автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка способов повышения стойкости пива от коллоидных помутнений



Государственны!! комитет Российской Федерации по высшему

образованна

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕ!П!ЛЯ АХАД&ИИ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи УДК: 663.152.321:663.45.004.3: 661.182.6(043.3)

ИБРАГШ АХМАД САММУР

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПИЗА от к(шю:ишх ПОМУТНЕНИЙ

Специальность 05.18.07 - Технология продуктов брояения, алкогольных и безалкогольных напитков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата

технических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафодре "Процессы ферментации и промышленного бнокатализа" Московской государственной академии пищевых производств

Научные руководители: Лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук,

профессор К.Л.Калунянц

Кандидат технических наук, доцент Р.А.Колчева

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Б.А.Устинников Каццвдат технических на/к К.В.Кобелов

Ведущая организация: Московский пивоваренный завод им. Бадаева

Защита диссертации состоится "/7 " Ш-рнЯ 1993 г.

в _ час. на заседании Специализированного Совета К.063.51.04

при Московской государственной академии пищевых производств но адресу: 125080, Ыосква, А-80, Волоколамское шоссе, II.

С диссертацией можно .ознакомиться в библиотеке ЫГАПП Автореферат разослан "М- " ЛиЦ{ 1993 г.

Ученый Секретарь Специализированного Совета

к.т.н., доцент Садова А.II.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в России, Сирийской Арабской Республике и других странах предусматривается широкое внедрение в пивоварение новых технологий .и дальнейшее повышение качества выпускаемой продукции, в первую очередь, за счет ускорения темпов технологического процесса. Благодаря быстрому развитии сов -ременной отрасли науки-биотехнологии открываются новые широкие возможности интенсификации производственных процессов.

В пивоваронии исследования направлены на усовершенствование тохнологил и интенсификации технологических процессов. Особенно иного работ посвящено разработке ускоренных способов брожения, основанных на усилении жизнедеятельности дрожжей, предложены различные способ'! ускорения брожения и добравивания пива. Исследования применения растворишх биокатализаторов также направлены на усовершенствование технологических процессов в целях улучшения качества выпускаемой продукции при одновременном снижении её себестоимости.

В настоящее время ощущается недостаточное обеспечение населения пивом. Это объясняется целым рядом причин, одними из которых являются недостаток мощностей, отсутствие интенсивных технологий, необеспеченность сырьем и его низким качеством.

В связи с этим возникли различные проблемы по интенсификации производства приготовления пива и повышения его стойкости.

В России пиво пользуется большим спросом, но с увеличением производства его пути к потребителю удлиняются и часто становятся неконтролируемыми. Все это привело к необходимости получения пива с повышенной стойкостью при длительном хранении.

В Сирийской Арабской Республике важнейшими проблемам:! пивоваренного производства являются увеличение выпуска пива, улучшение его качества. Учитывая, что в САР выпускается только пастеризованное пиво, то повышение его коллоидной стойкости является актуальным.

Однако с увелпчензоы выпуска пива возможность более ддлтоль -кого хранения его приобретает пэрвоотопенное значение. При этсч становятся необходимый исследования способов поютепия биологической и коллоидной стойкости пиьа и всзмошюстой их практического применения. Совершенствование технологических процессов, обеспечивающих их интенсификацию и высокое качество готового пива, является в настоящее время весьма актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью работы -яиклась-разработка

технологии, предусматривающая интенсификацию процесса брожения пивного сусла и получение пива с повышенной коллоидной стойкостью.

Работа предусматривала решение следующих конкретных задач:

- исследовать возможность использования целлюлолитического ферментного препарата на стадии брожения для интенсификации процесса и получения пива высокой стойкости;

- определить оптимальную дозировку ферментного препарата;

- разработать ыультиэнзимную композицию, имеющую такое соотношение ферментов, которое будет способствовать повышению степени сбраживания пива;

- используя метод гель-хроматографии изучить динамику фракционного белково-углеводного состава экстракта сбраживаемого сусла;

- исследовать физико-химические показатели молодого пива.полученного по разработанной технологии и контрольных образцов;

- провести полупроизводстввнные испытания способа сбраживания сусла с оценкой качества готового пива.

Научная новизна работы. Изучено влияние растворимого ферментного препарата цптолитического действия Ксилоглюканофоетидина П101 и обоснована возможность его применения на стадии главного брожения пивного сусла для интенсификации процесса, повышения коллоидной стойкости пива и изучено влияние Ксилоглюканофоедитина ПЮХ на жизнедеятельность дрожжей.

Внявлена закономерность процесса брожения. Впервые показана возможность применения целлюлолитических ферментных препаратов на стадии главного брожения.

Разработана новая мультиэнзимная композиция, состоящая из Ксилоглюканофоетидина ПЮХ и Амилоризина -ПЮХ, позволяющая улучшать состав молодого пива, соотношение высоко-, средне-, и ниэко-молвкулярных белков и углеводов пива, получить пиво высокой стойкости и сократить продолжительность процесса главного брожения.

Практическая пенность работа. Разработан на основе полученных экспериментальных данкьх способ сбраживания пивного сусла с использованием ферментных препаратов.

Разработанная технология позволяет интенсифицировать процесс, главного брожения, совдатить его длительность на одни сутки и повысить стойкость готового пастеризованного пива до трех и более месяцев.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной

технологии составит 1779,92 тыс.руб. в год.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на: Всесоюзной научно-практической конференции "ферменты - народному хозяйству" (г.Черновцы,1990); 8-ii конференции молодых ученых и специалистов, МТИПП (г.Москва,1991); 4-й Всесоюзной научно-технической конференции (г.Кемерово.1991).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы одна статья, имеется 3 публикации тезисов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит /¿^рисунков и {Q таблиц. Библиография включает 170 наименований, из них 110 работ в зарубежных изданиях.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Обзор литературы

Изложены современные представления о нарушении коллоидной стойкости пива при хранении. Рассмотрели пути и способы интенсификации процесса брожения пивного сусла и повышения коллоидной стойкости готового пива с'использованием технологических приемов, адсорбентов и ферментных препаратов.

2. Экспериментальная часть 2.I..Материалы и методы исследования

Объектами исследований явились ферментные препараты Ксило-глюканофоетидин ПЮХ, Ашлоризин ПЮХ, сбраживаемое сусло и готовое пиво типа Еигулевское.

Анализ ферментных препаратов, сусла и пива проводили по общепринятым методикам. Однако, использовались такие современные методы исследования как автоматическое анализирование углеводного состава сбраживаемого сусла па высокоэффективном жидкостном хроматографе " Gi'Son ", такжв использовали для анализа углоьодов п белков сбраживаемого сусла-метод гель-хроматография на сефа-дексз Q-50.

Содержание видимого экстракта определяли пикпоматричесюш методом, действительного экстракта и мапсовуп дога спирта- методом дистилляции, количество выделившегося диоксида углерода - по уменьшению массы сбраживаемого сусла, активную кислотность - с

помощью рН-метра, титруемую - методом выноса капель при титровании NaOH , относительную вязкость - с помощью вискозиметра Оствальда (Мальцев, 1976; Колчева,1988).

Содержание с£-амшшого азота, ^-глюкана, полифенолов, анто-цианогенов, мутность определяли по методикам Европейской пивоваренной конвенции (ЕВС), растворимый белок - методом Лоури (Мальцев,1976), таниновый показатель - методом ВНИИПШ (Колчева,1988), редуцирующие вещества находили методом Шомодьи-Нельсона (Рухлядева, 1981).

Микробиологический контроль дрожжей проводили по общепринятым методикам (Слюсаренко,1984).

Активности ферментных препаратов определяли: амилолитическую по ГОСТ 20264.4-74: осахаривающую - с определением редуцирующих Сахаров иодометрическим методом (Рухлядева,1981), J -глнжаназную с определением образующейся глюкозы методом Шомодьи-Нельсона, пептидазнута - модифицированным методом Ансона по ГОСТ 20264.2-74.

2.2. Выбор целлюлолитического ферментного црепарата при производстве пива с повышенной коллоидной стойкостью

Цри выборе ферментных препаратов руководствовались тем, что для достижения поставленных задач необходимо уделять особое внимание ферментным препаратам с достаточными активностями фермен -тов, гидролизующих полимеры сбраживаемого сусла, влияющие на коллоидную стойкость готового пива.

На основании проведенного литературного обзора сделан вывод о перспективности применения целлюлолитического ферментного црепарата для повышения стойкости пива. Сравнительный анализ характеристик ферментных препаратов из литературных источников, а также принимая во внимание степень очистки и их возможный выпуск в промышленном масштабе нами сделано предпочтение Ксилоглюкаво-фоетидину ЩОХ.

Ферментный препарат Ксилоглюканофоетидин П10Х содержит в своем комплексе наряду с высокими гемицеллюлазнрй, экзо-,/3 -глюканазной, ^-глюкозидазной активностями, достаточные эндо-и экзопептидазные активности.

2.2.1. Исследования влияния ферментного црепарата Ксило-глюканофоетидина ПЮХ на процесс брожения и показатели молодого пива

В целях определения эффективности ферментного препарата Кси-

логлюканофоетидина П10Х, изучения его влияния на процесс брояения. и показатели молодого пива был проведен опыт, в котором дозировка -препарата составила 5 г/рал сусла.

В ходе опыта ферментный препарат растворяли в небольшом количестве сусла, затем добавляли в основное сусло и через 2 ч вносили дрояжи в количестве 20 млн клеток на I мл сусла. Процесс проводили при температуре 5-9°С в течение 7 суток. Каждые сутки изучали изменение физико-химических показателей сбраживаемого сусла.

Из полученных результатов наблюдалось, что содержание спирта увеличивалось в опытном молодом пиве по сравнению с контролем (без добавления препарата) на 29$, степень сбраяивания - на 30 %, что привело к сокращению длительности процесса брожения до 3,5-4 суток. Содержание белка по Лоури уменьшалось на 35$, таниновый показатель (содержагае фракции А по Лундпну) - на 52%, по сравнению с контролем. Результаты предварительного опыта дают основание сделать вывод, что использование Ксилоглюканофоетидина ПЮХ эффективно для интенсификации процесса брожения и повышения коллоидной стойкости готового продукта. Однако, такая дозировка чрезмерна, о чем свидетельствует слишком глубокое сбражиЕание, низкое значение остаточного экстракта в молодом пиве, что не обеспечит полноту вкуса и необходимое ценообразование готового пива.

