автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологии солода из вьетнамского риса

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО

ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Московский Государственный Университет Пищевых Производств

На правах рукописи

Нгуен Тхи ТхуХыонг

УДК: 663.433: 633.181 (597.7) (43.3)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОЛОДА ИЗ ВЬЕТНАМСКОГО РИСА

Специальность 05.18.07 - Технология алкогольных и безалкогольных

пищевых продуктов

Диссертация на соискание учебной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Е.Ф. Шаненко

Москва - 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение......................................................................................................................................................5

1. Литературный обзор..............................................................................................................8

1.1. Производства и значение риса в жизни народов СРВ............................8

1.2. Использование риса и побочных продуктов его переработки в 8 пивоваренной промышленности..............................................

1.3. Характеристика риса......................... ..........................................10

1.4. Химический состав зерна риса......................................................................................14

1.5. Ферменты риса..............................................................................................................................20

1.6. Факторы, влияющие на прорастание риса..........................................................24

1.7. Способы интенсификации технологии солода................................................25

1.7.1. Физические методы воздействия............................................................................25

1.7.1.1. Физические аспекты обработки ИК-излучением................................27

1.7.1.2. Применение ЭХА воды в пищевой промышленности....................28

1.7.2. Биологические методы воздействия....................................................................29

1.7.2.1. Механизм действия фитогормонов на обмен веществ в 30 растениях..........................................................................

1.7.2.2. Действие фенольных соединений на ферменты в растениях .. 34

1.7.2.3. Интенсификация солодоращения с использованием 36 активаторов и ингибиторов....................................................

2. Экспериментальная часть................................................................................................39

2.1. Материалы и методы исследования........................................................................39

2.2. Результаты и их обсуждения..........................................................................................54

2.2.1. Характеристика риса........................................................................................................54

2.2.2. Влияние физических воздействий на прорастаемость зерна 62 риса.................................................................................

2.2.2.1. Влияние ИК-излучения на прорастаемость зерна риса..................62

2.2.2.2. Оптимизация процесса обработки зерна риса ИК- 68

излучением........................................................................

2.2.2.3. Влияние ИК-излучения на процесс замачивания риса.......... 73

2.2.2.4. Влияние ИК-излучения на физико-химические показатели 75 готового солода..................................................................

2.2.3. Исследование влияния ЭХА воды на процесс замачивания и 77 физиологическую активность зерна риса..................................

2.2.3.1. Влияние ЭХА воды на способность прорастания риса......... 77

2.2.3.2. Влияние ЭХА воды на физиологические и физико- 82 химические показатели зерна риса..........................................

2.2.3.3. Влияние ЭХА воды на процесс замачивания зерна риса....... 84

2.2.4. Влияние биологически активных веществ на прорастаемость 88 зерна риса..........................................................................

2.2.5. Влияние ауторегуляторного фактора dl на процесс 93 солодоращения риса...........................................................

2.2.5.1. Влияние фактора dl на способность прорастания зерна риса 93 и активность ферментов........................................................

2.2.5.2. Влияние фактора dl на амилолитические ферменты 100 рисового солода..................................................................

2.2.5.3. Влияние фактора dl на физико-химические показатели 102 готового солода...................................................................

2.2.6. Разработка технологической схемы производства рисового 104 солода и рецептуры с его использованием.................................

3. Общие выводы............................ .................................. 109

Расчет экономической эффективности................................. 111

Список используемой литературы....................................... 121

Приложения...................................................................... 141

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Пиво является одним из наиболее популярных напитков среди населения стран Европы и Америки. В последние годы пиво стало распространяться и в странах Азии, вытесняя местные традиционные напитки. Значительно выросло потребление пива в Японии, Китае, Вьетнаме и других азиатских странах.

Развитию пивоваренной промышленности во Вьетнаме способствуют крупные компании США, Голландии и других стран, являющихся традиционными производителями и потребителями пива. Создающиеся предприятия работают исключительно на импортируемом сырье, что приводит к значительному повышению себестоимости готовой продукции. Это положение тормозит продвижение пива на потребительском рынке Вьетнама, т.к. до 70% населения относится к группам средне- и малообеспеченного.

Дальнейшее расширение производства пива и организация предприятий без участия зарубежного капитала возможны при создании технологии солода и пива, ориентированных на использование местного сырья. Для Вьетнама одним из возможных видов сырья является рис, посевные площади которого занимают до 80% от всей площади сельскохозяйственных угодий.

Традиционно рис применяется в пивоварении в качестве несоложенного сырья, но его использование свыше 20% требует дополнительного внесения ферментных препаратов. Известны попытки использовать рис для производства солода, но эта технология не нашла широкого применения из-за низкой ферментативной активности получаемого продукта.

Создание технологии рисового солода с повышенной ферментативной активностью актуально для всех стран Азии и в том числе для Вьетнама, т.к.

позволит увеличить долю использования этой культуры в производстве пива, снизить себестоимость и расширить выпуск продукции.

Цель и задачи исследования: Целью данной работы являлось создание технологии рисового солода, приближающегося по физико-химическим показателям к солоду из пивоваренного ячменя.

В связи с поставленной целью были определены основные задачи работы:

■ разработка технологии рисового солода:

- разработка способа замачивания зерна риса, обеспечивающего наибольшее накопление гидролитических ферментов и увеличение проницаемости оболочек,

- выбор способа воздействия на зерно, позволяющего активировать ферментные системы риса,

- изучение влияния биологически активных веществ на ростовые процессы и ферментативный комплекс зерна риса.

■ разработка рецептуры пива с использованием рисового солода.

Научная новизна: Впервые показана возможность использования ИК-

излучения для интенсификации процессов замачивания, прорастания и активации амилолитических и протеолитических ферментов в технологии рисового солода.

Установлено, что значительно ускорить поступление влаги в зерно можно с помощью электрохимически активированной воды. Выявлена корреляция между параметрами ЭХА воды и активацией зародыша.

Впервые показано действие алкилрезорцинов, являющихся ауторегуляторными мембранотропными факторами дифференциации микроорганизмов на зерно. Установлены закономерности воздействия ауторегуляторных факторов на ростовые процессы и состояние ферментативного комплекса зерна риса.

Практическая значимость: Разработана технология получения рисового солода с повышенной ферментативной активностью, позволяющая снизить потерь сухих веществ и сократить длительность технологического процесса.

Разработана временная технологическая инструкция на получение рисового солода.

Разработана программа и методика проведения полупроизводственных испытаний технологии рисового солода для Хатауского пивоваренного объединения.

Разработана рецептура пива с использованием рисового солода.

Экономическая эффективность от использования разработанного способа составляет 11690 тыс. руб. на 1 тыс. тонн

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Производство и значение риса в жизни народов СРВ

Среди зерновых культур, обеспечивающих наиболее высокие и устойчивые урожаи на орошаемых землях, первое место занимает рис. По посевной площади он занимает второе место в мире после пшеницы, а по валовым сборам равен пшенице, и в отдельные годы даже превосходит ее. Рис является не только ценным диетическим продуктом, но и важной агромелиоративной культурой. 90% посевной площади риса сосредоточено в странах Азии, где рис является основным продуктом питания [1,10,61].

Во Вьетнаме возделывается более 500 различных сортов риса зерна на площадях около 5 млн га, что составляющих 80% общей площади посевов. Развитию рисоводства в СРВ способствуют климатические условия, благоприятные для этой культуры и в настоящее время годовое производство риса в стране составляет около 150 млн.т. Стратегия развития сельского хозяйства страны направлена на увеличение производства риса и уже сейчас Вьетнам не только полностью обеспечивает потребности собственного населения, но может даже экспортировать часть зерна. Рацион каждого жителя включает в среднем 500г рисовой крупы, обеспечивающих 2/3 суточной энергетической потребности (примерно 1600 кал) [32, 75, 76, 93, 164, 209, 250, 254].

1.2 Использование риса и побочных продуктов его переработки в пивоваренной промышленности.

Химический состав и высокая питательная ценность делает рис незаменимым сырьем для производства целого ряда пищевых продуктов и кормов. Калорийность риса 3594 ккал/кг, по этому показателю он лишь ненамного уступает пшенице. Однако высокая стоимость риса ограничивает его использование в промышленности. Рис широко применяется в

производстве пива в качестве несоложенного сырья, т.к. стоимость риса и продуктов его переработки ниже стоимости солода, и в рисе отсутствуют антоцианогены, что приводит к повышению стойкости пива. В бродильных производствах рис применяют в виде предварительно оклейстеризованных хлопьев, крахмала, крупки и сечки коротких и длинных зерен, с ферментными препаратами или без них [20, 26, 32, 33,146,199].

В патентных работах [113, 114, 115, 119] показано использование риса в качестве несоложенного сырья в производстве пива. Использование риса в качестве несоложенного сырья вызывает определенные затруднения, т.к. солодовые амилазы практически не действуют на неклейстеризованный и не разжиженный крахмал риса. Для повышения атакуемости крахмала риса ферментами рисовую сечку разваривают с водой с частью солода при атмосферном или избыточным давлением, что приводит к увеличению энергетических затрат [60, 70, 79].

Не смотря на то, что основным способом использования риса в пивоварении является замена им части солода в засыпи, известны попытки перерабатывать его в виде солода. Особенный интерес технология рисового солода представляет для стран Азии, в которой развивающаяся пивоваренная промышленность работает на импортируемом ячменном солоде.

Рядом авторов [45, 46, 94, 125, 127,130] было показано, что рисовой солод содержит термостабильную а-амилазу, быстро разжижающую суспензии рисовой муки.

Активация амилолитических и протеолитических ферментов при прорастании риса изучена в работах Громковской Л.К., Куан Jle Ха, Т.В. Лопато, В.И. Хиврич, П.М. Белан [18, 32]. Авторами показано, что для активации амилолитических и протеолитических ферментов риса требует теплое замачивание при температуре 25-30°С и влажности W=40,4% - 47%.

Даже в случае теплого замачивания зерно риса поглощает влагу очень медленно, и общая длительность процесса составляет не менее 96 часов. Для сокращения длительности замачивания риса предложен способ, замачивающийся в обработке зерна лазером, удаляющим небольшие участки оболочки на поверхности зерна, что значительно сокращает длительность замачивания и проращивания, а также уменьшаем время сушки и расход энергии [109, 110].

Сокращение длительности замачивания способствует также предварительное замачивание риса в теплой воде при температуре 21-22°С и замачивание при переменном среднесуточном температурном режиме [25, 27]. Показано, что снижение прорастаемости риса при низких температурах связано с накоплением абсцизовой кислоты [48,168].

Имеется ряд патентов на способы получения рисового солода и спиртовых напитков с его использованием в качестве осахаривающего материала [114,120, 122,123].

1.3. Характеристика риса

По объему производства рис является важнейшей в мире продовольственной культурой после пшеницы. Для большей части населения восточных стран (Япония, Индия, Бирма, Вьетнам и др.) рис является основным продуктом питания, заменяя пшеничный и ржаной хлеб [6,22]

В настоящее время в Азии и в Индии рис занимает площади более 36 млн. га, в Китае - более 33 млн. га, в США - 0,7 млн. га и в Европе - около 0,5 млн. га. Мировой валовой сбор риса составляет 321,3 млн.т в год, средний урожай - 24 ц/1 га [217].

Рис относится к семейству Oryseae L и роду Oryza L. Oryseae L., имеющему метелку с одноцветковыми колосками и зерновку с маленьким зародышем. В род Oryza L. входит около 30 видов. В культуре возделываются только два - О.sativa и O.glaberrima. По классификации

Гущина, посевной рис О.sativa делят на два подвида по длине зерновки: рис обыкновенный О.sativa commonis с длиной зерновки до 4 мм и рис мелкий 0,sativa.brevis с длиной зерновки меньше 4мм [4, 40, 42, 65]

Рис обыкновенный подразделяется на две ветви: индийскую -proles indica и японскую- proles japónica. К индийской ветки относятся сорта, имеющие длинные и тонкие зерновки, у которых длина в три и более раз превышает ширину, к японской -сорта с короткими, толстыми зерновками с отношением длины к ширине от 1,4 до 2,9. Обе ветви содержат формы с клейким (глютинозным) зерном, являющие наиболее распространенными формами [41].

Зерно риса состоит из зерновки и покровных пленок или лузги. У зерновки риса различаются дорсальную (спинную), боковую и вентральную (брюшную) сторону. На поверхности зерновки имеются ребра (складки). В отличие от других злаковых культур, зерновка риса не имеет продольной бороздки [23, 37].

Форма и размер зерновки риса разнообразны. Существуют формы, имеющие округлые, овальные, прямые, искривленные зерновки. Размер зерновки по длине от 4мм до 10мм и более, и по ширине от 1,2мм до 3,5мм. Окраска зерновок бывает от серебристо-белой до темно-коричневой, и даже черной. Цвет зерновки обусловлен окраской плодовой оболочки, которая состоит из нескольких слоев.

Сорта риса различаются по толщине алейроновых слоев и по распределению твердости в эндосперме. У сортов с более коротким зерном клеточных слоев бывает больше, чем у сортов с тонким и длинным зерном. Твердость сортов индийской ветви обычно меньше 1,0 а у сортов японского типа твердость превышает 1,0. Мягкозерные сорта риса содержат больше влаги, чем твердозерные. Кроме того, влажность мягкозерного риса быстрее изменяется при колебаниях относительной влажности воздуха. Под плодовой

оболочкой находится семенная оболочка, состоящая из кутина. У некоторых разновидностей риса семенная оболочка содержит красно-коричневые пигменты [39, 42, 50].

Эндосперм и зародыш окружены алейроновым слоем, расположенным под семенной оболочкой. Алейроновой слой состоит из квадратных или прямоугольных паренхимных клеток с тонкими стенками и может насчитывать до семи слоев клеток. Если созревание риса происходит при высокой температуре, число слоев алейронового слоя увеличивается, но только на дорсальной стороне зерновки, где он всегда толще, чем на боковой и вентральной стороне. Зародыш расположен на вентральной стороне зерновки и составляет от 1,5-3,5% ее массы. Он состоит из зачаточных листочков (почечки) и зачаточного корня (первичного корешка), соединенных очень коротким стебельком (гипокотилем) [41, 65, 91].

Почечка заключена в цилиндрический защитный чехол, а корешок окружен корневым влагалищем из мягкой ткани (колеоризой). Щиток является единственной семядолей зародыша. Внутренней стороной щиток прилегает к эндосперму, а наружной стороной охватывает почечку и корешок. Щиток состоит из многоугольных паренхимных клеток. Во время прорастания зародыша через эти клетки питательные вещества поступают из эндосперма в зародыш. Паренхимные клетки почечки и корешка, а также их эпителиальные клетки заполнены мельчайшими частицами белка и жировыми шариками [22,24].

Крахмалистый эндосперм состоит из тонкостенных паренхимных клеток, которые обычно вытянуты радиально, плотно заполнены зернами крахмала и содержат некоторое количество белковых телец. Оболочка клеток эндосперма состоит из белка, гемицеллюлозы и целлюлозы.

Образцы с высоким содержанием белка отличаются большей полупрозрачностью и более интенсивной желтоватой окраской зерна, чем

образцы того же типа с обычным содержанием белка.

Консистенция эндосперма риса является важным признаком качества зерна, его технологических и потребительских свойств. Она может быть

О и V Т\ _

стекловидной, полустекловиднои и мучнистои. В отличие от других злаков стекловидность риса не связана с содержанием в нем белка. У нек