Применение смеси лейкозина ячменного зерна и лейкозина солода в качестве пенообразователя при производстве пива
Изобретение относится к пивоваренной промышленности. Согласно изобретению фракции лейкозина ячменного зерна и солода с определенной молекулярной массой в соотношении от 1:1 до 1:2 применяют в качестве пенообразователя в пиве. Изобретение позволяет повысить пенообразование и пеностойкость готового продукта. 5 табл.
Изобретение относится к пивоваренной промышленности, а именно к применению фракций белков ячменного зерна и солода с определенной молекулярной массой для повышения пенообразования и пеностойкости пива.
Качественный и количественный состав белков ячменя сложен и непостоянен. Изменения его в процессе солодоращения и сушки приводят к обогащению солода азотистыми веществами с различной молекулярной массой, роль которых неоднозначна в пивоварении. С одной стороны, повышенное содержание белковых веществ снижает эффективность переработки солода и может быть причиной коллоидного помутнения и грубого вкуса пива. С другой стороны, недостаточное количество низкомолекулярных азотистых веществ, прежде всего аминокислот, затрудняет процесс брожения, а обеднение сусла среднемолекулярными пептидами ухудшает вкус и пенистые свойства пива.
Определенные комплексы азотистых веществ, склонные к выделению, должны быть удалены из пива. Наоборот, азотистые вещества, обеспечивающие полноту вкуса и стойкую пену, должны быть сохранены и приумножены в пиве. Поэтому целью настоящего изобретения является выявление соотношения отдельных фракций азотсодержащих соединений, образующихся из белков, обеспечивающих высокую стабильность пены и полноту вкусовых качеств пива.
Известно, что за образование пены в пиве отвечают полипептиды с высокой молекулярной массой (от 10000 до 50000 Да) (Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. / Москва: Профессия, 2003, с.267-268).
Кроме того, ранее авторами было установлено, что за стабильность пены и полноту вкусовых качеств пива отвечают низкомолекулярные фракции белков и пептидов, которые образуются в процессе солодоращения, а именно наличие белковых фракций лейкозинов наряду с другими традиционными экстрактивными компонентами ячменя и солода повышают способность к пенообразованию, обеспечивают полноту вкуса и стабильность пивной пены (Количественные закономерности молекулярно-массового распределения белков трибы зерновых, определенные с помощью тонкослойной эксклюзионной хроматографии. Журн. «Сорбционные и хроматографические процессы». 2005, т.5, вып.3, с.378-389. Исследование влияния сортовых особенностей на качественный и количественный состав белков ячменям, муки и солода в ТСЭХ. Журн. «Сорбционные и хроматографические процессы». 2006, т.6, вып.4, с.606-611).
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного технического решения, заключается в улучшении процесса пенообразования и повышении стабильности пены в готовом продукте.
Технический результат достигается путем применения смеси индивидуальных фракций низкомолекулярных белков: лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000 Да и лейкозина ячменного солода с молекулярной массой 6000 Да в соотношении от 1:1 до 1:2 в качестве пенообразователя в процессе производства пива.
Для выявления конкретной молекулярной массы фракции низкомолекулярных белков лейкозина применяли метод диск-электрофореза по Лэммли в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (ДДС-Na) с последующим выделением фракций белков с определенной молекулярной массой (Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков. // Пер. с англ. к.х.н., Алахова Ю.Б., к.х.н., Егорова Ц.А. Под ред. акад. Овчинникова Ю.А. Изд. «Мир», М.: 1974).
Предложенный метод разделения белков в значительной степени зависит от размера молекул. В процессе разделения было установлено соотношение между электрофоретической подвижностью и широким диапазоном молекулярных масс белков. В данном исследовании был использован следующий способ: смесь водорастворимых белков, денатурированных натрийдодецилсульфатом, наносили на один гель и подвергали электрофорезу. В результате было установлено что белки, имеющие различные изоэлектрические точки и различающиеся по аминокислотному составу, имеют электрофоретические подвижности, не зависящие от их изоэлектрической точки и аминокислотного состава, и скорость их переноса определяется исключительно величинами их молекулярных масс. При этом в диапазоне молекулярных масс от 15000 до 100000 точность определения молекулярной массы при электрофорезе в присутствии ДДС-Na лучше ±10%.
В результате разделения низкомолекулярных фракций белков методом диск-электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (ДДС-Na) были выделены фракции водорастворимых белков - лейкозинов с молекулярной массой от 3500 до 15000 в ячменном зерне, с молекулярной массой от 3300 до 38000 в ячменном солоде и солерастворимых белков - эдестинов с молекулярной массой от 20000 до 59000 в ячменном зерне. Далее был установлен их аминокислотный состав, приведенный в таблицах 1, 2, 3. Благодаря установленному в процессе разделения соотношению между электрофоретической подвижностью и величиной молекулярной массы белков были получены индивидуальные фракции низкомолекулярных белков: лейкозин ячменного зерна с молекулярной массой 15000 и лейкозин ячменного солода с молекулярной массой 6000.
Анализ полученных результатов, представленный в таблице 1 и 2, показал, что аминокислотный состав фракции лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000 содержит три вида дикарбоновых кислот: аспарагиновую кислоту, глутаминовую кислоту и цистин, содержание которых превышает их содержание в эдестине ячменного зерна в два с лишним раза.
| Таблица 1 | |||
| Аминокислотный состав лейкозина зерна ячменя | |||
| № | Состав аминокислот | Массовая доля белка, % | Содержание аминокислот в белке, % |
| 1. | 10.3 | ||
| 2. | Лизин | 0.53 | |
| 3. | Гистидин | 0.34 | |
| 4. | Аргинин | 0.62 | |
| 5. | Аспарагиновая кислота | 0.59 | |
| 6. | Треонин | 0.38 | |
| 7. | Серин | 0.43 | |
| 8. | Глутаминовая кислота | 2.59 | |
| 9. | Пролин | 1.16 | |
| 10. | Глицин | 0.46 | |
| 11. | Аланин | 0.42 | |
| 12. | Цистин | 0.10 | |
| 13. | Валин | 0.62 | |
| 14. | Метионин | 0.26 | |
| 15. | Изолейцин | 0.38 | |
| 16. | Лейцин | 0.74 | |
| 17. | Тирозин | 0.36 | |
| 18. | Фенилаланин | 0.50 | |
| 19. | Триптофан | 0.12 |
| Таблица 2 | |||
| Аминокислотный состав лейкозина солода | |||
| № | Состав аминокислот | Массовая доля белка, % | Содержание аминокислот в белке, % |
| 1. | 19.3 | ||
| 2. | Лизин | 1.06 | |
| 3. | Гистидин | 0.46 | |
| 4. | Аргинин | 1.02 | |
| 5. | Аспарагиновая кислота | 1.09 | |
| 6. | Треонин | 0.78 | |
| 7. | Серин | 0.64 | |
| 8. | Глутаминовая кислота | 4.12 | |
| 9. | Пролин | 1.68 | |
| 10. | Глицин | 0.82 | |
| 11. | Аланин | 0.76 | |
| 12. | Цистин | 0.26 | |
| 13. | Валин | 1.20 | |
| 14. | Метионин | 0.32 | |
| 15. | Изолейцин | 0.92 | |
| 16. | Лейцин | 1.31 | |
| 17. | Тирозин | 0.40 | |
| 18. | Фенилаланин | 0.70 | |
| 19. | Триптофан | 0.35 |
| Таблица 3 | ||||
| Сравнительная характеристика аминокислотного состава лейкозина и эдестина, выделенных из зерна ячменя | ||||
| № | Состав аминокислот | Массовая доля белка, % | Содержание аминокислот в белке, % | |
| Лейкозин | Эдестин | |||
| 1. | 10.3 | |||
| 2. | Лизин | 0.62 | 0.59 | |
| 3. | Гистидин | 0.31 | 0.18 | |
| 4. | Аргинин | 0.62 | 0.47 | |
| 5. | Аспарагиновая кислота | 0.59 | 0.32 | |
| 6. | Треонин | 0.38 | 0.07 | |
| 7. | Серии | 0.35 | 0.19 | |
| 8. | Глутаминовая кислота | 2.59 | 0.63 | |
| 9. | Пролин | 0.48 | 0.72 | |
| 10. | Глицин | 0.54 | 0.17 | |
| 11. | Аланин | 0.58 | 0.18 | |
| 12. | Цистин | 0.10 | 0.06 | |
| 13. | Валин | 0.48 | 0.15 | |
| 14. | Метионин | 0.17 | 0.08 | |
| 15. | Изолейцин | 0.32 | 0.17 | |
| 16. | Лейцин | 0.50 | 5.70 | |
| 17. | Тирозин | 0.27 | 0.30 | |
| 18. | Фенилаланин | 0.34 | 0.32 | |
| 19. | Триптофан | 0.19 | 0.22 |
Кроме того, при сравнении лейкозина зерна ячменя и солода по аминокислотному составу, приведенному в таблице 3 (а именно, содержанию дикарбоновых кислот), выявлено, что в процессе солодоращения белки расщепляются ферментными препаратами до низкомолекулярных компонентов и аминокислот, присутствие которых и определяет повышенную стабильность пивной пены. При этом лейкозин почти полностью переходит в сусло и в преобладающем количестве находится в пиве.
