Зміст
Введення. Виробництво пива при заміні солоду ячменем
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей трудноперерабативаемих ячменів
2. Хімічний склад зерна ячменю
2.1 поліфенольні з'єднання
2.2 Мінеральні речовини
Висновок
Список літератури
Введення. Виробництво пива при заміні солоду ячменем [1]
Відомо, що ячмінь можна використовувати в якості несоложеного сировини в пивоварному виробництві. Різниця структури ендосперму ячменю та солоду, так само як і неоднаковий хімічний склад їх складових, служать причиною, через яку ячмінь вважається «важким» несоложеним сировиною. Його можна з успіхом застосовувати тільки у поєднанні з відповідними ферментами мікробіологічного походження і, можливо, зі свежепроросшім солодом - багатим джерелом ферментів. При застосуванні мікробіологічних ферментів процес виробництва пива стає більш зручним, причини цього - більш висока термостабільність мікробних амілаз і глюканазу, а також можливість вибору ферментів у відповідності з потребами. Використання ячменю в якості несоложеного сировини дає також і економічні переваги, так як вартість ячменю мінімум удвічі менше вартості солоду, а можна використовувати і ячмінь зниженого класу якості - фуражний.
Ячмінь - основна сировина для пивоварного виробництва, і на перший погляд можна зробити висновок, що це ідеальне сировину в якості замінника солоду у виробництві пива. Проте всім пивоварам відомо, що це не так. При використанні ячменю в якості сировини разом з солодом бувають труднощі, які пов'язані в першу чергу з фільтрацією затору і пива. Існує загальна думка, що навіть при роботі з високоякісним солодом не можна застосовувати більш 6 -10% ячменю як складової частини засипу; його використання в такій кількості, можливо, супроводжується збільшенням повноти смаку і поліпшенням пеностойкость пива (Hlavacek і Lhotski 1972).
У Великій Британії разом зі стандартним солодом у виробництві пива в якості замінника солоду використовують до 15% ячменю (0 "Rourke. 1999).
Цей «максимальний» відсоток заміни солоду ячменем можна перевершити вже із застосуванням свежепроросшего солоду, а тим більше з використанням справжніх ферментних препаратів, призначених спеціально для пивоваріння.
Процес заміни солоду з застосуванням свежепроросшего солоду досліджували ряд авторів, наприклад Hudson (1963) і Klopper (1969). Обидва ці автора в отриманому пиві виявили присутність яскраво вираженого запаху зелених огірків. Автор цих рядків припускає здійснення деароматізаціі в умовах вакууму для вирішення згаданої проблеми (Glavardanov, 1972).
Перші роботи щодо використання ферментних препаратів для обробки несоложеного ячменю були проведені 1935 р. (G. Basarova, 1972). Зусилля фахівців як з виробництва ферментів біотехнологічним способом, так і по пивоварінню привели до розробки ефективних ферментних препаратів для пивоваріння та зручної технології отримання сусла; застосування ферментів забезпечує отримання високоякісного пива і у випадку заміни солоду ячменем - значне прискорення і здешевлення процесу.
Орієнтовний огляд світового використання ячменю як замінник солоду в 2007 р., на підставі літературних даних та особистого досвіду автора, являє собою підтвердження вищесказаного.
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей трудноперерабативаемих ячменів
Зазвичай трудноперерабативаемие на солод ячмені є одночасно і високобелковістимі: містять менше крохмалю і, отже, застосування їх менш економно, ніж повноцінних нізкобелковістих ячменів.
Загальна кількість білка в ячмені підвищується за рахунок збільшення в ньому гордеїна і глютеліну, які найбільше схильні до дії протеолітичних ферментів під час проростання. Кількість альбуміну і глобуліну у високобелковістих ячменів залишається на тому ж рівні, що і в нормальних пивоварних ячменів. Зерна цих ячменів відрізняються високою белковістостью ендосперму.
Важливо, щоб ячмінь, призначений для пивоваріння, володів достатнім рівнем активності ферментів дихання, так як сама рання стадія цього процесу - замочування - пов'язана з дією цих ферментів (каталази та пероксидази), роль яких полягає у знешкодженні накопичуються в зародку отруйних для нього перекисних сполук і перекису водню. За даними П.І. Буковського, каталазна активність ряду трудноразрихляемих ячменів в чотири рази слабкіше, ніж у пивоварних ячменів; правда, у меншій мірі, але все-таки виразно помітна в них і більш слабка активність пероксидази.
Своєчасного і нормального проростання таких ячменів досягти не вдається, загальна інтенсивність дихання, за даними І.Я. Веселова, Де-Клерка та інших дослідників, впливає і на активність протеолітичних ферментів.
Трудноперерабативаемие ячмені при солодження загальноприйнятими методами не досягають належної ступеня розчинення, і вже давно помічено, що в цьому явищі основне значення мають два фактори - важке розщеплення білкових речовин і недостатній гідроліз клітинних стінок ендосперму.
Кречмер вважає, що для високобелковістих ячменів характерні такі властивості: слабка капілярність тканин і пов'язана з цим недостатня їх набухає, що викликає уповільнення процесу проростання. Він вважає, що між вмістом екстракту і белковістостью ячменю в придатних для пивоваріння, має бути певне співвідношення.
Н.В. Леонович і П.І. Буковський встановили, що трудноразрихляемие високобелковістие вітчизняні ячмені по ряду (більшості) властивостей не повною мірою задовольняють вимогам, пропонованим до пивоварному ячменю. У порівнянні з чистосортний пивоварним ячменем Вальтіцкім в трудноразрихляемих ячменях містилося більше оболонки (і клітковини) білка і менше крохмалю. Природно, зміст екстракту в цих ячменях теж було нижче.
У ендоспермі зерна розрізняють два види білка: прикріплений, розташований на поверхні крохмальних зерен, і при змішуванні з водою не дає клейковини, і проміжний, що заповнює простір між крохмальними зернами і легко при змішуванні з водою утворює клейковину.
Характер цих білків та їх хімічний склад різні. Н.П. Козьміна, працюючи з пшеницею, встановила, що в препараті прикріпленого білка міститься азоту 0,84%, в препараті проміжного білка - 3,55%. До складу проміжного білка (в кількості однієї третини) входить гордеїн, тобто білок, розчинна в 70%-ном спирті.
У ячмені білкові речовини також існують у двох формах: одна частина їх міцно з'єднана зі стінками клітин ендосперму, інша ж не має міцних зв'язків. Як показав П.І. Буковський, у трудноразрихляемих ячменів білків першої форми значно більше, ніж у пивоварних сортів (в середньому в 1,5 рази). Ці білки і є перешкодою для нормального розчинення стінок клітин крохмальних зерен ферментами цитолітичного комплексу. У трудноразрихляемих ячменів проміжного білка теж більше, а цей білок здатний формувати клейковину, яка, як правило, у нормальних пивоварних ячменів не відмивається.
Якість крохмалю у трудноразрихляемих (високобелковістих) і нормальних пивоварних ячменів теж різний. Співвідношення кількостей великих і дрібних зерен крохмалю в цих сортах ячменю підтверджено даними, отриманими П.І. Буковським. Він показав, що у трудноразрихляемих. ячменів кількість крупних зерен крохмалю (30 мкм) в 3 - 10 разів менше, ніж у пивоварних.
