Химичен състав на ечемичното зърно
Въведение. Производство на бира чрез замяна на малц с ечемик
1. Характеристики на химичните и физико-химичните свойства на труднообработваемия ечемик
2. Химичен състав на ечемичното зърно
2.1 Полифенолни съединения
2.2 Минерали
Въведение. Производство на бира чрез замяна на малц с ечемик [1]
Известно е, че ечемикът може да се използва като немалцова суровина в пивоварната промишленост. Разликата в структурата на ендосперма на ечемика и малца, както и нееднаквият химичен състав на техните съставки, е причината ечемикът да се счита за "тежка" немалцова суровина. Може да се използва успешно само в комбинация с подходящи ензими от микробиологичен произход и евентуално с прясно покълнал малц, богат източник на ензими. С използването на микробиологични ензими процесът на производство на бира става по-удобен, причините за това са по-високата термична стабилност на микробните амилази и глюканази, както и възможността за избор на ензими според нуждите. Използването на ечемик като немалцова суровина също осигурява икономически предимства, тъй като цената на ечемика е поне половината от цената на малца, а можете да използвате и ечемик от по-нисък клас качество - фураж.
Ечемикът е основната суровина за пивоварната индустрия и на пръв поглед може да се заключи, че е идеална суровина като заместител на малца при производството на бира. Всички пивовари обаче знаят, че това не е така. Когато се използва ечемик като суровина заедно с малца, има трудности, които са свързани предимно с филтрирането на каша и бира. Съществува общ консенсус, че дори когато работите с висококачествен малц, не трябва да използватеповече от 6 -10% ечемик като неразделна част от шрота; употребата му в такова количество вероятно е придружена от увеличаване на пълнотата на вкуса и подобряване на задържането на главата на бирата (Hlavacek and Lhotski 1972).
В Обединеното кралство, заедно със стандартния малц, до 15% ечемик се използва като заместител на малца при производството на бира (0”Rourke. 1999).
Този „максимален“ процент на замяна на малца с ечемик може да бъде надминат вече с използването на прясно покълнал малц и още повече с използването на истински ензимни препарати, предназначени специално за варене.
Първите работи по използването на ензимни препарати за лечение на немалцов ечемик са извършени през 1935 г. (G.Basarova, 1972). Усилията на експертите както в производството на биотехнологични ензими, така и в пивоварството доведоха до разработването на ефективни ензимни препарати за пивоварство и удобна технология за производство на мъст; използването на ензими осигурява производството на висококачествена бира и, в случай на замяна на малца с ечемик, значително ускоряване и намаляване на цената на процеса.
1. Характеристики на химичните и физико-химичните свойства на труднообработваемия ечемик
Ечемикът, който обикновено трудно се преработва в малц, е в същото време богат на протеини: съдържа по-малко нишесте и следователно използването им е по-малко икономично от пълноценния ечемик с ниско съдържание на протеини.
Общото количество протеин в ечемика се увеличава чрез увеличаване на хордеина и глутелина, които са най-изложени на действието на протеолитичните ензими по време на покълването. Количеството албумин и глобулин в ечемика с високо съдържание на протеини остава на същото ниво, както в нормалния пивоварен ечемик. Зърната на тези ечемици се отличават с високо съдържание на протеин в ендосперма.
Важно е ечемикът,предназначени за варене, имаха достатъчно ниво на активност на дихателните ензими, тъй като най-ранният етап от този процес - накисване - е свързан с действието на тези ензими (каталаза и пероксидаза), чиято роля е да неутрализират отровните пероксидни съединения и водороден пероксид, които се натрупват в ембриона. Според П.И. Буковски, каталазната активност на редица трудно разхлабени ечемици е четири пъти по-слаба от тази на пивоварните ечемици; Вярно, в по-малка степен, но все пак при тях ясно се забелязва по-слаба активност на пероксидазата.
Не може да се постигне навременно и нормално покълване на такъв ечемик, общата интензивност на дишането, според I.Ya. Веселов, Де-Клерк и други изследователи, също влияе върху активността на протеолитичните ензими.
Трудният за преработка ечемик, малцуван по конвенционални методи, не достига необходимата степен на разтваряне, като отдавна е забелязано, че два фактора са от първостепенно значение за това явление - трудното разграждане на протеиновите вещества и недостатъчната хидролиза на клетъчните стени на ендосперма.
В ендосперма на зърната се разграничават два вида протеин: прикрепени, разположени на повърхността на нишестените зърна и, когато се смесват с вода, не дават глутен, и междинни, запълващи пространството между нишестените зърна и лесно образуващи глутен, когато се смесват с вода.
Естеството на тези протеини и техният химичен състав са различни. Н.П. Козмина, работеща с пшеница, установи, че прикрепеният протеинов препарат съдържа 0,84% азот, докато междинният протеинов препарат съдържа 3,55%. Съставът на междинния протеин (в количество от една трета) включва хордеин, т.е. протеин, разтворим в 70% алкохол.
В ечемика протеиновите вещества също съществуват в две форми: една част от тях е здраво свързана сстените на клетките на ендосперма, докато другият няма силни връзки. Както е показано от P.I. Буковски, протеините от първата форма в трудно отваряемите ечемици са значително по-високи, отколкото в пивоварните сортове (средно 1,5 пъти). Тези протеини са пречка за нормалното разтваряне на клетъчните стени на нишестените зърна от ензимите на цитолитичния комплекс. Ечемиците, които трудно се разхлабват, също имат повече междинен протеин и този протеин е в състояние да образува глутен, който по правило не се отмива в нормалните пивоварни ечемици.
Качеството на нишестето при трудно отваряемите (високо протеинови) и нормалните пивоварни ечемици също е различно. Съотношението на количествата големи и малки зърна нишесте в тези сортове ечемик се потвърждава от данните, получени от P.I. Буковски. Той показа, че трудно се разхлабва. ечемик, броят на големите зърна нишесте (30 микрона) е 3-10 пъти по-малък от този на пивоварите.
От тази позиция заслужава предпочитание пивоварният ечемик с ниско съдържание на протеини (Valtice).
Структурата на ендосперма на повечето ечемици с високо съдържание на протеини също се различава значително от структурата на ендосперма на ечемика Valtice. Ако в последните клетките са големи и имат правилна форма, а клетъчните стени са с еднаква дебелина, то в изследваните проби от трудно разхлабващ се ечемик клетките на ендосперма са с различна големина и форма, а стените им имат удебеления.
2. Химичен състав на ечемичното зърно [2]
Ечемикът има сложен химичен състав, който зависи от сорта, района на отглеждане, метеорологичните и почвените условия и масовото съотношение на отделните части на зърното. И така, масата на ембриона варира от 2,8 до 5%, цветните филми - от 6 до 17%.
Ечемикът се състои от 80-88% сухо вещество и 12,20% вода. Сухото вещество е сумата от органични инеорганични вещества. Органичните вещества са предимно въглехидрати и протеини, но също и мазнини, полифеноли, органични киселини, витамини и други вещества.
Неорганичните вещества са фосфор, сяра, силиций, калий, натрий, магнезий, калций, желязо, хлор. Някои от тях са свързани с органични съединения.
Средният химичен състав на ечемичното зърно се изразява със следните данни (в % сухо вещество): нишесте 45,70; протеин 7,26; пентозани 7. 11; захароза 1.7. 2.0; целулоза 3.5. 7,0; мазнини 2.3; елементи от пепел 2. 3.
Въглехидрати. В ечемика преобладават водоразтворимите захари и полизахаридите. Последните включват нишестени и нескорбялени полизахариди: целулоза, хемицелулоза, гуми, пектинови вещества. Основната част от полизахаридите е представена от нишесте, което се консумира от зърното по време на покълването в началните етапи на развитие на ембриона.