Ječmen v pivovarnictví: odrůdy, chemické složení, struktura zrna, choroby a škůdci | Hlavní složka pivovarské technologie

Účelem tohoto článku bude zvážit ječmen z hlediska nejvhodnější obilniny pro použití v pivovarnictví.

Klasifikace ječmene

Podle agrotechnických vlastností se ječmen dělí na: ozimý setý v září – říjnu a jarní ječmen setý v březnu – dubnu.

Podle morfologických vlastností:

Pro pivovarnictví je vhodnější dvouřadý jarní ječmen. Zrna takového ječmene mají stejnou velikost a tvar. Slad je kvalitnější s vysokou výtěžností extraktu.

Struktura zrna ječmene

Ječné zrno je zrno skládající se z hlavních částí:

1. Zárodečná část
2. Mastné tělo
3. Shell

Zárodečná část sestává ze stonkových, kořenových a listových embryí.

Embryo je odděleno od moučného těla (endospermu) štít и epiteliální vrstva – vertikálně tvarované buňky s velmi tenkými stěnami.

Endosperm (moučné tělo) sestává z buněk s velkými a malými zrny škrobu. Buněčné stěny jsou tvořeny převážně polysacharidy ze 70 %. Zbývajících 30 % tvoří pentosany, protein, mannan, celulóza, fenolové a uronové kyseliny.

Moučné tělo je obklopeno aleuronová vrstva, skládající se z mnoha buněk bohatých na proteiny. Při sladování je to aleuronová vrstva, která slouží jako místo tvorby enzymů.

Buňky aleuronové vrstvy zahrnují aleuronová zrna s okolními buněčnými stěnami. Aleuronová zrna se skládají z bílkovin a neobsahují škrob, buněčné stěny obsahují strukturální sacharidy: pentosany (70 %) a (30 %).

Po aleuronové vrstvě jsou skořápky. Skládají se z buněčných vrstev spojených 3 hlavními membránami:

• Plevy nebo květina
• Ovoce nebo oplodí
• Semena nebo těsto

Ze zrn používaných v pivovarnictví má pouze ječmen plevovou skořápku. Během sladování zůstává prakticky nezměněn. Skládá se převážně z celulózy a malého množství lipidů (tuků), kyseliny křemičité a polyfenolů, které jsou důležité při filtraci rmutu a klíčení zrn, přičemž zároveň negativně ovlivňují koloidní stabilitu piva.

Skořápka ovoce má velmi tenkou strukturu a nemá zvláštní vliv na kvalitu piva. Obal plodu často roste společně s obalem semen.

Obal semene obsahuje velké množství fenolických sloučenin, které snižují koloidní stabilitu piva.

Chemické složení ječmene

Vlhkost zrna ječmene je v průměru 13-15%, ale v závislosti na klimatických podmínkách sklizně se může pohybovat od 8% do 20%. Pro nejlepší skladování by mělo ječné zrno mít vlhkost 15 %. Vlhkost pod 10 % vede k nevratnému zhoršení klíčivosti zrna. Zbytek zrna se nazývá sušina (DM), zahrnuje:

1. Celkové sacharidy 70,0 – 85,0 %
2. Bílkoviny 8,0 – 16,0 %
3. Minerály 2,0-3,0 %
4. tuky 2,0-5,0 %
5. Ostatní látky 1,0-2,0 %

Celkové sacharidy

Celkové sacharidy jsou zastoupeny škrobem (50–63 %), jednoduchými cukry a celulózou. Většina sacharidů v obilí je uložena ve stavu, který je pro kvasinky nedostupný. Malé množství cukrů tvoří především sacharóza, která vzniká při částečné destrukci škrobu při skladování a sklizni.

Neměli bychom zapomínat na celulózu, strukturální složku obilných skořápek. Enzymy produkované při klíčení zrna nejsou schopny je zničit. Při vaření piva se však nevyplatí přidávat další mikrobiologické enzymy, které by jej zničily a získaly vyšší výtěžnost alkoholu. Při vaření piva se vyplatí zachovat celulózové slupky zrna, protože fungují jako filtrační materiál.

Proteiny

Mezi bílkoviny patří vysokomolekulární bílkoviny (bílkoviny) a produkty jejich rozkladu.

Proteiny jsou vysokomolekulární proteiny skládající se z velkého počtu různých aminokyselin, které jsou nerozpustné ve vodě. Při varu se většina bílkovin srazí a vysráží.

Produkty rozkladu tvoří menší část z celkového množství bílkovin a dělí se do 2 podskupin:

• Produkty rozkladu s vysokou molekulovou hmotností
• Nízkomolekulární produkty rozkladu

Vysokomolekulární produkty rozkladu a bílkoviny nejsou tráveny kvasinkami. Produkty rozkladu s vysokou molekulovou hmotností jsou zodpovědné za pěnění a bílkoviny mohou být během sladování, rmutování a fermentace rozloženy na produkty rozkladu s vysokou a nízkou molekulovou hmotností. Během procesu sladování se také některé bílkoviny přeměňují na enzymy, které potřebujeme.

