 (< 0,05)), коэффициент корреляции r = 0,759.
Кроме глюканов на качество солода влияет уровень белковых веществ в зерне. Как было отмечено выше, сведения о взаимосвязи между содержанием в-глюканов и белковых веществ в зерне ячменя весьма противоречивы [13, 30, 31, 33-35]. В нашем случае никакой корреляции между уровнем водорастворимых в-глюканов и содержанием белков в зерне не обнаружено (табл. 2).
При солодоращении содержание белковых веществ в солоде уменьшается на 0,1-0,5 % [1], но иногда потери белков могут быть более значительны [23]. Ранее мы сообщали, что увеличение времени замачивания во время солодо-ращения позволило снизить содержание азотистых веществ в солоде для одного сорта на 1 %, в то время как другой сорт на это не реагировал [24]. В настоящем исследовании также провели анализ на содержание белковых веществ в солоде и обнаружили, что и в этом случае на первый план выступают сортовые особенности зерна (см. табл. 3).
На содержание белковых веществ в солоде сорта Приморский 100, как и ранее для сорта Приморский 89, режим замачивания не оказал особого влияния. При любом режиме замачивания для этого сорта наблюдалось значительное снижение уровня азотистых веществ, более 1 %. Для сорта Тихоокеанский режим с длительным замачиванием оказался благоприятным для уменьшения белковых веществ в солоде, ранее так вел себя сорт Приморский 98 [24]. Для сорта Восточный существенного уменьшения содержания белковых веществ в солоде, по сравнению с зерном, не произошло, напротив, при некоторых режимах наблюдалось их увеличение. Такое иногда случается, это обусловлено потерей массы зерна во время солодоращения, связанной с дыханием и удалением ростков в готовом солоде. Cорт Восточный, который имел высокое содержание белковых веществ и в-глюканов, оказался непригоден для солодоращения. Попытки снизить содержа- ние этих биополимеров, изменяя условия соло-доращения, не привели к положительному результату, изменяя режим замачивания, удалось снизить содержание β-глюканов, но оно оставалось неприемлемым для солода. Для сортов Приморский 100 и Тихоокеанский удалось подобрать режим замачивания, позволивший снизить уровень глюканов на 84 (Приморский 100) и 93 % (Тихоокеанский).
Заключение. На распад β-глюканов и белковых веществ в зерне ячменя в процессе соло-доращения в большей степени влияют сорто- вые особенности, чем исходный уровень этих биополимеров в зерне. Но изменяя режим замачивания во время солодоращения, удается оказывать воздействие на содержание водорастворимых β-глюканов и белковых веществ в готовом солоде. Для сорта Восточный с высоким содержанием и белковых веществ, и β-глюканов в процессе солодоращения не удалось добиться существенной деградации этих полимеров. Для сортов Тихоокеанский и Приморский 100 удалось подобрать режим, при котором наблюдался значительный распад этих веществ.