Глава 3. Экспериментальная часть.

3.1. Материалы и методы исследования

Действие ферментов начинается ещё при проращивании зерна, при затирании ферментативные процессы продолжаются. Основные процессы при затирании и осахаривании: ферментативный гидролиз крахмала и белков.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит под действием амилолитических ферментов, которые могут действовать на клейстеризованный и неклейстеризованный крахмал. Однако первый осахаривается очень медленно. Чтобы ускорить этот процесс, создают условия, благоприятные для клейстеризации крахмала (60 - 80 ºC). В результате осахаривания крахмала в заторе образуется сбраживаемый углевод - мальтоза и несбраживаемые декстрины (сахар к несахару). Скорость ферментативного гидролиза крахмала зависит от температуры, кислотности и концентрации затора. С повышением концентрации затора увеличивается его вязкость, затрудняются процессы диффузии между ферментами и молекулами крахмала, следовательно, затрудняется и замедляется гидролиз крахмала. Поэтому при затирании соблюдают необходимое соотношение солода и воды.

Ферментативный гидролиз белков, второй важный биохимический процесс при затирании. При этом образуются растворимые белки, пептиды и аминокислоты. Они влияют на вкус и цвет пива, способствуют лучшему образованию пены и её стойкости. Оптимальная температура для накопления в сусле общего азота 50 – 55 ˚С, а для азота аминокислот 45 – 50 ˚С. Поэтому распад белков для солода хорошего и среднего растворения проводят при 50 - 52 ˚С. Выдержка затора для расщепления белков зависит от степени растворения солода и обычно продолжается 10 - 30 минут. Чтобы создать более благоприятные условия для разложения белков, затор иногда подкисляют молочной кислотой. При кипячении части затора образуются меланоидины и карамели, в результате чего усиливается окраска сусла.

Цель исследования является: определение активности ферментов солода, используемого для производства светлого и темного пива на предприятии ЗАО «Читинские Ключи».

Материалы: солод пивоваренный ячменный ГОСТ 29294 - 92 [17].

Методика исследования.

Определение массовой доли влаги в солоде.

В 2 чистые бюксы с известной постоянной массой (хранящиеся в эксикаторе) отбирают небольшое количество муки (4 - 5 г), закрывают и взвешивают, после чего бюксы помещают в сушильный шкаф, располагая их в зоне высушивания с температурой 105 ºС с открытыми крышками.

Через 3 ч экспозиции бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают, помещают в эксикатор до полного охлаждения (но не более 3-х ч) и взвешивают.

Массовую долю влаги в зерне (W) в процентах вычисляют по формуле:

,

где М – масса навески размолотого зерна до высушивания, г;

М1 – масса навески размолотого зерна после высушивания, г;

Определение амилолитической активности ферментов солода (АС).

В две пробирки, наливают по 10 см³ раствора крахмала и ставят в термостат с температурой 30 ˚С на 5 - 10 минут. Не вынимая пробирок, наливают в первую 5 см³ дистиллированной воды (контроль), во вторую 5 см³ рабочего раствора анализируемого продукта (опытная). Смеси перемешивают и выдерживают в термостате 10 минут. Затем из каждой пробирки отбирают по 0,5 см³ раствора и переносят в колбы с предварительно налитыми 50 см³ раствора йода. Содержимое перемешивают. Полученные растворы приобретают следующую окраску:

Контроль - синий цвет, опытный - фиолетовый. Через 5 - 10 минут после смешения определяют оптическую плотность раствора фотоэлектрическим колориметром в диапазоне длин волн 630 - 670 нм в кюветах с толщиной поглощающего света слоя 10 мм. Контрольным раствором при колориметрировании является дистиллированная вода.

Оптическая плотность контрольного раствора соответствует количеству исходного крахмала - субстрата. Оптическая плотность опытного соответствует количеству крахмала, оставшегося после действия фермента.

Разницу между показателями оптических плотностей растворов соответствует прогидролизованному количеству крахмала - субстрата.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов определения активностей, полученных при анализе двух параллельных навесок препарата, относительное допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 5 %. Результаты округляют до первого десятичного знака. Предел возможных значений относительной погрешности измерений при доверительной вероятности Р = 0,95 составляет 5 %.

Определение массовой доли экстракта в светлом и темном солоде тонкого помола.

В сухой стакан заторного аппарата с известной массой отбирают навеску размолотого солода массой 50,0 г. Приливают в стакан дистиллированную воду объемом 200 см³, нагревают до температуры 47 ˚С, осторожно размешивают. Стакан помещают в заторный аппарат (водяную баню), вода в которой нагрета до температуры 45 ˚С, закрывают крышкой. Указанную температуру воды в заторном аппарате поддерживают в течение 30 мин при постоянном перемешивании содержимого стакана. Затем температуру воды в заторном аппарате за 25 мин доводят до температуры 75 ˚С (1 ˚С в мин), добавляют в стакан нагретую до температуры 70 ºС дистиллированную воду объемом 100 см³, острожного смывая со стенок стакана частицы приставшей муки, и выдерживают при этой температуре 1 час после чего стакан вынимают из аппарата и за 10 - 15 мин охлаждают до комнатной температуры. Стакан насухо вытирают снаружи и приливают в него дистиллированную воду, смывая с мешалки частицы приставшей муки и доводя массу содержимого стакана до 450,0 г. Содержимое тщательно перемешивают и полностью переносят на складчатый бумажный фильтр. Фильтрат собирают в сухую коническую колбу.

Полученный фильтрат перемешивают, пикнометрически определяют его относительную плотность и устанавливают массовую долю экстракта в фильтрате в зависимости от относительной плотности сусла. Массовую долю экстракта в воздушно - сухом веществе солода (Е1) в процентах рассчитывают по формуле:

,

где е – массовая доля экстракта в сусле, %;

W – массовая доля влаги в солоде, %;

800, 100 – постоянные расчетные величины.

Массовую долю экстракта в сухом веществе солода (Е2) в процентах рассчитывают по формуле:

,

где 100 – коэффициент перевода величины в проценты.

Относительная плотность фильтрата – 1,0336

е – соответствующая этой плотности массовая доля экстракта в сусле – 8,439%.

Определение продолжительности осахаривания светлого и темного солода.

Определение продолжительности осахаривания солода проводят в тонком помоле в процессе затирания его через каждые 5 мин. Начиная с момента выдержки затора при температуре 70 ºС. Для этого стеклянной палочкой берут пробу содержимого заторного стакана (одну каплю) на белую фарфоровую пластинку и смешивают ее с каплей раствора йода, слегка наклоняя пластинку. Проба считается осахаренной при появлении чистой желтой окраски. Для сравнения на ту же фарфоровую пластинку помещают каплю дистиллированной воды, смешанную с каплей йода.

Продолжительность осахаривания выражают в минутах.

Определение массовой доли растворимого белка и расчет числа Кольбаха.

Массовую долю растворимого белка в сухом веществе солода (Б) в процентах рассчитывают по формуле:

Б = 6,25 х Х1,

где 6,25-коэффициент пересчета азота на белок;

Х1 – массовая доля растворимого азота в сухом веществе солода, %

где 0,0014-количество азота, связываемое 1 см³ серной кислоты концентрацией 0,1 моль/дм³, г;

V- объем серной кислоты концентрацией 0,1 моль/дм³, нейтрализованный выделившимся аммиаком, см³ (после вычитания из контрольного определения);

Е2 – массовая доля экстракта в сухом веществе солода, %;

100 – коэффициент перевода величины в проценты;

d – относительная плотность лабораторного сусла;

20 – объем лабораторного сусла, отобранный для исследования, см³;

е – массовая доля экстракта в лабораторном сусле, %.

Вычисления проводят до второго десятичного знака. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений и округляют его до первого десятичного знака.

Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 0,3 %.

Расчет числа Кольбаха.

Число Кольбаха (К) вычисляют по формуле:

,

где Б - массовая доля растворимого белка, %;

Х – массовая доля белковых веществ в сухом веществе солода, %%

100 – коэффициент перевода величины в проценты.

Вычисление проводят до первого десятичного знака с последующим округлением до целого числа.