РАСЩЕПЛЕНИЕ БЕЛКОВ И ДРУГИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЗАТИРАНИИ

Расщепление белков, катализируемое солодовыми протеазами, при затирании происходит в среднем на 1/3-2/5 общего их содер­жания в солоде. Более важным, чем количество белков, перешед­ших в сусло, является соотношение их отдельных фракций, которое должно удовлетворять условиям, наиболее благоприятным для сбраживания пивного сусла и качества готового пива.

Из общего количества белка, содержащегося в солоде, более поло­вины находится в «растворенном» состоянии, остальная часть белков переходит в сусло при каталитическом действии протеолитических ферментов солода или внесенных ферментных препаратов.

При затирании белки расщепляются в широком интервале тем­ператур 40-70 °С, не ограниченном температурой пептонизации от 45 до 55 °С, хотя при этой температуре процесс протеолиза белков происходит наиболее интенсивно. При этих температурах и рН за­тора из комплекса протеолитических ферментов солода действует главным образом кислая протеиназа (эндопептидаза). Она сравни­тельно стабильна при высоких температурах, и ее рН-оптимум бли­зок к рН затора. В результате гидролиза протеиназой белков зернопродуктов образуются преимущественно высокомолекулярные продукты расщепления, которые при благоприятных условиях про­теиназа снова частично расщепляет на среднемолекулярные. Как уже отмечено, денатурированные белки легче атакуются фермента­ми, чем неденатурированные. Денатурация белков солода частично происходит при проращивании, а при затирании осуществляется в значительной степени при нагревании, а также путем кипячения, которому часть затора подвергается при отварках. Протеиназы со­лода гидролизуют все белковые фракции зернового сырья — гордеин, глютелин, эдестин и продукты их распада. Дальнейшее расщеп­ление продуктов гидролиза белков до пептидов, аминокислот мо­жет быть осуществлено пептидазами. Но заторы имеют рН, небла­гоприятный для всех экзопептидаз, поскольку их рН-оптимум действия лежит вблизи нейтральной точки в щелочной области. Кроме того, вследствие большой чувствительности к высокой тем­пературе пептидазы быстро инактивируются при затирании. По­этому недостаточное растворение белков при солодоращении нельзя компенсировать более сильным их расщеплением при зати­рании.

Высокомолекулярные продукты распада белков ячменя, так же как и глобулины, альбумины, не выделяются из раствора во время кипячения и называются стойко растворимыми белками сусла. Настоящие белки при кипячении их растворов коагулируют. Фракцию белковых веществ, в которую входят коагулируемые белки, стойко растворимый белок, настоящие растворимые бел­ковые вещества и продукты белкового расщепления, называют ра­створимыми белками. Та часть белковых веществ, которая не под­вергалась превращениям при солодоращении и затирании, пере­ходит в дробину. Содержание белков в солодовой дробине состав­ляет 23-27 %. Общая доля растворимых белков, образующихся при солодоращении и затирании, находится приблизительно в со­отношении 1:1. Однако между ними имеется существенное каче­ственное различие, заключающееся в том, что растворимые фрак­ции, образовавшиеся при солодоращении, содержат около 40 % формольного азота, а фракции, образовавшиеся при затирании, содержат его только 20 %.

Наряду с белками, перешедшими в сусло под действием проте­олитических ферментов, другая их часть растворяется при высо­ких температурах затирания под влиянием присутствующих в сус­ле солей. Одновременно растворенные в сусле белки в процессе затирания частично осаждаются в результате кипячения затора, а также реакции белков с полифенольными веществами из оболочек солода.

Растворы белков обладают типичными свойствами гидрофиль­ных коллоидов. Они очень чувствительны ко всем физико-хими­ческим воздействиям, при которых нарушается их коллоидное рав­новесие, и существенно изменяются свойства. Белки, растворимые в воде, при кипячении превращаются в гидрофобные, нераствори­мые и затем осаждаются (коагулируют). Этот процесс протекает в две стадии. Сначала денатурируют белки, т. е. происходит химичес­кое изменение, вызванное внутренней перегруппировкой в моле­куле, при которой молекулы переходят из состояния гидратированного (лиофильного) в дегидратированное (лиофобное). На следую­щей стадии начинаются коллоидно-химические изменения денату­рированного белка, результатом которых является осаждение (коагуляция) дегидратированных белковых мицелл. Первичные ча­стицы соединяются со вторичными, образуется грубая суспензия, которая выпадает из раствора в осадок.

Белки при затирании коагулируют уже при температуре 50- 60 "С, и в первую очередь фракции альбуминов, а затем и глобули­нов. Процесс расщепления белков при затирании невозможно кон­тролировать непосредственно. С помощью аналитических методов анализа можно определить стойко растворимые азотистые соедине­ния в готовом охмеленном сусле, сумма которых выражается в про­центах к содержанию общего азота в солоде (число Кольбаха). Со­держание стойко растворимого азота в сусле зависит не только от условий затирания, но также и от содержания его в сырье. В каче­стве критерия интенсивности производственного затирания по содержанию азотистых веществ служат данные, полученные при про­изводственном и лабораторном затирании зернового сырья, при ус­ловии, что выход белков при лабораторном затирании принимают за 100.

На состав азотистых веществ в готовом сусле основное влияние оказывает не температура при затирании, а степень растворения белков в перерабатываемом солоде, состав помола, метод затира­ния, а также условия кипячения с хмелем. При нормальном раство­рении солода содержание общего азота максимально при одноотварочном способе, меньше — при двухотварочном, минимально — при высокотемпературном способе затирания с короткими пауза­ми. При увеличении содержания белка в солоде количество общего азота в сусле также увеличивается, в том числе фракции В за счет уменьшения азота фракции А. (По Лундину, азотистые вещества сусла разделяют на три фракции: А — высокомолекулярные, В — среднемолекулярные, С — низкомолекулярные.) При недостаточ­ном растворении солода содержание общего азота в нем уменьша­ется.

Азотистый состав сусла должен соответствовать (при содержа­нии общего азота 100 мг/100 см³) примерно следующим количе­ственным пропорциям (%): высокомолекулярный азот — 22, в том числе коагулируемый — 2; среднемолекулярный — 14; низкомоле­кулярный—64, в том числе аминный—11, формольный — 35. Снижение содержания в сусле а-аминного азота менее 20 мг/100 см³ приводит к ухудшению процесса брожения, а повышение содержа­ния в сусле коагулируемого азота более 2 мг/100 см³ — к пониже­нию стойкости пива и ухудшению его вкуса. Сусло плотностью 1,040 содержит общий азот в количестве 70—75 мг/100 см³, большая часть которого — белок.

В процентном соотношении азотистые вещества в сусле состав­ляют 4-5 % общего содержания сухих веществ. Это смесь различ­ных азотистых соединений, начиная от аммония, простых аминов, таких, как метиламин и этиламин, до всех встречающихся в приро­де аминокислот и ряда полимеров аминокислот — простых пепти­дов, сложных белков, а также пуринов и витаминов. Пурины сусла образуются из нуклеиновых кислот ячменя, солода.

25 % количества белковых веществ сусла приходится на белки с молекулярной массой более 3000, непосредственно влияющие на образование в готовом пиве пены и коллоидных помутнений. 16-18 % белковистых веществ сусла — это белки с молекулярной мас­сой более 4000. Пептидная фракция — 30 % — это аминокислоты и пептиды, 20 — высокомолекулярные белки, до 10 — пурины, 30-40 % — вещества, включающие соединения от дипептидов до пеп­тидов с молекулярной массой до 4000.

Из аминокислот в сусле имеется достаточно много пролина, лейцина, фенилаланина и валина. Все аминокислоты сусла усваи­ваются дрожжами. В сусле присутствуют следующие амины — метиламин, диметиламин, тирамин, горденин и холин:

Свободные пурины — аденин и гуанин — составляют около 1/3 пуринового азота, остальное приходится на сложные или комби­нированные пурины, в основном на рибозиды — аденозин и гуанозин:

При увеличении температуры затирания уменьшается количе­ство свободных пуринов в сусле. Пивные дрожжи легко усваивают свободные пурины, а соответствующие рибозиды — очень медлен­но. В зернопродуктах содержатся нуклеиновые кислоты, но высо­коактивные рибонуклеазы солода расщепляют их при затирании до рибозидов и фосфата. Часть рибозидов расщепляется до рибозы и свободных оснований, но большая часть остается в сусле в неизмен­ном виде. Хотя нуклеиновые кислоты солода содержат пиримидиновые компоненты, об их присутствии в сусле данных нет.

Таким образом, на качество пива влияют только белковые веще­ства, остающиеся в растворе даже после кипячения сусла с хмелем. Для оценки белкового состава сусла имеет значение не количество общего белка, а его качественный состав. С технологической точки зрения важны стойко растворимые белки, высшие продукты распа­да белков, аминокислоты и полипептиды.

При затирании достаточно важное значение имеют минераль­ные вещества, попадающие в сусло вместе с производственной во­дой, солодом, несоложеными материалами. Они существенно вли­яют на рН заторов и готового сусла. При затирании фосфороргани-ческие соединения, в частности фитин, расщепляются фитазой со­лода. Образующиеся неорганические фосфаты (соли калия) играют роль буферных компонентов сусла, особенно необходимых для нормального действия гидролитических ферментов как солода, так и внесенных в затор. Неорганические и органические фосфаты при затирании большей частью осаждаются ионами Са²⁺ и Мg²⁺, содер­жащимися в воде и солоде. Оставшиеся в сусле фосфаты участвуют в процессах фосфорилирования.

Пентозаны зернопродуктов изменяются в процессах затирания довольно незначительно. Большая их часть переходит в сусло путем экстрагирования. Пектиновые вещества и гемицеллюлоза из ячме­ня и солода переходят в растворимое состояние только при кипяче­нии густой части затора. Применение при затирании плохо раство­ренного солода, в котором не завершился процесс цитолиза при проращивании, вызывает повышение вязкости заторов и, следова­тельно, плохое фильтрование сусла, а также тормозит осахаривание крахмала. Вязкость сусла и качество его фильтрования зависят как от содержания и степени разрушения гумми-веществ зернопродук­тов, так и от продуктов гидролиза крахмала и белков при проращи­вании и затирании.

Мелкие по размерам частицы, содержащиеся в заторах и влияю­щие на скорость фильтрования сусла, представляют собой части эн­досперма непроросшего зерна или слаборастворенные участки со­лода и состоят преимущественно из гемицеллюлозы. При действии на них в-глюканаз структура этих частиц изменяется, что способ­ствует высвобождению крахмальных гранул и ускорению процесса фильтрования сусла.

В процессе затирания гумми-вещества зернопродуктов структур­но не изменяются. Переход их в сусло зависит от способа и темпера­туры затирания, концентрации затора. При более высокой темпера­туре затирания в сусло из ячменя и солода переходит больше гумми-веществ, вследствие чего повышается его вязкость. В сусле, получен­ном из менее концентрированных заторов, содержится больше гумми-веществ, чем в сусле из более концентрированных заторов.

Цветность сусла повышается при кипячении густой части зато­ров благодаря окислению, меланоидинообразованию и карамели-зации, с ферментативными процессами изменение цветности не связано.

Карамелизация заключается в дегидратации сахаров сусла с об­разованием различных темноокрашенных продуктов — карамелей, гуминовых кислот.

Полифенольные вещества из оболочек зернопродуктов способ­ствуют увеличению цветности сусла тем, что при высоких темпера­турах окисляются в красно-бурый флобафен. Они отрицательно влияют на вкус пива, так же как и малорастворимые горькие веще­ства из оболочек.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: