Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Получение и исследование а- и в-амилаз тритикалевого солода для использования его в пивоварении

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Получение и исследование а- и в-амилаз тритикалевого солода для использования его в пивоварении"

ол

/ 2 /; Е К 'ч !7

На правах рукописи

■ Чусова Алла Евгеньевна

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ а- и р-АМИЛАЗ ТРИТИКАЛЕВОГО СОЛОДА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕГО В ПИВОВАРЕНИИ

Специалыюст'103.00.23. - Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1997

Работа выполнена на кафедре технологам бродильных производств н виноделия Воронежа« й государственной технологической академии

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических н лук, профессор ч Фараджева Е.Д.

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: кандидат технических наук, доцент

Руадзе И.Д.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

Пащенко Л.П.

кандидат технических наук,' доцент, начальник лаборатории ОАО пивзавода «Воронежский» Гарманова Е.Л.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: АО «Ивановская пивоваренная компания»

Защита состоится «23» декабря 1997 года в 1430 часов на заседании диссертационного Совета Д 063.90.01 при Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394017, г.Воронеж, проспект Революции, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТА

Автореферат разослан «23» ноября 1997 года Ученый секретарь диссертационного Совета •

д.т.н., профессор (^jr^f ^^¿^ B.C. Григоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Дефицит пивоваренного ячменя - основного сыр|>:< пивоваренной отрасли - выдвигает в число актуальных проблему использования нетрадиционных видов зерна. Данная диссертационная работа посвящен I этой проблеме, то есть разработке методов получения и исследованию препаратов а- и р-амилаз из тритикалевого солода с целью замены им ячменного солода, а также применению в производстве пива светлого, темного и карамельного солодов из тритикале, что позволит расширить сырьевую базу и ассорп;-мент выпускаемой продукции.

Тема диссертационной работы соответствует плану НИР кафедры технологии бродильных производств и виноделия Воронежской государственной технологической академии (ВГТА) на 1991 - 2000 гг. «Совершенствование' технологических процессов бродильных производств с использованием физико-химических и биохимических методов воздействия и нетрадиционного сырья (№ гос.регистрации 01920016991).

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в т -пользовании нетрадиционного вида зернового сырья в пивоварении на основе получения и исследования препаратов а- и Р-амилаз тритикалевого солода. И рамках поставленной цели решались задачи:

- исследование физико-химических свойств тритикале, применительно г: получению пивоваренного солода;

- изучение влияния различных факторов на процесс солодоращения три тикале, исследование динамики накопления а- и Р-амилазной активности и ш; ределение оптимальных условий для данного процесса;

- разработка метода выделения и очистки препаратов а- и р-амилаз 1м тритикалевого солода;

- изучение их некоторых физико-химических свойств;

- получение светлого и темного сорта пива с использованием гритикале-вого солода.

Научная новизна. На основании физико-химических свойств тритнкалено-го солода обосновано его использование в производстве пива.

Показана целесообразность применения тритикале для получения светлого, темного и карамельного солодсв.В ходе экспериментальных исследований подобраны оптимальные условия для солодоращення тритикале с помощью методов математической статистики, а также изучено влияние температуры и продолжительности проращивания, влажности тритикале на динамику накопления а- и р-амилаз.

Разработаны способы получения препаратов а- и р-амилаз из тритикале-вого солода и предложены схемы их очистки. Исследованы процессы термической и кислотной инактивации полученных ферментных препаратов. Проведена идентификация функциональных групп каталитического центра а- и р-амилаз тритикалевого солода.

Получены светлый, темный и карамельный солода из тритикале и пиво с применением этого зернового сырья. На основании теоретических исследований предложен способ производства сусла для темного пива (патент РФ № 2075215).

Практическая ценность. Применение тритикалевого солода в пивоварении позволяет улучшить сырьевую базу пивоваренной отрасли, что ведет к расширению ассортимента выпускаемой продукции, сокращению расходов продуктов за счет большей экстрактивности тритикалевого солода по сравнению с ячменным солодом. Замена пивоваренного ячменного солода тритикалевым позволяет экономить дорогостоящее сырье. Физико-химические показатели тритикале и солода из него не отличаются от показателен ГОСТа на пивоваренный ячмень и солод. Это позволяет получить пиво, соответствующее стандарту.

