3.2.1.3. Расщепление крахмала

Важнейшей составной частью пива явля­ется спирт, образующийся при брожении из Сахаров. Поэтому предварительно необхо­димо расщепить крахмал до мальтозы; наря­ду с ней всегда образуются промежуточные продукты — несбраживаемые декстрины.

Крахмал должен быть без остатка рас­щеплен до Сахаров и декстринов, не окрашиваемых йодом. Полное расщеп­ление необходимо по экономическим соображениям; кроме того, остатки не-расщепленного крахмала вызывают в пиве клейстерное помутнение.

Расщепление крахмала осуществляет­ся в три стадии, последовательно перехо­дящих одна в другую. Последовательность

их неизменна:

клейстеризация;

разжижение;

осахаривание.

от величины рН: О — оптимальная величина

Клейстеризация

В теплом водном растворе в молекулах крах­мала в большом количестве накапливается вода. Из-за этого происходит увеличение объе­ма, приводящее к набуханию и последующему разрыву первоначально твердых зерен крах­мала. Образуется вязко-текучий раствор, вяз­кость которого зависит от объема поглощен­ной воды и различается для разных видов зер­новых. Например, рисовый крахмал набухает значительно сильнее, чем солодовый. Этот процесс, при котором расщепления веществ не происходит, называется клейстеризацией. Так как клейстеризованный крахмал не содер­жит твердых крахмальных зерен, то содержа­щиеся в жидкости (т. е. в заторе) ферменты

220

могут на него воздействовать непосредствен­но. Расщепление же неклейстеризованного крахмала длится многие сутки.

Под клейстеризацией понимают набу­хание и разрыв оболочки зерен крахма­ла в теплом водном растворе. Освобо­дившиеся молекулы крахмала в этом вязком растворе лучше подвергаются действию амилаз, чем неклейстиризо-ванный крахмал.

Температуры клейстеризации различны для каждого вида зерновых:

Разжижение

Длинные цепочки крахмала, состоящие из глюкозных остатков (амилоза и амилопек-тин), очень быстро разрываются α-амилазой на короткие цепочки (рис. 3.25, b).

Поэтому очень быстро уменьшается вяз­кость клейстеризованного затора. β-амилаза способна расщеплять длинные цепочки лишь от нередуцированных концов, так что само­стоятельное расщепление этим ферментом длилось бы сутками.

_I

крахмал солода и ячменя клейстеризуется в присутствии амилаз при 60 °С, рисовый крахмал — при 80-85°С.

Под разжижением понимают сниже­ние вязкости клейстеризованного крах­мала а-амилазой.

Осахаривание

α-амилаза разрывает цепочки амилазы и ами-лопектина главным образом на декстрины с 7-12 глюкозными остатками. От концевых групп образовавшихся цепочек β-амилаза от­щепляет двойные группы (мальтозу) (см. рис. 3.25, с). Этот процесс неизбежно продолжает­ся дольше, чем разделение более длинных це­почек α-амилазой.

Из-за разной длины цепочек кроме маль­тозы образуются и другие сахара, глюкоза и мальтотриоза.

Во всех случаях расщепление веществ ос­танавливается на 2-3 глюкозных остатках перед 1,6-соединениями амилопектина, так как эти 1,6-соединения не могут быть расщеп­лены ни α-, ни β-амилазой. Эти предельные декстрины всегда содержатся в нормальном сусле.

В солоде, правда, содержится фермент (предельная декстриназа), который спосо­бен растворять кроме 1,4-соединений также и 1,6-соединения, но при оптимальной для это­го фермента температуре в 50-60 °С он едва ли имеет значение для процесса получения осахаренного затора. При 70 °С обнаружива­ется лишь слабая активность предельной дек-стриназы.

При расщеплении крахмала амилазами солода происходит следующее.

а -амилаза расщепляет длинные цепоч­ки крахмала до более коротких декст­ринов. Она действует оптимально при 72-75° Си быстро разрушается при 80 ° С. Оптимальное значение величины рН со­ставляет 5,6—5,8.

β-амилаза отделяет от нередуцирован­ных концов цепочек мальтозу, при этом образуются также глюкоза и мальто­триоза. Она действует оптимально при 60-65 °С и очень чувствительна к более высоким температурам; уже при 70°С она быстро инактивируется. Оп­тимальное значение рН составляет 5,4-5,5.

Расщепление крахмала следует конт­ролировать, так как остаток нерас-щепленного крахмала и более крупные декстрины вызывают в пиве клейстер­ные помутнения.

22i ©

Контроль расщепления крахмала выпол­няют с использованием 0,02-н раствора йода (спиртового раствора йода и йодистого ка­лия). Эта проверка называется йодной про­бой и всегда проводится с охлажденной про­бой затора. (В отечественном пивоварении принято использовать водный раствор йода и йодистого калия. — Прим.ред.) Йодная про­ба основана на том, что раствор йода при ком­натной температуре дает с крахмалом и высо­комолекулярными декстринами окрашивание от темно-синего до красного цвета, тогда как все сахара и более мелкие декстрины не изме­няют его желто-коричневого цвета.

Высокомолекулярные и среднемолекуляр-ные разветвленные декстрины дают с йодом еще и фиолетовое (до красного) йодное окра­шивание. Это окрашивание не всегда легко различить, но при его наличии сусло все еще можно охарактеризовать как дающее нор­мальную реакцию с йодом. Более точная йод­ная проба по Виндишу (Windisch) контро­лирует наличие этих декстринов методом, основанным на осаждении их этанолом с последующим удалением этанола, повторным растворением декстринов в воде и окрашива­нии их раствором йода. Этот метод использу­ют чаще всего в проблемных ситуациях.

Пивовар должен уметь правильно оцени­вать йодную пробу. Если раствор йода при смешивании с затором больше не дает окра­шивания, то такой затор обозначают как оса-харенный, то есть не изменяющий окраску йодного раствора (нормальная реакция на йод). Расщепление молекул крахмала до со­стояния, при котором не наблюдается окра­шивания раствором йода, называется осаха-риванием.

П од осахариванием мы понимаем пол­ное расщепление разжиженного крах­мала амилазами на мальтозу и декст­рины. Определение проводят с помощью йодной пробы (рис. 3.26).

Образующиеся при затирании продукты расщепления крахмала существенно различа-ются по сбраживаемости пивными дрож­жами. Так, например,

Декстрины не сбраживаются;

Мальтотриоза сбраживается всеми сильно сбраживающими штаммами

222

Рис. 3.26. Расщепление крахмала до нормальной реакции на йод

_I

Мальтоза и другие дисахариды сбражива­ются дрожжами хорошо и быстро (сахар главного брожения);

Глюкоза подвергается действию дрожжей

в первую очередь (сахар забра-живания).

Процентное содержание сбраживаемого сахара в общем экстракте сусла называется конечной степенью сбраживания (КСС). С ее помощью устанавливается содержание в пиве спирта, оказывающего решающее влия­ние на характер пива.

Содержание сбраживаемых Сахаров опре­деляется разнообразной работой ферментов. Этим одновременно определяется и конечная степень сбраживания при затирании.

Нормальный состав сбраживаемого экст­ракта в светлом пиве при видимой степени сбраживания 80% следующий:

Такой состав в сильной степени зависит от способа затирания. Поскольку углеводный состав сусла оказывает также влияние на ход сбраживания сусла и качество пива, для пи­воварения представляют интерес факторы, влияющие на расщепление крахмала при за­тирании. Важнейшими из них являются:

температура при затирании; продолжительность затирания; величина рН при затирании; концентрация затора.