3.2.1.4. Расщепление β-глюкана

Известно, что стенки клеток ячменного зерна состоят из прочного переплетения белковых веществ, целлюлозы и гемицеллюлозы, про­низанного цепочками β-глюкана. Высоко­молекулярный (i-глюкан при определенных

условиях склонен к гелеобразованию, а зна­чит, к повышению вязкости пива и с ним — к затрудненному фильтрованию. Поэтому сле­дует рассмотреть β-глюкан несколько подроб­нее.

Из вышеизложенного известно, что в ходе солодоращения высокомолекулярный β-глю-кан большей частью расщепляется. Для этого требуется:

• переработка сортов ячменя с низким содер­ жанием β-глюкана;

• солод с высоким содержанием эндо-β-глю- каназы (минимум 120 единиц эндо-β-глю- каназы/кг солода);

• хорошее растворение содержимого зерна (выше 80% рыхлых зерен по фриабилли- метру).

В отличие от закрученных молекул крах­мала (α-глюкан, см. раздел 1.1.4.1.1) молеку­лы β-глюкана не ветвятся и вытянуты. Мно­гие из этих молекул связаны водородными мостиками, то есть они ассоциированы (ас-социаты). Из-за их нерегулярного внешнего вида они называются бахромчатыми мицел­лами (рис. 3.27а, 1).

В этом виде они растворимы. Многие из этих бахромчатых мицелл связаны друг с дру­гом в поперечном направлении (2) и час­тично — белком (3) в стенках клетки; особен­но это характерно для еще не полностью ра­створенных частей зерна в солоде, например, кончиков зерна (4). Это состояние характерно также для начала затирания [122, 123, 124].

Во время клейстеризации структура зерен крахмала разрушается, и частично связанные в поперечном направлении бахромчатые ми­целлы освобождаются. Эндо-β-глюканаза мо­жет расщепить эти сшитые бахромчатые ми­целлы на β -глюкан (5), причем оптимальная для эндо-β-глюканазы температура составля­ет 45-50 °С. Благодаря удлиненной паузе при этой температуре, хорошо растворенному со­лоду и высокой активности эндо-β-глюкана-зы, большая часть β-глюкана переводится в растворенную форму, в связи с чем опасность гелеобразования уменьшается.

Как только температура повышается, тер­мочувствительная эндо-β-глюканаза инакти-вируется и прекращает свое действие. Здесь действует термостабильная (до 70 °С) β-глю-кан-солюбилаза (6), высвобождая высокомо­лекулярные соединения β-глюкана из белка и нерастворенных кончиков зерен, но не расщеп-

225 ©

Рис. 3.27а. Расщепление β-глюкана при затирании:

1 — бахромчатые мицеллы; 2 — сшитые бахромчатые мицеллы; 3 — бахромчатые мицеллы, зафиксированные белком; 4 — нерастворенные области; 5 — расщепление эндо-β-глкжаназой; 6 — расщепление β-глюкан-солюбилазой

ляя их дальше. Так как эндо-β-глюканаза при этой температуре давно инактивировалась, всегда следует считаться с тем, что в плохо растворенном, бедном ферментами солоде со­держатся высокомолекулярные соединения

β-глюкана, но не следует отождествлять эти соединения с гелем β-глюкана.

Проблема проявляется лишь после того, как произошло частичное разрушение во­дородных мостиков (рис. 3.27б, 1) внутри

Рис. 3.27б. Изменения в структуре и поведении β-глюкана в горячей среде и при охлаждении:

1 — разрушение водородных мостиков; 2 — термоактивированный β-глкжан; 3— касательные напряжения; 4 — отсут­ствие касательных напряжений

226

ассоциатов при температуре выше 70-80 °С, т. е.

• при кипячении сусла и

• при охлаждении сусла.

При этом образуется термоактивирован­ный 3-глюкан (2), который при охлаждении может повести себя по-разному.

Если при проведении этих процессов (4):

• применяется хорошо растворенный солод с высоким содержанием ферментов;

• сусло медленно охлаждается;

• сусло спокойно отстаивается и не взбал­ тывается;

• исключается возникновение касательных напряжений,

то водородные мостики в молекуле не появ­ляются и опасность образования геля неве­лика.

Но если при обработке сусла (3):

■ возникают большие касательные напря­ жения в области высоких температур сус­ ла, например:

• из-за высоких скоростей течения и многократного изменения направле­ ния потока в выносном кипятильнике;

• из-за возникновения в насосах силь­ ных вихревых явлений;

• из-за возникновения сильных вихре­ вых явлений в вирпуле;

• из-за слишком узких или часто изме­ няющихся поперечных сечений трубо­ проводов;

• из-за центробежных сил в сепараторе,

то водородные мостики глюкановых нитей сшиваются и путем вытягивания молекул может начаться образование геля, а с ним — повышение вязкости и затруднения при филь­тровании пива.

Существенными контрольными призна­ками, по которым можно предположительно выявить низкие значения высокомолекуляр­ного β -глюкана, являются показания фриа-биллиметра, метод окрашивания среза зер­на по Карлсбергу (см. раздел 2.8.2.10) и вяз­кость лабораторного сусла. У двух первых показателей существует высокая корреляция с содержанием β-глюкана сусла, а у последне­го—с фильтруемостью пива. Необходимый показатель фриабиллиметра — рыхлых зерен свыше 80%. Однородность солода по методу

окрашивания среза зерна должна быть мини­мум 70% (лучше 75%).

Вязкость сусла контролируют как пара­метр, указывающий на содержание β-глюка­на и на ожидаемые затруднения при фильтро­вании затора и пива. Вязкость измеряют с по­мощью

■ вискозиметра с падающим шариком (по Хопплеру) (Hoppler) (рис. 3.28). Измеря­ ется время падения стандартного шарика через стеклянную трубку, наполненную ис­ пытуемой жидкостью, между двумя штри­ хами трубки. Результат получают в мил- ли-Паскаль-секундах (мПас· с). При этом нормативные значения составляют:

|у конгрессного сусла (в пересчете на 8,6%) 1,51-1,63 мПас·с; у готового сусла (в пересчете на 12%) 1,73-2,20 мПас·с; у светлого пива (в пересчете на 12%) 1,78-1,95 мПас • с; или с помощью

Рис. 3.28. Вискозиметр с падающим шариком по Хопплеру

■ капиллярного вискозиметра Уббелоде (Ubbelohde), который применим и для автоматических измерений. (В отечествен-

ном пивоварении вязкость принято изме­рять с помощью вискозиметра Оствальда, представляющего собой U-образную труб­ку с расширениями и узким капиллярным коленом. — Прим. ред.)