2.2.2. Разработка оптимальной дозировки ферментного препарата Ксилоглюканофоетидина ПЮХ

Учитывая высокую стоимость ферментных препаратов и их дейст- v вие на биохимический состав сбравиваемого пивного сусла на стадии главного брозения оптимальным вариантом будет минимальная дози -ровка ферментного препарата, обеспечивающая интенсификацию про -цесса и получение готового продукта высокого .качества.

Вопрос о дозировке Ксилоглюканофоетидина I1I0X моват..быть решен только экспериментальным путем, при этом необходимо учитывать влияние в первую очередь цитолитического комплекса на вязкость, сбраяиваемне сахара, или накопление спирта, пептидаз - на белковые вещества, фракцию А (по Лундину) и «¿-аминннй азот.

Для определения оптимально!! дозировюг ферментного препарата проводили серию опытов с добавлением различного количества прена/-pava, а контролем служило сусло, сбраживаемое без добавления фяр-мэнтного препарата. Дозировка формеитпого препарата в разных опытах составила 0,01; 0,1; 0,15; 0,5; 0,75; I г/дал cyo.ti. Кая дно сутки такзе изучали изменение фазино-химичйских покнэак>£*Л сбра-

живаемого сусла, в табл.1 представлены полученные данные при добавлении ферментного препарата дозировкой 0,1 г/дал сусла. Ана -логичные результаты получили при добавлении ферментного препарате различного количества.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что в опытных образцах в-присутствии препарата происходит более полное и глубокое сбраживание сусла, улучшение показателей молодого пива

Существенное изменение основных показателей сбраживаемого сусла наблюдается на первые четверо суток брожения. Так три взаимосвязанных показателя (экстракт, спирт, диоксид углерода) изменяются следующим образом.

Снижение содержания видимого и действительного экстракта в молодом пиве различных опытов составило 2; в,4; 10,4; 19,2; 21,4; 24,8$ и 3; 6,7; 9; 14,3; 17,5; 18,8$, соответственно.

Содержание спирта также увеличивалось при тех же дозировках на 2,2; 6,5; 8,8; 14,4; 16,5; 18 %. Количество выделившегося диоксида углерода - на 2,4; 4,8; 7,5; 10,2; 14; 17,1$, соответственно.

От содержания спирта, экстрактивных веществ в молодом пиве зависит значение степени сбраживания, которое увеличивалось в опытных образцах на 2,7; 6,6; 8,8; 14,3; 17,1 и 18,6$.

Дая динамики азотсодержащих соединений определяющими являются катализ реакций гидролиза под влиянием пептидаз ферментного дрепарата и ассимиляция дрожжами.

Величина танинового показателя главным образом определяется активностью эндопептидазы,.гпдролизующей внутренние пептидные связи белковых молекул. Белок, определяемый методом Лоури,зависит как от активности эндо-, так и экзопептидазы, гидролизушей концевые пептидные связи. Однако для сравнения данных изменений танинового показателя и белка эта зависимость рассматривается от концентрации эндопептидазы.

Цри добавлении ферментного препарата дозировкой 0,01; 0,1; 0,15; 0,5; 0,75; I г/дал увеличивалась концентрация эндопептидазы с 0,19 до 19 ед./дал, при этом содержание белка по Лоури в молодом пиве опытных образцов по сравнению с контролем уменьшалось на 9; 17; 21; 32; 37; 44$, соответственно.

Аналогичный вывод можно сделать при анализе динамики танинового показателя, так как количество высокомолекулярных белков зависит от концентрации эндопептидазы в сбраживаемом сусле. Из по-

Таблица I

Изменение физико-химических показателей пивного сусла в процессе брожения при дозировке Ксилоглкжанофоетидина П10Х 0.1 г/дал

Показатели

¡Исходное! Продолжительность брожения, сут, |сусло [ 112 ! 3 ! 4 !5 !

6 ! 7

Видимый экстракт, %

Действительный экстракт, %

11,0

К 10,295 9,691 8,525 6,20 4,993 4,567 4,216

О 9,993 9,376 7,975 5,878 4,692 4.241 3,863

К 10,559 9,993 8,854 7,411 6,225 5,754 5,418

О 10,331 9,679 8,281 7,115 5,990 5,480 5,055

Содержание спирта, %мас. К 0 0,16 0,32 0,48 0,64 1,06 1,34 1,78 1,94 2,38 2,50 2,61 2,73 2,78 2,96

Видимая степень сбраживания, К 0 5,4 8,9 11,5 14,4 22,3 27,2 43,5 46,5 54,5 57,3 57,8 60,7 61,1 64,3

Действительная степень сбравивания.% к 0 2,9 5,2 8,8 II,7 19,3 24|4 32,4 35) 3 43,3 44,5 46,9 49)3 50,0 53,3

Конечная степень сбраяи- 76,8

вания, %

РН 5,5 к 0 5,3 5,2 5,0 4,7 4,8 4,6 4,6 4,5 4,5 4,4 4,45 4,35 4,4 4,3

Титруемая КИСЛОТНОСТЬ/ мл Ш.ЫаОН/ 100 мл 1,8 к 0 1,8 1,83 1,82 1,84 1,87 1,92 1,93 2,2 2,0 2,3 2,2 2,4 2,2 2,45

Вязкость. мПа.с 1,67 к 0 1,66 1,65 1,64 1,61 1,6 1,57 1,56 1,51 1,54 1)48 1,50 1,44 1,-*1 1,32

Редуцирующие вещества, г/100 мл 5,65 к 0 5,15 5,76 3,84 4,32 2,76 3,25 2,18 2,67 1,97 2,14 1,76 1,85 1,53 1,79

Белое по Лоури, г/100 мл '0,58 к 0 0,56 0,53 0,52 0,49 0,50 0,46 0,46 0,42 0,44 0,40 0,43 0,37 0,42 0,35

Таниновый показатель, ед. опт.плотности 0,55 к 0 0,54 0,51 0,53 0|50 0,50 0,45 0,48 0,40 0,46 0,38 0,45 0,37 0,43 0,31

«¿-Аминный азот,мг/100мл 15,2 к 0 14,9 15,3 14,Г 14,9 12,3 П,5 И.4 12,3 10,5 12,0 9,3 10,0 9,9 10,3

Количество выделившегося С09, г/10Сгш. - к 0 0,12 0,23 0,41 0,54 0,89 1,13 1,53 1,67 1,92 2,0 2,37 2,48 2,49 2,61

лученных результатов в опытных образцах о повышением концентрации эндопептидазы с 0,19 до 19 ед./дал значение танинового показателя уменьшилось от 4,9 до 50 %.

. Во время сбраживания пивного сусла часть его еминного азота ассимилируется дрожжами. Повышенное содержание свободных аминокислот в опытных образцах также свидетельствует о протекании гидролиза высокомолекулярной фракции белков до низкомолекулярных пептидов и аминокислот.

Содержание «¿-аминного азота уменьшается при сбраживании сусла, но его содержание в опытных образцах превышает контрольное значение. Разница между значениями этого показателя в опытных и контрольных образцах увеличивается с повышением дозировки ферментного препарата, соответственно с повышением концентрации экзопептидазы в сусле.

В различных опытах с повышением дозировки фермента с 0,01 до I г/дал увеличивается концентрация экзопептидазы с 0,32 до 32 ед./дал, при этом содержание «¿-ампнного азота в опытных образцах молодого пива по сравнению с контролем увеличивалось от 3,2 до 31,2 %.

Ферментный препарат Ксилоглюканофоетидин ШОХ помимо ферментов, гидролизуточшх высокомолекулярные белковые соединения, содержит в своем комплексе ферменты (амилазы и целлюлолитические), гидролизующие полисахариды и декстрины, об этом свидетельствует изменение'содержания редуцирующих веществ в опытных образцах.

Увеличение содержания редуцирующих веществ в молодом пиве опытных образцов при тех же дозировках ферментного препарата по сравнению с контролем составил^ 3; 17; 20; 35; 38,6; 42$, соответственно. с

В результате сбраживания пивного сусла в присутствии фер -ментного препарата и изменения его биохимического состава изменяются другие показатели. В опытных образцах по сравнению с контролем понижается рН, а также вязкость молодого пива, что объясняется уменьшением содержания экстракта и высокомолекулярных соединений. Опытное молодое пиво имело большую прозрачность.

Для сравнения эффективности применения различных доз ферментного препарата можно выполнить кинетические расчеты. При этом изучалась убыль сбраживаемых Сахаров, характеризующая процесс брожения.

Убыль сбраживаемых Сахаров можно определить следующим обра-

о

зом. Их начальная концентрация может быть найдена при определении конечной степени сбраживания, а количество сброженных Сахаров точно проанализировать затрудняется сложностью процесса, но можно принять по убыли экстрактивных веществ, либо умножением коэффициента Беллинга на количество спирта.

Допущением является величина исходной концентрации сбраживаемых Сахаров, которая не учитывает их дополнительное образование под влиянием ферментов. Поэтому в данных расчетах может быть найдена только кажущаяся константа скорости реакции.

Если расалатриваемые процессы брожения без ферментных препаратов и при добавлении их различного количества являются реакциями первого порядка, то зависимость логарифма концентрации сбраживаемых Сахаров от продолжительности процесса должна тлеть прямолинейный характер.

Установлено, что функция ^ от времени в контрольных и опытных образцах практически во всех случаях имеет вид прямой линии после двух суток брожения.

Константа скорости реакции первого порядка (К) определяется по уравнению:

К _ 2,ТО („

Л ТГ 3 Сх

где: С„ - содержание сбраживаемых Сахаров в начальном сусле, г/100 мл;

С^- содержание сбраживаемых Сахаров в момент времени К, г/100 мл.

Значение (К) для третьих, четвертых и пятых суток брожения и КСр0Д приведены в табл.2.

Изменение константы скорости реакции сбраживаемых Сахаров в зависимости от дозировки ферментного препарата, представлено на рис.1, которое имеет следующую математическую зависимость:

X

У =-:-

68,0949 X + 3,3325

где: У - значение К, ч~*;

X - дозировка ферментного препарата, г/дал,

Зная К,количество сбраживаемых Сахаров за время V можно рассчитать по формуле: С = С_ (I- ё" ). ~ -

Таблица 2

Кинетические изменения сбраживаемых Сахаров при разных дозировках Ксилоглюканофоетидина ПЮХ

Контроль ! Дозировка !Продолжительность брожения, сут }

! ферме нтного!__! лсред,

!ОДгЖаТа' 1-2--^-1 я-1

!! ! К, ч-1 !

Контроль 0 4,7-Ю"3 7,2'Ю-3 9,45' Ю~3 0,0078

I 0,01 5,7'Ю-3 7,9'Ю-3 9,9 'Ю-3 0,0085

2 0,1 7.ГНГ3 9,04'Ю"3 0,0115 0,0099

3 0,15 7,5'Ю"3 9,9-Ю"3 0,0121 0,011

4 0,5- 7,5-Ю"3 0,013 0,015 0,0126

5 0,75 8,7-Ю"3 0,0137 0,017 0,0133

6 1.0 9,0-Ю-3 0,0139 0,0193 0,0138

Для оцределения оптимальной дозировки ферментного црепарата необходимо сравнить его действие на различные показатели сбраживаемого сусла и одновременно определить соответствие показателям более стойкого пива.

На рис.2 представлено значение отдельных показателей молодого шва выраженных в процентах к контролю, цри различных дозировках ферментного препарата.

Учитывая требования к суслу,, предназначенному' для получения стойкого пива, необходимо повысить степень сбраживания молодого пива примерно на Ъ%, уменьшать содержание высокомолекулярных белков до значения танинового показателя, равного 0,30 ед.опт. плотности (Покровская Н.В..Каданер Я.Д.,1978).

Обобщая полученные данные можно сде'лать вывод, что при внесении ферментного препарата дозировкой 0,12-0,15 г/дал можно оптимизировать азотсодержащих соединений. Однако значение степени сбраживания достигает требуемой величины только при добавлении препарата из расчета 0,22 г/дал.

Таким обраэом, можно считать, что оптимальная дозировка фер ментного препарата составляет 0,12-0,15 г/дал, а для повышения степени сбраживания молодого пива, при той же дозировке, можно использовать ферментные препараты амплолитического действия совместно с препаратом Ксилоглюканофоетидина ПЮХ в мультиэнзимной композиции.

> -2 1,5-10

-2

I.0-I0

-2

0,5-10

0,01 cao, 15 Дозировка фзт

0,5 0,75 1,0 .'энтксгс препарата,г/дал

Rto.I. Зависимость К от лозировкн фэр;лбП2кого т^репарата

за те ли опытного молодого пива: I- степень сбражи-

вания; 2-содержание белка по Лоури; 3-таниновый показатель.

Повышение степени сбраживания за счет увеличения дозировки препарата нежелательно по экономическим соображениям, однако можно изучить возможность разработки более эффективного комплексного ферментного препарата, применяемого в той же дозировке.

2.3. Разработка комплексного ферментного препарата

Учитывая, что.ферментный препарат Ксилоглюканофоетидин П10Х не гадает высокоактивных амилаз, мы изучили возможность для совместного использования КсилоглюканофоетидинаПЮХ и Амилоризина ПЮХ с целью частичного гидролиза декстринов пивного сусла под действием его амилаз и повышения степени сбраживания молодого пива. .

Для определения оптимального соотношения данных препаратов была поставлена серия опытов, в которых соотношение ферментов Ксилоглюканофоетидина ПЮХ : Амилоризина ШОХ варьировалось 3:1 (МЭК-1); 1:1 (МЭК-2) и 1:3 (МЭК-3). Суммарная дозировка препаратов составила 0,15 г/дал.

Сочетание определенных количеств протеаз обеспечивает высокую степень использования белковых веществ с одновременным накоплением достаточного количества низкомолекулярных продуктов про-теолиза для нормальной жизнедеятельности дрожжей. Наличие в комплексе МЭК экзо-гемицеллюлазы и эндо- ,/3-глюка назы способствует гидролизу некрахмальных полисахаридов ячменя, в том числе /3 -глюкана.

Сравнивая динамику физико-химических показателей сбраживаемого пивного сусла при внесении ферментных препаратов наблюдается повышение накопления спирта в молодом пиве и, соответственно, значения действительной степени сбраживания, с повышением концентрации ферментного препарата Амилоризина ПЮХ в составе МЭК.

При сбраживании пивного сусла содержание экстрактивных ве -ществ изменяется более значительно в опытных образцах. Видимое и действительное содержание экстракта в молодом пиве опытных образцов при использовании МЭК-1, МЭК-2, МЭК-3 по сравнению с Контролем уменьшалось на 9,7; 14,8; 19,8# и 10,'9; 16,5 и соответственно. Содержание спирта увеличивалось на 11,3; 15,8; 18,3$ и, следовательно, степень сбраживания на 14,5; 19,5 и 22,5%,соответственно.

Содержание белка по Лоури и таниновый показатель в ходе сбраживания сусла в опытных образцах при использовании МЭК раз -

личного соотношения по сравнению с контролем уменьшились, причем разница возрастает с повышением концентрации ферментного препарата Ксилоглкжанофоетидина П10Х в составе МЭК. При использовании МЭК-1 снижение содержания белка по Лоури составило 20,4/5, цри использовании МЭК-2 - 16% и МЭК-3 - 11,45?, а для танинового показателя для тех же комплексных препаратов - на 29,5; 25; 20,4$, соответственно. Содержание -аминного азота в молодом пиве опытных образцов по сравнению с контролем увеличивалось на 12; 8 и 4^соответственно.

Цри использовании НЭК с повышением в её составе концентрации Ксилоглюканофоетидина ПЮХ возрастает активность ферментов, гидролизующих белковые вещества, о чем свидетельствует изменение азотсодержащих соединений в ходе сбраживания пивного сусла.

Необходимо учитывать, что пиво,' полученное по разработан -ной технологии, предназначено для пастеризации. При нагреве происходит повышение скорости многих химических реакций, что приводит к возрастанию склонности пива к коллоидному помутнению из-за окислительных превращений полифенолов, полипептидов и реакции меланоидинообразования, в результате чего происходит изменение цвета, запаха и вкуса пива.

Интенсификация процесса брожения при использовании МЭК различного соотношения создает предпосылки для рекомендации сокращения его длительности. В молодом пиве опытных образцов степень сбраживания, равная требуемому значению для более стойкого пива, достигается за 6; 5,55; 5,3 суток брожения, соответственно.

Как известно из научных исследований и практики пивоваре -ния в слабовыбраженном пиве после пастеризации появляется хлебный, пли "пастеризационный" привкус, оно имеет низкую коллоид -, ную стойкость. Однако азотсодержащие вещества также играют большую роль в решении проблемы повышения коллоидной стойкости пива. Поэтому следует обратить большое в шатание на содержание этих веществ, особенно высокомолекулярных соединений.

Сравнивая полученные результаты анализа показателей молодого пива при использовании коглплексных ферментных препаратов можно отметить, что использование МЭК-1 удовлетворяет предъявлявмым требованиям для получения более стойкого пива. Также обращая внимание на другие показатели молодого пива можно считать, что оптимальное соотношение ферментных препаратов Ксилоглюканофоетидина ПЮХ, Амилоризина ПЮХ составляет 3:1 (МЭК-1). В дальнейшем

этот комплексный ферментный препарат обозначается как МЭК.

В атом комплексном ферментном препарате соотношение активностей эндопептидаза:экзопептидаза:АС: эндо- -глюка на за составляет 1:1,7:34:216.

2.4. Исследование белково-углеводного состава • сбраживаемого сусла

Для получения пива высокого качества определяющее значение имеет соотношение высоко-, средне- и низкомолекулярных азотистых соединений, сбраживаемых и несбраживаемых углеводов. Для определения этого соотношения был проведен анализ сбраживаемого

сусла методом хроматографии.

Каждые сутки изучали изменение белково-углеводного состава сбраживаемого сусла. Процесс брожения проводили с добавлением комплексного ферментного препарата МЭК суммарной дозировкой 0,15 г/дал.

В нашей работе для фракционирования углеводов использовали высокоэффективный жидкостный хроматограф (Wilson ), а также гель-хроматографию через слой сефадекса Cj -50.

2.4.1. Исследование динамики углеводов сбраживаемого сусла с помощью высокоэффективного жидкостного хроматографа " Gf'son

Цри анализе диаграмм, полученных при фракционировании контрольных и опытных образцов, наблюдается, что в опытном образце 'до пятых суток брожения содержание глюкозы и мальтозы превышает контрольное значение. Однако в молодом' пиве они практически на определяются. Содержание других углеводов, которые выходили позже и имеют более высокую молекулярную массу в опытном образце, было меньше, чем в контроле, что свидетельствует о протекании их гидролиза под действием комплексного ферментного препарата.

2.4.2. Исследование динамики белково-утлеводного состава сбраживаемого сусла методом гель-хроматоцрафии

2.4.2.1. Фракционирование азотистых соединений

Бил изучен белковый состав сбраживаемого пивного сусла и получена зависимость объема выхода белков от молекулярной массы, которая имеет следующий вид:

Ve /V„ = 5,688997 - 1,045251 t<j

где: N/6 и V) - объем выхода вещества и свободный объем колонки.

Сравнивая динамику белковых вешеств модно отметить, что значительные изменения претерпевают высокомолекулярные фракции (рис.3): так количество белков с молекулярной массой выше 35000 уменьшаются в 4 раза, 2400-35000 - почти в 3 раза, 13000-24000 и 600-13000 -в 2,5 раза. С другой стороны низкомолекулярные фракции, необходимые для формирования вкуса и аромата пива на стадии его дображивания и созревания, возрастают почти в 12 раз, возможно, в результат« гидролиза высокомолекулярных белков (табл.3).

2.4.2.2. фракционирование углеводов методом гель-хромато-црафии

Дри фракционировании углеводов сбраживаемого сусла получили зависимость объема выхода углеводов от молекулярной массы, которая имеет следующий вид:

5,6385975 - 1,0207044 Ц Мди.

Полученную колибровочную кривую могло использовать для анализа углеводов сусла в ходе процесса бронения.

Из полученных данных следует, что при брожении происходит количествеиное и качественное изменение углеводного состава (рис.4-). Низкомолекулцрная фракция, включающая углеводы от моносахаридов до соединений из 6 глкжозных остатков и составляющая 2/3 углеводов уменьшается в процессе брожения примерно в 2 раза за счет потребления сбравлваемых Сахаров дродаевыми клетками. Для всех остальных фракций существует тенденция к уменьшению,однако их количественные изменения в процессе брожения различны. Фракция 30000 за пять суток уменьшается более чем в 4 раза, на шестые и седьмые сутки, по-видимому,присутствуя в незначительных количествах, не определяется. Углеводы с молекулярной массой 22000-30000 к шестым суткам уменьшается в 7,5 раза и далее не определЙется. Другие фракции уменьшаются следующим образом: 16000-22000 - в 5 раз, 4500-16000 -в 5,5 раза, 1000-4500 - в 1,7 раза. Это результат действия не только амилаз, но и гемйцеллю-лазннх ферментов(р«.5) •

Изучая изменение углеводного и белкового состава сбраживаемого сусла шяно отметить, что в присутствии комплексного фер -ментного препарата ГЛЭК происходит уменьшение высокомолекулярных фракций белков и углеводов, участвующих в образовании помутнения

Таблица 3

Изменение фракционного состава белковых веществ сбраживаемого сусла

Молекулярная!

Содержанке белковых веществ

масса ¡Исходное !сусло » Продолжительность брожения, сут.

! I ! 2 ! 3 | 4 ! 5 ! е 7

!г/ ! 2 ! 100мл! * !г/ ! « !100мл! * !г/ ! а 1т/ ! а 1т/ ! ! ЮСМл! /о ! 100мл! ^ ! 100мл! " !Г/ ! г» !Ю0мл! * \т/ ! * !100мл! " !Г/ 1 а !100ыА! "

>35000 0,086 14,02 0,08 13,9 0,07 13,4 0,065 13,5 0,054 12,2'0,043 10,1 0,04 10,2 0,02 5,8 24000-35000 0,042 6,85 0,035 6,1 0,03 5,8 0,025 5,2 0,021 4,8 0,017 4,0 0,016 4,1 0,015 4,3 13000-24000 0,109 17,8 0,1 17,3 0,08 15,3 0,08 16,7 0,055 12,5 0,05 11,7 0,055 14,1 0,042 121 | 600-13000 0,23 37,5 0,24 41,6 0,233 44,6 0,21 43,6 0,20 45,4 0,192 45,2 0,13 33,2 0,10 28,9

187-600 0,136 22,2 0,103 17,8 0,09 17,2 0,07 14,6 0,061 13,8 0,053 12,5 0,06 15,3 0,049 142

<187 0,01 1,63 0,019 3,3 0,019 3,7 0,031 6,4 0,05 11,3 0,07 16,5 0,09 23,0 0,12 34,7

го

ВСЕГО

Опыт 0,613 100 0,577 100 0,522 100 0,481 100 0,441 100 0,425 100 0,391 100 0,346 100

Контроль 0,620

0,620

0,58

0,55

0,51

0,49

0,46

0,44

Содержание утлеьодсв,

мг/мл

а

а t-t

м 1

H

< a

о g s

g

i °

° M

st tu ù> a

Бело по Jíoyiя, мг/мл

Рис. 5 Динамика средне- и высокомолекулярных углеводов при сбраживании пивного сусла

в пиве, что создает предпосылки о получении более стойкого пива с хорошим качеством. —

2.5. Исследование влияния ферментных препаратов на жизнедеятельность пивных дрожжей

Разработанная технология получения коллоидностойкого пива предусматривает использование комплексного ферментного препарата МЭК. В литературе не приводятся данные о влиянии ферментов, добавляемых на стадии главного брожения, на свойства дрожжей.

Проблема повторного использования генераций не может быть решена без дополнительного исследования на ход брожения, но и на физиологическое и морфологическое состояние дрожжей.

В результате исследований можно сделать вывод, что добавление комплексного (ферментного препарата нё стадии главного брожения незначительно влияет на морфологические свойства дрожжей, но в то же врет вызывает изменение физиологических свойств (табл.4).

Пивные дрожжи, использованные в процессе брожения пивного суслэ с добавлением комплексного ферментного препарата, тлеют более высокую бролильнуи активность по сравнении с контрольными дрожжами. Кроме того, эти дрожжи могут быть использованы, как дрожжи последующей генерации.

Динамика показателей сусла в процессе сбраживания дрожжами второй генерации и'характеристика молодого пива позволяет отметить их высокую бродильную активность и возможность многократного использования.

2.6. Сравнительные характеристики контрольного и опытного пива

В полупроизводственпых условиях проводили брожение пивного сусла и дображивакие пива, полученные данные при анализе контрольного и опытного пива представлены в табл.5.

Проведенные исследования показали, что разработанная технология получения пива с повышенной коллоидной стойкостью с применением комплексного ферментного препарата, позволяет получить более стойкое пиво.

Таблица 4

Изменение физиологических и морфологических свойств дрогшей при брожении с добавлением комплексного ферментного препарата

Показатели

¡Исходные ! Продолжительность брожения, сут. !дрожки !

Л 2

Прирост биомассы дрожжей,х10° кл/1 мл К 0 20,0 20,0 _ : - - 46,7 76,7

Кол-во почкую- К 12,2 42,9 60,9 63,6 59,1 20,5 - 5,8

щихся клеток,% 0 12,2 60,9 63,4 67,1 67,1 29,5 - 13,3

Общее кол-во меток, х10°кл в "К 20,0 12,3 9,0 7,5 4,5 1,7 - 0,6

I мл сусла 0 20,0 13,1 9,2 8,2 6,1 2,1 - 0,95

Размеры клеток, к 8,73- 6,0-1 9,36*6,56

мкм 0 8,73' 6,04 8,61-6,45

Таблица 5

Физико-химические показатели контрольного и опытного пива

Показатели

¡Исходное! Пиво ;°УСЛ0 ¡Контроль

! Опыт

Массовая доля сухих веществ,$ 11,0 - -

Действительный экстракт, % - 4,517 4,052

Содержание спирта, /»масс. - 3,24 3,48

Действительная степень сбраживания,$ - 58,3 63,3

Конечная степень сбраживания, % 79,, 7 - -

Вязкость, мПа.с 1,73 1,44 1,35

Редуцирующие вещества, г/ЮО мл 4,84 0,72 0.51

Белек по Лоури, г/ЮО мл 0,53 0,33 0,21

Таниновый показатель, ед.опт.плот. 0,55 0,34 0,22

«¿-Ашнный азот, мг/ЮО мл 15,20 9,1 10,2

У^-Глюкан, мг/ЮО мл 18,45 16,63 14,53

Полифенолы, мг/ЮО мл 17,8 14,1 13,2

Антоцианогены, мг/ЮО мл 3,9 3,3 2,6

Предел осаждения, мл 7 19

(НН4)2$04 /ЮО мл -

Стойкость, сут. - 23 98

Тест 2/1, ед.ЕВС - 2,72 1,56

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология стойкого пастеризованного пива, предусматривающая использование целлюлолитических ферментных препаратов.

2. Исследован процесс главного брожения, предусматривающий добавление биокатализаторов с целью оптимизации биохимического состава сбраживаемого сусла, сокращения продолжительности брожения и получения стойкого пива.

3. Впервые показана возможность в качестве биокатализатора па стадии главного брожения использовать целлюлолитический ферментный препарат Ксилоглгаканофоетидин ПЮХ.

4. Изучена кинетика сбраживаемых Сахаров, определена зависимость константы скорости реакции от дозировки ферментного препарата, что позволяет определить их количество в процессе брожения.

5. Определена оптимальная дозировка Ксилоглюканофоетидина ПЮХ, которая составила 0,12-0,15 г/дал сусла.

6. Разработаны мультиэнзимные композиции, состоящие из Ксилоглюканофоетидина ПЮХ и Амплоризина ПЮХ.

7. Изучена динамика показателей сбраживаемого сусла при внесении МЭК, суммарной дозировкой 0,15 г/дал, при соотношении ферментных препаратов Ксилоглюканофоетидина ПК5Х:Амилоризина ПЮХ как 3:1, 1:1, 1:3.

8. Определено оптимальное соотношение Ксилоглюканофоетидина Ш0Х:Ашлоризина ПЮХ как 3:1, оптимизирующее состав молодого пива и получение более стойкого пива.

9. Показано, методом гель-хроматографии, что под влиянием ' разработанного комплексного ферментного препарата уменьшается

доля мутеобразующих фракций белков и углеводов, это позволяет получить пиво повышенной стойкости.

10. Показано, что добавление комплексного ферментного препарата но влияет отрицательно на жизнеспособность дрожжей'и их повторное использование.

11. В результате проведенных лабораторных исследований и полупроизводственных испытаний по получению пива с повышенной коллоидной стойкостью, установлено, что при использовании разработанного комплексного ферментного препарата на стадии главного брожения сокращается длительность процесса на одни сутки, а

стойкость готового пастеризованного пива повышается до трех и более месяцев.

12. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного способа составляет 1779,93 тыс.руб. в год.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах: _

1. Ибрагим Ахмад, | Калунянц К.А.|, Колчева P.A. .Румянцева Е.В. Влияние Ксилоглюканофоетидина ПЮХ на процесс сбраживания пивного сусла // Тезисы устных и стендовых докладов Всесоюзно? научно-практической конференции "Ферменты - народному хозяйству" (г.Черновцы,1990).- М.: 1990. -С.55.

2. Ибрагим Ахмад, Колчева P.A. Использование Ксилоглюканофоетидина ЩОХ для интенсификации брожения // Тезисы докладов 8-й конференции молодых ученых и специалистов ШИШ. - М.: 1991. -С.55.

3. Ибрагим Ахмад, Колчева P.A. Ускорение процесса сбраживания пьвного сусла // Тезисы докладов 4-й Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка комбинированных продуктов питания" (г.Кемерово,1991). -С.148-149.

4. Ибрагим Ахмад,[ Калунянц K.A.j, Колчева P.A..Каптерова Ю.В.

■ Применение Ксилоглюканофоетидина ПЮХ для повышения стойкости пива // АгроШПТЭИПП, пищевая промышленность /Информационный сборник, Вып.З. - М.: 1992. - С.20-22.