SCALDED BUCKWHEAT MALT: PRODUCTION TECHNIQUE AND QUALITY EVALUATION
Abstract and keywords
Abstract (English):
Buckwheat is a promising raw material for malting. Different authors have shown that it can be used for production of gluten -freebottom and top fermentation beer, non-alcoholic beer, kvass, poly-malt extracts, bread improver and others. However, all researchers note buckwheat malt lack of solubility that makes its processing more difficult and entails additional costs. Scalding facili tates theimprovement of malt quality from cereal, though it has not been applied to buckwheat malt technology before. In th is study, threemodes were used to produce scalded malt from two buckwheat varieties (Izumrud and Pri 7). Its quality was evaluated in terms of moisture, extractability, amylolytic activity (diastatic power), Kolbach Index, amino nitrogen content, wort viscosity and acidity. Theregimes differed from one another by the duration of germination, duration and temperature of scalding as well. Following the firstmethod germination lasted for 2.5 days, and scalding for half a day at the temperature of 40 C. When using the second method ger- mination lasted for 3 days and scalding for 1 day at the same temperature. The germination period of the third method was the same as for the second one but scalding took place at the temperature of 45 C. The results showed that scalding did not reduce amylolytic malt activity, contributed to a significant increase of extractability and amino nitrogen content in the wort, and the decrease of wort viscosity (except sample 3 of the Izumrud variety), and obtaining the optimum Kolbach Index. The most quality malt was produced using the third method, when grain was germinated during three days and then it was exposed to scalding at the temperature o f 45 C for one day. Variety differences were observed in terms of malt extractability. It was higher for the Pri 7 variety. The other character- istics did not differ essentially. Scalded malt can be recommended for production of fermented beverages, mass consumption fo ods and specialized foodstuffs.

Keywords:
Buckwheat malt, scalding, malt quality, buckwheat variety
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение Гречиха - ценная зерновая культура, которая традиционно используется для получения крупы и муки. Зерно гречихи отличает высокое содержание белка, незаменимых аминокислот. В нем много биофлавоноидов, в том числе рутина, витаминов группы В, макро- и микроэлементов, таких как фосфор, железо, медь и др. Особенностью белково- го состава является почти полное отсутствие глю- тена, токсичного для людей, страдающих целиаки- ей [1, 2]. Все эти несомненные преимущества гре- чихи по сравнению с зерном других зерновых куль- 34 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 тур позволяют использовать ее не только для про- изводства продуктов массового, но и специализи- рованного назначения. Гречиха является также одним из перспектив- ных источников сырья в производстве солода. Цен- ность солода состоит в более высоком по сравне- нию с зерном, содержании белков, свободных ами- нокислот, ферментов, витаминов, которые накап- ливаются в процессе солодоращения [3, 4]. В по- следние годы солод активно применяется не только для изготовления напитков брожения, но и других продуктов питания, главным образом хлебобулоч- ных изделий. Исследования по разработке технологии гре- чишного солода начались менее 10 лет назад. Пер- выми были ирландские исследователи из нацио- нального университета Ирландии (National University of Ireland) под руководством доктора Е. Арендт (Elke Arendt) [5-9], затем появились ра- боты российских авторов [10-13]. В них исследовались различные технологии солодоращения и суш- ки гречишного солода, в которых варьировали зна- чения таких параметров, как способы, температура, продолжительность замачивания и проращивания, режимы и температура сушки, а также зависимость качества солода от сортовых особенностей гречихи. В результате были предложены способы получения светлого гречишного солода [14] и проанализиро- ваны возможности его использования при изготов- лении безглютенового пива верхового [9] и низово- го [12] брожения, безалкогольного пива [15], кваса [16], полисолодовых экстрактов [13], хлебопекар- ного улучшителя [17] и др. Оценка качества полу- ченных солодов выявила его недорастворенность по сравнению с традиционными солодами из зла- ковых культур, что проявилось в его низкой экс- трактивности, недостаточном содержании аминно- го азота, низком значении числа Кольбаха, повы- шенной вязкости. Кроме того, оказалось, что гре- чишный солод не осахаривает затор. Все это требу- ет при работе с ним применение на стадии затира- ния либо ферментных препаратов гидролитическо- го (амилолитического, протеолитического и цито- литического) действия, либо солодов из злаковых культур. Для решения проблемы недорастворенности гречишного солода, возможно, следует использо- вать технологические приемы, которые позволят повысить растворимость солода и тем самым улучшить его качество. Одним из таких приемов является томление. Так, при томлении ржаного со- лода температура в слое зерна постепенно увеличи- вается с 40-45 °С (в начале томления) до 60-63 °C (в конце томления). В результате создаются благо- приятные условия для активного действия амило- литических и протеолитических ферментов солода, образовавшихся в процессе солодоращения. В нем накапливаются свободные аминокислоты и сахара, при взаимодействии которых образуются аромати- ческие и красящие вещества. Кроме того, активи- зируются цитолитические и другие ферменты со- лода. Таким образом, процесс томления характери- зуется интенсивным ферментативным гидролизом углеводов, белков и других веществ ржаного соло- да. В конце томления значительно возрастает со- держание сбраживаемых сахаров и аминного азота, а молекулярная масса гемицеллюлоз и гумми- веществ, придающих вязкость, уменьшается. Одно- временно возрастают кислотность и цветность со- лода. Томленый солод получают и из ячменя, его используют при приготовлении темного, диетиче- ского и безалкогольного пива [3]. Информации о томленом солоде из гречихи и методах его получе- ния в литературе не найдено. Целью работы является разработка способов получения томленого солода из гречихи и оценка его качества. Объект и методы исследования В работе использовали зерно гречихи сортов «Изумруд» и «При 7», селекционированных и вы- ращенных Приморским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства (г. Уссурийск, Приморский край) урожая 2010 г. Перед началом эксперимента в зерне определяли содержание вла- ги, белка [18] и крахмала [19]. Солод получали по технологии воздушно-водяного замачивания (сте- пень замачивания - 48 %), варьируя при солодора- щении продолжительность проращивания и про- должительность и температуру томления. Для суш- ки использовали двухступенчатый режим при тем- пературе 50 и 60 С [11]. Качество солода после одного месяца отлежки исследовали по физико-химическим показателям: влажность (W), экстрактивность [18], амилолитиче- ская активность (АС) [20], содержание аминного азота [21], число Кольбаха (ЧК) [18], вязкость [20], титруемая кислотность [18]. Обработку и статисти- ческий анализ результатов осуществляли с исполь- зованием программы Microsoft Excel. Результаты и их обсуждение На первом этапе исследовали физико-химические показатели зерна, которое использовали для получе- ния солода: влажность, содержание белка и крахма- ла. Результаты представлены в табл. 1. Они показа- ли, что содержание белка было высоким в обоих сортах, крахмала - средним, при этом зерно сорта «При 7» характеризовалось более высокими значе- ниями этих показателей, что, вероятно, связано с его более низкой влажностью. Следует отметить, что именно из зерна, богатого белком, получают томленый солод, поэтому выбор сортов гречихи с содержанием белка выше нормируемых для пиво- варенного ячменя значений оправдан. Таблица 1 Физико-химические показатели зерна гречихи сортов «Изумруд» и «При 7» 35 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Из зерна обоих сортов получали солод. В каче- стве контроля служил образец светлого гречишного солода. Томленый солод готовили, изменяя про- должительность проращивания, а также продолжи- тельность и температуру томления. Температура проращивания во всех вариантах опыта была оди- наковой и составляла 15 С. Всего было испытано три режима экспериментального солодоращения (табл. 2). Таблица 2 Режимы солодоращения томленого гречишного солода Режим (образец) Продолжи- тельность проращива- ния, сут. Продолжи- тельность томления, сут. Температура томления, С Контроль 3 - - 1 2,5 0,5 40 2 3 1 40 3 3 1 45 Продолжительность солодоращения первого образца составляла, как и контрольного, 3 суток, в последние 12 ч которых солод подвергался томле- нию при 40 С. Второй и третий образцы проращи- вали на 12 ч дольше и томили при 40 и 45 С соот- ветственно, при этом процесс томления длился 24 ч. Во всех вариантах опыта контролировали содер- жание влаги и уровень амилолитической активно- сти солода до (по окончании проращивания) и по- сле процедуры томления (перед сушкой) (рис. 1). Свежепроросший солод сушили, а затем подверга- ли отлежке в течение одного месяца. Готовый со- лод анализировали по основным показателям каче- ства. Результаты представлены на рис. 2 и 3. а) б) Рис. 1. Влажность и амилолитическая активность гре- чишного солода до и после процедуры томления: а - солод из зерна сорта «Изумруд»; б - солод из зерна сорта «При 7» 36 Сразу после проращивания влажность всех об- разцов была более 50 %. Ранее исследовали зави- симость уровня амилолитической активности све- жепроросшего гречишного солода от влажности проращиваемого зерна и установили, что высокие значения АС могут быть достигнуты только при влажности зерна свыше 50 %. Таким образом, со- держание влаги во всех образцах свежепроросшего солода было оптимальным для максимального накопления амилолитических ферментов, что и подтверждают данные по АС (см. рис. 1). После процедуры томления влажность и амилолитическая активность образцов практически не изменялись. Это свидетельствует о том, что процедура томле- ния при температуре 40 и 45 °С не оказывает угне- тающего действия на активность ферментов. Влажность готового томленого солода была высокой во всех образцах (см. рис. 2 а и 3 а), что является характерным для гречишного солода [5, 6, 12]. 