Использование в качестве основного сырья тритикале и солода из него позволяет вести процесс затирания без ферментных препаратов за счет высокой а- и р-амилазной активности в нем.

Совместное использование ячменного пивоваренного и трнтикалевого со-лодов позволяет повысить выход товарного пива, улучшить его качество снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Результаты проведенной работы подтверждены актом внедрения способа производства пнва с использованием трнтикалевого солода на миниустановке «Митра-102» ООО «Тирс» г.Тольятти и протоколом дегустации светлого и темного сортов пива в ОАО «Пивоваренный завод «Воронежский» г.Воронеж.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии с 1993 по 1997 гг., на межреспубликанских и международных конференциях (Пущино-1995, Видное - Москва-1995, Могилев - 1995, Казань - 1996).

Работа автора отмечена премией областной администрации Воронежской области для молодых ученых за 1996 год II присвоено звание «Лауреат премий администрации Воронежской области для молодых ученых» за 1996 гол пост.№ 1269 от 6.12.96 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены и 17 публикациях, в том числе один патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 194 страниц машинописного текста, 30 таблиц, 28 рисунков. Библиография включает 215 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и определены основные направления исследований.

В обзоре литературы дана характеристика продуцентов амилаз растительного происхождения. Приводятся данные об особенностях биосинтеза, выделении и счистки амилаз, их физико-химических свойствах. Приводятся данные о составе и свойствах новой зерновой культуры - тритикале. Показано использование тритикале в производстве пива.

В результате анализа литературы установлено, что данные по исследованию физико-химических свойств амилолитических ферментов растительного происхождения многочисленны, что же касается исследования а1 и [)-амилаз тритикалевого солода, то таких данных практически нет.

Обоснованы цель и задачи исследований.

В экспериментальной части представлены объекты исследований, обоснован выбор основных показателей и факторов. Обобщены и обсуждены результаты экспериментальных данных.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований при получении препаратов а- и ¡3-амилаз служили новые сорта тритикале: Тальва - 100, Привада, АД - Докучаевский, Матыр-ское, Таловский - 1, Тальва -100 - Идо, выращенные в единых географо-климатических условиях Воронежской области, на полевых участках НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева.

Прл определении оптимальных условий солодоращения тритикале использовали полный факторный эксперимент (ПФЭ 23) с применением центрального композиционного ротатабельного униформпланирования (Грачев, 1979). Статистический анализ регрессионных уравнений проводили по программе, заложенной в матрицу планирования экспериментов согласно избранному методу на ПЭВМ.

Активность ферментов солода определяли по наличию в нем амилолити-ческнх н осахаривающих ферментов. Амилолитическую (а-амилазную) актив-

ность находили колориметрическим йодометрическим методом (Рухлядева, 1979), а осахаривающую (¡З-амилазную) поляриметрическим методом (Рухлядева, 1979). Для определения а- и р-амилазной активности ферментов, полученных из тритикалевого солода, использовали дифференцированный метод определения а- и Р-амилаз (Пронин, 1953).

Для выделения препаратов ферментов использовали ультрафильтрацию через мембраны УПМ, осаждение органическими растворителями (Жеребцов, 1984) и гель-фильтрацию (Детерман, 1971).

Электрофоретлческие исследования ферментов проводили по методу Дэ-внса (Devis, 1964), Белок определяли по методу Лоури (Louri, 1951).

Определение физико-химических и технологических показателей зернового сырья, анализ пивного сусла и пива проводили по методикам пивоваренного производства (Великая, Суходол, 1983; Казаков, 1987; Колчева и др., 1988; Мальцев, 1976).

Опыты проводились в 3 - 4 кратном повторении, причем аналитические . определения для каждой пробы осуществляли в 3 потгорностях. Обсуждаются только тз результаты, которые были воспроизводимы в каждом опыте.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫБОР СЫРЬЯ ДЛЯ СОЛОДОРАЩЕНИЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ БИОСИРТЕЗА ФЕРМЕНТОВ ПРИ ПТ ОРАЩИВ АНИИ

Выбор сырья для солодоращения. Подобрано зерновое сырье - тритикале, обладающее высокой ферментативной активностью при воздушно-водяном способе замачивания и ящичном солодоращении (табл. 1).

Солод проращивали с влажностью 40 - 45 % в течение 8 суток при темпе-I -атурном режиме': 13-14-15-1 б-18-16-15 -14 °С.

Таблица 1

Ферментативная активность некоторых зерновых культур_

Активность ферментов, ед/г

Солод Влажность, % Амилолитиче- Осахариваю- Декстриноли-

ская (АС) щая (ОС„1 тическая (ДС)

Ячменный 43-45 21-38 2,6-5,4 22-38

;Ржаной 40-42 17-22 2,0-3,2 21-35

Пшеничный 41-43 32-37 2,6-3,4 30-35.

Тритикалевый 41-44 42-46 . 7,8-8,1 36-41

Влияние некоторых факторов на накопление а- и р-амилаз при солодора-щении. В качестве таких факторов брали влажность солода, температуру и продолжительность проращивания. Анализ проведенных исследований свидетельствует о том, что наиболее благоприятной для солодоращения тритикале является температура 16 - 19 °С, влажность 42 - 44 %, продолжительность 6 -8 суток.

Подбор оптимальных условий для солодоращения тритикале. В качестве факторов планирования эксперимента использовали три входных параметра: Х1 - температура солодоращения, °С; Х2 - влажность тритикале, %; Х3 - продолжительность процесса, сут. Критериями оценки влияния факторов на процесс солодоращения служили: амилолитическая (Уь ед/г СВ) и осахаривающая (У2, ед/г СВ) активности. В результате обработки результатов экспериментальных данных с применением статистических критериев Кохрена, Стьюдента, Фишера получены уравнения регрессии, которые при уровне значимости коэффициентов регрессии % - 0,05 имеют следующий вид:

У, = 65,378 + 5,876 X, + 2,235 Х2 + 17,398 Х3 -4,491 Х,Х2 + 2,216 X ,Х3 -

- 1,284 Х2Х3 -6,315 X2,-2,529 Х22-6,380 Х23 (1);

У2 = 13,013 + 0,751 X, + 0,103 Х2 + 3,659 Хэ- 0,589 X ,Х2 + 1,029 X ,Х3-

- 0,824Х2Х3 - 1,357 X2,-0,116 Х22-2,022 Х23 (2).

При наложении оптимальных интервалов независимых переменных друг на друга по двум выходным параметрам принимаем за оптимальные условия солодоращения следующие параметры: 16,5 °С, влажность 42 %, продолжительность 6 суток. При таких значениях параметров амилолитическая актив-

ность тритикалевого солода составила 78,7 ед/г СВ, а осахаривающая 14,5 ед/г СВ, что соответственно выше на 10 - 15 % и 20 - 25 % этих же активностей ячменного солода при тех же условиях,

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ а- И Р-АМИЛАЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Выделение и очистка а- и Р-амилаз. Ферментный препарат а- или Р-пмилазы получали из ирдного экстракта тритикалевого солода методом осаждения сульфатом аммония и органическими растворителями (изонропанол, ацетон), предварительно избавляясь от р-амилазы нагреванием до 65 - 70 °С или от а-амилазы подкислением щавелевой кислотой при рН 5,0, концентрируя вытяжку методом ультрафильтрации через мембраны УГ7М-! 00. Наиболее полное осаждение а-амилазы наблюдается при рН 5,5, а Р-амилазы при рН 5,0. Очевидно, к этому значению рН близки их изоэлектрические точки. Концентрация осадител.ч существенно влияет не только на выход препарата, но и на степень очистки, С этой точки зрения наиболее эффективны сульфат аммония (степень Насыщения 0,4 - 0,6) и ацетон (концентрация 54,5 %). Получены очнщенные ферментные препараты: а-амилаза с удельной активностью 5062,3 сд/нг белка и степенью очистки 71,30; р-амилаза с удельной активностью 2033,7 ед/мг белка и степенью очистки 64,33. Данные по очистке а- и р-амилаз представлены в тзбл. 2.

I ?екоторые 'Ьнзико-хпмические свойства а- и Р-амилаз тритикалевого со-¿юдЗ^Исследов'г.огам влияния температуры и рН на каталитическую активно-. !•> фермента установлены оптимальные параметры действия а-амилазы: 'и . и- ратура 55 V. }Л1 5,6 и Р-амилазы: температура 50 °С, рН 5,0.