На якість пива, зокрема на його колоїдну стійкість, великий вплив робить бета-глобулінової фракції білка, яка важко піддається розпаду при солодження. Аналітичні дані показали наступне вміст бета-глобуліну в трьох сортах ячменю (у%): у Вальтіцком 1,02, в Ташкентському 1,36, в Донецькому 650 1,28.
З цієї позиції переваги заслуговує нізкобелковістий пивоварний ячмінь (Вальтіцкій).
Таким чином, високобелковістие трудноразрихляемие ячмені характеризуються високим вмістом геміцеллюлоз і білка, міцно пов'язаного зі стінками клітин ендосперму. Зміст - глобулінової фракції теж вище, ніж у нормальних пивоварних ячменях.
Структура ендосперму більшості високобелковістих ячменів також значно відрізняється від будови ендосперму Вальтіцкого ячменю. Якщо в останнього клітини великі і мають правильну форму, а клітинні стінки рівномірної товщини, то у досліджуваних зразків трудноразрихляемих ячменів клітини ендосперму різної величини і форми, а їх стінки мають потовщення.
2. Хімічний склад зерна ячменю [2]
Ячмінь має складний хімічний склад, який залежить від сорту, району зростання, метеорологічних і грунтових умов, масового співвідношення окремих частин зерна. Так, маса зародка коливається від 2,8 до 5%, квіткових плівок - від 6 до 17%.
Ячмінь перебуває на 80-88% з сухої речовини і на 12 ... 20% з води. Суха речовина являє собою суму органічних і неорганічних речовин. Органічні речовини - це в основному вуглеводи і білки, а також жири, поліфеноли, органічні кислоти, вітаміни та інші речовини.
Неорганічні речовини - це фосфор, сірка, кремній, калій, натрій, магній, кальцій, залізо, хлор. Деяка частина їх пов'язана з органічними сполуками.
Середній хімічний склад ячмінного зерна виражається такими даними (у% на суху речовину): крохмаль 45 ... 70; білок 7 ... 26; пентозани 7 ... 11; сахароза 1,7 ... 2,0; целюлоза 3,5 ... 7,0; жир 2 ... 3; зольні елементи 2 .. .3.
Вуглеводи. У ячмені в основному переважають водорозчинні цукру і полісахариди. До останніх відносяться крохмаль м некрахмальние полісахариди: целюлоза, геміцелюлоза, гуммі-речовини, пектинові речовини. Основна частина полісахаридів представлена крохмалем, який витрачається зерном при проростанні на початкових стадіях розвитку зародка.
Азотисті речовини. У ячмені азотисті речовини представлені білковими і небілковими складовими. У нормально визріли ячмені білкові речовини становлять більшу частину. Білки в ячмінному зерні розподіляються нерівномірно: найбільше відносне утримання їх у алейроновом шарі у вигляді клейковини, у зовнішньому шарі ендосперму у вигляді резервного білка, менше - в ендоспермі, де білок входить до складу клітин.
Жири (ліпіди). У ячмені жири представлені жирними кислотами, гліцерінсодержащімі ліпідами й ліпідами, які не містять гліцерину. Жири розчиняються в етиловому та петролейном ефірах, бензолі та хлороформі. Жир являє собою жовто-буре масло з тонким ароматом, з якого виділяються кристали при тривалому відстоюванні. У ячмінному зерні жир розподіляється таким чином: у алейроновом шарі, в зародку. Невелика частина жиру при пророщуванні споживається і гідролізується липазой, а тому що при сушінні солоду ліпаза інактивується, основна частина жиру переходить у дробину. У вільному вигляді жирні кислоти присутні в незначній кількості.
Фенольні речовини. Ця група речовин в ячмені представляє собою неоднорідні з'єднання, які діляться на прості фенольні кислоти і поліфеноли. Склад і зміст фенольних речовин в ячмені залежить від сорту і складу ячменю та умов його виростання. Між вмістом білка і поліфенолів існує зворотна залежність: з підвищенням кількості білка вміст поліфенолів зменшується. Ячмінь містить приблизно 0,3% фенольних речовин.
Фенольні кислоти в ячмені містяться у вільній та пов'язаної формах. Група С6 - С1 представляє собою оксібензойние кислоти:
n-гідроксибензойної, протокатеховая, галова, ванілінова, бузкова; група С6 - С3 - оксикоричні кислоти: кумаровая, кавова, феруловая.
Велику роль у диханні рослин і дезамінування амінокислот грає хлорогенова кислота.
Деякі з фенольних кислот є інгібіторами в процесі пророщування частково переходять воду при митті і замочуванні ячменю. Група флавоноїдних речовин С6 - С3 - С6 об'єднує сполуки, молекули яких містять два бензольних ядра, з'єднаних гетероциклическим пірановим кільцем.
Поліфеноли ячменю (ідентифіковано 40 поліфенолів). Включають багато антоціаногенов, головним чином D (+) - катехін і лейкоціанідін, відносяться до цієї групи. Поліфенольні речовини (антоціаногени і катехіни) знаходяться в основному в алейроновом шарі зерна, при солодоращении змінюються мало і в помелі входять у фракцію крупки. Антоціаногени виявлені тільки в зерні ячменю. Важливою властивістю поліфенолів є їх здатність з'єднуватися з білками, для орієнтовної характеристики ступеня полімеризації поліфенолів існує показник «індекс полімеризації», що представляє собою відношення загальної кількості поліфенолів до кількості антоціаногенов.
Мінеральні речовини. Загальний вміст і співвідношення окремих мінеральних речовин залежать від грунтово-кліматичних умов і кількості внесених добрив.
Близько 80% іонів знаходяться у зв'язаному з органічними сполуками стані. Основна частина мінеральних речовин припадає на фосфор, який входить до складу фітину, нуклеїнових кислот, фосфатидів і інших сполук; калій (фосфати калію); кремнієву кислоту, що міститься головним чином в оболонках ячменю. Деякі мікроелементи, будучи присутнім в дуже невеликих кількостях, впливають на біологічний стан ячменю і технологію пивоваріння.
Ферменти. У 1814 р. дійсний член Петербурзької Академії наук К.С. Кірхгоф відкрив явище перетворення крохмалю в цукор в сухому ячмінному солоді, тобто відкрив фермент, названий пізніше амілазою. Ферменти - це природні каталізатори, які утворюють проміжне з'єднання з субстратом, потім цей фермент-субстратної комплекс зазнає зміна і утворюються продукти, а фермент регенерується.
Ферменти - білки з молекулярною масою від
2.1 поліфенольні сполуки [3]
Дубильних речовин оболонки солоду (ячменю) слід надавати не менше значення, ніж хмельовим, так як ці речовини, що об'єднуються в даний час до групи поліфенольних речовин, можуть впливати на небіологічних стійкість пива. Завдяки ряду проведених досліджень склалося певне уявлення про поведінку їх на різних етапах технологічного процесу. З'ясовано заходи щодо усунення несприятливого впливу деяких речовин зазначеної групи на якість пива.
Виявилося, що поліфенольні речовини, які переходять у сусло і пиво з ячменю і хмелю, є неоднорідними сполуками. Основну масу їх складає група флавоноїдів, що мають загальну формулу C6 - C3 - C6 і знаходяться як у конденсованій, так і в полимеризованной формі.
За молекулярній масі поліфенольні речовини діляться на чотири групи:
дубильні речовини;
лейкоантоціани;
власне флавоноїди;
кислоти дубильних речовин.