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 влаги до уров- ня 7-9 %, а иногда и выше. Это характерно не только для светлого гречишного солода, но, как показали наши исследования, и для томленого. По- этому высокую влажность гречишного солода, по- видимому, следует считать нормой. Экстрактивность (массовая доля экстракта в сухом веществе солода) представляет собой сумму экстрактивных веществ солода, которые при зати- рании стандартным способом переходят в раствор. Выход экстракта является одной из главных не только технохимических, но и экономических характеристик качества солода. Этот показатель, согласно ГОСТ 29294-92 [18], в зависимости от клас- са ячменного солода должен быть не менее 76-79 %. Как видно из представленных данных экстрактивность контрольного и опытных образцов томленого солода была значительно ниже норми- руемых значений. Низкую экстрактивность гре- чишного солода отмечали и другие авторы [6-8, 13]. Во-первых, это, по-видимому, связано с повы- шенным содержанием в нем влаги. Во-вторых, бы- ло показано, что томленый солод характеризуется меньшим на 1-1,5 % выходом экстракта, чем тем- ный солод из того же ячменя [3]. Кроме того, ранее нами было установлено, что экстрактивность свет- лого гречишного солода значительно выше при использовании для его определения метода ГОСТ Р 52061-2003 (п. 6.8.4) [22], который предусматрива- ет горячее экстрагирование с добавлением ячмен- ного солода [12]. Было предложено для оценки данного показателя у гречишного солода использо- вать именно этот метод, который позволяет опре- делить его потенциальную экстрактивность (дан- ные в печати). К сожалению, в этой работе он при- менен не был, поэтому здесь представлены только значения, полученные стандартным для ячменного солода способом. Максимальной экстрактивностью характеризовались образцы томленого солода, по- ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 лученного 3-м способом. При этом значительно больший выход экстракта показал солод из зерна «При 7» - 44,9 %, против 32,9 % сорта «Изумруд» (рис. 2а и 3а). Следовательно, для получения соло- да с высокой экстрактивностью следует применять режим 3, также предпочтительней использовать зерно сорта «При 7». а) б) в) Рис. 2. Физико-химические показатели качества готового томленого солода из зерна сорта «Изумруд», приготовленного при разных режимах солодоращения: а - влажность, экстрактивность, число Кольбаха; б - аминный азот, амилолитическая активность; в - кислотность, вязкость Активность амилолитических ферментов была значительно ниже, чем у свежепроросшего солода, но ее уровень соответствовал рекомендуе- мым значениям для ячменного солода и у опытных образцов мало отличался от контрольного (см. рис. 2б и 3б). Незначительное превышение относитель- но других образцов было характерно для солода, полученного по первому способу. Сортовых разли- чий не наблюдалось. Следовательно, процедура томления не сказалась отрицательно на амилолити- ческой активности готового гречишного солода, а падение уровня активности ферментов связано главным образом с сушкой солода. Этот вывод находится в противоречии с мнением исследовате- лей о том, что при томлении активность ферментов снижается [3]. На наш взгляд, сохранение АС на уровне контрольных значений можно объяснить относительно низкой температурой томления в наших экспериментах - 40 и 45 С, в то время как обычно используют более высокие - 45-60 С. а) б) в) Рис. 3. Физико-химические показатели качества готового томленого солода из зерна сорта «При 7», приготовленного при разных режимах солодоращения: а - влажность, экстрактивность, число Кольбаха; б - аминный азот, амилолитическая активность; в - кислотность, вязкость Число Кольбаха, характеризующее степень растворения белка, представляет собой отношение содержания растворимого азота к общему, выра- женное в процентах. Этот показатель отражает эф- фективность протеолиза, протекающего в процессе солодоращения и приготовления сусла. Лучшим уровнем ЧК для ячменного солода считается выше 41 %, неудовлетворительным - ниже 35 %. Соглас- но литературным данным значения числа Кольбаха гречишного солода, представленные в работах дру- гих авторов, были значительно меньше - 23-24 % [6] и 31,75 [8]. В нашем эксперименте ЧК кон- трольного образца было 25 %, среди опытных - 37 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 наивысшее значение было в томленом солоде, при- готовленном по третьему способу как у сорта «Изумруд», так и «При 7»: 41,5 и 41,2 %, соответ- ственно (см. рис. 2а и 3а). Таким образом, результа- ты показали преимущество 3-го способа приготовления томленого солода по сравнению с другими и контролем относительно уровня числа Кольбаха. Содержание аминного азота в сусле - важнейший показатель качества солода, представляет собой азот аминокислот и низкомолекулярных пеп- тидов и является основным источником азотистого питания дрожжей. Его