Соотношение смеси фракций низкомолекулярных белков - лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000 и лейкозина ячменного солода с молекулярной массой 6000 в соотношении от 1:1 до 1:2 улучшают пенообразование и пеностойкость пива. Исследования показали, что изменение соотношения в сторону увеличения лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000 или в сторону увеличения лейкозина ячменного солода с молекулярной массой 6000 либо ухудшает пенообразование, либо снижает пеностойкость пива. Таким образом, использование указанных фракций низкомолекулярных белков в виде смеси только в заявленном соотношении позволяет получить эффект, определяющий устойчивое пенообразование и высокую стабильность пивной пены. Это, предположительно, связано с повышенным содержанием дикарбоновых аминокислот во фракции лейкозина как ячменного зерна, так и солода. Для подтверждения этого проводили эксперимент, где использовали отдельно фракцию лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000, отдельно фракцию лейкозина солода с молекулярной массой 6000 и смесь этих двух водорастворимых фракций при их соотношении 1:1 в качестве пенообразователя при производстве пива. Далее определяли пенообразование и пеностойкость полученного продукта. Результаты представлены в таблице 4 и 5. Белки вводили в виде 2-5% раствора пива в количестве 3-5 г/гл после фильтрации пива или перед розливом.
| Таблица 4 | ||||
| Пенообразование лейкозинов ячменного зерна и ячменного солода и их смеси | ||||
| № п/п | Белок из расчета 3 г/гл | Молекулярная масса | Пенообразование, % | |
| Высота пены, мм | Пеностойкость, с | |||
| 1. | - | - | 30 | 125 |
| 2. | Лейкозин ячменного зерна | 15000 | 33 | 180 |
| 3. | Лейкозин ячменного солода | 6000 | 31 | 150 |
| 4. | Смесь лейкозина ячменного зерна (ЛЗ) и лейкозина ячменного солода (ЛС), взятых в соотношении 1:1 | |||
| 15000+6000 | 41 | 247 | ||
| 5. | Смесь лейкозина ячменного зерна (ЛЗ) и лейкозина ячменного солода (ЛС), взятых в соотношении 1:2 | |||
| 15000+6000 | 40 | 237 | ||
| Таблица 5 | ||||
| Пенообразование лейкозинов ячменного зерна и ячменного солода и их смеси | ||||
| № п/п | Белок из расчета 5 г/гл | Молекулярная масса | Пенообразование, % | |
| Высота пены, мм | Пеностойкость, с | |||
| 1. | - | - | 30 | 125 |
| 2. | Лейкозин ячменного зерна | 15000 | 34 | 183 |
| 3. | Лейкозин ячменного солода | 6000 | 32 | 156 |
| 4. | Смесь лейкозина ячменного зерна (ЛЗ) и лейкозина ячменного солода (ЛС), взятых в соотношении 1:1 | |||
| 15000+6000 | 45 | 267 | ||
| 5. | Смесь лейкозина ячменного зерна (ЛЗ) и лейкозина ячменного солода (ЛС), взятых в соотношении 1:2 | |||
| 15000+6000 | 42 | 251 | ||
Из таблиц 4 и 5 видно, что использование двух водорастворимых фракций (фракции лейкозина ячменного зерна и фракции лейкозина солода) в соотношении от 1:1 до 1:2 позволяет получить эффект с увеличением пенообразования до высоты пены 45 мм и пеностойкости до свыше 4 минут. Использование более высоких количеств может приводить к возникновению пороков пива, например помутнению, более низкие концентрации незначительно влияют на высоту пены и пеностойкость.
Применение смеси лейкозина ячменного зерна с молекулярной массой 15000 Да и лейкозина ячменного солода с молекулярной массой 6000 Да в соотношении от 1:1 до 1:2 в количестве 3-5 г/гл в качестве пенообразователя в пиве.