Таблица 2

Очистка а- и ft-амилаз тритикалевого солода__

Стадия очистки Общая активность амилазы, ед Общий белок, мг Уд. акт-ть, ед/мг белка Степень очистки Выход-препарата, %

а-Амилаза

Вытяжка 4238870,00 ± 3645,28 5970,00 ± 208,92 71,00 ±3,17 1,00 100,00

Ультрафильтрация на УМП-100 383152,31 ±3639,95 4391,43 ± 153,70 87,25 ±3,93 1,23 90,39

Термическая обработка вытяжки 361120,00 ± 3467,90 3330,00 ±116,43 108,40 ±4,87 1,53 85,20

Осаждение NH^SO^ (степень насыщения 0,4-0,6) с i/зопропнловым спиртом 275522,00 ±2623,95 676,00 ±23,58 407,60 ± 18,36 5,74 65,00

Адсорбция и удаление красящих веществ 144045,00 ±1371,82 150,00 ±5,23 960,30 ±43,14 13,53 34,00

Очистка ацетоном 93630,00 ± 805,22 40,00 ± 1,39 2340,75 ± 105,16 32,97 22,09

Гель-фильтрация на сефа-дексе G-150 20502,32 ± 176,32 4,05 ±0,14 5062,30 ± 227,42 71,30 4,84

р-Амилаза

Вытяжка 191040,00 ± 1642,94 5970,00 ± 208,92 32,00 ± 1,43 1,00 100,00

Ультрафильтрация на УГ1М-100 172671,00 ± 1484,97 4691,43 ± 153,70 36,81 ± 1,77 1,15 90,38

Инактивация а-амнлазы 136927,04 ±1177,57 506,99 ± 17,59 270,08 ± 12,13 8,44 71,67

Осаждение (NHO2SO4 при рН 7,1 и 6,1 (степень насыщения 0,3 - 0,5) 55254,18 ±475,19 61,78 ±2,14 894,37 ±40,17 27,95 28,93

Осаждение ацетоном 25370,91 ±218,20 19,16 ±0,65 1324,16 ± 59,49 41,38 13,28

Гель-фильтрация на сефа-дексе G-150 6896,54 ± 59,31 3,35 ±0,11 2058,67 ± 92,49 64,33 3,61

Опыты по кислотной инактивации а- и Р-амилаз нз тритикалевого солода

показали, что а-амилаза обладает низкой, а Р-амилаза высокой кислотной устойчивостью. Через 1 ч инкубации при температуре 30 °С при рН 3,0 - 4,0 а-амилаза полностыо'ннактнвнровалась, зато при рН 5,0-7,0 активность со-

ставляла 89,8 - 99,9 %. Активность р-амилазы за то же время для температуры 30°С составляла 96,1 - 99,7 % при рН 4,0 - б.О.Термическая инактивация а- и Р-амилаз исследовалась в интервале температур 30-70 °С. а-Амилаза проявляла достаточно высокую термоустойчивость. Ее активность при 70 °С составляла 30 %, тогда как р-амилаза при этой температуре активности не проявляла. Сопоставление полученных данных с данными по кислотной и термической инактивации ячменного солода позволило прийти к выводу, что амилазы три-тикалевого солода немного стабильнее к воздействию рН и температуры. Таким образом, основными причинами инактивации амилаз являются концентрация Н+-ионов среды и повышение температуры. Поскольку процесс инактивации был необратим, то определить его истинные термодинамические параметры энтальпию Д Н, свободную энергию Д в, энтропию ДБ- невозможно. Однако, воспользовавшись теорией переходного комплекса, мы определили важнейшие параметры этого комплекса Д Н*, Л в' и Д Б* (табл. 3).

