ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА

Основные биохимические процессы, происходящие при приго­товлении пивного сусла, — гидролиз крахмала и белков.

ГИДРОЛИЗ КРАХМАЛА

Важнейшим ферментативным процессом при затирании являет­ся расщепление крахмала. Весовое соотношение крахмала, расщеп­ленного при солодоращении и при затирании, равно 1:10 и 1:17, тогда как для белков это соотношение — 1:1.

Расщепление крахмала в заторе катализируют амилолитические ферменты солода, а также вносимые ферментные препараты. Под действием а- и в-амилаз солодовый крахмал при затирании гидролизуется до мальтозы и декстринов по следующим основным реак­циям:

Ферментативное расщепление крахмала на продукты, которые не дают с йодом цветной реакции, называется осахариваниемкрах­мала. При затирании оно протекает в три стадии: клейстеризация, разжижение, собственно осахаривание.

Естественный крахмал зерна трудно поддается расщеплению амилазами, поэтому его нагревают в водной среде и переводят в со­стояние, максимально доступное для ферментативного гидролиза, т. е. клейстеризуют. Зерна крахмала в процессе медленного нагре­вания между отдельными этапами затирания набухают, и при тем­пературе 55-70 "С из амилопектина образуется вязкий гель — крах­мальный клейстер. Температура клейстеризации солода, ячменя и других несоложеных материалов неодинакова. Она колеблется в за­висимости от структуры зерна, образуемого сферокристаллами, и ряда других факторов. На поглощение воды крахмалом влияют так­же плотность зернового слоя и степень конденсации крахмального вещества, а также размер зерна — мелкие зерна клейстеризуются хуже, чем крупные.

Присутствие электролитов (ионов) в заторе влияет на температуру клейстеризации положительно или отрицательно в зависимости от вида и заряда иона. Чем медленнее нагревается суспензия крахмала, тем лучше набухают зерна и клейстеризация происходит при более низкой температуре. Солодовый крахмал, на который амилазы уже действовали при солодоращении, клейстеризуется легче, чем ячмен­ный. Остаток крахмала, который при основном затирании не осаха-ривается, клейстеризуется путем отварок густой части затора.

Таким образом, клейстеризация является физико-химическим процессом и обязательным условием эффективности ферментатив­ного гидролиза крахмала.

Разжижение крахмального клейстера происходит в результате ферментативной реакции. Оно сопровождается быстрым пониже­нием его вязкости и связано с распадом амилопектина под действи­ем а-амилазы. Оптимальная температура разжижения крахмально­го клейстера в заторах 65-70 °С при оптимальном рН 4,6.

Третья стадия — собственно осахаривание крахмала — катали­зируется обеими амилазами только после проведения первых двух стадий.

Осахаривание крахмала в-амилазой начинается с конца цепо­чек, в то время как а-амилаза атакует молекулы субстрата внутри цепочек. Под действием в-амилазы на амилозу и амилопектин на­ряду с мальтозой образуются высшие и низшие декстрины. Высшие декстрины образуются также под действием а-амилазы на амило­пектин. Декстрины являются разновидностью эритрогранулозы, и а-амилаза разрывает их до а-1,6-глюкозидных связей, так что воз­никают новые центры для действия в-амилазы. Тем самым а-ами­лаза повышает продуктивность действия в-амилазы. Кроме того, а-амилаза атакует декстрины типа гексоз, образующиеся в резуль­тате действия в-амилазы на амилозу.

Декстрины с прямыми цепочками осахариваются обеими амила­зами. При этом в-амилаза дает мальтозу и немного мальтотриозы, а а-амилаза — мальтозу, глюкозу и мальтотриозу, которая, в свою очередь, расщепляется до мальтозы и глюкозы. Декстрины с развет­вленными цепочками гидролизуются амилазами до мест разветвле­ния. При этом образуются низшие декстрины, иногда олигосахари-ды, главным образом трисахариды и изомальтоза. Таких разветв­ленных остаточных продуктов, которые ферменты дальше не гидролизуют, насчитывается около 25-30 %, и они называются конечными, предельными декстринами.

Параллельно с декстринами образуются всевозрастающие коли­чества мальтозы, являющейся основным сахаром при ферментатив­ном гидролизе крахмала. Таким образом, содержание сбраживае­мых углеводов в общем количестве экстрактивных веществ в расче­те на 12%-ное сусло составляет 80—85 %.

Главные углеводы сусла — гексозы (глюкоза и фруктоза), дисахариды (мальтоза и сахароза), трисахарид (мальтотриоза) и группы ли­нейных, а также разветвленных полимеров, содержащих четыре и бо­лее глюкозные единицы. Пивные дрожжи усваивают моно-, ди- и трисахариды, но не сбраживают тетрасахариды или полимеры боль­шей молекулярной массы, которые суммарно обозначают как фрак­цию несбраживаемых декстринов. Но вместе с тем декстрины обус­ловливают полноту вкуса и вязкость пива. Для сусла, содержащего 12% экстрактивных веществ, соотношение углеводов составляет: глюкозы 17—20 %, мальтозы 65—68, мальтотриозы 15—18 %.

Помимо главных компонентов глюкозы и мальтозы в сусле имеются в небольших концентрациях и другие сахара в небольших количествах.

Отношение декстринов к мальтозе в охмеленном сусле важно как с технологической, так и с экономической точек зрения по сле­дующим причинам. В процессе затирания из сухого вещества маль­тозы образуется по массе на 5,5 % больше, чем декстринов. Эта ве­личина соответствует количеству воды, связанной при гидролизе. В то же время при образовании из крахмала декстринов их выход ра­вен исходной массе крахмала. Высокое содержание в сусле декстри­нов снижает выход экстракта, а также затрудняет фильтрование за­тора и выщелачивание дробины, в которой задерживается значи­тельное количество экстракта. Это происходит в результате того, что декстрины являются гидрофильными коллоидами и обладают высокой вязкостью. Под действием трансглюкозидаз солода только небольшая часть декстринов гидролизуется до сбраживаемых саха­ров, поэтому конечная степень сбраживания сусла, богатого декст­ринами, низкая. Образованию декстринов способствуют высокие температуры осахаривания (свыше 70 °С), которые ограничивают действие осахаривающей в-амилазы в пользу декстринирующей а-амилазы. Технологически важными температурами осахаривания являются следующие:

60-65 "С — низшие температуры осахаривания, которые под­держивают действие осахаривающей в-амилазы (образуется больше мальтозы, но затор полностью не осахаривается);

70-78 "С — высшие температуры осахаривания, которые под­держивают действие декстринирующей а-амилазы (образуется больше декстринов);

78 °С — максимальная температура осахаривания, при которой активной является только декстринирующая а-амилаза.

Разницу температурного оптимума а- и в-амилаз на практике используют для регулировки взаимодействия обоих ферментов. Та­ким образом, подбором оптимальной температуры на отдельных стадиях затирания поддерживают действие одного фермента в ущерб другому.

При осахаривании изменяется, с одной стороны, соотношение концентраций обеих амилаз в зависимости от исходного сырья, а с другой — их активность, на которую влияют температурный интер­вал и рН. Важным фактором является различная стойкость обоих ферментов к высоким температурам: в-амилаза более чувствитель­на и инактивируется быстрее, чем а-амилаза.

Результат осахаривания контролируют реакцией по йоду. Крах­мал окрашивается йодом в темно-синий цвет. При осахаривании молекула крахмала постепенно уменьшается и ее окраска изменяет­ся. Сначала образуются продукты гидролиза — амилодекстрины. Они окрашиваются йодом в синий и фиолетовый цвета. Потом об­разуются эритродекстрины, окрашиваемые йодом в фиолетово-бу­рый и красно-бурый цвета. Как только затор перестанет давать цветную реакцию, это значит, что появились ахродекстрины и за­тор считается осахаренным.

Практически весь крахмал, содержащийся в сырье, должен оса-хариться. Кроме того, осахаренный затор не должен содержать дек­стрины, дающие цветную реакцию с йодом. Это требование обус­ловлено, с одной стороны, тем, что неполное осахаривание может снизить выход экстракта и отрицательно повлиять на вкус пива, а с другой — чувствительностью плохо осахаренного пива к так назы­ваемым сарциновым (т. е. педиококковым) инфекциям, что снижа­ет его биологическую стойкость.

Следует отметить, что существующая в заторе концентрация во­дородных ионов (рН 5,6-5,9) не является оптимальной для дей­ствия амилолитических ферментов.

В результате разжижающего и осахаривающего действия амило-литических ферментов солода в заторе дополнительно накаплива­ются экстрактивные вещества. Максимальное количество экстрак­та получается при температуре 65—70 "С.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: