Применение смеси лейкозина ячменного зерна и лейкозина солода в качестве пенообразователя при производстве пива

Применение смеси лейкозина ячменного зерна и лейкозина солода в качестве пенообразователя при производстве пива

Реферат

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.