Лабораторная работа
Исследование процесса проращивания ячменя
Цель работы:
Проанализировать ячмень разной степени проращивания ( 1, 3, 5, 7 суток ) по органолептическим (аромат, запах) и физико – химическим ( влажность, количество, непроросших зерен, амилолитическая активность по методу Виндиша-Кольбаха, степень растворения сырого солода) показателям. Сделать выводы.
Техника выполнения работы
Основным сырьем для производства пива является солод, который получают проращиванием высококачественного ячменя в искусственных условиях при определенных температуре и влажности. Процесс искусственного проращивания ячменя называется солодоращением, а полученный продукт – свежепроросшим солодом.
Целью проращивания ячменя является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна.
Под действием ферментов при проращивании часть сложных веществ зерна превращаются в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины и высшие декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и др.
При проращивании протекает ряд сложных процессов:
1) физиологические – развитие и прорастание зародыша;
2) биофизические – передвижение ферментов из алейронового слоя к эндосперму и простых веществ от эндосперма к зародышу;
3) биохимические – дыхание зерна, гидролиз запасных веществ эндосперма, синтез новых веществ, образование тканей, ароматических и вкусовых веществ.
Внешние эти процессы сопроваждаются появлением на зародышевой части зерна ростков, а плотный эндосперм под действием ферментов постепенно меняет свое состояние, становиться рассыпчато-мягким и легко растирается между пальцами, т. е. достигается так называемое растворение зерна. Правильность протекания указанных процессов зависит от температуры, влажности и степени аэрирования проращиваемого зерна.
Слабая аэрация замедляет рост корешков, и растворение эндосперма протекает быстрее. Интенсивная аэрация способствует росту корешков и листовой части зародыша, но при этом усиливается дыхание и расходуется больше питательных веществ.
При высокой температуре и влажности аэрируемого воздуха и низкой влажности зерна рост зародыша усиливается, но ослабляются растворение эндосперма. И поступление питательных веществ к зародышевому листку (проростку). В результате этого получается солод с длинными и тонкими корешками.
Температура проращивания светлого солода не должна превышать 18 0С , для темного солода допускается 21 – 23 0С. Продолжительность ращения светлых солодов принята 7 – 8 сутки, темных солодов – 9 сутки.
Ячмень проращивают в специальных помещениях, называемых солодовнями. Контроль проращивания ячменя в солодовне основан на постоянном поддержании выше приведенных параметров на определенном уровне.
Влажность зерна к концу проращивания на 1 – 2 % ниже влажности замоченного ячменя.
В результате проращивания замоченного ячменя получают свежепроросший солод, который отличается от ячменя наличием корешков, влажностью, растворимостью мучнистого тела. Свежепроросший солод характеризуется определенными органолептическими и физико-химическими показателями.
Задание 4.1 Органолептические показатели.
Свежепроросший солод характеризуется огуречным ароматом, что свидетельствует о правильно проросших биохимических процессах в зерне.
Затхлый запах является признаком плохой мойки и дезинфекции зерна, а также неправильного ведения проращивания. Кислый и фруктовый запах свидетельствует о протекании анаэробного дыхания, вызванного недостаточно частой сменой замочной воды диоксида углерода, подавляющего проращивание зерна.
Нормально проросший солод должен иметь сильно курчавые корешки длиной в 1,5 – 2 раза больше длины зерна.
Вялые корешки являются признаком ненормального протекания биохимических процессов, плохого растворения составных веществ эндосперма и слабой ферментативной активности.
Физико-химические показатели.
Задание 4.2 Определение количества непроросших зерен.
Из средней пробы отвешивают на весах 25 г солода и пинцетом откладывают отдельно проросшие и непроросшие зерна. Подсчитывают отдельно количество зерен в каждой фракции, а затем выражают количество их в процентах по отношению к сумме всех зерен.
Определение влажности. Влажность свежепроросшего солода определяют методом высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу или в аппарате Чижова.
Задание 4.3 Определение амилолитической активности солода по методу Виндиша-Кольбаха.
Основной целью солодоращения является накопление ферментов, главными из которых являются амилолитические.
Одним из основных требований, предъявляемых к пивоваренному солоду, является его быстрая самоосахариваемость. Поэтому и о качестве свежепроросшего солода можно в достаточной степени судить по активности его амилолитических ферментов. В пивоварении принято определять активность солода, величина которой дает представление о суммарной осахаривающей активности амилолитических ферментов.
Сущность метода Виндиша-Кольбаха заключается в том, что солодовой вытяжкой анализируемого солода осахаривают 2 % раствор крахмала при рН 4,3 и образовавшуюся при этом мальтозу определяют йодометрически.
Амилолитическую активность солода выражают в граммах мальтозы, образовавшейся из растворимого крахмала под действием ферментов 100 г солода.
- Для приготовления солодовой вытяжки навеску 20 г тщательно растертого в ступке свежепроросшего солода помещают в стакан с 450 мл дистиллированной воды и при помешивании экстрагируют в течение 1 часа на водяной бане при 40 0С, охлаждают содержимое до комнатной температуры, доводят массу до 520 г и фильтруют через складчатый фильтр в сухую колбу.
- Для приготовления буферного раствора крахмала тщательно взбалтывают с 50 мл холодной воды и полученную суспензию вливают тонкой струей при непрерывном размешивании в 800 мл кипящей воды. Раствор кипятят в течение 5 минут, затем охлаждают до 20 0С при непрерывном размешивании, чтобы на поверхности не образовалась пленка. Раствор переливают в литровую мерную колбу, добавляют 25 мл ацетатного буферного раствора с рН 4,3 и доливают воду до метки (часто пользуются также буферным раствором с рН 4,7).
- Основной опыт. В мерную колбу на 200 мл пипеткой отмеряют 100 мл приготовленного раствора крахмала и колбу выдерживают на водяной бане при 20 0С 20 мин. Прибавляют 5 мл солодовой вытяжки, перемешивают, выдерживают на водяной бане при 20 0С 30 мин, после чего процесс осахаривания крахмала прерывают добавлением 3 мл 1 н раствора NaOH. Приливают воду до метки и тщательно перемешивают.
Определяют содержание образовавшейся мальтозы: 50 мл осахаренного раствора крахмала помещают в коническую колбу на 200 – 250 мл.
К раствору из бюретки приливают 25 мл 0,1 н. раствора йода, 3 мл 1 н
раствора NaOH, перемешивают, выдерживают 5 мин при комнатной температуре, добавляют 4,5 мл 1 н раствора серной кислоты и избыток йода титруют раствором тиосульфата натрия. Индикатором в данном случае служит неосахаренный крахмал, содержащийся в растворе.
Количество йода, пошедшего на окисление мальтозы, должно находиться в пределах 5 – 15 мл. Если в реакции связывается более 15 мл йода, то опыт следует повторить с вытяжкой, приготовленной из 10 г солода и 500 мл воды. Если же количество связанного йода составляет менее 5 мл, то для приготовления вытяжки необходимо взять 40 г солода.
Общее количество йода идет не только на окисление образовавшейся мальтозы, но также связывается веществами солодовой вытяжки и крахмалом. Поэтому необходимо ввести соответствующие поправки.
- Для определения поправки на солодовую вытяжку к 12,5 мл вытяжки в конической колбе на 200 – 250 мл приливают 37,5 мл воды (общий объем должен быть 50 мл, как в основном опыте), прибавляют из бюретки 25 мл 0,1 н раствора йода и затем поступают, как в основном опыте. В связи с тем, что в основном опыте 50 мл реакционной смеси содержат 1,25 мл солодовой вытяжки, при расчетах берут десятую часть найденной величины.
- Поправку на раствор крахмала находят так: 25 мл буферного раствора крахмала смешивают в колбе с 10 мл 0,1 н раствора йода, прибавляют 3 мл 1 н раствора NaOH, выдерживают 5 мин, подкисляют 4,5 мл 1 н раствора серной кислоты и титруют 0,1 н раствором тиосульфата натрия.
Расчет амилолитической активности (в условных единицах Виндиша-Кольбаха) производят по формуле:
(4.1)
где а – количество 0,1 н раствора йода, связанного в основном опыте, мл;
b - количество 0,1 н раствора йода, связанного солодовой вытяжкой, мл;
с - количество 0,1 н раствора йода, связанного раствором крахмала, мл;
K – коэффициент, учитывающий разбавление солодовой вытяжки в опыте. При использовании 10 г солода К=4, при 20 г К=2, при 40 г К=1;
17,1 – число миллиграммов мальтозы, эквивалентное 1 мл.
Задание 4.4 Определение степени растворения сырого солода.
Степень растворения эндосперма зерна при его проращивании – важнейший показатель качества солода. О степени растворения можно судить по способности веществ зерна переходить в растворимое состояние.
Степень растворения сырого солода определяют по методу Проскурякова, применяемому для определения качества муки. В основе этого метода лежит определение автолитической активности.