Pro kvasinky jsou zvláště cenné produkty rozkladu s nízkou molekulovou hmotností. Říká se jim také aminokyseliny. Aminokyseliny jsou aktivně využívány kvasinkami jako stavební materiály a hrají také důležitou roli při tvorbě aroma. Během procesu sladování se v zrnu hromadí také enzymy, které štěpí bílkoviny na produkty s vysokou a nízkou molekulovou hmotností.

Hladina bílkovin v ječmeni je 10,5-11%. Pokles této hodnoty vede ke snížení enzymatické aktivity zrna, což následně ovlivňuje sladovací procesy a vede k nedostatku pěny v nápoji. Zvýšení bílkovin vede ke špatné filtraci a špatné koloidní stabilitě (vznik zákalu).

Minerální látky

Minerály jsou nezbytné pro aktivní vývoj kvasinkových buněk.

Tuky

Tuky jsou obsaženy především v klíčku (10–40 % sušiny) a aleuronové vrstvě (6–12 %), 2 % v endospermu.

Asi 1,7 % sušiny ječmene tvoří mastné kyseliny, z nichž většina je nenasycených. Složení mastných kyselin je důležité z hlediska jeho vlivu na pěnivost. Negativně působí vysokomolekulární nenasycené mastné kyseliny, jako je linolová, palmitová, olejová a linolenová. Jsou příčinou „stárnutí piva“ – vedou ke změnám chemického složení během skladování. Tyto kyseliny však kvasinky využívají ke stavbě buněčných membrán (při růstu a rozmnožování), které jsou nezbytné při nedostatku kyslíku na začátku kvašení piva.

Tuky jsou vysokoenergetickou rezervní látkou, která se využívá při klíčení zrna.

Při klíčení ztrácí zrno v důsledku hydrolýzy (rozkladu složitých látek na jednoduché) na glycerol a mastné kyseliny asi 30 % lipidů. Některé mastné kyseliny se podílejí na metabolismu, konkrétně na syntéze kořene a klíčku. Další část je dále štěpena enzymem lipoxygenázou, který se aktivuje v embryu při klíčení. Produkty hydrolýzy jsou zodpovědné za vznik okurkového zápachu při klíčení sladu.

Jiné látky

Mezi další látky patří třísloviny, polyfenoly a vitamíny.

Třísloviny a polyfenoly jsou obsaženy ve skořápkách zrn. Tyto složky mají ze své podstaty vysoké aromatické vlastnosti a nesou nepříjemnou hořkou chuť. Jsou inhibitory klíčení zrn v pivu negativně ovlivňují chuť, barvu a koloidní stabilitu piva.

Vitaminy v obilovinách jsou zastoupeny především skupinou rozpustnou ve vodě. Aktivně se účastní metabolických procesů probíhajících v kvasinkové buňce. Nedostatek vitamínů negativně ovlivňuje rychlost fermentace a kvalitu procesu a také celkový stav kvasinkové buňky.

Jakostní znaky ječmene

Sladovnický ječmen se posuzuje podle těchto jakostních znaků:

1. Organoleptické ukazatele — barva, vůně, tvar, jednotnost, velikost, sklovitost, filmivost, obsah nečistot
2. Fyziologické ukazatele — energetická a klíčivost (po 3–5 dnech by měla být 95 %); citlivost na vodu (přebytek vody snižuje klíčení)
3. Chemické vlastnosti – vlhkost, extrahovatelnost, obsah škrobu, titrační kyselost, obsah bílkovin.
4. Mechanické vlastnosti — absolutní hmotnost 1000 zrn (40–50 g)

Skladování ječmene. Fyziologické, biochemické a procesy

Neuleželý, čerstvě sklizený ječmen špatně klíčí. K dosažení fyziologické zralosti je proto nutné za určitých podmínek nechat dozrát. Posklizňové zrání probíhá od 4 do 8 týdnů.

Důvodem špatného klíčení je nedostatečné proudění vzduchu k zárodku, struktura slupky ječmene je po sklizni nepropustná pro kyslík, je nasycena látkami jako je tuk a vosk Pro urychlení zrání se zrno fouká horkým vzduchem při t=80 0 C po dobu 4 minut nebo teplým vzduchem při t=40–50 0 C po dobu cca 2–4 ​​hodin. Nízká teplota zahřívání zvyšuje enzymatickou aktivitu. Při posklizňovém dozrávání a tepelné úpravě se ničí inhibitory a zrno se stává fyziologicky připraveným ke klíčení.

Při skladování probíhají procesy jako např dech и samoohřev obilí.

Během skladování je zrno v klidovém stavu.

