Способ получения гречишного солода
Владельцы патента RU 2590720:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)
Изобретение относится к способу получения гречишного солода. Способ предусматривает подготовку зерна гречихи, солодоращение, томление свежепроросшего солода под пленкой при постепенном повышении температуры до 45˚С в течение 24 ч, ступенчатую сушку в течение 5-6 ч при температуре 50±3˚С, а затем в течение 5-6 ч при температуре 60±3˚С. Способ обеспечивает лучшую растворимость гречишного солода за счет увеличения экстрактивности, содержания аминного азота, числа Кольбаха и снижения вязкости. 4 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к процессу получения томленого гречишного солода, и может быть использовано в пивоваренном, квасном, хлебобулочном, кондитерском, макаронном, мясо- и рыбоперерабатывающем производствах, а также для производства функциональных и диетических продуктов питания.
Использование гречихи в качестве сырья для получения солода началось не так давно. Перспективность гречихи как сырья для солода основана на ее химическом составе - почти полном отсутствии белков проламинов, низком содержании глютелинов и, напротив, преобладании глобулинов и альбуминов, что существенно отличает белки гречихи от белков злаков, в составе которых преобладают проламины и глютелины. На этом основании гречиху относят к безглютеновой культуре и рекомендуют к использованию в диетическом питании больных целиакией и функциональном питании. Важным достоинством гречихи является и высокое содержание в ее зерне флавоноидов, особенно рутина.
Гречишный солод имеет все качества для того, чтобы конкурировать с популярным на сегодняшний день сорго в безглютеновом пивоварении. Это утверждение особенно верно для Российской Федерации, которая занимает второе место в мире по производству гречихи. При сочетании ее ценных питательных свойств, хороших солодорастительных качеств, а также великолепных вкуса и аромата гречишный солод имеет огромный потенциал.
Известен способ, в котором оптимальной для солодоращения гречихи указывается влажность 35-40%, рекомендуемое время замачивания 7-13 ч при температуре 10°C, проращивание в течение 96 ч при температуре 15°C и сушка в течение 5 ч при температуре 45°C и 12 ч при температуре 50°C (Wijngaard, Н.Н. The effect steeping time on the final malt quality of buckwheat / H.H.Wijngaard, H.M.Ulmer, M.Neumann, E.K.Arendt // Journal of the Institute of Brewing. - 2005. - № 111 (3). - P.275-281).
Недостатками известного технического решения являются низкое качество готового продукта, а также значительная длительность и сложность технологического процесса.
В качестве ближайшего аналога принят способ получения светлого гречишного солода, включающий подготовку зерна гречихи, стадию солодоращения путем водяного орошения при температуре 15±1°C в течение 72-75 ч и последующую ступенчатую сушку свежепроросшего гречишного солода 5-6 ч при температуре 50±3°C, а затем 5-6 ч при температуре 60±3°C (см. патент РФ № 2510607, МПК C 12 C 1/00, дата публикации 10.04.2014).
Недостатками ближайшего аналога является недостаточно высокое качество готового продукта вследствие пониженных показателей экстрактивности, содержания аминного азота, числа Кольбаха и повышенной вязкости.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка эффективного способа получения гречишного томленого солода высокого качества.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении качества готового продукта за счет увеличения экстрактивности, содержания аминного азота, числа Кольбаха и снижения вязкости. Все это свидетельствует о лучшей растворимости томленого солода по сравнению с обычным светлым гречишным солодом, что важно при использовании его в технологии бродильных производств и диетических продуктов.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения гречишного солода, включающем подготовку зерна гречихи, операцию солодоращения и последующую ступенчатую сушку в течение 5-6 ч при температуре 50±3°C, а затем в течение 5-6 ч при температуре 60±3°C, свежепроросший солод подвергают томлению, для чего его укрывают пленкой, постепенно повышают температуру до 45°С и выдерживают при этих условиях в течение 24 ч, при этом сушку проводят по окончанию процедуры томления.
Кроме того, операция солодоращения включает замачивание подготовленного зерна гречихи с использованием воздушно-водяного способа в течение 5 ч с последующим проращиванием при температуре 15±1°C в течение 67-70 ч.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки «свежепроросший солод подвергают томлению, для чего его укрывают пленкой, постепенно повышают температуру до 45°С и выдерживают при этих условиях в течение 24 ч, при этом сушку проводят по окончанию процедуры томления» обеспечивают повышение качества гречишного солода за счет увеличения экстрактивности, содержания аминного азота, числа Кольбаха и снижения вязкости. Все это свидетельствует о лучшей растворимости томленого солода по сравнению с обычным светлым гречишным солодом.
Признаки зависимого пункта формулы описывают оптимальные режимные характеристики эффективного солодоращения.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
На предварительном этапе производят подготовку гречихи, зерна которой очищают от зерновой примеси и пыли на зерновом сепараторе, от металлических примесей - на магнитном сепараторе, сортируют по размерам зерен, промывают, снимают сплав, и дезинфицируют.
При солодоращении подготовленное зерно гречихи замачивают с использованием воздушно-водяного способа в течение 5 ч, а затем проращивают при температуре 15±1°C в течение 67-70 ч.
Оптимальная температура проращивания была определена экспериментальным путем исходя из ее влияния на время достижения максимума активности ферментов - при 15°С верхний предел отмечался уже на 3-3,5 сутки, а при 10°С - только на седьмые, что позволило считать оптимальным температурным режимом проращивания 15±1°С.
Более высокие температуры проращивания не использовали, поскольку известно, что при 20°С и выше в зерне резко активизируются процессы роста и развития, возрастает уровень окислительных процессов, что приводит к падению содержания запасных веществ (это отрицательно сказывается на экстрактивности солода). Кроме того, при этих более высоких температурах происходит интенсивное развитие посторонней микрофлоры (зерно «зарастает»), что, с одной стороны, угнетает физиологические процессы в зерне, а с другой, приводит к снижению содержания сухих веществ (они расходуются на поддержание жизнедеятельности микроорганизмов). В результате качество получаемого солода ухудшается.
Далее зерно подвергают томлению. Для этого свежепроросший солод укрывают пленкой, постепенно повышают температуру до 45°С и выдерживают при этих условиях в течение 24 ч.
Оптимальную температуру томления определяли исходя из максимальных показателей экстрактивности, числа Кольбаха, содержания аминного азота и минимальной вязкости. При температурах 45-60°С происходит значительное снижение ферментативной активности солода. Кроме того, чтобы предотвратить существенные потери активности амилолитических ферментов гречишного солода при сушке, ее начинают при температуре 50°С.
Продолжительность выбрана 24 ч, т.к. более длительное томление приводит к ухудшению органолептических показателей, у готового продукта появляется неприятный затхлый привкус.
По окончании процедуры томления солод сушат 5-6 ч при температуре 50±3°C, а затем 5-6 ч при температуре 60±3°C.
В качестве сырья для производства солода использовали зерно гречихи сорта При 7, физико-химические показатели которой приведены в табл. 1.
Таблица1
Физико-химические показатели зерна гречихи
| Сорт гречихи | Вода, % | Белок, % | Крахмал, % |
| При 7 | 9,8±0,1 | 13,5±0,1 | 57,7±0,4 |
Как видно из табл.1, содержание белка было высоким, крахмала - средним. Следует отметить, что именно из зерна, богатого белком, получают томленый солод, поэтому выбор сорта гречихи с содержанием белка выше нормируемых для пивоваренного ячменя значений (не более 12%) оправдан.
Исследования проводили при параметрах проращивания и томления, указанных в табл.2.
Таблица2
Параметры проращивания и томления зерна гречихи
| № образца | Температура проращивания,°С | Продолжительность проращивания (включая замачивание), ч | Продолжительность томления, ч | Температура томления,°С |
| Контроль (ближайший аналог) | 15 | 72 | - | - |
| 1 | 15 | 60 | 12 | 40 |
| 2 | 15 | 72 | 24 | 40 |
| 3 | 15 | 72 | 24 | 45 |
Во всех образцах контролировали содержание влаги (W) и уровень амилолитической активности (АС) до (по окончании проращивания) и после процедуры томления (перед сушкой), результаты представлены в табл.3.
Таблица 3
Содержание влаги и уровень амилолитической активности образцов
до и после процедуры томления
| № образца | Содержание влаги (W), % | Уровень амилолитической активности (АС), ед. W-K | ||
| до томления (по окончании проращивания) | после процедуры томления (перед сушкой) | до томления (по окончании проращивания) | после процедуры томления (перед сушкой) | |
| 1 | 50,52±0,1 | 46,59±0,1 | 388±0,7 | 384±0,9 |
| 2 | 49,91±0,1 | 50,81±0,1 | 423±0,3 | 431±0,55 |
| 3 | 51,3±0,1 | 52,85±0,1 | 325±1,1 | 309±0,75 |
По данным табл.3 заметного изменения уровня амилолитической активности (АС) и содержания влаги (W) до и после процедуры томления не наблюдается.
Таким образом, можно сделать вывод, что процедура томления свежепроросшего солода при температуре 40 и 45°С не оказывает угнетающего действия на активность ферментов.
Готовый солод анализировали по основным показателям качества, результаты представлены в табл. 4.
Таблица 4
Физико-химические показатели качества готового гречишного солода
| № образца | Физико-химические показатели качества (название и размерность) | ||||||
| Содержание влаги (W), % | Экстрактивность, % | Число Кольбаха, % | Содержание аминного азота, мг/дм3 | Уровень амилолитической активности (АС), ед. W-K | Кислотность, мл NaOH 1 моль/л на 100 мл сусла | Вязкость, мПа*с | |
| Контроль (ближайший аналог) | 10,3±0,1 | 24,5±0,07 | 25,4±0,05 | 120,7±0,8 | 235,3±0,7 | 0,9±0,03 | 2,5±0,04 |
| 1 | 8,82±0,1 | 4,58±0,01 | 27,8±0,05 | 152,4±0,1 | 244,2±0,2 | 1±0,05 | 2,09±0,05 |
| 2 | 7,08±0,1 | 20,49±0,05 | 27,8±0,04 | 163,8±0,2 | 228,7±0,2 | 1±0,07 | 1,8±0,08 |
| 3 | 8,53±0,1 | 44,86±0,08 | 41,2±0,6 | 260,4±0,31 | 215,2±0,6 | 1,2±0,06 | 2,11±0,07 |
Проанализировав данные табл.4, можно отметить следующее.
Содержание влаги (W) было высоким во всех образцах готового гречишного солода 1-3, что является характерным для гречишного солода. Толстая гигроскопическая плодовая оболочка, которая к тому же неплотно примыкает к зерну, способствует связыванию влаги как ею самой, так и запасными веществами эндосперма. В результате свежевысушенный солод с влажностью 4-4,5% через один месяц отлежки набирает влагу до уровня 7-9%, а иногда и выше. Это характерно не только для светлого гречишного солода, но, как показали данные исследования, и для томленого. Поэтому высокую влажность гречишного солода следует считать нормой.
Экстрактивность определяли стандартным для ячменного солода способом. Как видно из табл.4, экстрактивность контрольного образца и образцов готового гречишного солода 1-3 была значительно ниже нормируемых значений, которые в соответствии с ГОСТ 29294-92 в зависимости от класса ячменного солода должны быть не менее 76-79 %.
Низкую экстрактивность гречишного солода отмечали и другие авторы. Во-первых, это, по-видимому, связано с повышенным содержанием в нем влаги. Во-вторых, было показано, что томленый солод характеризуется меньшим на 1-1,5 % выходом экстракта, чем светлый солод из того же ячменя. Кроме того, авторами ранее было установлено, что при определении экстрактивности методом по п. 6.8.4 ГОСТ Р 52061-2003, который предусматривает горячее экстрагирование с добавлением ячменного солода, показатели для светлого гречишного солода значительно выше.
Максимальной экстрактивностью характеризовался образец 3 (44,9%).
Следовательно, для получения солода с высокой экстрактивностью следует проращивать зерно гречихи в течение 72 ч (включая процедуру замачивания), а затем томить в течение 24 ч при температуре 45°С.
Активность амилолитических ферментов готового гречишного солода была ниже, чем у свежепроросшего (табл.3), но ее уровень соответствовал рекомендуемым для ячменного солода значениям, и у образцов 1-3 мало отличался от контрольного.
Следовательно, процедура томления не сказалась отрицательно на амилолитической активности готового гречишного солода, а падение уровня активности ферментов связано главным образом с сушкой солода. Этот вывод находится в противоречии с мнением исследователей о том, что при томлении активность ферментов снижается. По мнению авторов, сохранение активности амилолитических ферментов на уровне контрольных значений можно объяснить относительно низкой температурой томления - 40 и 45°С, в то время как обычно используют более высокие - 45-60°С.
Число Кольбаха характеризует степень растворения белка и отражает эффективность протеолиза, протекающего в процессе солодоращения и приготовления сусла. Лучшим значением этого показателя для ячменного солода считается уровень выше 41 %, неудовлетворительным - ниже 35 %.
Согласно литературным данным, значения числа Кольбаха гречишного солода, представленные в работах других авторов, были значительно меньше - 23-24 % и 31,75 %. При исследовании число Кольбаха контрольного образца было 25 %, наивысшее значение отмечалось в образце 3 - 41,2 %.
Таким образом, результаты определения числа Кольбаха показали преимущества режима с проращиванием подготовленного зерна гречихи в течение 72 ч и последующим томлением в течение 24 ч при температуре 45°С по сравнению с другими и контролем.
Содержание аминного азота в сусле - важнейший показатель качества солода, представляет собой азот аминокислот и низкомолекулярных пептидов и является основным источником азотистого питания дрожжей. Его количество зависит от концентрации белка в зерне, а также от технологии получения солода. Считается, что обычно уровень аминного азота в лабораторном ячменном сусле составляет 110 - 180 мг/дм3, в то время как в сусле из гречишного солода - 100-110 мг/дм3. Активные протеолитические процессы при солодоращении приводят к накоплению в солоде свободных аминокислот, а применение процедуры томления должно, по-видимому, сопровождаться увеличением их содержания.
Результаты исследований подтвердили это предположение. Если в контрольном образце солода было 121 мг/дм3 аминного азота, то в опытных образцах его содержание повышалось с увеличением температуры и продолжительности томления, достигая максимального значения в образце 3 - 260 мг/дм3.
Следует отметить, что, с одной стороны, такие высокие значения указывают на перерастворенность белка солода, которая влечет за собой снижение пеностойкости при производстве пива и требует сокращения продолжительности белковой паузы при затирании. С другой стороны, если речь идет об использовании солода для изготовления продуктов питания, то является положительным свойством, поскольку повышает биодоступность аминокислот гречихи, среди которых много незаменимых. Таким образом, использование режима томления в течение 24 час при температуре 45°С приводит к максимальному по сравнению с другими накоплению в гречишном солоде аминного азота.
Показатель вязкости сусла свидетельствует о степени цитолитического растворения солода. По сравнению с ячменным вязкость сусла из гречишного солода велика и по данным разных авторов колеблется от 1,9 до 2,5 мПа*с. Вероятнее всего это связано с высоким содержанием в зерне гречихи гемицеллюлоз и гумми-веществ. Считается, что повышенная вязкость - результат недорастворенности солода. Она вызывает не только проблемы при фильтрации, но и снижает экстрагируемость компонентов солода, тем самым уменьшает выход сусла в варочном отделении.
Результаты показали, что наибольшей вязкостью характеризовался образец томленого солода 3. Эти данные не соответствуют общей тенденции формирования качества гречишного солода при томлении. Так, при значении вязкости в контрольном образце 2,5 мПа*с наблюдалось ее вполне ожидаемое снижение в образцах 1 и 2, но затем заметный рост - 3. Хотя предполагалось, что образец, который характеризовался наибольшей растворимостью солода по показателям экстрактивности, числа Кольбаха, содержания аминного азота, будет иметь и минимальную вязкость. Тем не менее по сравнению с контрольным образец 3 характеризовался существенно более низкой вязкостью.
Причины этого явления, к сожалению, пока не установлены. При использовании солода с высоким значением вязкости для производства напитков брожения в случае необходимости фильтрации следует предусмотреть внесение при затирании ферментов цитолитического действия. Однако при применении его для производства продуктов питания, например хлебобулочных изделий, в этом нет необходимости.
Кислотность образцов солода 1 и 2 была близка к контролю - 1. В образце 3 она была выше - 1,2. Возрастание кислотности солода в процессе томления является характерным признаком томленых солодов.
Таким образом, результаты физико-химического исследования контрольного и опытных образцов солода свидетельствуют, что наиболее качественный томленый солод был получен при использовании режима, при котором солодоращение осуществлялось при температуре 15°С 72 часа, томление - при температуре 45°С в течение 24 час. Данный режим позволил получить томленый гречишный солод, характеризующийся более высокими значениями экстрактивности, аминного азота и числа Кольбаха по сравнению с солодами, приготовленными при других режимах томления, а также еще и более низкой вязкостью по сравнению контрольным образцом.
Это свидетельствует о более высоком качестве готового солода за счет повышения его растворимости в процессе томления. Такой солод можно рекомендовать не только для производства напитков брожения (слабоалкогольных, солодовых, кваса), но и продуктов питания массового и специализированного назначения.
Способ получения гречишного солода, включающий подготовку зерна гречихи, операцию солодоращения и последующую ступенчатую сушку в течение 5-6 ч при температуре 50±3°C, а затем в течение 5-6 ч при температуре 60±3°C, отличающийся тем, что свежепроросший солод подвергают томлению, для чего его укрывают пленкой, постепенно повышают температуру до 45°С и выдерживают при этих условиях в течение 24 ч, при этом сушку проводят по окончании процедуры томления.