количество зависит от кон- центрации белка в зерне, а также от технологии получения солода [3, 4, 23]. Считается, что обычно уровень аминного азота в лабораторном ячменном сусле составляет 110-180 мг/дм3 [3, 2], в то время как в сусле из гречишного солода - 100-110 мг/дм3 [6-8]. Активные протеолитические процессы при солодоращении приводят к накоплению в солоде свободных аминокислот, а применение процедуры томления должно, по-видимому, сопровождаться увеличением их содержания. Результаты наших исследований подтвердили это предположение. Если в контрольном образце солода было 121 мг/дм3 аминного азота, то в опыт- ных образцах его содержание повышалось с увели- чением температуры и продолжительности томле- ния, достигая максимальных значений в третьем образце томленого солода - 255 и 260 мг/дм3 у сорта «Изумруд» и «При 7» соответственно (см. рис. 2б и 3б). Следует отметить, что, с одной стороны, такие высокие значения указывают на нежелательную перерастворенность белка солода, которая влечет за собой снижение пеностойкости при производстве пива и требует сокращения про- должительности белковой паузы при затирании. С другой стороны, если речь идет об использо- вании солода для изготовления продуктов питания, то является положительным свойством, поскольку повышает биодоступность аминокислот гречихи, среди которых много незаменимых. Таким образом, использование третьего режима томления 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 гречиш- ного солода велика и по данным разных авторов колеблется от 1,9 до 2,5 мПа∙с [6-8]. Вероятнее все- го, это связано с высоким содержанием в зерне гре- чихи гемицеллюлоз и гумми-веществ. Считается, что повышенная вязкость - результат недораство- ренности солода. Она вызывает не только пробле- мы при фильтрации, но и снижает экстрагируе- мость компонентов солода, тем самым уменьшает выход сусла в варочном отделении [3]. Результаты показали, что наибольшей вязкостью характеризо- вались образцы томленого солода из третьего вари- анта опыта, особенно солода из сорта «Изумруд» (см. рис. 2в и 3в). Эти данные не соответствуют общей тенденции формирования качества гречиш- ного солода при томлении. Так, при значении вяз- кости в контрольном образце 2,5 мПа∙с, наблюда- лось ее вполне ожидаемое снижение в первом и особенно втором образцах, но затем резкий рост - в третьем. Хотя, как нам представлялось, следовало ожидать, что образцы, которые характеризовались наибольшей растворимостью солода по показате- лям экстрактивности, числа Кольбаха, содержания аминного азота, будут иметь и минимальную вяз- кость. Причины этого явления, к сожалению, пока нами не установлены. При использовании такого солода (с высоким значением вязкости) для произ- водства напитков брожения в случае необходимо- сти фильтрации следует предусмотреть внесение при затирании ферментов цитолитического дей- ствия. Однако при применении такого солода для производства продуктов питания, например хлебо- булочных изделий, в этом нет необходимости. Кислотность опытных образцов солода, полу- ченных по первому и второму режиму солодораще- ния, была близка к контролю - 0,8-1 и 0,9 (см. рис. 2в и 3в). В третьем образце, который гото- вили, используя более высокую температуру томле- ния по сравнению с двумя другими, она была выше - 1,2. Возрастание кислотности солода в процессе томления является его характерным признаком. Таким образом, результаты физико-химического исследования контрольного и опытных образцов солода свидетельствуют, что наиболее качествен- ный томленый солод был получен при использова- нии режима 3, при котором проращивание осу- ществлялось при температуре 15 С трое суток, томление - при температуре 45 С в течение одних суток. Данный режим позволил получить томленый гречишный солод, характеризующийся более высо- кими значениями экстрактивности, аминного азота и числа Кольбаха по сравнению с контрольным образцом и солодами, приготовленными при дру- гих режимах томления. Это свидетельствует о бо- лее высоком качестве солода за счет повышения его растворимости в процессе томления. Такой со- лод можно рекомендовать не только для производ- ства напитков брожения (слабоалкогольных, соло- довых, кваса), но и продуктов питания массового и специализированного назначения. Существенных сортовых различий по качеству томленого солода не выявлено, за исключением более высокой экс- трактивности солода из сорта «При 7».
References

1. Gallagher, E. Gluten-free food science and technology / E. Gallagher. - Singapore: Blackwell publishing Ltd, 2009. - 256 p.

2. Kreft, I. Organically grown buckwheat as a healthy food and a source of natural antioxidants / I. Kreft, M. Germ // Agronomski glasnik. - 2008. - P. 397-406.

3. Narciss, L. Tehnologiya solodorascheniya / L. Narciss; per. s nem.; pod obsch. red. G.A. Ermolaevoy i E.F. Shapenko. - SPb.: Professiya, 2007. - 584 s.

4. Meledina, T.V. Syr'e i vspomogatel'nye materialy v pivovarenii / T.V. Meledina. - SPb.: Professiya, 2003. - 304 s.

5. Wingaard, H.H. The effect of germination temperature on the malt quality of buckwheat / H.H. Wingaard, H.M. Ulmer, E.K. Arendt // J. Am. Soc. Brew. Chem. - 2005. - Vol. 63. - R. 31-36.

6. Wijngaard, H.H. The effect of steeping time on the final malt quality of buckwheat / H.H. Wijngaard, H.M. Ulmer, M. Neumann, E.K. Arendt // J. Inst. Brew. - 2005. - Vol. 111. - R. 275-281.

7. Phiarais B. P. N. The impact of kilning on enzymatic activity of buckwheat malt / B. P. N. Phiarais, H. H. Wijngaard, E. K. Arendt // J. Inst. Brew. - 2005. - 111. - R. 290 - 298.

8. Wijngaard, H.H. Optimisation of a mashing program for 100 % malted buckwheat / H.H. Wijngaard, E.K. Arendt // J. Inst. Brew. - 2006. - Vol. 112. - R. 57-65.

9. Phiarais, B.P. Nic. Processing of a Top Fermented Beer Brewed from 100 % Buckwheat Malt with Sensory and Analytical Characterisation / B.P. Nic Phiarais, A. Mauch, B.D. Shcehl et al. // J. Inst. Brew. - 2010. - 116 (3). - P. 265-274.

10. Osobennosti tehnologii svezheprorosshego grechishnogo soloda / A.S. Trocenko, T.V. Tanashkina, V.P. Korchagin i dr. // Hranenie i pererabotka sel'hoz syr'ya. - 2012. - № 4. - S. 10-13.

11. Vliyanie rezhimov sushki na amiloliticheskuyu aktivnost' grechishnogo soloda / A.S. Trocenko, T.V. Tanashkina, V.P. Korchagin i dr. // Hranenie i pererabotka sel'hoz syr'ya. - 2012. - № 5. - S. 34-37.

12. Trocenko, A. S. Obosnovanie i razrabotka tehnologii grechishnogo soloda: avtoref. dis. … kand. tehn. nauk. - Krasnodar, 2013. - 24 s.

13. Korotkih, E.A. Poluchenie grechishnogo soloda dlya proizvodstva solodovyh ekstraktov / E.A. Korotkih, S.V. Vostrikov // Pivo i napitki. - 2010. - № 6. - S. 36-37.

14. Sposob polucheniya grechishnogo svetlogo soloda: patent na izobretenie № 2510607 / T.V. Tanashkina, A.S. Trocenko, V.P. Korchagin, A.A. Semenyuta, Yu.V. Prihod'ko. - 31 yanvarya 2014.

15. Petrova, N.A. Sposob prigotovleniya bezalkogol'nogo grechishnogo piva / N.A. Petrova, V.G. Ogannisyan, O.B. Ivanchenko // Pivo i napitki. - 2011. -№ 5. - S. 12-14.

16. Korotkih, E.A. Bezglyutenovyy kvas / E.A. Korotkih, I.V. Novikova, G.V. Agafonov, V.V. Hripushin // Pivo i napitki. - 2013. - № 5. - S. 46 - 50.

17. Obosnovanie ispol'zovaniya grechnevogo soloda pri razrabotke kompozicii hlebopekarnogo uluchshitelya / L.O. Korshenko, O.G. Chizhikova, T.V. Tanashkina i dr. // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2014. -№ 1. - S. 49-52.

18. GOST 29294-92. Solod pivovarennyy yachmennyy. Tehnicheskie usloviya. Vved. 1993-06-01. - M.: Izd-vo standartov, 1993. - 18 s.

19. GOST 10845-76. Zerno. Metody opredeleniya krahmala. - Vved. 1977-07-01. - M.: Izd-vo standartov, 1989. - 10 s.

20. Ermolaeva, G.A. Spravochnik rabotnika laboratorii pivovarennogo predpriyatiya / G.A. Ermolaeva. - SPb.: Pro- fessiya, 2004. - 536 s.

21. European Brewery Convention, Analytica-EBC. Fachverlag Hans Carl: Nurnberg, 1998.

22. GOST R 52061-2003. Solod rzhanoy suhoy. Tehnicheskie usloviya. - Vved. 2004-07-01. - M: Izd-vo standartov, 2006. - 24 s.

23. Kunce, V. Tehnologiya soloda i piva / V. Kunce. - 3-e izd., pererab. i dop. - Per. s nem. 9-go izd. - SPb.: Profes- siya, 2009. - 1064 s.


Login or Create
* Forgot password?