Химический состав зерна ячменя (стр. 2 из 4)

Азотистые вещества. В ячмене азотистые вещества представлены белковыми и небелковыми составляющими. В нормально вызревшем ячмене белковые вещества составляют большую часть. Белки в ячменном зерне распределяются неравномерно: наибольшее относительное содержание их в алейроновом слое в виде клейковины, во внешнем слое эндосперма в виде резервного белка, меньшее – в эндосперме, где белок входит в состав клеток.

Жиры (липиды). В ячмене жиры представлены жирными кислотами, глицеринсодержащими липидами и липидами, не содержащими глицерина. Жиры растворяются в этиловом и петролейном эфирах, бензоле и хлороформе. Жир представляет собой желто-бурое масло с тонким ароматом, из которого выделяются кристаллы при длительном отстаивании. В ячменном зерне жир распределяется следующим образом: в алейроновом слое, в зародыше. Небольшая часть жира при проращивании потребляется и гидролизуется липазой, а так как при сушке солода липаза инактивируется, основная часть жира переходит в дробину. В свободном виде жирные кислоты присутствуют в незначительном количестве.

Фенольные вещества. Эта группа веществ в ячмене представляет собой неоднородные соединения, которые делятся на простые фенольные кислоты и полифенолы. Состав и содержание фенольных веществ в ячмене зависит от сорта и состава ячменя и условий его произрастания. Между содержанием белка и полифенолов существует обратная зависимость: с повышением количества белка содержание полифенолов уменьшается. Ячмень содержит примерно 0,3% фенольных веществ.

Фенольные кислоты в ячмене содержатся в свободной и связанной формах. Группа С6 – С1 представляет собой оксибензойные кислоты:

n-гидроксибензойная, протокатеховая, галловая, ванилиновая, сиреневая; группа С6 – С3 - оксикоричные кислоты: кумаровая, кофейная, феруловая.

Большую роль в дыхании растений и дезаминировании аминокислот играет хлорогеновая кислота.

Некоторые из фенольных кислот являются ингибиторами в процессе проращивания частично переходят воду при мойке и замачивании ячменя. Группа флавоноидных веществ С6 – С3 – С6 объединяет соединения, молекулы которых содержат два бензольных ядра, соединенных гетероциклическим пирановым кольцом.

Полифенолы ячменя (идентифицировано 40 полифенолов). Включают много антоцианогенов, главным образом D (+) - катехин и лейкоцианидин, относящиеся к этой группе. Полифенольные вещества (антоцианогены и катехины) находятся в основном в алейроновом слое зерна, при солодоращении изменяются мало и в помоле входят в фракцию крупки. Антоцианогены обнаружены только в зерне ячменя. Важным свойством полифенолов является их способность соединяться с белками, для ориентировочной характеристики степени полимеризации полифенолов существует показатель «индекс полимеризации», представляющий собой отношение общего количества полифенолов к количеству антоцианогенов.

Минеральные вещества. Общее содержание и соотношение отдельных минеральных веществ зависят от почвенно-климатических условий и количества вносимых удобрений.

Около 80% ионов находятся в связанном с органическими соединениями состоянии. Основная часть минеральных веществ приходится на фосфор, который входит в состав фитина, нуклеиновых кислот, фосфатидов и других соединений; калий (фосфаты калия); кремниевую кислоту, содержащуюся главным образом в оболочках ячменя. Некоторые микроэлементы, присутствуя в очень небольших количествах, оказывают влияние на биологическое состояние ячменя и технологию пивоварения.

Ферменты. В 1814 г. действительный член Петербургской Академии наук К.С. Кирхгоф открыл явление превращения крахмала в сахар в сухом ячменном солоде, т. е. открыл фермент, названный позднее амилазой. Ферменты - это природные катализаторы, которые образуют промежуточное соединение с субстратом, затем этот фермент-субстратный комплекс претерпевает изменение и образуются продукты, а фермент регенерируется.

Ферменты - белки с молекулярной массой от

до , высокой эффективностью действия: одна молекула может катализировать превращение - молекул субстрата в 1 минуту.

2.1 Полифенольные соединения [3]

Дубильным веществам оболочки солода (ячменя) следует придавать не меньшее значение, чем хмелевым, так как эти вещества, объединяемые в настоящее время в группу полифенольных веществ, могут оказывать влияние на небиологическую стойкость пива. Благодаря ряду проведенных исследований создалось определенное представление о поведении их на разных этапах технологического процесса. Выяснены мероприятия по устранению неблагоприятного влияния некоторых веществ указанной группы на качество пива.

Оказалось, что полифенольные вещества, которые переходят в сусло и пиво из ячменя и хмеля, являются неоднородными соединениями. Основную массу их составляет группа флавоноидов, имеющих общую формулу C6 – C3 – C6 и находящихся как в конденсированной, так и в полимеризованной форме.

По молекулярной массе полифенольные вещества делятся на четыре группы:

дубильные вещества;

лейкоантоцианы;

собственно флавоноиды;

кислоты дубильных веществ.

Под названием дубильных веществ объединяются природные соединения, преимущественно растительного происхождения, легко растворимые в воде и часто образующие коллоидные растворы, обладающие сильным вяжущим вкусом.

Работами Фрейденберга установлено, что дубильные вещества являются сложными аморфными соединениями, в состав которых входят многочисленные фенольные гидроксилы и которые характеризуются образованием осадков с клеевыми веществами, алкалоидами, уксуснокислым свинцом, многими электролитами. С солями железа дубильные вещества дают комплексные соединения, окрашенные в зеленый или синий цвет, они легко окисляются, особенно кислородом воздуха, окрашиваясь в темно-коричневый или красный цвет.

Основываясь на химической природе, дубильные вещества делят на две группы. К первой группе относятся гидролизующиеся дубильные вещества, у которых бензольные ядра соединены в комплексы при помощи атомов кислорода с образованием сложноэфирных и глюкозидных связей. Гидролиз может быть осуществлен действием кислот или ферментов (таназ). Даже путем кипячения в водных растворах дубильные вещества этой группы можно разложить на составляющие их компоненты.

К первой группе дубильных веществ относятся:

депсиды — сложные эфиры фенолкарбоновых кислот, соединенные друг с другом или с другими кислотами;

сложные эфиры фенолкарбоновых кислот, преимущественно галловой, с многоатомными спиртами и сахарами (танины) и глюкозиды.

Ко второй группе относятся конденсированные дубильные вещества, ядра которых связаны между собой углеродными связями. Они не разлагаются гидролитически ни кислотами, ни ферментами, а наоборот, конденсируются в высокомолекулярные соединения — флобафены, иногда называемые «красными дубильными веществами».

К первой группе дубильных веществ принадлежат соединения, являющиеся производными галловой (триоксибензойной) и протокатеховой (диоксибензойной) кислот:

Эти кислоты найдены во многих растениях и в свободном виде, например в хмеле. Они имеют фенольные и кислотные группы, способны реагировать друг с другом, давая соединения типа сложных эфиров, называемые депсидами (дидепсид, тридепсид и так далее в зависимости от числа остатков фенолкарбоновых кислот, входящих в состав получающихся соединений), например:

Работами Эмиля Фишера установлено, что в состав первой группы дубильных веществ входит глюкоза, с которой по типу сложных эфиров связаны фенолкарбоновые кислоты:

В этих формулах R является остатком дигалловой кислоты.

В основе строения конденсированных дубильных веществ лежат производные флавонолов и антоцианов, носящих название катехинов.

Шестичленные гетероциклические системы с атомом кислорода в ядре широко распространены в виде природных красителей и окрашенных веществ, в основе их лежит кольцо пирана:

Большое значение из указанных веществ приобрели производные гамма-пирана: хромон (бензо-гамма-пиран), флавон (фенилхромон) и флавонол (3-оксифлавон):

Добавление гидроксильной группы у 3-го водородного атома придает соединению окраску:

В солоде и хмеле преимущественно находятся флавоноиды, являющиеся изомерами катехина (3’, 4’, 5, 7 – тетраоксифлавон):

При добавлении ОН-группы в положение 5’ получается галлокатехин.

Катехины могут полимеризоваться в дубильные вещества.

Кольцо пирана катехинов находится и в лейкоантоцианах, которые являются промежуточными соединениями между дубильными веществами и флавоноидами. Лейкоцианы могут иметь в своем составе остаток сахара (в положении 3, связанный с группой ОН).