Під назвою дубильних речовин об'єднуються природні сполуки, переважно рослинного походження, легко розчинні у воді і часто утворюють колоїдні розчини, що володіють сильним терпким смаком.
Роботами Фрейденберга встановлено, що дубильні речовини є складними аморфними сполуками, до складу яких входять численні фенольні гідроксили і які характеризуються утворенням опадів з клейовими речовинами, алкалоїдами, оцтовокислим свинцем, багатьма електролітами. З солями заліза дубильні речовини дають комплексні сполуки, забарвлені в зелений або синій колір, вони легко окислюються, особливо киснем повітря, забарвлюючись в темно-коричневий або червоний колір.
Грунтуючись на хімічній природі, дубильні речовини ділять на дві групи. До першої групи належать гидролизующиеся дубильні речовини, у яких бензольні ядра з'єднані в комплекси за допомогою атомів кисню з утворенням складноефірні і глюкозидним зв'язків. Гідроліз може бути здійснено дією кислот чи ферментів (таназ). Навіть шляхом кип'ятіння у водних розчинах дубильні речовини цієї групи можна розкласти на складові їх компоненти.
До першої групи дубильних речовин відносяться:
депсіди - складні ефіри фенолкарбонових кислот, з'єднані один з одним або з іншими кислотами;
складні ефіри фенолкарбонових кислот, переважно галової, з багатоатомними спиртами та цукрами (таніни) і глюкозиди.
До другої групи належать конденсовані дубильні речовини, ядра яких пов'язані між собою вуглецевими зв'язками. Вони не розкладаються гідролітично ні кислотами, ні ферментами, а навпаки, конденсуються в високомолекулярні сполуки - флобафени, іноді звані «червоними дубильними речовинами».
Введення. Виробництво пива при заміні солоду ячменем
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей трудноперерабативаемих ячменів
2. Хімічний склад зерна ячменю
2.1 поліфенольні з'єднання
2.2 Мінеральні речовини
Висновок
Список літератури
Введення. Виробництво пива при заміні солоду ячменем [1]
Відомо, що ячмінь можна використовувати в якості несоложеного сировини в пивоварному виробництві. Різниця структури ендосперму ячменю та солоду, так само як і неоднаковий хімічний склад їх складових, служать причиною, через яку ячмінь вважається «важким» несоложеним сировиною. Його можна з успіхом застосовувати тільки у поєднанні з відповідними ферментами мікробіологічного походження і, можливо, зі свежепроросшім солодом - багатим джерелом ферментів. При застосуванні мікробіологічних ферментів процес виробництва пива стає більш зручним, причини цього - більш висока термостабільність мікробних амілаз і глюканазу, а також можливість вибору ферментів у відповідності з потребами. Використання ячменю в якості несоложеного сировини дає також і економічні переваги, так як вартість ячменю мінімум удвічі менше вартості солоду, а можна використовувати і ячмінь зниженого класу якості - фуражний.
Ячмінь - основна сировина для пивоварного виробництва, і на перший погляд можна зробити висновок, що це ідеальне сировину в якості замінника солоду у виробництві пива. Проте всім пивоварам відомо, що це не так. При використанні ячменю в якості сировини разом з солодом бувають труднощі, які пов'язані в першу чергу з фільтрацією затору і пива. Існує загальна думка, що навіть при роботі з високоякісним солодом не можна застосовувати більш 6 -10% ячменю як складової частини засипу; його використання в такій кількості, можливо, супроводжується збільшенням повноти смаку і поліпшенням пеностойкость пива (Hlavacek і Lhotski 1972).
У Великій Британії разом зі стандартним солодом у виробництві пива в якості замінника солоду використовують до 15% ячменю (0 "Rourke. 1999).
Цей «максимальний» відсоток заміни солоду ячменем можна перевершити вже із застосуванням свежепроросшего солоду, а тим більше з використанням справжніх ферментних препаратів, призначених спеціально для пивоваріння.
Процес заміни солоду з застосуванням свежепроросшего солоду досліджували ряд авторів, наприклад Hudson (1963) і Klopper (1969). Обидва ці автора в отриманому пиві виявили присутність яскраво вираженого запаху зелених огірків. Автор цих рядків припускає здійснення деароматізаціі в умовах вакууму для вирішення згаданої проблеми (Glavardanov, 1972).
Перші роботи щодо використання ферментних препаратів для обробки несоложеного ячменю були проведені 1935 р. (G. Basarova, 1972). Зусилля фахівців як з виробництва ферментів біотехнологічним способом, так і по пивоварінню привели до розробки ефективних ферментних препаратів для пивоваріння та зручної технології отримання сусла; застосування ферментів забезпечує отримання високоякісного пива і у випадку заміни солоду ячменем - значне прискорення і здешевлення процесу.
Орієнтовний огляд світового використання ячменю як замінник солоду в 2007 р., на підставі літературних даних та особистого досвіду автора, являє собою підтвердження вищесказаного.
1. Особливості хімічних і фізико-хімічних властивостей трудноперерабативаемих ячменів
Зазвичай трудноперерабативаемие на солод ячмені є одночасно і високобелковістимі: містять менше крохмалю і, отже, застосування їх менш економно, ніж повноцінних нізкобелковістих ячменів.
Загальна кількість білка в ячмені підвищується за рахунок збільшення в ньому гордеїна і глютеліну, які найбільше схильні до дії протеолітичних ферментів під час проростання. Кількість альбуміну і глобуліну у високобелковістих ячменів залишається на тому ж рівні, що і в нормальних пивоварних ячменів. Зерна цих ячменів відрізняються високою белковістостью ендосперму.
Важливо, щоб ячмінь, призначений для пивоваріння, володів достатнім рівнем активності ферментів дихання, так як сама рання стадія цього процесу - замочування - пов'язана з дією цих ферментів (каталази та пероксидази), роль яких полягає у знешкодженні накопичуються в зародку отруйних для нього перекисних сполук і перекису водню. За даними П.І. Буковського, каталазна активність ряду трудноразрихляемих ячменів в чотири рази слабкіше, ніж у пивоварних ячменів; правда, у меншій мірі, але все-таки виразно помітна в них і більш слабка активність пероксидази.
Своєчасного і нормального проростання таких ячменів досягти не вдається, загальна інтенсивність дихання, за даними І.Я. Веселова, Де-Клерка та інших дослідників, впливає і на активність протеолітичних ферментів.
Трудноперерабативаемие ячмені при солодження загальноприйнятими методами не досягають належної ступеня розчинення, і вже давно помічено, що в цьому явищі основне значення мають два фактори - важке розщеплення білкових речовин і недостатній гідроліз клітинних стінок ендосперму.
Кречмер вважає, що для високобелковістих ячменів характерні такі властивості: слабка капілярність тканин і пов'язана з цим недостатня їх набухає, що викликає уповільнення процесу проростання. Він вважає, що між вмістом екстракту і белковістостью ячменю в придатних для пивоваріння, має бути певне співвідношення.
Н.В. Леонович і П.І. Буковський встановили, що трудноразрихляемие високобелковістие вітчизняні ячмені по ряду (більшості) властивостей не повною мірою задовольняють вимогам, пропонованим до пивоварному ячменю. У порівнянні з чистосортний пивоварним ячменем Вальтіцкім в трудноразрихляемих ячменях містилося більше оболонки (і клітковини) білка і менше крохмалю. Природно, зміст екстракту в цих ячменях теж було нижче.
