Применение ЭХА-растворов и ферментных препаратов для экстракции хмеля

С.Н. Храпенков, М.В. Гернет, Д.А. Свиридов

Московский государственный университет пищевых производств

К.В. Кобелев

ГУ ВНИИ пивобезалкогольной и винодельческой промышленности (г. Москва)

B.M. Бахир

ОАО “НПО Экран” (г. Москва)

В настоящее время в связи с острой конкуренцией на пивоваренном рынке России перед многими предприятиями стоит проблема снижения себестоимости единицы продукции. Один из возможных путей решения данной проблемы — уменьшение затрат на хмель и продукты его переработки.

За горечь охмеленных продуктов отвечают а-кислоты. В хмелевых продуктах они находятся обычно в слаборастворимом состоянии. При кипячении гумулон, адгумулон, когумулон и другие ±-кислоты переходят в изомеризованные формы. Как известно, выход изогумулона зависит от величины рН. Более высокое значение рН всегда дает лучшую изомеризацию. Исходя из вышесказанного, было предложено получить экстракт на основе католита — продукта униполярной обработки водного раствора электрическим током, образующегося на катоде [4]. Первой целью эксперимента был подбор оптимальной температуры обработки хмеля. Известно о разрушении нестойких веществ католита при нагревании, поэтому были предложены следующие температуры: 30, 35, 40, 42 °С [1,2]. Экстракцию проводили при следующих условиях: шишковый хмель (а = 6,3; да = 10,3 %) заливали раствором католита (рН 9—10 и Ф = -700...-800) и выдерживали в течение 1 ч при заданной температуре. В данном эксперименте применяли установку для получения ЭХА-растворов (электрохимически активированных) СТЭЛ-20АК. По результатам проведенных экспериментов было проведено охмеление сусла полученными экстрактами. Результаты данного эксперимента представлены в таблице.

 

Содержание изогумулона в экстракте хмеля, мг/л

 

30 °С

35 °С

40 °С

42 °С

Контроль

28,2

100%

29,1

100%

29,8

100%

30,6

100%

Католит

32,1

113%

30,8

106%

30,1

101%

29,7

97%

Содержание изогумулона в охмеленном сусле, мг/л

 

30 оС

35 °С

40 °С

42 °С

Контроль

20,4

100%

22,8

100%

24,9

100%

25,2

100%

Католит

22,8

112%

25,2

111%

26,7

108%

24,8

98%

 

Как видно из таблицы внесение католита при температура 30...35 °С позволяет увеличить содержание изогумулона на 11-12 % соответственно. В связи с этим было предложено сократить норму задачи хмеля на 10 %. В качестве контрольного образца использовали экстракт хмеля на дистиллированной воде с обычной нормой задачи хмеля на 1 л сусла. Условия эксперимента были идентичны условиям предыдущего опыта. Полученный экстракт применяли для охмеления сусла с содержанием сухих веществ 12 %. Сусло подвергали кипячению в течение 1 ч. Данные представлены на рис. 1.

Как видно из рис. 1, сокращение нормы задаваемого хмеля на 10 % при обработке католитом не приводит к уменьшению содержания изогумулона в сусле по сравнению с контролем.

Другой способ увеличить выход а-кислоты при охмелении сусла — получение экстрактов с применением ферментных препаратов. Для этой цели были выбраны два ферментных препарата — Целлобранин Г3х и Ксилоглюканофоетидин П10х. Выбор ферментных препаратов обусловлен составом клеточных стенок растительного сырья — целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Ферментными препаратами обрабатывали шишковый хмель при температуре 45 °С в течение 1 ч. На рис. 2 показаны результаты эксперимента. Данные представлены количеством содержания ос-кислоты в шроте после действия ферментных препаратов. В качестве контроля была принята водная экстракция при тех же температуре и времени выдержки. Как видно, действие ферментного препарата Целлобранина предпочтительнее Ксилоглюканофоетидина, так как остаточное содержание ±-кислоты в первом случае почти вдвое ниже по сравнению со вторым препаратом. Скорее всего, это вызвано тем, что комплекс целлюлолити-ческих ферментов, входящих в состав Целлобранина Г3х, более эффективно гидролизует некрахмальные полисахариды хмеля. Так, активность целлобиогид-ролазы и эндоглюканазы почти в 2 раза выше, чем в Ксилоглюканофоетидине П10х.

Ранее проведенными исследованиями была показана возможность активации ферментных препаратов [1,2]. Поэтому на следующем этапе исследования было предложено рассмотреть возможность совместного применения ферментных препаратов и ЭХА-растворов.

Шишковый хмель обрабатывали вначале католитом в течение 1 ч при температуре 30 °С, а затем подвергали воздействию ферментных препаратов при температуре 45 °С. В качестве контроля была выбрана экстракция католитом. Как видно из рис. 3, наибольший эффект дает воздействие Целлобранином Г3х. Остаточное содержание ос-кислоты в этом случае составляет 10 % от исходного содержания, что почти в 4 раза меньше, чем при действии водных растворов. Аналогичная зависимость наблюдается и при действии Ксилоглюканфоетидина П10х.

Скорее всего, этот эффект вызван активацией ферментов ЭХА-растворами и подготовкой субстрата к ферментативному гидролизу.

Выход изогумулона — важнейший показатель при охмелении сусла. Для определения количества изогумулона проводили следующий эксперимент: в сусло после 15 мин кипячения вносили полученные экстракты, дальнейшее кипячение проводили в течение 1 ч. Результаты представлены на рис. 4.

Как видно из рис. 4, совместное применение католита и ферментного препарата Целлобранина Г3х позволяет увеличить выход изогумулона на 27 %.

Таким образом, совместное применение католита при рН 9-10 и j = -700... -800 и ферментных препаратов Целлобранина ГЗх и Ксилоглюканофоетедина П1 Ох позволяет вдвое уменьшить потери ±-кислот по сравнению с их раздельным применением и увеличить выход изогумулона на 27 %. Сокращение нормы задачи хмеля с подобранными нами опытными режимами обработки экономически целесообразно и не приводит к ухудшению качества получаемого пива.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Храпенков С.Н., Гернет М.В., Бахир В.М. Воздействие электрохимически активированных систем на ферменты солода//Пиво и напитки. 2002. №5. С. 20-21.
  2. Храпенков С.Н., Гернет М.В., Свиридов ДА., Кобелев К.В., Бахир В.М. Электрохимическая активация при получении пивного сусла// Пиво и напитки. 2003. № 4. С. 18-19.
  3. Купце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с нем. — СПб.: Профессия, 2001.
  4. “Электрохимическая активация-9”.ПервыйМеждународный симпозиум “ЭХА в медицине, сельском хозяйстве, промышленности”.— М., 1997.

Опубликовано в журнале “Пиво и напитки”, №2, 2004.