Vlhkost 14–15 % se nazývá kritická vlhkost. Vlhkost v obilí, jak asi tušíte, představuje voda.

Je v následujících stavech:

Látky nacházející se v obilí jsou schopny vázat velké množství vody. Proces absorpce vlhkosti probíhá tak dlouho, dokud vlhkost zrna nedosáhne rovnováhy s okolní vlhkostí (rovnovážná vlhkost).

K nejrychlejší absorpci vody dochází v embryu, poté ve skořápkách zrna a poté v endospermu. Nezapomeňte, že obilí má schopnost absorbovat vlhkost z různých nečistot, proto se zrno před uskladněním čistí.

Choroby a škůdci ječmene

Na povrchu zrna se nachází velké množství mikroorganismů (bakterií, plísní), které se objevují v období růstu a zrání.

Hlavní škůdci jsou:

Bakterie

Teplomilné bakterie při svém vývoji zvyšují teplotu zrna a aktivují samozahřívání. Proces samoohřevu zrna začíná aktivitou dýchacích enzymů. Vývoj mikroorganismů je důsledkem fyziologických procesů probíhajících v zrnu. Při samoohřevu se teplota zrna může zvýšit až na 50 0 C a výše. V počátečních fázích procesu, které probíhají za účasti kyslíku (aerobní podmínky), se objevuje slabé sladové aroma. Při akumulaci oxidu uhličitého v mezikrystalovém prostoru se vytvářejí příznivé podmínky pro anaerobní mikroorganismy (provádějí svou životně důležitou činnost bez kyslíku) a dochází ke změně mikroflóry.

V důsledku toho se zvyšuje kyselost v zrnu a bílkoviny se rozkládají za vzniku aminokyselin a amoniaku. Zároveň vznikají páchnoucí sloučeniny síry (merkaptan, oxid siřičitý). Ze sacharidů vznikají cukry a organické kyseliny, z tuků aldehydy a ketony. Začíná proces tvorby melanoidů, v důsledku čehož zrno získává načervenalý odstín, poté černý (uhelnatění). Nejprve se objeví chlebová vůně, pak alkoholová. Pak zatuchne a zhnisá, zrno jako biologický organismus odumírá.

Samozahřívání ovlivňuje klíčení. Při teplotě asi 23 0 C se klíčivost snižuje na 65 %. Pro udržení kvality ječmene jsou nutné nízké skladovací teploty cca 10–12 0 C a provzdušňování.

Existují 3 fáze samozahřívání:

• Teplota stoupá na 24-30 С.Barva zrna se nemění, tekutost je zachována, nejsou žádné cizí pachy.
• Nastává po 3-7 dnech, teplota se zvyšuje na 35-38С. Zrno se potí, snižuje se tekutost, zvyšuje se kyselost, filmy tmavnou, začíná alkoholové kvašení a proces denaturace bílkovin — hniloba. Takové zrno je vhodné pro krmení hospodářských zvířat a pro přípravu alkoholu.
• Teplota stoupá na 50-65С. Tekutost prudce klesá, objevuje se hnilobný plesnivý zápach a skořápky zčernají. Takové zrno lze použít se speciálním zpracováním na alkohol.

Formy

Plísně (mikroskopické houby) různých druhů (např. Fusarium)

Mohou tvořit toxiny, které se částečně eliminují sladováním a sušením. Tyto toxiny mohou narušit proces vaření piva a ve vysokých koncentracích mohou být škodlivé pro lidské zdraví.

Stejně jako všechny obilné plodiny je i ječmen náchylný k infekci zástupci flóry i fauny.

Zvířata

Zvířata způsobují značné škody na obilí.

K boji proti hlodavcům a ptákům staví pasti na myši, sítě a používají všechny dostupné prostředky.

Největší nebezpečí pro obilí představuje hmyz. Nejznámější je nosatec sýpkový (délka až 4 mm), který se velmi rychle rozmnožuje.

Samice nosatce klade po jednom vajíčku do poškozených zrn larvy. Dále se vyvíjejí nosatci, ohlodávají zrno zevnitř, dokud není prázdné a nechají je jako dospělí.

Otvory mohou snadno identifikovat postižená zrna. Při rychlém doplňování populace je způsobena velká škoda na obilí. Někdy je celá šarže zničena ve skladovacích zařízeních. K boji s nosatci se používají různé plyny (například fosforovodík), které nejprve zničí nosatce a jeho larvy a poté se zcela odpaří.

Aby se zabránilo různým typům infekcí, jsou v zařízeních pro skladování obilí prováděna preventivní opatření: větrání, vytápění, čištění a odstraňování prachu, kontrola kontejnerů

Na konci článku je zřejmé, že kvalita hlavní plodiny zrna, ječmen, kvalita samotného sladu bude přímo záviset. Proto bez ohledu na to, jaký druh nápoje chcete získat, musíte použít pouze ty nejkvalitnější suroviny!