У ендоспермі зерна розрізняють два види білка: прикріплений, розташований на поверхні крохмальних зерен, і при змішуванні з водою не дає клейковини, і проміжний, що заповнює простір між крохмальними зернами і легко при змішуванні з водою утворює клейковину.
Характер цих білків та їх хімічний склад різні. Н.П. Козьміна, працюючи з пшеницею, встановила, що в препараті прикріпленого білка міститься азоту 0,84%, в препараті проміжного білка - 3,55%. До складу проміжного білка (в кількості однієї третини) входить гордеїн, тобто білок, розчинна в 70%-ном спирті.
У ячмені білкові речовини також існують у двох формах: одна частина їх міцно з'єднана зі стінками клітин ендосперму, інша ж не має міцних зв'язків. Як показав П.І. Буковський, у трудноразрихляемих ячменів білків першої форми значно більше, ніж у пивоварних сортів (в середньому в 1,5 рази). Ці білки і є перешкодою для нормального розчинення стінок клітин крохмальних зерен ферментами цитолітичного комплексу. У трудноразрихляемих ячменів проміжного білка теж більше, а цей білок здатний формувати клейковину, яка, як правило, у нормальних пивоварних ячменів не відмивається.
Якість крохмалю у трудноразрихляемих (високобелковістих) і нормальних пивоварних ячменів теж різний. Співвідношення кількостей великих і дрібних зерен крохмалю в цих сортах ячменю підтверджено даними, отриманими П.І. Буковським. Він показав, що у трудноразрихляемих. ячменів кількість крупних зерен крохмалю (30 мкм) в 3 - 10 разів менше, ніж у пивоварних.
На якість пива, зокрема на його колоїдну стійкість, великий вплив робить бета-глобулінової фракції білка, яка важко піддається розпаду при солодження. Аналітичні дані показали наступне вміст бета-глобуліну в трьох сортах ячменю (у%): у Вальтіцком 1,02, в Ташкентському 1,36, в Донецькому 650 1,28.
З цієї позиції переваги заслуговує нізкобелковістий пивоварний ячмінь (Вальтіцкій).
Таким чином, високобелковістие трудноразрихляемие ячмені характеризуються високим вмістом геміцеллюлоз і білка, міцно пов'язаного зі стінками клітин ендосперму. Зміст - глобулінової фракції теж вище, ніж у нормальних пивоварних ячменях.
Структура ендосперму більшості високобелковістих ячменів також значно відрізняється від будови ендосперму Вальтіцкого ячменю. Якщо в останнього клітини великі і мають правильну форму, а клітинні стінки рівномірної товщини, то у досліджуваних зразків трудноразрихляемих ячменів клітини ендосперму різної величини і форми, а їх стінки мають потовщення.
2. Хімічний склад зерна ячменю [2]
Ячмінь має складний хімічний склад, який залежить від сорту, району зростання, метеорологічних і грунтових умов, масового співвідношення окремих частин зерна. Так, маса зародка коливається від 2,8 до 5%, квіткових плівок - від 6 до 17%.
Ячмінь перебуває на 80-88% з сухої речовини і на 12 ... 20% з води. Суха речовина являє собою суму органічних і неорганічних речовин. Органічні речовини - це в основному вуглеводи і білки, а також жири, поліфеноли, органічні кислоти, вітаміни та інші речовини.
Неорганічні речовини - це фосфор, сірка, кремній, калій, натрій, магній, кальцій, залізо, хлор. Деяка частина їх пов'язана з органічними сполуками.
Середній хімічний склад ячмінного зерна виражається такими даними (у% на суху речовину): крохмаль 45 ... 70; білок 7 ... 26; пентозани 7 ... 11; сахароза 1,7 ... 2,0; целюлоза 3,5 ... 7,0; жир 2 ... 3; зольні елементи 2 .. .3.
Вуглеводи. У ячмені в основному переважають водорозчинні цукру і полісахариди. До останніх відносяться крохмаль м некрахмальние полісахариди: целюлоза, геміцелюлоза, гуммі-речовини, пектинові речовини. Основна частина полісахаридів представлена крохмалем, який витрачається зерном при проростанні на початкових стадіях розвитку зародка.
Азотисті речовини. У ячмені азотисті речовини представлені білковими і небілковими складовими. У нормально визріли ячмені білкові речовини становлять більшу частину. Білки в ячмінному зерні розподіляються нерівномірно: найбільше відносне утримання їх у алейроновом шарі у вигляді клейковини, у зовнішньому шарі ендосперму у вигляді резервного білка, менше - в ендоспермі, де білок входить до складу клітин.
Жири (ліпіди). У ячмені жири представлені жирними кислотами, гліцерінсодержащімі ліпідами й ліпідами, які не містять гліцерину. Жири розчиняються в етиловому та петролейном ефірах, бензолі та хлороформі. Жир являє собою жовто-буре масло з тонким ароматом, з якого виділяються кристали при тривалому відстоюванні. У ячмінному зерні жир розподіляється таким чином: у алейроновом шарі, в зародку. Невелика частина жиру при пророщуванні споживається і гідролізується липазой, а тому що при сушінні солоду ліпаза інактивується, основна частина жиру переходить у дробину. У вільному вигляді жирні кислоти присутні в незначній кількості.
Фенольні речовини. Ця група речовин в ячмені представляє собою неоднорідні з'єднання, які діляться на прості фенольні кислоти і поліфеноли. Склад і зміст фенольних речовин в ячмені залежить від сорту і складу ячменю та умов його виростання. Між вмістом білка і поліфенолів існує зворотна залежність: з підвищенням кількості білка вміст поліфенолів зменшується. Ячмінь містить приблизно 0,3% фенольних речовин.
Фенольні кислоти в ячмені містяться у вільній та пов'язаної формах. Група С6 - С1 представляє собою оксібензойние кислоти:
n-гідроксибензойної, протокатеховая, галова, ванілінова, бузкова; група С6 - С3 - оксикоричні кислоти: кумаровая, кавова, феруловая.
Велику роль у диханні рослин і дезамінування амінокислот грає хлорогенова кислота.
Деякі з фенольних кислот є інгібіторами в процесі пророщування частково переходять воду при митті і замочуванні ячменю. Група флавоноїдних речовин С6 - С3 - С6 об'єднує сполуки, молекули яких містять два бензольних ядра, з'єднаних гетероциклическим пірановим кільцем.
Поліфеноли ячменю (ідентифіковано 40 поліфенолів). Включають багато антоціаногенов, головним чином D (+) - катехін і лейкоціанідін, відносяться до цієї групи. Поліфенольні речовини (антоціаногени і катехіни) знаходяться в основному в алейроновом шарі зерна, при солодоращении змінюються мало і в помелі входять у фракцію крупки. Антоціаногени виявлені тільки в зерні ячменю. Важливою властивістю поліфенолів є їх здатність з'єднуватися з білками, для орієнтовної характеристики ступеня полімеризації поліфенолів існує показник «індекс полімеризації», що представляє собою відношення загальної кількості поліфенолів до кількості антоціаногенов.
Мінеральні речовини. Загальний вміст і співвідношення окремих мінеральних речовин залежать від грунтово-кліматичних умов і кількості внесених добрив.
Близько 80% іонів знаходяться у зв'язаному з органічними сполуками стані. Основна частина мінеральних речовин припадає на фосфор, який входить до складу фітину, нуклеїнових кислот, фосфатидів і інших сполук; калій (фосфати калію); кремнієву кислоту, що міститься головним чином в оболонках ячменю. Деякі мікроелементи, будучи присутнім в дуже невеликих кількостях, впливають на біологічний стан ячменю і технологію пивоваріння.
Ферменти. У 1814 р. дійсний член Петербурзької Академії наук К.С. Кірхгоф відкрив явище перетворення крохмалю в цукор в сухому ячмінному солоді, тобто відкрив фермент, названий пізніше амілазою. Ферменти - це природні каталізатори, які утворюють проміжне з'єднання з субстратом, потім цей фермент-субстратної комплекс зазнає зміна і утворюються продукти, а фермент регенерується.
Ферменти - білки з молекулярною масою від
2.1 поліфенольні сполуки [3]
Дубильних речовин оболонки солоду (ячменю) слід надавати не менше значення, ніж хмельовим, так як ці речовини, що об'єднуються в даний час до групи поліфенольних речовин, можуть впливати на небіологічних стійкість пива. Завдяки ряду проведених досліджень склалося певне уявлення про поведінку їх на різних етапах технологічного процесу. З'ясовано заходи щодо усунення несприятливого впливу деяких речовин зазначеної групи на якість пива.
Виявилося, що поліфенольні речовини, які переходять у сусло і пиво з ячменю і хмелю, є неоднорідними сполуками. Основну масу їх складає група флавоноїдів, що мають загальну формулу C6 - C3 - C6 і знаходяться як у конденсованій, так і в полимеризованной формі.
За молекулярній масі поліфенольні речовини діляться на чотири групи:
дубильні речовини;
лейкоантоціани;
власне флавоноїди;
кислоти дубильних речовин.
Під назвою дубильних речовин об'єднуються природні сполуки, переважно рослинного походження, легко розчинні у воді і часто утворюють колоїдні розчини, що володіють сильним терпким смаком.
Роботами Фрейденберга встановлено, що дубильні речовини є складними аморфними сполуками, до складу яких входять численні фенольні гідроксили і які характеризуються утворенням опадів з клейовими речовинами, алкалоїдами, оцтовокислим свинцем, багатьма електролітами. З солями заліза дубильні речовини дають комплексні сполуки, забарвлені в зелений або синій колір, вони легко окислюються, особливо киснем повітря, забарвлюючись в темно-коричневий або червоний колір.
Грунтуючись на хімічній природі, дубильні речовини ділять на дві групи. До першої групи належать гидролизующиеся дубильні речовини, у яких бензольні ядра з'єднані в комплекси за допомогою атомів кисню з утворенням складноефірні і глюкозидним зв'язків. Гідроліз може бути здійснено дією кислот чи ферментів (таназ). Навіть шляхом кип'ятіння у водних розчинах дубильні речовини цієї групи можна розкласти на складові їх компоненти.
До першої групи дубильних речовин відносяться:
депсіди - складні ефіри фенолкарбонових кислот, з'єднані один з одним або з іншими кислотами;
складні ефіри фенолкарбонових кислот, переважно галової, з багатоатомними спиртами та цукрами (таніни) і глюкозиди.
До другої групи належать конденсовані дубильні речовини, ядра яких пов'язані між собою вуглецевими зв'язками. Вони не розкладаються гідролітично ні кислотами, ні ферментами, а навпаки, конденсуються в високомолекулярні сполуки - флобафени, іноді звані «червоними дубильними речовинами».
До першої групи дубильних речовин належать сполуки, що є похідними галової (тріоксібензойной) і протокатеховой (діоксібензойной) кислот:
Ці кислоти знайдені в багатьох рослинах і у вільному вигляді, наприклад у хмелі. Вони мають фенольні і кислотні групи, здатні реагувати один з одним, даючи з'єднання типу складних ефірів, звані депсідамі (дідепсід, трідепсід і так далі в залежності від кількості залишків фенолкарбонових кислот, що входять до складу виходять сполук), наприклад:
Роботами Еміля Фішера встановлено, що до складу першої групи дубильних речовин входить глюкоза, з якою за типом складних ефірів пов'язані фенолкарбонові кислоти:
У цих формулах R є залишком дігалловой кислоти.
В основі будови конденсованих дубильних речовин лежать похідні флавонолів і антоціанів, що носять назву катехінів.
Шестичленні гетероциклічні системи з атомом кисню в ядрі широко поширені у вигляді природних барвників і пофарбованих речовин, в основі їх лежить кільце пірану:
Велике значення із зазначених речовин придбали похідні гамма-пірану: хромони (бензо-гамма-бенкету), флавони (фенілхромон) і флавонол (3-оксіфлавон):
Додавання гідроксильної групи у третій водневого атома надає з'єднанню забарвлення:
У солоді і хмелі переважно знаходяться флавоноїди, які є ізомерами катехіна (3 ', 4', 5, 7 - тетраоксіфлавон):
При додаванні ОН-групи в положення 5 'виходить галлокатехіна.
Катехіни можуть полимеризоваться в дубильні речовини.
Кільце пірану катехінів знаходиться і в лейкоантоціанах, які є проміжними сполуками між дубильними речовинами і флавоноїдами. Лейкоціани можуть мати у своєму складі залишок цукру (у положенні 3, пов'язаний з групою ОН).
Нижче наводиться структура лейкоціанов.
X може являти собою або Н, або залишок цукру. У лейкоціанідіна R1 і R2 є ОН-групою, а R3 і X - Н; у лейкодельфінідіна всі три R заміщені групою ОН.
Антоцианідини є аглюконамі антоціанів, які представляють собою фарбувальні речовини. Як залишку цукру в них переважно знаходяться D-галактоза і D-ксилоза.
При кислотному гідролізі з цианинов утворюється синє барвник ціанідин і дві молекули глюкози, з дельфініна - дельфінідін, дві молекули глюкози і дві гідроксибензойної кислоти.
Ціанідин і дельфінідін мають наступну будову (у вигляді хлористого з'єднання):
У ціанідінхлоріде
Обидва з'єднання близькі до третьої групи поліфенолів - флавоноїдам, але відрізняються від них наявністю оксоніевой групи, в якій замість карбонільної групи СО міститься чотиривалентний кисень, що володіє великою реакційною здатністю і легко приєднують до себе кислоти.
Оскільки антоціани і катехіни зустрічаються разом, червоний флобафеновий осад, часто виходить при кип'ятінні дубильних речовин з мінеральними кислотами, являє собою конденсований катехін з адсорбованими на його поверхні молекулами антоціанідінового пігменту, що має червоний колір.
Безбарвним попередникам антоціанідінових пігментів спочатку було присвоєно назву лейкоантоціанідіни, але ця назва не зовсім точно характеризує будову цих сполук, тому незабаром було замінено терміном «антоціаногени», яке в даний час стало загальновживаним. Саме цією назвою позначають речовини, що входять до складу колоїдної каламуті пива і що містяться як в ячмені (солоді), так і хмелі.
З'єднання третьої групи поліфенольних речовин - власне флавоноїди - також є похідними флавону. Типовим представником флавонових глюкозидів є кверцитрин, в якому аглюконом є кверцетин:
У кверцетин
Залишком цукру в кверцитрин є залишок рамнози, в ізокверцітрін - залишок глюкози і в рутині - залишок рутінози (дисахарида, що складається із залишків глюкози і рамнози).
Надзвичайно широке поширення флавонових сполук у рослинному світі свідчить про їх важливому значенні для обміну речовин живих організмів. Слід зазначити, що як кверцитрин, так і рутин є основними представниками флавонових сполук, що володіють Р-вітамінною активністю. Рутин є супутником аскорбінової кислоти в рослинах; обидва ці сполуки утворюють ферментну систему, що бере участь у процесах дихання як окислювально-відновного комплексу.
Перерахованими вище сполуками поліфенольних будови з пірановим кільцем не вичерпуються всі з'єднання подібного типу, що зустрічаються в ячмені і хмелі, в солоді і готовому пиві.
Наприклад, існують речовини, в яких відбувається часткове розщеплення кисневих зв'язків між першою і другою позиціями; до них відноситься халкони; у хмелі вона носить назву «ксантогумол»:
Нарешті, слід згадати про хлорогенової кислоті, якій надається дуже велика роль у процесах дихання рослин. Вона побудована за типом дідепсіда і складається з залишків кавової і хінної кислот:
Залишок кофейної кислоти Залишок хінної кислоти
Хлорогенова кислота, по А.І. Опаріну, крім участі в диханні рослин, відіграє велику роль у дезамінування амінокислот у вищих рослин і, значить, у загальному обміні речовин.
Флавонові пігменти ячмінного зерна беруть участь у регулюванні життєвих процесів, пов'язаних з його проростанням.
Загалом, значення поліфенольних сполук для процесів пивоваріння велике.
Наявність лейкодельфінідіна, лейкоціанідіна і катехіна встановлено в солоді, а значить, і в ячмені.
Слід зазначити, що ячмінь є єдиним злаком, містить антоціаногени, якими у великій мірі обумовлено якість пива (його колоїдно-хімічна стійкість).
Відомо, що хімічні сполуки, здатні гальмувати окислювальні процеси, називають антиоксидантами. Оскільки реакції окислення мають радикальний характер, то під терміном «антиоксиданти» найчастіше розуміють інгібітори радикальних реакцій. До них відносяться і багатоатомні феноли, які містяться в рослинах.
Потрапляючи в наш організм з їжею, вони проявляють свої інгібуючі властивості в радикальних біохімічних процесах. Ця здатність фенолів виключно важлива. Як відомо, багато форм онкологічних захворювань ініціюються активними вільними радикалами. Утворюючи стійкі, а тому малореакціонноспособние радикали, багатоатомні феноли обривають ланцюги в радикальних реакціях і тим самим гальмують розвиток радикальних реакцій, в тому числі тих, які супроводжують ріст злоякісних пухлин.
До природним аналогам багатоатомних фенолів слід віднести і антоцианідини «клас барвників», відповідальних за кольору рослинного світу. Три антоцианідини: ціанідин, пеларгонідін і дельфінідін, що зустрічаються в природі у вигляді глікозидів мають особливо широке поширення. Всі три барвника відносяться до класу флавонів і є пірилієвого солями. У деяких випадках забарвлення квітки рослини визначається значенням рН його фізіологічного розчину. Наприклад, в залежності від рН ціанідин забарвлює як блакитні, так і червоні квіти. Антоціани відповідальні за забарвлення не тільки квітів, але і плодів. Саме з плодами вони і потрапляють в наш організм. Жовтий і червоний перець, вишня, виноград, апельсини, як і інші яскравозабарвлені плоди, містять значні кількості антоціанів. Похідні фенолів допомагають людині не тільки як харчові добавки. В якості ефективних антиоксидантів вони знайшли застосування для стабілізації при зберіганні багатьох харчових речовин (рослинні і тваринні масла), моторних масел, нафтових продуктів.
2.2 Мінеральні речовини [4]
Вміст мінеральних речовин в ячмені коливається в межах 2,4-3,3% і залежить від ряду чинників, серед яких особливо важливе значення мають хімічний склад грунту, її кислотність і вологість.
Головна частина золи складається з калію, фосфатів і кремінної кислоти, інші елементи знаходяться в значно менших кількостях.
За літературними даними, зола ячменю має наступний склад (у%):
Таблиця № 1.
Хімічний склад золи ячменю.
Окремі іони (70-90%) знаходяться у зв'язаному стані з органічними сполуками.
Фосфорна кислота входить до складу фітину, фосфатидів, нуклеїнових кислот і ін Вебстер визначив, що при загального вмісту в золі Р2О5 до 0,393% ця величина розподіляється таким чином (у%):
Таблиця № 2.
Розподіл фосфорної кислоти в золі ячменю.
З органічних сполук звільнення фосфорної кислоти відбувається шляхом ферментативного гідролізу. З'єднання фосфорної кислоти мають велике значення у створенні буферності сусла і пива, причому в зоні рН 7,07-5,67 діють буферні системи, утворені неорганічними фосфатами, а в зоні рН 5,67-4,27 - фосфорні сполуки, що входять до складу фітину.
Кремінна кислота знаходиться головним чином в оболонці ячменю у зв'язаному стані з крохмалем (амілози).
А.В. Андрющенко встановила, що з мікроелементів в ячмені в значній кількості (понад 11 мг в 100 г) містяться Fe, Zn, Сr, Са, Mn, Sn, Pb, Ni, Li, А1, Ag, Со, які, безсумнівно, мають велике значення в технології пивоваріння.
Фосфати є не тільки основними складовими мінеральних речовин та їх сполук; їх присутність в ячмінному зерні грає істотну роль в утворенні найважливіших органічних сполук (наприклад, фітину, нуклеїнових кислот, до-ензимів, білкових речовин і т.д.). З цих сполук фосфати вивільняються при солодоращении і пивоварінні.
Присутність фосфатів відіграє велику роль у багатьох технологічних процесах. Так, без фосфатів не може проходити спиртове бродіння, оскільки протікають при цьому процеси хімічно «зав'язані» на фосфорну кислоту. Особливо багато силікатів знаходиться в оболонці ячмінного зерна, а також в крохмалі. Вони колоїдно-розчинні і виявляються в кожному помутнінні пива. Для приготування пива мають значення солі як мікроелементів, наприклад, солі цинку для бродіння. Більшість солей потрапляє в пиво з ячменю. Середнє пиво (12%-ное) містить близько 1600 мг мінеральних речовин та їх окислів на літр. З них близько 400 мг надходить з води, а близько 1200 мг - із солоду (причому всі карбонати надходять у пиво із води).
Висновок
Основною сировиною для приготування пива є ячмінний солод (ячмінь, пророслий, а потім висушений у спеціально створюваних і регульованих умовах). Ячмінь, порівняно з іншими видами зерна в якості сировини для пивоваріння, має такі переваги: росте практично повсюдно і менш вимогливий до грунтово-кліматичних умов; легко обробляється при отриманні солоду; квіткові плівки дробленого ячмінного солоду дозволяють отримати добре фільтруючий шар дробини при фільтруванні затору ; склад ячмінного солоду, включаючи його ферменти, дає можливість одержати пиво з найкращими якісними показниками.
Ячмінь належить до сімейства злакових. Культурні посівні ячменю становлять один збірний вид. Суцвіття ячменю є колос, що складається з плоского тонкого колінчастого стрижня, з обох сторін якого розташовуються по три гілка на кожному виступі колосового стрижня. За морфологічними ознаками ячмінь ділиться на дворядний і багаторядний. У дворядного ячменю зерно розвивається не з кожної квітки, а лише з середнього з кожного боку стрижня. У шестирядного ячменю з кожної квітки розвивається по одному зерну, тобто в три ряди з кожної сторони колосового.
Шестирядний ячмінь ділиться на два підвиди: правильно шестирядний, в якому ряди зерен розташовані кутом
, І неправильно шестирядний званий чотирирядний, у якого бокові зерна зрушені, поперечний розріз цього колоса має вигляд чотирипромінні зірки.
Дворядні ячмені мають на колосовий стрижні по обидві сторони по одному нормально розвиненому зерну і кілька нерозвинутих. При такому розташуванні зерна дворядного ячменю добре розвиваються, виростають великими і однакового розміру.
Ячмінь відрізняється високим вмістом вітамінів A, E, В1, В2, В6, PP, С, пантотенової кислоти, фолієвої кислоти. Вітаміни можна розглядати як органічні речовини, необхідні для нормального росту і підтримки життя тварин і людини, вони забезпечують нормальне протікання в організмі життєвих процесів, в тому числі процесів розщеплення і синтезу білків, жирів і вуглеводів. У ячмені, так само як і у всіх інших рослинних організмах, міститься ряд вітамінів і провітамін А. Вітаміни потрібні в невеликій кількості, вони не використовуються організмом як будівельний матеріал і не збільшують наявну в організмі енергію, але основне завдання їх полягає у налагодженні нормального обміну речовин.
Список літератури
1. Журнал «Пиво та напої» № 2, 2007, с.56 - 58, «Виробництво пива при заміні солоду ячменем».
2. Калунянц К.А. Хімія солоду та пива. М.: Агромпроміздат, 1990. с. 9 - 18.
3. Булгаков М. І. Біохімія солоду та пива. М.: Харчова промисловість, 1976, с. 42 - 48.
4. Булгаков М. І. Біохімія солоду та пива. М.: Харчова промисловість, 1976, с. 48 - 49.
Ці кислоти знайдені в багатьох рослинах і у вільному вигляді, наприклад у хмелі. Вони мають фенольні і кислотні групи, здатні реагувати один з одним, даючи з'єднання типу складних ефірів, звані депсідамі (дідепсід, трідепсід і так далі в залежності від кількості залишків фенолкарбонових кислот, що входять до складу виходять сполук), наприклад:
Роботами Еміля Фішера встановлено, що до складу першої групи дубильних речовин входить глюкоза, з якою за типом складних ефірів пов'язані фенолкарбонові кислоти:
У цих формулах R є залишком дігалловой кислоти.
В основі будови конденсованих дубильних речовин лежать похідні флавонолів і антоціанів, що носять назву катехінів.
Шестичленні гетероциклічні системи з атомом кисню в ядрі широко поширені у вигляді природних барвників і пофарбованих речовин, в основі їх лежить кільце пірану:
Велике значення із зазначених речовин придбали похідні гамма-пірану: хромони (бензо-гамма-бенкету), флавони (фенілхромон) і флавонол (3-оксіфлавон):
Додавання гідроксильної групи у третій водневого атома надає з'єднанню забарвлення:
У солоді і хмелі переважно знаходяться флавоноїди, які є ізомерами катехіна (3 ', 4', 5, 7 - тетраоксіфлавон):
При додаванні ОН-групи в положення 5 'виходить галлокатехіна.
Катехіни можуть полимеризоваться в дубильні речовини.
Кільце пірану катехінів знаходиться і в лейкоантоціанах, які є проміжними сполуками між дубильними речовинами і флавоноїдами. Лейкоціани можуть мати у своєму складі залишок цукру (у положенні 3, пов'язаний з групою ОН).
Нижче наводиться структура лейкоціанов.
X може являти собою або Н, або залишок цукру. У лейкоціанідіна R1 і R2 є ОН-групою, а R3 і X - Н; у лейкодельфінідіна всі три R заміщені групою ОН.
Антоцианідини є аглюконамі антоціанів, які представляють собою фарбувальні речовини. Як залишку цукру в них переважно знаходяться D-галактоза і D-ксилоза.
При кислотному гідролізі з цианинов утворюється синє барвник ціанідин і дві молекули глюкози, з дельфініна - дельфінідін, дві молекули глюкози і дві гідроксибензойної кислоти.
Ціанідин і дельфінідін мають наступну будову (у вигляді хлористого з'єднання):
У ціанідінхлоріде
Обидва з'єднання близькі до третьої групи поліфенолів - флавоноїдам, але відрізняються від них наявністю оксоніевой групи, в якій замість карбонільної групи СО міститься чотиривалентний кисень, що володіє великою реакційною здатністю і легко приєднують до себе кислоти.
Оскільки антоціани і катехіни зустрічаються разом, червоний флобафеновий осад, часто виходить при кип'ятінні дубильних речовин з мінеральними кислотами, являє собою конденсований катехін з адсорбованими на його поверхні молекулами антоціанідінового пігменту, що має червоний колір.
Безбарвним попередникам антоціанідінових пігментів спочатку було присвоєно назву лейкоантоціанідіни, але ця назва не зовсім точно характеризує будову цих сполук, тому незабаром було замінено терміном «антоціаногени», яке в даний час стало загальновживаним. Саме цією назвою позначають речовини, що входять до складу колоїдної каламуті пива і що містяться як в ячмені (солоді), так і хмелі.
З'єднання третьої групи поліфенольних речовин - власне флавоноїди - також є похідними флавону. Типовим представником флавонових глюкозидів є кверцитрин, в якому аглюконом є кверцетин:
У кверцетин
Залишком цукру в кверцитрин є залишок рамнози, в ізокверцітрін - залишок глюкози і в рутині - залишок рутінози (дисахарида, що складається із залишків глюкози і рамнози).
Надзвичайно широке поширення флавонових сполук у рослинному світі свідчить про їх важливому значенні для обміну речовин живих організмів. Слід зазначити, що як кверцитрин, так і рутин є основними представниками флавонових сполук, що володіють Р-вітамінною активністю. Рутин є супутником аскорбінової кислоти в рослинах; обидва ці сполуки утворюють ферментну систему, що бере участь у процесах дихання як окислювально-відновного комплексу.
Перерахованими вище сполуками поліфенольних будови з пірановим кільцем не вичерпуються всі з'єднання подібного типу, що зустрічаються в ячмені і хмелі, в солоді і готовому пиві.
Наприклад, існують речовини, в яких відбувається часткове розщеплення кисневих зв'язків між першою і другою позиціями; до них відноситься халкони; у хмелі вона носить назву «ксантогумол»:
Нарешті, слід згадати про хлорогенової кислоті, якій надається дуже велика роль у процесах дихання рослин. Вона побудована за типом дідепсіда і складається з залишків кавової і хінної кислот:
Залишок кофейної кислоти Залишок хінної кислоти
Хлорогенова кислота, по А.І. Опаріну, крім участі в диханні рослин, відіграє велику роль у дезамінування амінокислот у вищих рослин і, значить, у загальному обміні речовин.
Флавонові пігменти ячмінного зерна беруть участь у регулюванні життєвих процесів, пов'язаних з його проростанням.
Загалом, значення поліфенольних сполук для процесів пивоваріння велике.
Наявність лейкодельфінідіна, лейкоціанідіна і катехіна встановлено в солоді, а значить, і в ячмені.
Слід зазначити, що ячмінь є єдиним злаком, містить антоціаногени, якими у великій мірі обумовлено якість пива (його колоїдно-хімічна стійкість).
Відомо, що хімічні сполуки, здатні гальмувати окислювальні процеси, називають антиоксидантами. Оскільки реакції окислення мають радикальний характер, то під терміном «антиоксиданти» найчастіше розуміють інгібітори радикальних реакцій. До них відносяться і багатоатомні феноли, які містяться в рослинах.
Потрапляючи в наш організм з їжею, вони проявляють свої інгібуючі властивості в радикальних біохімічних процесах. Ця здатність фенолів виключно важлива. Як відомо, багато форм онкологічних захворювань ініціюються активними вільними радикалами. Утворюючи стійкі, а тому малореакціонноспособние радикали, багатоатомні феноли обривають ланцюги в радикальних реакціях і тим самим гальмують розвиток радикальних реакцій, в тому числі тих, які супроводжують ріст злоякісних пухлин.
До природним аналогам багатоатомних фенолів слід віднести і антоцианідини «клас барвників», відповідальних за кольору рослинного світу. Три антоцианідини: ціанідин, пеларгонідін і дельфінідін, що зустрічаються в природі у вигляді глікозидів мають особливо широке поширення. Всі три барвника відносяться до класу флавонів і є пірилієвого солями. У деяких випадках забарвлення квітки рослини визначається значенням рН його фізіологічного розчину. Наприклад, в залежності від рН ціанідин забарвлює як блакитні, так і червоні квіти. Антоціани відповідальні за забарвлення не тільки квітів, але і плодів. Саме з плодами вони і потрапляють в наш організм. Жовтий і червоний перець, вишня, виноград, апельсини, як і інші яскравозабарвлені плоди, містять значні кількості антоціанів. Похідні фенолів допомагають людині не тільки як харчові добавки. В якості ефективних антиоксидантів вони знайшли застосування для стабілізації при зберіганні багатьох харчових речовин (рослинні і тваринні масла), моторних масел, нафтових продуктів.
2.2 Мінеральні речовини [4]
Вміст мінеральних речовин в ячмені коливається в межах 2,4-3,3% і залежить від ряду чинників, серед яких особливо важливе значення мають хімічний склад грунту, її кислотність і вологість.
Головна частина золи складається з калію, фосфатів і кремінної кислоти, інші елементи знаходяться в значно менших кількостях.
За літературними даними, зола ячменю має наступний склад (у%):
Таблиця № 1.
Хімічний склад золи ячменю.
| З'єднання | Вміст у золі ячменю (у%) |
| 35,10 | |
| 1,80 | |
| 25,91 | |
| 1,02 | |
| 20,92 | |
| 2,89 | |
| 2,64 | |
| 8,83 | |
| 1,19 |
Окремі іони (70-90%) знаходяться у зв'язаному стані з органічними сполуками.
Фосфорна кислота входить до складу фітину, фосфатидів, нуклеїнових кислот і ін Вебстер визначив, що при загального вмісту в золі Р2О5 до 0,393% ця величина розподіляється таким чином (у%):
Таблиця № 2.
Розподіл фосфорної кислоти в золі ячменю.
| Речовина | Зміст фосфорної кислоти (у%) |
| фітин | 0,179 |
| липоиди | 0,022 |
| неорганічні фосфати | 0,022 |
| інші види фосфору | 0,170 |
Кремінна кислота знаходиться головним чином в оболонці ячменю у зв'язаному стані з крохмалем (амілози).
А.В. Андрющенко встановила, що з мікроелементів в ячмені в значній кількості (понад 11 мг в 100 г) містяться Fe, Zn, Сr, Са, Mn, Sn, Pb, Ni, Li, А1, Ag, Со, які, безсумнівно, мають велике значення в технології пивоваріння.
Фосфати є не тільки основними складовими мінеральних речовин та їх сполук; їх присутність в ячмінному зерні грає істотну роль в утворенні найважливіших органічних сполук (наприклад, фітину, нуклеїнових кислот, до-ензимів, білкових речовин і т.д.). З цих сполук фосфати вивільняються при солодоращении і пивоварінні.
Присутність фосфатів відіграє велику роль у багатьох технологічних процесах. Так, без фосфатів не може проходити спиртове бродіння, оскільки протікають при цьому процеси хімічно «зав'язані» на фосфорну кислоту. Особливо багато силікатів знаходиться в оболонці ячмінного зерна, а також в крохмалі. Вони колоїдно-розчинні і виявляються в кожному помутнінні пива. Для приготування пива мають значення солі як мікроелементів, наприклад, солі цинку для бродіння. Більшість солей потрапляє в пиво з ячменю. Середнє пиво (12%-ное) містить близько 1600 мг мінеральних речовин та їх окислів на літр. З них близько 400 мг надходить з води, а близько 1200 мг - із солоду (причому всі карбонати надходять у пиво із води).
Висновок
Основною сировиною для приготування пива є ячмінний солод (ячмінь, пророслий, а потім висушений у спеціально створюваних і регульованих умовах). Ячмінь, порівняно з іншими видами зерна в якості сировини для пивоваріння, має такі переваги: росте практично повсюдно і менш вимогливий до грунтово-кліматичних умов; легко обробляється при отриманні солоду; квіткові плівки дробленого ячмінного солоду дозволяють отримати добре фільтруючий шар дробини при фільтруванні затору ; склад ячмінного солоду, включаючи його ферменти, дає можливість одержати пиво з найкращими якісними показниками.
Ячмінь належить до сімейства злакових. Культурні посівні ячменю становлять один збірний вид. Суцвіття ячменю є колос, що складається з плоского тонкого колінчастого стрижня, з обох сторін якого розташовуються по три гілка на кожному виступі колосового стрижня. За морфологічними ознаками ячмінь ділиться на дворядний і багаторядний. У дворядного ячменю зерно розвивається не з кожної квітки, а лише з середнього з кожного боку стрижня. У шестирядного ячменю з кожної квітки розвивається по одному зерну, тобто в три ряди з кожної сторони колосового.
Шестирядний ячмінь ділиться на два підвиди: правильно шестирядний, в якому ряди зерен розташовані кутом
Дворядні ячмені мають на колосовий стрижні по обидві сторони по одному нормально розвиненому зерну і кілька нерозвинутих. При такому розташуванні зерна дворядного ячменю добре розвиваються, виростають великими і однакового розміру.
Ячмінь відрізняється високим вмістом вітамінів A, E, В1, В2, В6, PP, С, пантотенової кислоти, фолієвої кислоти. Вітаміни можна розглядати як органічні речовини, необхідні для нормального росту і підтримки життя тварин і людини, вони забезпечують нормальне протікання в організмі життєвих процесів, в тому числі процесів розщеплення і синтезу білків, жирів і вуглеводів. У ячмені, так само як і у всіх інших рослинних організмах, міститься ряд вітамінів і провітамін А. Вітаміни потрібні в невеликій кількості, вони не використовуються організмом як будівельний матеріал і не збільшують наявну в організмі енергію, але основне завдання їх полягає у налагодженні нормального обміну речовин.
Список літератури
1. Журнал «Пиво та напої» № 2, 2007, с.56 - 58, «Виробництво пива при заміні солоду ячменем».
2. Калунянц К.А. Хімія солоду та пива. М.: Агромпроміздат, 1990. с. 9 - 18.
3. Булгаков М. І. Біохімія солоду та пива. М.: Харчова промисловість, 1976, с. 42 - 48.
4. Булгаков М. І. Біохімія солоду та пива. М.: Харчова промисловість, 1976, с. 48 - 49.