Таблица 3

Термодинамические характеристики инактивации амилолитических фер-

ментов тритикалевого солода в интервале температур 30 - 60 °С

Фермент рн кДж-моль'1 ДБ, Дж-град^-моль"1

Р »-'акт. ДН*

а-амилаза 4,0 75,00 72,32 67,16 15,98

р-амилаза 145,54 142,89 79,'78 198,46

ос-амилаза 4,5 94,15 91,47 73,10 56,87

Р-амилаза 148,09 145,45 84,78 190,79

а-амилаза 5,0 111,70 109,10 78,30 95,36

Р-амилаза 142,98 140,34 86,11 170,53

а-амилаза 6,0 136,17 133,49 82,01 159,38

Р-амилаза 142,98 140,34 87,45 166,32

Как видно нз табл. 3, инактивация а- и Р-амилаз носит сложный характер. По-видимому, это связано с тем, что в формировании белковой глобулы фермента участвуют два типа взаимодействий: гидрофобные-и различные виды

электростатических связей. В зоне рН 4,0 - 6,0 и температуры 30 - 60 °С Происходит разрушение слабых электростатических, по всей видимости, водородных связей, которые играют незначительную роль в формировании белковой глобулы, и, таким образом, приводят к меньшей пстере каталитической активности. Об этом свидетельствуют небольшие значения изменения энтропии Д Б*.

Идентификация функциональных групп активных центров а- и Р-амилаз трнтикалевого солода. Идентификация функциональных групп ферментов, принимающих участие в акте катализа, играет важную роль в расшифровке механизма катализа - одной из главных задач современной энзимологии. Важным критерием идентификации этих групп являются константа ионизации (рК) и теплота ионизации (Д Н*). Величину рК определяли, используя кинетическую зависимость активности фермента от рН при температурах 4 и 50 °С (рис. 1,2). Профиль кривых активность - рН свидетельствует об участии в элементарном акте разрыва а-1,4-глюкозидной связи в молекуле крахмала двух функциональных групп.

При скорости расщепления субстрата ферментом, равной половине скорости с оптимуме рН, константа ионизации каталитически активной группы фермента численно равна концентрации водородных ионов среды (Жеребцов НА., 1984). Исходя из этого были определены рК( и рК2 для а-амилазы (рис. 1), они оказались равными 3,50 и 6,70 при 4 °С и 3,70 и 7,55 при 50 °С; для Р-амилазы (рис. 2): 2,85 и 2,90 при 4 °С и 7,50 и 9,00 при 50 °С, что соответствует рК карбоксильной группы, вероятно, аспарагнновой или глутаминовой кислоты и рК имидазолыгой группы гистиднна (Диксон и Уобб, 1982). Это даст основания считать, что здесь мы имеем дело только с ионизацией каталитически активных групп карбоксильной и имидазольной. Наличие в активном центре а-л р-амилиз тпрбоксилышн и нмвдазошнои групп подтверждают пг.нденни-: нами их клччптл тсплоти ионизации,

юо

А,% 80

60

АО Ю

Vг

— - --- Л-

ш ч л |\ 1 11\

'¡! 1 1 \ 1 '

3 1 5 £ 7 рН«

№ А,"/. 80

60 40 ¿0 0

Ж

- ^

Ч 1 1 1

1 I 1 1 I _1,,.. 1 1

г ъ

Рис. 1. Влияние рН на активность а-амилазы тритикалеваго солода при температуре (°С): 1- 4, 2 - 50; А - активность а-амилазы, % от максимального.

£р Н9

Рис. 2. Влияние рН на активность Р-амилазы тритикалевого солода при температуре (°С): 1-4, 2 - 50; А - активность Р-амилазы, % от максимального.

Рассчитанные по уравнению Вант-Гоффа теплоты ионизации функциональных групп оказались равными для «кислой» ветви кривой 7,45 кДж-моль'1 и для «щелочной» - 31,66 кДж-моль'1 - для а-амилазы; 0,05 и 57,73 кДж-моль"' - для Р-амилазы, соответственно, что соответствует теплотам ионизации также карбоксильной и имидазолыюй групп.

Типичная реакция На имидазольную группу гистидина — ее фотоокисление в присутствии метиленового синего. Фотоокисление приводит к разрыву гетероциклического ядра гистидина и к инактивации фермента. Результаты опытов показали, что а- и р-амилазы подвергались интенсивной фотоинактивации, которая также описывается уравнением реакции первого порядка. . •

ПРИМЕНЕНИЕ СОЛОДА ИЗ ТРИТИКАЛЕ В ПИВОВАРЕНИИ

Целью дальнейших исследований явилась технология получения светлого и темного сорта пива с использованием тритикалевого солода. Для достижения

этой цели были исследованы технологические показатели (табл. 4) новой зерновой -ультуры - тритикале и показана перспективность ее применения в пивоварении. Трчтикале имеет большие преимущества перед пивоваренным ячменем по урожайности, питательной ценности, устойчивости при возделывании г неблагоприятным природно-климатическим условиям и опасным болезням, а также наблюдается наличие активной а-амилазы, легко атакуемого и

клеистеризуемого крахмала.

\

Таблица 4

Основные технологические показатели сырья

Показатели ГОСТ 5060-86 Тритикале Ячмень 1 класса

Массовая доля влаги, % не более 10,52 15,00

Сорная примесь, Уо не более 0,50 1,00

В том числе вредная примесь, % 0,20 0,20

Зерновая ..римесь, % не более 1,50 2,00

Мелкие зерна, % не более 4,00 5,00

Крупность, % не менее 90,00 85,00

СпосоЬност'. прорастания, % не менее 97,80 95,00

Массовая доля белка, % не более 12,70 12,00

Массовая доля экстрактивных веществ, % 78,86 72,68

Содержание крахмала, % на СВ 65,50 62,90

Масса 1000 зерен, г 53,09 47,01

Натура, г/дм"1 741,40 714,81

Энергия прорастания, % 92,40 93,00

Получение пивоваренного солода из тритикале. Замачивание тритикале проводим по воздушно-водяному способу при температуре воды 10 - 15 °С до влажности 42 - 43 % для светлого солода, 47 - 48 % для темного и 45 - 47 % для карамельного солодов. Процесс проращивания тритикале осуществляли при температуре 15-16 °С в течение 6 суток — для светлого, 3 суток - для карамельного и 8 суток - для темного солодов. Режимы сушки солода следующие: светлого - 1-ый час 45 °С, 2-ОЙ-50 °С, 3-ий 65 °С, 4-ый 75 °С, 5-7-ой 80 °С; тсмного-1-2-ой час 50 °С, 3-ий 65 °С, 4-6-ой 75 °С, 7-ой - 85 - 90 °С; карамельного - 1-ый 70 °С, 2-4-ый 120 °С. Показатели солода из тритикале соот-

ветствуют ГОСТ на пнвоьаренный солод.

Использование солода кз тритикале в пивоварении. Установлено, что доля тритикалевого солода не должна превышать 50 % от общего расхода зерно-продуктов. Были исследованы следующие образцы опытного пивного сусла типа Жигулевского: первый - 15 % несоложеного тритикале, 20 % светлого тритикалевого и 65 % светлого ячменного солодов; второй - 15 % несоложеного тритикале, 35 % светлого тритикалевого и 50 % светлого ячменттого солодов. Контролем служило сусло, полученное из 15 % ячменя и 85 % светлого ячменного солода.

Опытные образцы пива типа Мартовского готовили с использованием 60 % светлого ячменного солода и 40 % тритикалевого солода (20-30 % карамельного, 5-10 % темного и 5-10 % светлого). Контролем служило сусло, полученное из ячменного солода: 20 % караметьного, 10 % темного и 70 % светлого.

Затирание проводили одноотварочным способом при гидромодуле 1:4 и с соблюдением всех температурных пауз. Брожение сусла вели 6-7 суток при температуре 8-9 °С дрожжами ЙассЬ.аготусез сагкЬе^етшв (синоним \jvarum) смешанных рас 11 и 8(а)М. Дображивание осуществляли при температуре 1-3 °С и избыточном давлении 0,04-0,05 МПа не менее 21 суток - для светлого сорта и не менее 20 суток - для темного.

Таблица 5

Показатели Контроль Образец Контроль Образец

1 1 2. | 1 2

Темный сорт Светлый сорт

1 2 3 4 5 ,3 | 7

Пивное сусло

Массовая доля СВ, % 14,0 14,0 14,0 п,о ! п,о ! п,о 1 \

Продолжитель: ость осахаривания,мин 30 25 20 30 23 | 21

Кислотность, СМ'' раствора Ь'аОН кони. моль/дм3на 100 см3 сусла „,18 2,10 2,10 2,01 1,84 | 1,98 ■ ! 1 .......

Продолженне табл. 5

1 2 3 . 4 5 6 7

Цветность, cмJ 0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 см3 воды 9,81 10,50 10,80 0,58 0,62 0,60

Содержание Сахаров, г/100см3 9,11 9,24 9,20 8,31 8,49 8,62

Отношение сахара к несахару, ед 1:0,39 1:0,43 1:0,45 1:0,38 1:0,35 1:0,33

Конечная степень сбраживания,0/« 77,92 78,08 77,90 77,79 78,48 79,08

Содержание общ. азота, Ы0"3 г/100см3 85,15 87,25 87,20 80,70 83,40 85,60

Содержание амнн. азота, МО'3 г/100см3 25.76 26,43 '26,35 21.00 26,43 27.82

Таниновый показатель, ед.опт.нл. 0,54 0,61 0,61 0,57 0,49 0,520

Пиво

Массовая доля СВ, % 14,0 14,0 14,0 11,0 11,0 11,0

Действительны!* экстракт, % 4,98 5,00 5,01 4,59 4,38 4,17

Дсй< твит. степень сбраживания, % 56,43 59,20 58,92 58,30 60,20 62,10

Содержание РВ, % 0,68 0,72 0,81 0,72 0,61 0,56

Цветность, см3 0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 см3 воды 10,32 11,03 10,56 0,81 0,85 0,91

Кислотность, см3 раствора №011 конц. Моль/дм3 на 100 см3 сусла 2,45 2,30 2,40 2,02 1,95 2,00

Массовая доля алкоголя, % 3,73 3,84 3,90 2,81 2,85 2,90

Массовая доля углекислоты, % 0.40 0,40 0,45 0,35 0,37 0,36

Из табл. 5 видно, что показатели пивного сусла и пива с использованием солодов из тритикале лучше, чем в контроле. Таким образом, исследована возможность применения новой зерновой культуры - тритикале и солода из нее в пивоварении, что подтверждается актом производственных испытаний в ООО «Тирс» г. Тольятти и дегустационной оценкой светлого и темного сортов нива ОАО «Пивоваренный завод Воронежский» г. Воронежа.

выводы

1. Исследованы новые и перспективные сорта тритикале с целью использования их в пивоварении.

2. Методом математического планирования эксперимента подобраны оптимальные условия солодоращения тритикале: температура 16-17°С; влажность 42-43 %, продолжительность проращивания 6 суток. Активность амило-литических ферментов трнтикалевого солода на 20-30 % выше ячменного солода.

3. Получены очищенные препараты а- и Р-амилаэ из трнтикалевого солода со степенью очистки 71,30 и 64,33 соответственно и определены их оптимальные условия действия: рН 5,6 и температура 60 "С - для а-амилазы; рН 5,0 и температура 50 °С - для р-амилазы.

4. Исследован процесс кислотной и термической инактивации а- и (J-амилаз из трнтикалевого солода. Установлено, что ферменты тритнкалеиого и ячменного солодов проявляют примерно одинаковые физико-химические свойства, однако при кислотной инактивации в слабокислой зоне (рН 4,5)

I

инактивация а-амилазы трнтикалевого солода протекает в 1,3 раза медленнее, чем а-амилаза из ячменного солода.

5. Идентификация функциональных групп активных центров а- и (3-амилаз по кривым активностей - рН, величинам теплот ионизации, фотоокислению в присутствии метиленового синего позволили заключись, ч:го.в активный центр ферментов входят карбоксильная и имидаэольная группы.

6. Разработаны технологические режимы получения солодов из тритикале: светлого, темного и карамельного, исследованы их основные техно-химические показатели, которые соответствуют требованиям ГОСТа на пивоваренные солода.

7. Разработана технология производства пива с использованием тритикале в виде солодов и несоложеных материалов. Установлено, что доля тритикалевого солода не должна превышать 50 % от общего расхода зернопродук-тов. Получен патент РФ на способ производства сусла с применением тритикале для темного пива.

8, Данные, полученные в результате внедрения способа производства пива с использованием тритикалевого солода в ООО "Тирс" г. Тольятти,подтверждают целесообразность применения тритикале в пивоварении.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1 .Фараджева Е.Д.,Болотов H.A., Чусова А.Е., Кобозева Е.С. Разработка нового сорта пива из тритикале // Материалы XXXIII отчетной научной конференции за 1993 год.- Воронеж, 1994,- С.147.

2.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Режим приготовления светлого солода из тритикале // Материалы XJJXIV отчетной научной конференции за 1994 год.- Воронеж, 1994,- С.153.

3.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Использование тритикалевого солода для производства светлого сорта пива // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук.- 1994,- № 6.- С.67-68

4.Чусова А.Е. Применение тритикале Тальва-100 для приготовления сусла темного сорта пива // Материалы научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов / Воронеж, гос. технол. акад. Воронеж, 1995.-С.64-66.

5.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Тритикале как нетрадиционное сырье для пивоварения // Первый Международный симпозиум.Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования : Тез. докл., 1-5 августа 1995 г.-Пушино, 1995 г.- С.716-717.

б.Чусова А.Е.. Фараджева Е.Д., Болотов H.A. Технология получения темного тритикалевого солода .■'< Экология человека: пищевые технологии и

продукты: Тез. докл. IV Международного симпозиума.- Москва-Видное, 1995.-Ч.2.- С.369-370.

7.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Использование тритикале для темного сорта пива // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук,- 1995.- № 4,- С.71-72.

8.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Нетрадиционное сырье для производства пивоваренного солода // Международная научно-техническая конференция,Научно-технический прогресс в пищевой промышленности: Тез. докл., 22-24 ноября 1995 г.- Могилев, 1995.-_С.35-36.

9.Чусова А.Е. Использование нетрадиционного сырья для производства светлого и темного сортов пива // Материалы Российского молодежного научного симпозиума. Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга: Тез. докл., 25-28 марта 1996 г.- Воронеж, 1996 г.-'Книга 2,-С.131-132.

Ю.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Новый сорт пива // Межрегиональная научно-практическая конференция. Пищевая промышлен^ ность - 2000: Тез. докл., Россия, Казань, 5-8 нюня 1996 г.- Казань, 1996,- С.58-59.

11 .Фараджепа Е.Д., Руадзе И.Д., Чусова А.Е. Выделение и очистка а-амилазы из тритикалевого солода // Физико-химические основы пищевых и химических производств: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции, 12-13 ноября 1996 г.- Воронеж, 1996,- С.103.

12.Фараджева Е.Д., Руадзе И.Д., Чусова А.Е. Влияние pH на активность а-амилазы тритикалевого солода с целью интенсификации процесса затирания // Материалы XXXV отчетной научной конференции за 1996 год.- Воронеж, 1997.-4.1.-С.37.

13.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е. Оптимизация процесса производства солода из тритикале. - Вестник ВГТА.- 1997.- N<> J.-С.84-89.

М.Фараджева Е.Д., Болотов .H.A., Чусова А.Е., Болотов Д.Н. Ком-

Научно-технический прогресс в бродильных производствах: Тез. докл. Международной научно-практической конференции, 29-31 мая 1997 г.- Воронеж, 1997,-С.35.

15.Фараджева Е.Д., Руадзе И.Д., Чусова А.Е. Исследование влияния температуры на стабильность амилаз трнтикалевого солода в пивоварении // Научно-технический прогресс в бродильных производствах: Тез. докл. Международной научно-практической конференции, 29-31 мая 1997 г.- Воронеж, 1997.-С.15.

16.Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Сербулов Ю.С.,Чусова А.Е. Математическая модель солодоращения тритикале. - Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук,- 1997.- № 3,- С.38-39.

17.Патент РФ № 2075215, МКИ5 С 12 С 7/02. Способ производства сусла для темного пива / Фараджева Е.Д., Болотов H.A., Чусова А.Е.; Воронеж, гос. те;люл. академия. - № 94034007/13; Заявл. 19.09. 94; Опубл. 10.03.97, Бюл. № 7 //Изобретения,- 1997. - № 2,- С. 12.

Подписано в печать 20.11.97г. Бумага для множительных аппаратов Печать офгэтная. Усл. п. л. 1.0Тираж 100 Заказ №449 Воронежская государственная технологическая акаде.мия 394017, Воронеж, пр.Революции, 19 Участок оперативной полиграфии ВГТА

плексное использование новой зерновой культуры тритикале в пивоварении //