Ультразвукове солодування та пророщування солоду

Факти про ячмінь і солод

Процес солодовіння

Під час солодовіння зерно проростає, і цей процес включає три етапи: замочування, пророщування та сушіння (кілнінг). Під час замочування до зерна додають воду, що активує ферменти. Традиційне замочування триває 1–2 дні. Після 1–2 днів вміст води в зернах ячменю досягає 40–45%. У цей момент ячмінь виймають з води для замочування, і починається пророщування.
Під час пророщування утворюються або активуються кілька ферментів, які згодом є важливими в процесі затірання. β-глюкани розщеплюються ендо-β-1,4-глюканазою та ендо-β-1,3-глюканазою. Ендо-β-1,4-глюканаза вже присутня в ячмені, але ендо-β-1,3-глюканаза присутня лише в солоді. Оскільки β-глюкани утворюють гелі і можуть спричиняти проблеми при фільтрації, у солоді бажаний високий вміст β-глюканози та низький вміст β-глюкану. Під час пророщування вміст крохмалю зменшується, а вміст цукру зростає, і крохмаль розщеплюється α-амілазою та β-амілазою. У ячмені немає α-амілази; вона виробляється під час пророщування, тоді як β-амілаза вже присутня в ячмені. Білки також розщеплюються під час пророщування. Пептидази розщеплюють 35 – 40 % білків до розчинної речовини. Після 5–6 днів пророщування завершується, і його життєві процеси інактивуються сушінням (кілнінгом). Під час сушіння вода видаляється шляхом пропускання гарячого повітря через солод. Це зупиняє пророщування та модифікації, і натомість утворюються сполуки кольору та смаку внаслідок реакцій Майяра.

Ферменти в процесі солодовіння та пивоваріння

Найважливішими ферментами для гідролізу крохмалю в ячмені є α-амілаза та β-амілаза, які каталізують гідроліз крохмалю до цукрів. Амілаза розщеплює полісахариди, а саме крохмаль, до мальтози. β-амілаза присутня в неактивній формі до початку пророщування, тоді як α-амілаза та протеази з’являються після початку пророщування. Оскільки α-амілаза може діяти в будь-якому місці субстрату, вона зазвичай діє швидше, ніж β-амілаза. β-амілаза каталізує гідроліз другого α-1,4-глікозидного зв’язку, відщеплюючи дві одиниці глюкози / мальтозу одночасно.
Інші ферменти, такі як протеази, розщеплюють білки в зерні на форми, які можуть використовуватися дріжджами. Залежно від того, коли процес солодовіння зупиняється, досягається бажане співвідношення крохмалю та ферментів і частково перетворений крохмаль на ферментовані цукри. Солод також містить невеликі кількості інших цукрів, таких як сахароза та фруктоза, які не є продуктами модифікації крохмалю, а вже були в зерні. Подальше перетворення на ферментовані цукри відбувається під час процесу затірання.

Гідроліз крохмалю

Під час ферментативного гідролізу ферменти каталізують процес цукрування, що означає, що вуглеводи (крохмаль) розщеплюються на молекули цукру, з яких вони складаються. Внаслідок гідролізу джерело енергії (крохмаль) перетворюється на цукри, які споживає зародок для росту.

Білки в ячмені

Ячмінь має вміст білків від 8 до 15%. Білки ячменю суттєво впливають на якість солоду та пива. Розчинні білки важливі для утримання піни та стабільності пива.

Арабіноксилани та β-глюкан у ячмені

Арабіноксилани та β-глюкан є розчинними харчовими волокнами. Екстракти солоду можуть містити високі рівні арабіноксиланів, які можуть спричиняти труднощі під час фільтрації, оскільки в’язкі екстракти можуть суттєво погіршувати ефективність пивоварних процесів. Для пивоварного процесу високий вміст β-глюкану в ячмені може призводити до недостатньої деградації клітинних стінок, що, у свою чергу, перешкоджає дифузії ферментів, пророщуванню та мобілізації запасів ядра, і, отже, зменшує вихід солодового екстракту. Залишковий β-глюкан також може призводити до highly в’язкого суслa, створюючи проблему фільтрації на пивоварні, і він може брати участь у дозріванні пива, спричиняючи холодове помутніння. Арабіноксилани містяться в клітинних стінках ячменю, вівса, пшениці, жита, кукурудзи, рису, сорго та проса. Екстрагованість як арабіноксиланів, так і β-глюкану суттєво підвищується за допомогою ультразвукової обробки.

Антиоксиданти в ячмені

Ячмінь містить понад 50 проантоціанідінів, включаючи олігомерні та полімерні флаван-3-оли, катехін та галлокатехін. Димерний проантоціанідін B3 та проціанідін B3 є найбільш поширеними в ячмені.
Антиоксиданти відомі своєю здатністю уповільнювати або запобігати реакціям окиснення та реакціям з кисневими вільними радикалами, що робить їх важливими в процесах солодовення та пивоваріння. Антиоксиданти (наприклад, сульфіти, формальдегід, аскорбат) використовуються як добавки в процесі пивоваріння для покращення стабільності смаку пива. Близько 80% фенольних сполук у пиві походять із ячмінного солоду.