Сырой солод освобождают от ростков и измельчают. После тщательного перемешивания отвешивают 2 г и смешивают в тигле с 10 мл воды. Тигель предварительно должен быть взвешен вместе со стеклянной палочкой.
Тигель помещают в кипящую водяную баню на 15 мин, причем первые 2 – 3 мин содержимое его перемешивают стеклянной палочкой для достижения равномерной клейстеризации, а затем прикрывают небольшой воронкой. По доводят водой до 30 г и фильтруют через складчатый бумажный фильтр. Через 30 мин в фильтрате определяют показатель рефракции на прецизионном рефрактометре и находят количество ( в % ) сухих веществ.
Степень растворения определяют по формуле:
(4.2)
где а – показания рефрактометра, %
30/2 – степень разбавления навески.
Хорошо растворенным считается солод, имеющий степень растворения 43 – 46 % на воздушно – сухое вещество или 70 – 75 % на сухое вещество.
Выполнение работы
Определение влажности.
При 10 ºС масса навески mн равна 2,0 г; масса бюкса mб равна 14,08 г; общая масса m равна 16,08 г; масса после высушивания m1 равна 15,68 г, m2 равна 15,66 г; m3 равна 15,66 г.
При 20 ºС масса навески mн равна 2,0 г; масса бюкса mб равна 13,42 г; общая масса m равна 15,42 г; масса после высушивания m1 равна 15,13 г, m2 равна 15,10 г.
При 30 ºС масса навески mн равна 2,0 г; масса бюкса mб равна 13,54 г; общая масса m равна 15,54 г; масса после высушивания m1 равна 15,05 г, m2 равна 15,05 г.
Дополнительный образец: масса навески mн равна 2,0 г; масса бюкса mб равна 13,10 г; общая масса m равна 15,10 г; масса после высушивания m1 равна 13,93 г, m2 равна 13,91 г; m3 равна 13,91 г.
Опыт 4.1 Органолептические показатели.
При 10 ºС аромат огуречный, немного затхлый запах, корешки короткие прямые, вялые, имеется наличие плесени, цвет зерна светло коричневый, хорошая растираемость.
При 20 ºС затхлый запах, корешки короткие прямые, вялые, имеется наличие плесени, цвет зерна светло коричневый, хорошая растираемость.
При 30 ºС кислый запах, корешки длинные чуть курчавые, вялые, имеется наличие плесени, цвет зерна светло коричневый, хорошая растираемость.
Дополнительный образец солода огуречный аромат, свойственный свежепроросшему солоду, корешки короткие, длинные прямые и курчавые вялые, имеется наличие незначительное количество плесени, цвет зерна светло коричневый, хорошая растираемость.
Опыт 4.2 Определение количества непроросших зерен.
При 10 ºС количество непроросших зерен равно 635 шт, 17,5 г или 63,5 %. Количество проросших зерен равно 225 шт, 12,1 г или 22,5 %.
При 20 ºС количество непроросших зерен равно 699 шт, 15,82 г или 69,9 %. Количество проросших зерен равно 298 шт, 12,17 г или 29,8 %.
При 30 ºС количество непроросших зерен равно 308 шт, 6,43 г или 30,8 %. Количество проросших зерен равно 393 шт, 14,10 г или 39,3 %.
Дополнительный опыт количество непроросших зерен равно 68 шт, 3,39 г или 13,6 %. Количество проросших зерен равно 155 шт, 7,64 г или 31 %.
Опыт 4.3 Определение амилолитической активности солода по методу Виндиша-Кольбаха.
Основной опыт.
Объем Na2S2O3 пошедший на титрование равен 15,4 мл.
Определение поправки на солодовую вытяжку.
Цвет был зеленоватый, стал темно гранатовый после добавления кислоты, при титровании изменился на соломенный.
Объем Na2S2O3 пошедший на титрование равен 1,01 мл.
Поправку на раствор крахмала.
Цвет был сиреневый после добавления йода, при подкислении стал темно-болотным, после титрования вернулся первоначальный светлый цвет.
Объем Na2S2O3 пошедший на титрование равен 2,5 мл.
Опыт 4.4 Определение степени растворения сырого солода.
При 10 ºС 5 %;
Степень растворения равна:
При 20 ºС 5,4 %;
Степень растворения равна:
При 30 ºС 2 %;
Степень растворения равна:
Для дополнительного опыта 1 %.
Степень растворения равна:
Вывод: из проанализированного ячменя по органолептическим, показателям предъявляемым требованиям не отвечает ни один образец. По физико-механическим показателям солод соответствует предъявляемым требованиям. В целом применение такого солода не допустимо для использования в пивоварении.
Скачать: