Курсовая работа: Специальные солода. Химический состав
При замачивании пшеницы или сорго ферменты, важные для процесса солодоращения, не активны или обладают сильно пониженной активностью. При замачивании внутрь зерна попадает вода, и благодаря этому имеющиеся ферменты активируются и способствуют процессу прорастания. Этот процесс не относится только к производству солода: все зерновые и бобовые, корнеплоды или семена начинают прорастать сразу после увлажнения. Одновременно усиливается и дыхание пшеницы, и потребность в кислороде. Так как замачивание и прорастание являются двумя переходящими друг в друга процессами, их всегда следует рассматривать во взаимосвязи. Так как проращивание необходимо провести как можно быстрее, пшеницу или сорго при замачивании следует обеспечивать как водой, так и кислородом. Осуществляют замачивание в замочных чанах. Во время замачивания пшеница или сорго должны поглощать воду, снабжаться кислородом и очищаться. Вода поступает в основном в зародыш зерна, то есть в его главную часть, и оттуда проникает внутрь зерна (в эндосперм).
Водопоглощение зависит от длительности замачивания, температуры, размеров зерна, сорта пшеницы или сорго, а также особенностей года уборки. В целом при водопоглощении у пшеницы или сорго следует различать два основных типа: а) сорта пшеницы или сорго с сильным ростом корешков и интенсивным прорастанием. Такая пшеница или сорго характеризуются высоким водопоглощением, но медленным распределением влаги, так что увеличение содержания влаги в эндосперме происходит замедленно;
б) сорта пшеницы или сорго с низкой интенсивностью прорастания и слабым ростом корешка. Такая пшеница или сорго характеризуются низким водопоглощением, но быстрым поступлением влаги в эндосперм, так что влажность эндосперма быстро возрастает.
Различное поведение в процессе замачивания требует также различной обработки пшеницы или сорго при замачивании, чтобы добиться оптимального водопоглощения и распределения влаги.
Влажность замачиваемой пшеницы называется степенью замачивания, которая приводится в процентах. Считают, что для светлого солода (Пилзнер) степень замачивания - 42-44%, а для тёмного солода степень замачивания - 44-47%. Если степень замачивания повышать постепенно, то для светлого солода можно увеличивать влажность до 48%. Благодаря этому сокращается время проращивания и явно снижаются потери при солодоращении. Большое значение имеет степень замачивания для ведения проращивания, поскольку она существенно влияет на образование ферментов, а также на процессы роста и обмена веществ.
4. Образование красящих и ароматических веществ при сушке
Очень важной биохимической реакцией, протекающей во время сушки солода и ответственной за образование аромата и цветности, является взаимодействие продуктов распада белков с сахарами, в результате которого происходит образование новых продуктов, названных учёным Майаром меланоидинами. Эта реакция имеет широкое распространение в природе и в промышленности. В 1908 году учёный Линг высказал предположение, что образование окраски солодов во время сушки обусловлено взаимодействием продуктов распада углеводов и белков, а в 1912 году Майар описал реакцию меланоидинообразования. Уже в том же году Литнер (известный в то время научный работник пивоваренной промышленности) правильно оценил значение этой реакции для производства солода и пива.
Меланоидины представляют собой частично растворимые несбраживаемые вещества разной окраски. В виде коллоидов они переходят в пиво и благодаря своим свойствам повышают физико-химическую стабильность пива и стойкость его пены. Для светлых солодов реакции меланоидинообразования нежелательны. Полностью избежать их в химической фазе сушки светлого солода (80°C) невозможно. Вместе с меланоидинами и их предшественниками образуются при сушке солода и другие красящие вещества (полифенолы).
В настоящее время можно считать, что образование тёмно-окрашенных меланоидинов происходит за счёт окислительно-восстановительных реакций между редуцирующими сахарами и белковыми веществами и зависит от количества свободных аминных групп в продуктах распада белков.
Аминогруппы аминокислоты при высокой температуре вступает во взаимодействие с карбонильной группой сахара при наличии некоторого количества воды, причём образуется продукт, имеющий коллоидный характер. Цвет этого продукта от светло-коричневого до тёмно-коричневого, запах (аромат) специфический. Водный раствор продукта обладает вязкостью и тем более сильной, чем полнее прошла реакция между образующими его соединениями и чем интенсивнее его окраска. Наиболее сильное окрашивание характерно для продукта с наибольшей вязкостью.
В.Л.Кретович процесс образования меланоидинов из продуктов расщепления углеводов и белков представил в виде схемы:
Существуют три основных стадии меланоидинообразования: начальная (без изменения цвета и поглощения ультрафиолетового света), промежуточная (без изменения цвета или слабое пожелтение, но сильная степень адсорбции длинных волн ультрафиолетовой части света) и конечная (с интенсивной окраской получаемых продуктов).
В первой стадии происходят сахаро-аминная конденсация:
RH2 означает как аминокислоту, так и амины или аммиак.
Одной из реакций меланоидинообразования является реакция Амадори:
5. Определение содержания меланоидинов и редуктонов
В промежуточной стадии реакции меланоидинообразования происходит дегидратация сахаров. Известны два типа реакций дегидратаций. В то время как в кислой среде в зависимости от вида сахара (ксилоза, глюкоза) образуются фурфурол, метилфурфурол или оксиметилфурфурол, в состоянии, близком к сухому, т.е. при сушке солода в присутствии аминов, образуются редуктоны. К редуктонам принадлежат соединения со следующей структурой:
Эта группа связана с альдегидным или кислотным радикалом:
Под редуктонами понимают тип органических соединений, общим свойством которых является сильно выраженная восстанавливающая способность. Эта способность редуктонов может формально сводиться к дегидрированию, например, эндольных групп до α-дикарбонильных групп:
Оба соединения можно принять за начальные члены виниленгомологического ряда, в основе которого лежит следующая обобщённая формула редуктона:
При этом может происходить либо частичное, либо полное замещение. Так возможно, что одна или обе группы OH будут замещены группами NH2 , NHR и SH, вместо кетокислорода (=O) могут быть в качестве его заместителей группы (=NH), (=NR) или (=S).
К редуктонам или их виниленовым гомологам можно также причислить соединения, имеющие кольцевую структуру, в особенности вещества ароматического ряда. К ним относятся пирокатехин и гидрохинон: