Разработка технологических приемов с использованием мультиэнзимных композиций, обеспечивающих получение пивоваренного солода из ячменя республики таджикистан

На правах рукописи

МИНХОДЖОВ Сабриддин Назриддинович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИЭНЗИМНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОЛУЧЕНИЕ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА

ИЗ ЯЧМЕНЯ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

Специальность 05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов

(пивобезалкогольная, спиртовая и винодельческая промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» на кафедре «Процессы ферментации и промышленного биокатализа»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ермолаева Галина Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Щербаков Сергей Сергеевич

кандидат технических наук

Хлыновский Алексей Данилович

Ведущая организация: ГОУВПО «Кемеровский технологический

институт пищевой промышленности»

Защита состоится « » 2009 г. в ч. на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г.Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. III-110

Приглашаем Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по указанному адресу на имя ученого секретаря совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь

Совета Д 212.148.04

доктор технических наук, профессор Е.В. Крюкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время пивоваренная отрасль пищевой промышленности Республики Таджикистан развивается: производство пива составляет около 2,6 млн дал, что требует 4,7 тыс. т солода и 5,9 тыс. т ячменя; в перспективе предполагается увеличение выпуска пива к 2010 г. до 3,5 млн дал, для чего необходимы 6,3 тыс. т солода и 8 тыс. т пивоваренного ячменя. В настоящее время солод для пивоварения в полном объеме поступает из стран СНГ, при этом стоимость доставки велика, а также существуют перебои в снабжении пивоваренных предприятий. Учитывая, что в Таджикистане выращивают значительное количество зерновых, можно считать актуальной проблему использования местных сортов ячменя. До настоящего времени ячмень Таджикистана в пивоварении не применяли вследствие отсутствия исследований его пивоваренных свойств. В Республике Таджикистан возделывают ячмень двухрядный и шестирядный, условия выращивания которого (почвенно-климатические - состав почв, высокая температура, недостаток влаги) резко отличаются от рекомендуемых для возделывания ячменя с целью формирования его пивоваренных свойств. Поэтому, в связи с развитием пивоварения и возможностью выращивания достаточных объемов ячменя, считаем актуальным изучение пивоваренного качества районированных в Республике Таджикистан сортов ячменя и разработку рекомендаций по применению его в пивоварении, предположительно, для производства солода.

Цель и задачи исследования. Диссертационная работа посвящена разработке технологических приемов получения светлого пивоваренного солода с использованием рекомендованных по результатам исследования перспективных сортов ячменя, возделываемого в Республике Таджикистан, с целью создания сырьевой базы страны.

Цель данной работы – на основе изучения пивоваренных свойств ячменя, выращиваемого в Республике Таджикистан, предложить пути его использования в пивоварении, применив мультиэнзимные композиции, позволяющие осуществить всесторонний гидролиз биополимеров зерна для получения пивоваренного солода стандартного качества.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить физические, биохимические свойства и микробиоту двухрядного ячменя сортов Добрынин и Местный и шестирядного сортов Ченад-345, Баракат, Зироаткор, возделываемых в Республике Таджикистан;
• по результатам исследований выявить сорта ячменя с пивоваренными свойствами и определить качество солода;
• исследовать возможность улучшения качества солода в результате применения ферментных препаратов Ультрафло Л, Целлюкласт 1,5 Л, Церемикс 6X МГ, Ксилаком П10Х, Нейтраза 0,8 Л, Бирзим БГ Супер, Амилосубтилин Г3Х, Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза); выявить наиболее эффективный биокатализатор;
• создать мультиэнзимную композицию, обеспечивающую эффективную биотрансформацию компонентов зерна;
• разработать технологические приемы получения пивоваренного солода и технологическую документацию на производство солода из ячменя Таджикистана;
• определить экономический эффект использования ячменя, возделываемого в Республике Таджикистан, для производства солода и пива.

Научная новизна работы

1. На основании изучения биохимического состава и технологических свойств ячменя Республики Таджикистан, выполненных впервые, обоснована возможность получения из него пивоваренного солода с применением биокатализаторов.

2. Обосновано применение при солодоращении мультиэнзимных композиций (МЭК) и ферментных препаратов Бирзим БГ Супер и Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза), содержащих эндо--глюканазу и гемицеллюлазу, для улучшения качества солода из ячменя Таджикистана.

3. Изучено микробиологическое состояние ячменя Республики Таджикистан и проведен сравнительный анализ микробиоты ячменя различных зон выращивания. Установлено отсутствие некоторых родов мицелиальных грибов и бактерий.

Практическая значимость работы. На основании изучения биохимического состава и технологических свойств ячменя Республики Таджикистан двухрядного сортов Местный и Добрынин и шестирядного сортов Ченад-345, Зироаткор и Баракат показана перспективность применения ячменя сортов Добрынин, Местный и Ченад-345 в пивоварении с целью создания сырьевой базы пивоваренного ячменя в Таджикистане; причем, рекомендовано производить солод из ячменя сортов Местный и Добрынин, а ячмень сорта Ченад-345 применять в качестве несоложеного сырья.

Разработаны технологические приемы солодоращения при получении светлого пивоваренного солода из ячменя сортов Местный и Добрынин с применением биокатализаторов в виде мультиэнзимных композиций (МЭК), состоящих из: МЭК-3 - из Амилосубтилина Г3Х, Церемикса 6Х МГ, Нейтразы 0,8 Л, Enzim--Глюканазы+Целлюлазы (КМЦеазы) в соотношении 1:1:1:1, обеспечивающего следующие активности : АС 0,9 ед./г крахмала; ПС 3 ед./г белка; ОЦА 0,4 ед./г СВ; эндо--глюканазной активности 0,15 ед./г СВ; МЭК-2 - из Амилосубтилина Г3Х, Церемикса 6Х МГ, Нейтразы 0,8 Л в соотношении 1:1:1, обеспечивающего АС 1,2 ед./г крахмала; ПС 4,2 ед./г белка; ОЦА 0,2 ед./г СВ; эндо--глюканазной активности 0,2 ед./г СВ; или ферментных препаратов Бирзим БГ Супер в количестве эндо--глюканазной активности 4,3 ед./г СВ, или Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза), ОЦА 0,8 ед./г. Разработана ТИ по производству солода.

Установлена более низкая микробиологическая обсемененность ячменя Таджикистана, по сравнению с импортным.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на I и II Межведомственных научных конференциях «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (М.:МГУПП, 24-25.04.08 и 16-17.04.09).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 7 работах, из них 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, приложений и списка литературы, включающего 191 источников, 41 из них - иностранный. Работа изложена на 144 страницах, содержит 22 таблицу и 15 рисунок.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы цель, актуальность работы, сформулирована сущность решаемых проблем, определены направления исследований, изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

1 Обзор литературы

В литературном обзоре рассмотрено современное научно-техническое состояние производства ячменного пивоваренного солода, систематизированы литературные данные по способам интенсификации процесса солодоращения. На основании обзора существующих методов обоснована эффективность применения биокатализаторов. Анализ литературных данных выявил проблемы использования в пивоварении ячменя, выращенного в засушливых зонах, и позволил сформулировать цели и задачи исследования.

2 Экспериментальная часть

2.1 Объекты и методы исследования

Объектом исследования являлся двухрядный пивоваренный ячмень сортов Добрынин, Местный и шестирядный сортов Ченад-345, Баракат и Зироаткор урожая 2006-2007гг., селекционированных в НПО «Земледелие» Таджикского НИИ земледелия, выращенные в Исфаренском районе Согдийской области, расположенной в северной части Республики Таджикистан.

В исследованиях применяли общепринятые в пивоварении методы исследований ячменя, солода (по ГОСТ Р 29294-92), сусла и пива. Содержание белка в ячмене и солоде определяли методом Кьельдаля и с помощью ближней инфракрасной спектроскопии на приборе «ИнфроЛЮМ ФТ-10».

2.2 Исследование качества ячменя Республики Таджикистан

Ячмень, как двухрядный, так и шестирядный, исследовали на наличие у него пивоваренных свойств. Установили, что все образцы ячменя, за исключением сорта Зироаткор, имели хорошую энергию и способность к прорастанию и удовлетворительную пленчатость. У зерна сортов Ченад-345, Баракат и Зироаткор отмечено повышенное содержание белка, а также недостаточные для пивоварения крупность, абсолютная масса и экстрактивность (таблица 1).

В результате изучения стабильности технологических свойств зерна установлено, что требованиям пивоваренной промышленности на протяжении двух лет исследований более всего соответствовал ячмень сортов Добрынин и Местный по основным показателям: экстрактивности, содержанию белка, абсолютной массе, крупности и пленчатости, что позволяет их отнести к ячменю второго класса по ГОСТ 5060-86.

2.3 Исследованние микробиоты ячменя Республики Таджикистан

Известно, что микроорганизмы, находящиеся на поверхности и, в ряде случаев, внутри зерен пивоваренного ячменя, может существенно влиять как на ход солодоращения, так и на качество свежепроросшего и сушеного солода и, как следствие, готового пива. Исследование микробиоты ячменя сортов Ченад-345 (образец 1) и Местный (образец 2) показало, что поверхностные микроорганизмы ячменя обоих образцов представлены преимущественно мицелиальными грибами рода Alternaria наиболее часто на зерне встречающимся видом Аlternaria alternate (таблица 2). Значительно меньше выявлено грибов рода Fusarium. Они были обнаружены на ячмене образца 1, преимущественно это грибы вида Fusarium nivale. Представителей «грибов хранения» обнаружено незначительное количество, в том числе рода Penicillium.

Преимущественно это мицелиальные грибы вида Penicillium glaulum (образец 2). Также образцы ячменя обсеменены мицелиальными грибами рода Aspergillus видов A. niger и A. oryzae.

В доброкачественном зерне преобладает эпифитная микрофлора, пред-

Таблица 1 - Физико-химические показатели качества ячменя Республики Таджикистан

Показатели	Сорта ячменя											Требования пивоварения
	Местный		Добрынин	Зироаткор				Ченад-345			Баракат
Год урожайности	2007		2007	2006			2007	2006	2007		2007
Цвет	Светло-желтый											Светло-желтый, желтый, или серовато-желтый
Запах	Здоровый ячмень, пахнет свежей соломой											Свойственный нормальному зерну, (без затхлого, солодового плесневого запахов)
Абсолютная масса, г	40,1	40,9			28,4	30,1		36,5	38,6	38,1		37 - 48
Крупность, %	73,6	74,8			12,7	20,5		28,9	35,6	21,6		> 60 - 80
Стекловидность, %	21	22			54	49		72	55	24
Пленчатость, %	6,5	7,1			11,3	10,9		6,8	7,6	8,9		7 - 9
Энергия прорастания, %	94,6	96			98,1	98,3		98,9	99,6	99,5		> 90-95, разность <2%
Способность прорастания, %	98	98,6			98,6	98,9		100	99,8	100
Водочувствительность, %	64	60			88	72		66	63	93
Влажность, %	8,88	8,46			11,4	12,6		11,2	11,4	11,1		<14,5
Титруемая кислотность, 0	3,4	3,6			4,6	5		6	5	5,8		1,8 - 2,5
Экстрактивность, %	73	75,2			64,1	66		61,5	70,9	61,5		73 - 82
ПС, мг%	5,4	8,1			2,7	4,8		2,7	4,5	5,4
Содержание белка, % на СВ по методу Кьельдаля по методу ИК-спектроскопии	11,5	11,1			13,1	12,9		16,3	14,4	15,3		9 - 12
	11,0	10,6			12,5	12,3		12,9	12,6	12,5

Таблица 2 - Поверхностные микроорганизмы ячменя Республики Таджикистан

Микроорганизмы	Количество микроорганизмов, КОЕ/г зерна
	Образец 1	Образец 2
Бактерии	5·103	2·105
Мицелиальные грибы	3·102	5·102

ставленная, например, Erwinia herbicola, которая обнаружена на ячмене образца 2. В процессе хранения зерна, по литературным данным, эпифитные микроорганизмы постепенно исчезают, и возрастает количество спороносных палочек рода Bacillus. Нами обнаружены следующие виды: Bacillus subtilis, B. megaterum на ячмене образца 1, а на ячмене образца 2 – B. mezentericus, B. mycoides и B. megaterum.

Субэпидермальные микроорганизмы исследуемого ячменя представлены мицелиальными грибами родов Rhizopus, Aspergillus, Alternaria, Fusarium, Helminthosporium, Cladosporium, причем на 12-70 % - рода Alternaria и бактериями Bacillus mesentericus (таблица 3).

Таблица 3 - Субэпидермальные микроорганизмы ячменя Республики Таджикистан

Микроорганизмы	Количество микроорганизмов в 100 зернах
	Образец 1	Образец 2
Бактерии Bacillus mesentericus	80	90
Мицелиальные грибы Rhizopus Aspergillus Alternaria Fusarium Helminthosporium Cladosporium	- - 12 7 - -	2 2 70 8 10 2

Представитель «грибов хранения» Helminthosporium, редко встречающийся на ячмене, обнаружен на ячмене образца 2. Количество грибов рода Helminthosporium составляет 10%, рода Aspergillus 2%, а грибы Aspergillus oryzae выявлены на ячмене образца 2, представители «грибов хранения» родов Rhizopus и Cladosporium по 2 %, Fusarium 7 - 8%. Грибы вида Fusarium nivale обнаружены на ячмене образца 1, а Fusarium moniliafоrma на зерне образца 2. Бактериальные субэпидермальные микроорганизмы обоих образцов ячменя представлены в основном (80-90%) родом Bacillus, преимущественно вида Bacillus mesentericus.

Несмотря на то, что для исследуемых образцов зерна почва, удобрения, агротехника и условия хранения одинаковы, у ячменя образца 2 более разнообразная поверхностная и субэпидермальная микрофлора по сравнению с образцом 1. Результаты исследований позволили сделать вывод, что шестирядный ячмень более устойчив к поражению микроорганизмами по сравнению с двухрядным. Но особенно следует отметить малое общее количество микроорганизмов микробиоты ячменя Таджикистана: около 5,4 тыс. КОЕ/г у образца 1 и 200,5 тыс. КОЕ/г у образца 2 (обычно 1-100 млн КОЕ/г зерна по литературным данным). По-видимому, этим можно объяснить хорошие запах и цвет зерна.

2.4 Исследование показателей солода, полученного из ячменя Республики Таджикистан

Для углубления изучения технологических свойств ячменя Таджикистана готовили из него солод по традиционной технологии и исследовали его показатели, важные для пивоварения (таблица 4). Массовая доля экстракта в сухом веществе (СВ) солода тонкого помола, полученного из ячменя сортов Добрынин и Местный (урожай 2007 г.) выше, чем у солода других образцов, и составляет 77,2-77,5%.

Активность ферментов солода: цитолитическая, амилолитическая и протеолитическая - достаточны у солода, полученного из ячменя сортов Добры- нин и Местный.

Содержание аминного азота в солоде из ячменя сортов Местный, Добрынин, Ченад-345, Баракат находится в интервале 262 - 275 мг/100г солода, что свидетельствует о хорошем растворении азотистых веществ солода, а солод из ячменя сорта Зироаткор по этому показателю можно отнести к пере-

Показатель		Солод, полученный из ячменя (сорт, год урожая)
		Местный	Добрынин	Зироаткор		Баракат	Ченад-345
		2007	2007	2006	2007	2006	2006	2007
Влажность, %		3,6	3,8	4,2	4,0	4,7	4,6	5,2
Экстрактивность, % в СВ		77,5	77,2	70,0	71,0	72,0	72,6	73,2
Мучнистость, %		83	82	70	74	78	68	76
Аминный азот, мг/100г экстракта		275	265	470	382	275	262	275
Редуцирующие вещества, мг/100г экстракта		72,8	71,7	67,8	68,3	66	66	66
Содержание общего белка, %		11,2	10,9	12,9	12,6	15,0	15,9	14,0
Число Колбаха, %		37,2	35,5	31,1	30,1	28,5	32,2	31,0
Кислотность, к. ед		1,12	1,08	1,28	1,31	1,12	1,08	1,10
	Цветность, ц. ед	0,22	0,25	0,30	0,31	0,28	0,26	0,27
	Продолжительность осахаривания, мин	22	25	26	28	28	25	27
	АС, ед./г	30,4	31,5	31,7	30,0	23,4	24,5	25,1
	ПС, мг %	17,5	18,9	20,3	21,2	18,9	14,8	10,8
	ОЦА, ед./ г	0,029	0,028	0,016	0,024	0,016	0,027	0,028

Таблица 4 - Физико-химические показатели солода из ячменя Республики Таджикистан

растворенному солоду.

Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в солода, полученного из ячменя Ченад-345, Зироаткор и Баракат (28,5-32%), не соответствовало требованиям стандарта, за исключением солода из ячменя Добрынин и Местный (35,5-37,2%).

Лабораторное сусло прозрачное. Кислотность и цветность лабораторного сусла всех образцов соответствовала стандарту. Также удовлетворяла требованиям стандарта продолжительность осахаривания (наименьшая у солода из ячменя сорта Местный (22-мин), за исключением солода из ячменя сортов Ченад-345 (урожай 2007г.), Баракат (2006г.) и Зироаткор (2006-2007г.), по этому показателю не отвечающим требованиям стандарта.

Таким образом, результаты проведенных нами исследований позволили сделать вывод о том, что солод, полученный из ячменя сортов Местный и Добрынин, несмотря на некоторую нестабильность формирования пивоваренных свойств, можно отнести к солоду второго класса.

2.5 Исследование возможности улучшения технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Таджикистан с применением биокатализаторов

На протяжении всего периода исследования качества ячменя Республики Таджикистан нам не удалось получить из него пивоваренный солод стабильного качества. Поэтому мы использовали ферментные препараты для улучшения качества солода.

Ранее в исследованиях Казаковой Е. А, Грибковой И. Н, Будаковой Э. Д. и др. установлено, что, проникая в зерно, ферменты ускоряют биохимические процессы, способствуя растворению эндосперма и улучшению качества получаемого солода. В данной работе мы применили ферментные препараты Бирзим БГ Супер, Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза), Амилосубтилин Г3Х, Ксилаком П10Х, Ультрафло Л, Целлюкласт 1,5 Л, Церемикс 6Х МГ, Нейтраза, 0,8 Л при замачивании.

Так как основная цель солодоращения - накопление в зерне максимального количества активных ферментов, в работе исследовали изменение ферментативной активности: амилолитической (АС), протеолитической (ПА) и цитолитической (ОЦА) при проращивании в свежепроросшем солоде, а в готовом, после сушки – также и содержание аминного азота, редуцирующих веществ, экстрактивности, влажности, кислотности, цветности и вязкости.

При изучении влияния на качество солода препарата Бирзим БГ Супер, содержащего термотелерантную грибную -глюканазу гриба Penicillium funiculosum и обычно применяемого для расщепления -глюкана зернового сырья при их затирании и молодого пива при дображивании, контролем служил солод, полученный из того же сорта ячменя, выращенного без применения биокатализаторов (рисунки 1-3).

Амилолитическая активность солода при внесении 0,05; 0,10; 0,15 и 0,20% препарата к массе зерна повышается на 12, 18, 27 и 30%; протеолитическая на 66, 80, 80 и 80%; цитолитическая на 22, 35, 35 и 35 % соответственно по сравнению с контролем (за вычетом значений активности ферментов, вносимых с препаратом).

Физико-химические показатели также изменяются: экстрактивность увеличивается на 4,5; 7,7; 7,5 и 9%, содержание аминного азота на 0,4; 3,5; 3,5 и 2,3%, редуцирующих веществ на 1,6; 6; 12 и 16%, а вязкость снижается на 1,8; 6,2; 7,5 и 7,5% соответственно по сравнению с контролем.

Увеличиваются кислотность и цветность за счет накопления продуктов действия активных гидролитических ферментов солода (таблица 5).

Таким образом, на основании проведенных исследованный можно сделать вывод о возможности использования ферментного препарата -глюканазного действия Бирзим БГ Супер для интенсификации процесса солодорашения, продолжительность которого снизилась на 10%, и улучшения качества ячменного солода из ячменя Таджикистана в количестве 0,1% к массе зерна.

Аналогичные опыты по определению рациональной дозировки были проведены и с другими препаратами.

Амилолитическая активность свежепроросшего солода при внесении

Рисунок 1 - Изменение амилолитической активности свежепроросшего солода в зависимости от количества ферментного препарата Бирзим БГ Супер

Рисунок 2 - Изменение амилолитической активности свежепроросшего солода в зависимости от количества ферментного препарата Бирзим БГ Супер

Рисунок 3 - Изменение цитолитической активности свежепроросшего солода в зависимости от количества ферментного препарата Бирзим БГ Супер

0,1% к массе зерна Ксилакома П10Х, Ультрафло Л, Целлюкласта 1,5 Л, Церемикса 6Х МГ, Амилосубтилина Г3Х, Нейтразы 0,8 Л, Enzim--Глюканазы + Целлюлазы (КМЦеазы) увеличивается на 9,4; 4,5; 4,5; 11,8; 12,4; 18,4 и 24,5%, протеолитическая активность на 2,1; 2,2; 3,6; 73,1; 30,8; 73,1 и 70%, цитолитическая активность на 40; 40; 40; 111; 180; 94 и 111% соответственно по сравнению с контролем (рисунок 4). Наименьшей ферментативной активностью, хотя выше контроля, обладал солод, полученный с применением Ксилакома П10Х, Ультрафло Л и Целлюкласта 1,5 Л.

Чтобы усилить действие биокатализаторов, из них составили три мультиэнзимные композиции (МЭК): МЭК-1 - Амилосубтилин Г3Х, Церемикс 6Х МГ в соотношении 1:1; МЭК-2 - Амилосубтилин Г3Х, Церемикс 6Х МГ, Нейтраза 0,8 Л в соотношении 1:1:1; МЭК-3 - Амилосубтилин Г3Х, Церемикс 6Х МГ, Нейтраза 0,8 Л, Enzim––Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза) в соотношении 1:1:1:1.

Исследования показали, что внесение в замочную воду МЭК-1, МЭК-2 и МЭК-3 в количестве 0,1% к массе зерна повышают все ферментативные активности свежепроросшего солода, по сравнению с контролем и образцами солода, в которые препараты были внесены индивидуально.

Амилолитическая активность солода при внесении МЭК-1, МЭК-2 и МЭК-3 увеличивается на 30,3; 37,8 и 43,9%, протеолитическая - на 78,1; 91 и 98%, цитолитическая - на 180; 180 и 185% соответственно по сравнению с контролем (рисунок 4). Это можно объяснить тем, что ферменты МЭКов способствуют разрыхлению эндосперма, облегчая транспорт гибберелловой кислоты к алейроновому слою, способствуя высвобождению ферментов солода из связанного состояния, в результате чего увеличиваются активности его амилолитических, протеолитических и цитолитических ферментов.

Экстрактивность, содержание редуцирующих веществ и аминного азота солода увеличиваются на 9; 10; 10,9; 15,6; 12,6; 18,6; 4,2; 5,4 и 7,2%, кислотность и цветность - на 14,8; 18,5; 14,8; 23; 7,7 и 15,4%, вязкость снижается на 12,4%, 15,5% и 16,7% соответственно по сравнению с контролем (таблица 5).

Рисунок 4 – Активность ферментов свежепроросшего солода,

Обработанного ферментными препаратами:

1. Ксилаком П10Х; 5. Амилосубтилин Г3Х; 9. МЭК-1;

2. Ультрафло Л; 6. Нейтраза 0,8 Л; 10. МЭК-2;

3. Целлюкласт 1,5 Л; 7. Enzim--Глюканаза+Целлюлаза (КМЦеаза); 11. МЭК-3

4. Церемикс 6Х МГ; 8. Бирзим БГ Супер.

Таблица 5 – Показатели солода, обработанного ферментными препаратами в количестве 0,1% к массе зерна

Ферментные препараты, используемые для получения солода	Влажность, %	Экстрактивность, %	Кислотность, к. ед.	Цветность, ц. ед.	Вязкость, мПас	Аминный азот, мг/100 г экстракта	Редуцирующие ве- щества, г/100 г экстракта
Контроль (без препарата)	6,7	72,6	1,08	0,26	1,61	262,0	66,0
Ксилаком П10Х	6,0	75,9	1,08	0,26	1,53	264,0	69,0
Ультрафло Л	6,4	75,6	1,08	0,27	1,54	263,0	68,8
Целлюкласт 1,5 Л	6,2	75,4	1,07	0,26	1,55	263,2	67,2
Церемикс 6Х МГ	7,3	77,7	1,16	0,28	1,47	265,4	69,1
Амилосубтилин Г3Х	6,3	78,8	1,12	0,32	1,52	266,0	73,4
Нейтраза 0,8 Л	6,2	79,0	1,08	0,30	1,48	276,6	71,5
Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза)	5,3	79,1	1,18	0,29	1,38	276,0	74,5
Бирзим БГ Супер	6,4	78,2	1,14	0,27	1,51	271,0	70,0
МЭК-1	6,2	79,0	1,24	0,32	1,41	271,9	76,3
МЭК-2	7,3	79,3	1,28	0,28	1,36	276,0	74,3
МЭК-3	5,9	79,9	1,24	0,30	1,34	281,0	78,3

Предположительно, биокатализаторы проникают через трещины и разрыв чехлика семенной оболочки, а также влияют на вещества семенной оболочки, вследствие чего она становится более проницаемой. Следовательно, увеличивается приток воды и интенсифицируется процесс растворения зерна, в том числе и за счет гидролиза гемицеллюлоз оболочек крахмальных зерен, за меньшую продолжительность проращивания.

По результатам проведенных исследований можно рекомендовать МЭК-2, МЭК-3, Бирзим БГ Супер и Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза) для улучшения качества солода, полученного из ячменя Республики Таджикистан, но наиболее эффективен МЭК-3, обеспечивающий следующие активности солода: АС 0,9 ед./г крахмала; ПС 3 ед./г белка; ОЦА 0,4 ед./г СВ; эндо--глюканазная 0,15 ед./г СВ.

2.6 Изучение возможности применения солода и ячменя Республики Таджикистан в пивоварении

При исследовании возможности получения пива с применением ячменя, выращенного в Республике Таджикистан, в виде солода или несоложеного сырья, установили, что ячмень двухрядный сортов Местный, Добрынин и, в меньшей степени, шестирядный Ченад-345, после обработки ферментными препаратами пригодны для приготовления солода. Мы изучали возможность получения пива стандартного качества с использованием этого солода, а в качестве несоложеного материала применили ячмень сорта Ченад-345.

Было приготовлено 5 образцов пивного сусла из следующего сырья:

I. 85% солода (Россия) и 15% ячменя (Россия) - контроль А;

II. 85% солода (Россия) и 15% ячменя (Таджикистан) - опыт А1;

III.100% солода (Таджикистан) - контроль Б;

IV.50% солода (Таджикистан) и 50% солода (Россия) - опыт Б1;

V.30% солода (Таджикистан) и 70% солода (Россия) - опыт Б2.

Пивное сусло получали настойным способом затирания по следующему режиму: паузы в течение 30 мин при 45С, 30 мин при 52С, 30 мин при 63С, 72С, 74-76С, фильтровали, после чего сусло кипятили с хмелем. Все образцы сусла имели удовлетворительные показатели, за исключением повышенного значения рН и сниженного содержания аминного азота в сусле, приготовленном с использованием 100% солода из ячменя Таджикистана (табл. 6).

Сусло сбраживали низовыми дрожжами. Брожение всех опытных образцов пивного сусла происходило более активно по сравнению с контрольными образцами: отмечено глубокое сбраживание экстракта, а также сокращение продолжительности главного брожения на 24 ч при достижении стандартных показателей качества пива (таблица 7). Прозрачность пива, также как и органолептическая оценка, были низкими только при использовании 100% солода из ячменя Таджикистана.

Исследования возможности применения ячменя, выращенного в Республике Таджикистан, впервые подтвердили возможность его использования в пивоварении как в виде солода (сорта Добрынин и Местный), так и несоложеного сырья (сорта Добрынин, Местный и Ченад-345)

Рекомендуем заменять до 50% солода с показателями по ГОСТ Р 29294-92, импортируемого в Таджикистан, солодом, полученным с применением биокатализаторов из двухрядного ячменя сортов Местный и Добрынин, выращенного в Республике Таджикистан. Кроме того, возможна замена до 15% солода (ГОСТ Р 29294-92) ячменем Таджикистана, как двухрядным указанных сортов, так и шестирядным (только сорта Ченад-345).

По результатам исследований из ячменя Таджикистана, предложено применять технологические приемы, отраженные на рисунке 5.

Рисунок 5 - Технологическая схема производства солода из ячменя Таджикистана

Таблица 6 - Физико-химические показатели сусла из солода и ячменя Республики Таджикистан

Показатели	Образец сусла
	I-Контроль А	II-опыт А1	III-контроль Б	IV-опыт Б1	V-опыт Б2
Начальная концентрация сусла, СВ %	12,03	12,01	12,05	12,04	12,05
Кислотность, к. ед.	2,76	2,64	2,61	2,56	2,50
рН	5,76	5,68	5,93	5,50	5,42
Цветность, ц. ед.	0,50	0,54	0,58	0,60	0,66
Вязкость, мПас	1,810	1,730	1,610	1,510	1,482
Продолжительность осахаривания, мин	20	18	18	15	15
Аминный азот, мг/100 см3 сусла	23,8	22,4	19,6	21,8	22,4
Редуцирующие вещества, мг/см3 сусла	68	66,8	71,7	74,6	76,3
Конечная степень сбраживания, %	75,1	77,5	75,3	78,3	80,3
Состав сырья, %	85% солода (Рос- сия) и 15% ячменя (Россия) - контроль	85% солода (Россия) и 15% ячменя (Таджикистан) - опыт	100% солода (Таджикистан) - контроль	50% солода (Таджикистан) и 50% солода (Россия) - опыт	30% солода (Таджикистан) и 70% солода (Россия) - опыт

Показатель	Образец пива
	I-Контроль А		II-опыт А1			III-контроль Б		IV-опыт Б1		V-опыт Б2
	молодое	готовое	молодое	готовое		молодое	готовое	молодое	готовое	молодое	готовое
Объемная доля спирта, %	3,88	4,38	4,23	4,52		3,84	4,34	4,23	4,54	4,35	4,60
Действительный экстракт, мас. %	4,47	3,70	3,58	3,46		4,55	3,70	3,85	3,46	3,70	3,40
Кислотность, к. ед.	2,61	2,44	2,62	2,46		2,60	2,48	2,71	2,41	2,73	2,48
рН	4,64	4,28	4,66	4,28		4,71	4,34	4,62	4,27	4,63	4,26
Цветность, ц. ед.	0,52	0,48	0,51	0,48		0,50	0,48	0,52	0,49	0,56	0,51
Вязкость, мПас	1,690	1,615	1,610	1,563		1,530	1,501	1,460	1,394	1,375	1,310
Аминный азот, мг/ 100 см3	16,2	14,2	15,1	13,4		14,1	12,8	15,2	13,3	15,4	13,1
Действительная степень сбраживания, %	62,7	69,8	68,4	71,8		62	69,8	68,4	71,5	69,7	72,5
Дегустационная оценка, балл	-	22,3	-	22,1		-	21,0	-	22,5	-	22,2
Прозрачность	-	прозр	-	прозр		-	опал	-	прозр	-	прозр
Состав сырья, %	85% солода (Россия) и 15% ячменя (Россия) - контроль		85% солода (Россия) и 15% ячменя (Таджикистан) - опыт		100% солода (Таджикистан) - контроль			50% солода (Таджикистан) и 50% солода (Россия) - опыт		30% солода (Таджикистан) и 70% солода (Россия) - опыт

ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность применения в пивоварении двухрядного ячменя сортов Добрынин и Местный и, допускается, шестирядного Ченад-345, выращиваемых в Согдийской области Республики Таджикистан. Качество двухрядного ячменя сортов Добрынин и Местный соответствует требованиям ГОСТ 5060-86 «Ячмень пивоваренный. Технические условия».

2. Разработаны технологические приемы получения пивоваренного солода из ячменя сортов Добрынин и Местный (Ченад-345) с применением биокатализаторов. Обосновано применение:

мультиэнзимных композиций (МЭК), состоящих из

• МЭК-3 из Амилосубтилина Г3Х, Церемикса 6Х МГ, Нейтразы 0,8 Л, Enzim- -Глюканазы + Целлюлазы (КМЦеазы) в соотношении 1:1:1:1, обеспечивающего следующие активности : АС 0,9 ед./г крахмала; ПС 3 ед./г белка; ОЦА 0,4 ед./г СВ; эндо--глюканазной активности 0,15 ед./г СВ;
• МЭК-2 из Амилосубтилина Г3Х, Церемикса 6Х МГ, Нейтразы 0,8 Л в соотношении 1:1:1, обеспечивающего АС 1,2 ед./г крахмала; ПС 4,2 ед./г белка; ОЦА 0,2 ед./г СВ; эндо--глюканазной активности 0,2 ед./г СВ;

или ферментных препаратов

• Бирзим БГ Супер в количестве эндо--глюканазной активности 4,3 ед./г СВ,
• или Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза), ОЦА 0,8 ед./г.

3. Рекомендовано при производстве пива в Республике Таджикистан заменять импортный солод с показателям по ГОСТ Р 29294-92:

- до 50% - солодом из ячменя сортов Местный и Добрынин (Ченад-345), полученным с использованием МЭК и ферментных препаратов Бирзим БГ Супер и Enzim--Глюканаза + Целлюлаза (КМЦеаза);

- до 15% - ячменем двухрядным указанных сортов и шестирядным сорта Ченад-345.

4. Изучение микробиоты ячменя показало, что микробиологическое заражение ячменя Таджикистана в 50-200 000 раз ниже, чем у ячменя, выращиваемого в Центрально-Черноземном и Сибирском регионах России. В основном микробиота представлена мицелиальными грибами родов Rhizopus, Aspergillus, Alternaria, Fusarium, Helmintosporium, Penicillium и Cladosporium а также бактериями рода Bacillus. При этом отсутствуют мицелиальные грибы родов Mucor, Cochliobolus, Oidium lactis и бактерии родов Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Enterobacter, Xanthomonas, свойственные ячменю указанных регионов России.

5. Разработана технологическая инструкция по производству светлого пивоваренного солода из ячменя сортов Местный и Добрынин (Ченад-345), выращенного в Республике Таджикистан.

Ожидаемый экономический эффект от замены 50% импортного солода в Таджикистане с показателями по ГОСТ Р 29294-92 солодом из указанных сортов составляет 5,47 млн руб. на 1 млн дал пива, от замены 15% солода (по ГОСТ Р 29294-92) ячменем из указанных сортов составляет 2,3 млн руб. на 1 млн дал пива.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Минходжов С.Н Исследование ячменя Республики Таджикистан [Текст] / С.Н. Минходжов, Г.А Ермолаева. // Пиво и напитки.-2008.-№1-С.21.

2. Минходжов С. Н. Исследование пивоваренных свойств ячменя Республики Таджикистан. [Текст] / С.Н. Минходжов, Г.А. Ермолаева, Е.В.Диденко // Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров: Сборник материалов I межведомственной научно-практической конференции. ( М.:, МГУПП, 24-25 апреля 2008 г. ) -М., 2008 г - С. 72-75.

3. Минходжов С.Н. Улучшение качества солода из ячменя Республики Таджикистан ферментным препаратом Бирзим БГ Супер [Текст] / С.Н. Минходжов, Г.А. Ермолаева // Пиво и напитки.- 2008.- № 4.-С. 64-65.

4. Шабурова Л.Н. Микробиота пивоваренного ячменя Республики Таджикистан [Текст] / Л.Н Шабурова, С.Н. Минходжов, Г. А. Ермолаева // Пиво и напитки.- 2008.- № 5.С.- 18-19.

5. Минходжов С.Н. Применение солода из ячменя Республики Таджикистан в пивоварении [Текст] / С.Н. Минходжов // Пиво и напитки. – 2008. - № 6. С. 44-45.

6. Минходжов С.Н. Влияние биокатализаторов на качество солода из ячменя Республики Таджикистан [Текст] / С.Н. Минходжов, Г.А. Ермолаева // Пиво и напитки.- 2009.- № 1.С.- 44-46.

7. Минходжов С. Н. Производство пивоваренного солода из ячменя, выращенного в Республике Таджикистан. [Текст] / С.Н. Минходжов, Г.А. Ермолаева // Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров: Сборник материалов II межведомственной научно-практической конференции. ( М.:, МГУПП, 16-17 апреля 2009 г. ) -М., 2009 г - С. 64-67.