LABORATORIUM SPECJALIZACYJNE Z TECHNOLOGII FERMENTACJI

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE nr 3

TEMAT: Analiza jęczmienia

WYDZIAŁ: BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU CZŁOWIEKA

KIERUNEK: BIOTECHNOLOGIA

ROK AKADEMICKI: 2012/2013

DATA WYKONANIA ĆWICZENIA : 16-17.10.2012

DZIEŃ TYGODNIA : WTOREK-ŚRODA

IMIĘ I NAZWISKO	NUMER ALBUMU
Michał Orzechowski	178387

OCENA ZE SPRAWOZDANIA …………………

UWAGI PROWADZĄCEGO: …………………………………………….…..………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

PODPIS ……………………

1. Wstęp teoretyczny.

Jęczmień

Systematyka botaniczna.

Jęczmień (Hordeum)- zboże z rodziny wiechlinowatych. Należy do rodziny traw (Gramineae), do plemienia pszenicowatych (Triticeae), a podplemienia jęczmieniowatych (Hordeinae).

Ze względu na warunki wzrostu, rodzaj jęczmienia dzieli się na 2 typy:

• ssp. spontanea - jęczmiona dzikie, o osi kłosa łamliwej i o ziarnie oplewionym,

• ssp. cerealia – jęczmiona uprawne, o osi kłosa niełamliwej, o ziarnie oplewionym lub nagim.

Możemy wyróżnić główne odmiany jęczmienia:

• jęczmień dwurzędowy (orkisz, płaskur) (Hordeum distichum L.) – uprawiany

• jęczmień grzywiasty (Hordeum jubatum L.) – antropofit zadomowiony

• jęczmień nadmorski (Hordeum marinum Huds.) – efemerofit

• jęczmień pawi (Hordeum zeocrithon L.) – efemerofit

• jęczmień płonny, j. płony (Hordeum murianum L.) – antropofit zadomowiony

• jęczmień zwyczajny, j. wielorzędowy (Hordeum vulgare L.) – uprawiany,

podgatunek:

• jęczmień czterorzędowy (Hordeum vulgare ssp. tetrastichon)

• jęczmień sześciorzędowy (Hordeum vulgare ssp. hexastichon)

• jęczmień żytni (Hordeum secalinum Schreb., syn. H. nodosum L.) – efemerofit.

Jakość słodu browarnego uzależniona jest przede wszystkim od jakości ziarna jęczmienia oraz procesu jego słodowania. Aby uzyskać słód o bardzo dobrych cechach fizykochemicznych i sensorycznych należy dobierać określone odmiany jęczmienia browarnego i odpowiednio modyfikując proces słodowania.

Poszczególne odmiany różnią się między sobą potencjałem enzymatycznym, skłonnością do akumulacji białka w ziarnie, wypełnieniem ziarna skrobią, wartością siły diastatycznej, liczbą Kolbacha, a także ekstraktywnością otrzymanych z nich słodów.

Kryteria jakościowe dotyczące ziarna jęczmienia przeznaczonego do produkcji

słodu browarnego są precyzyjne. Browarnictwo narzuca swoje wymagania i oczekuje od rolnictwa surowca o dużej stabilności podstawowych składników ziarna i parametrów użytkowych.

Podaż surowca o odpowiednio ukształtowanych parametrach jakościowych gwarantuje browarom efektywny proces technologiczny (krótki czas zacierania słodów, optymalny skład brzeczki i piwa) przy niskich kosztach produkcji.

Cechy ziarna jęczmienia.

Określenie przydatności jęczmienia do produkcji słodu w browarnictwie określone jest poprzez wstępną kontrolę jakości ziarna jęczmienia, poprzez badanie cech organoleptycznych (wg PN-70 R-74013) fizycznych, fizjologicznych oraz chemicznych.

Kontrola wstępna obejmuje:

• sprawdzanie ogólnego stanu i jednolitości partii

• sprawdzanie zapachów

• orientacyjne określanie wilgotności

• orientacyjne określanie czystości

• sprawdzanie obecności szkodników i pozostałości po szkodnikach

Badanie cech organoleptycznych:

• Oznaczanie zapachu ziarna:

a) na sucho

b) na mokro (moczonego ok. 2-3 min)

c) rozdrobnionego (ześrutowanego oraz rozdrobnionego i moczonego ok. 1 min)

• Określanie barwy łuski, wykształcenia ziarna, przekroju bielma oraz szklistości

• Oznaczanie szklistości

Kształt ziarna jęczmienia jest wydłużony, zwężony z obu końców, obły. Ziarno ​​jest czyste, o barwie jasnej, żółto-białej z różnymi odcieniami bez ciemnych plam na części grzbietowej i na powierzchni końcówek ziarn. Średnio twardy i jednakowej wielkości. Twardość jest ważną cechą jęczmienia, ponieważ określa końcową jakość użyteczności jęczmienia. Odmiany jęczmienia browarnego są zwykle miękkie, natomiast odmiany nieprzeznaczone do słodowania są zazwyczaj twarde.

Przekrój ziarna może być mączysty lub szklisty. Dobry dla piwowarstwa jęczmień powinien zawierać co najmniej 80% ziarn mączystych.

Badanie cech fizycznych:

• Wyrównanie ziarna – stosunek masy ziaren jęczmienia, pozostających na sitach o szerokości otworów 2,8 mm i 2,5 mm, do masy przesiewanego jęczmienia, wyrażony w procentach. Im wyższy stopień wyrównania jęczmienia, tym więcej otrzymywanego jest jęczmienia przydatnego do produkcji słodu.

• Zanieczyszczenia ogółem – suma zanieczyszczeń użytecznych i nieużytecznych, wyrażona w procentach.

Badanie cech fizjologicznych:

• Żywotność ziarna – liczba ziarn jęczmienia wyrażona w procentach, których zarodek barwi się pod wpływem odczynnika chemicznego (kwaśnego selenianu sodu lub chlorku 2, 3, 5-trifenylotetrazolu), wskazując na ich zdolność do kiełkowania.

• Energia kiełkowania – liczba ziarn jęczmienia wykiełkowanych po trzech lub pięciu dobach, wyrażona w procentach.

Badanie cech chemicznych

• Zawartość białka – jęczmień oceniany jako dobry dla celów technologicznych powinien zawierać 9,5-11,5% białka.

• Ekstraktywność – ilość ekstraktu, który uzyska się ze słodu wyprodukowanego z danego jęczmienia w optymalnych warunkach technologicznych.

• Wilgotność

Budowa i skład chemiczny ziarna jęczmienia.

Rys. 6. Budowa ziarna jęczmienia.

Całe ziarno jęczmienia browarnego zawiera około: [Dubieł, 1990]

Woda 13-18%

Skrobia 54-64%

Hemiceluloza 8-12%

Celuloza 3,5-7%

Glukoza i fruktoza 0,3-0,4%

Sacharoza 1,8%

Kwasy tłuszczowe 2-3%

Związki mineralne 2-3%

Związki białkowe 9-13%

1. Cześć doświadczalna.

1. ANALIZA FIZYCZNA.

1. Ocena jęczmienia według cech zewnętrznych.

Analizowany słód był równy. Kolor łuski był słomkowy, a sama łuska była połyskująca. Niewielki odsetek próby stanowiły zanieczyszczenia i ciemniejsze ziarna. Całość próby odznaczała się świeżym zapachem. Niestety w mące z ziarna jęczmienia znalazło się kilka niewielkich owadów prawdopodobnie pochodzącymi z ziaren.

1. Wyrównanie (celność) słodu. Próba 100 g

Masa ziaren z 1 i 2 sita – (88,1+9,4) = 97,4 g = 97,5 %

Masa ziaren uszkodzonych lub o wymiarach mniejszych niż 2,5x25mm – 1,4 g = 1,4 %

Masa zanieczyszczeń – 1,1 g = 1,1 %

1. Oznaczenie wagi 1000 ziaren

Waga I próby- 46,96 g

Waga II próby - 49,32 g

Średnia = 48,14 g

1. ANALIZA CHEMICZNA

1. Określenie energii kiełkowania

Całkowita liczba ziaren -200

Liczba ziaren wykiełkowanych po 3 dniach - 84 = 42%

Liczba ziaren wykiełkowanych po 5 dniach - 157 = 78,5 %

1. Oznaczenie wilgotności.

Masa jęczmienia przed suszeniem – 5,00185 g =m₁

Masa jęczmienia po suszeniu – 4,51485 g = m₂

W=

1. Oznaczenie ekstraktu.

Masa suchego piknometru – 21,2805 g

Masa piknometru z wodą – 46,80665 g

Masa wody – 46,80665 – 21,2805 = 25,52615 g

Masa piknometru z ekstraktem słodowym - 47,1854 g

Masa ekstraktu wyciągu słodowego - 47,1854 - 21,2805 = 25,9049 g

Masa piknometru z ekstraktem końcowym - 47,471 g

Masa ekstraktu końcowego – 47,471-21,2805 = 26,1905 g

Ciężar właściwy ekstraktu z wyciągu słodowego

Wynik zawartości ekstraktu został otrzymany metodą ekstrapolacji.

Ciężar właściwy ekstraktu końcowego

Wilgotność ziaren jęczmienia – 9,74%

Ogólna ilość suchej substancji w 250 g mieszaniny wynosi:

Ogólna ilość wody w mieszaninie wynosi:

W 100g przesączu znajduje się 6,61g ekstraktu. Na każde 93,39g wody (100g-6,61g) przypada 6,61g ekstraktu, natomiast ilość przypadająca na 223,635g wody będzie wynosić:

Ilość ekstraktu wprowadzonego razem z wyciągiem słodowym, po ogrzaniu do 70°C i po jego filtracji wynosi:

3,8 - 0,09 = 3,71g

100g jęczmienia powietrznie suchego zawiera:

(15,83 – 3,71) x 4 = 48,48g ekstraktu

100g suchego jęczmienia zawiera:

1. Oznaczenie skrobi

C - ilość skrobi w powietrznie suchym jęczmieniu

α - odczytany kąt skręcania

S - ilość jęczmienia wzięta do analizy [g]

(α)_D - skręcalność właściwa skrobi ziemniaczanej - 198

L - długość rurki polarymetrycznej [dm]

Sucha substancja w 2,5g jęczmienia:

Ilość skrobi w przeliczeniu na suchą substancję:

3. Wnioski.

Jęczmień jest używany do słodowania ze względu na zawartość w nim odpowiednich składników chemicznych, które wiążą się z jego ekstraktywnością i innymi cechami pożądanymi przez słodowników. Ze względu właśnie na te składniki i budowę ziarna jęczmień jest najlepszym surowcem do słodowania.

Mała zawartość białka, korzystny kształt i co najważniejsze duża zawartość węglowodanów (szczególnie skrobi) czyni z jęczmienia, póki co najlepszy surowiec do słodowania. Duża część tłuszczy rozkładana jest podczas kiełkowania, a pozostały przechodzi do wysłodzin. Stosunkowo niewielka ilość garbników oraz związków goryczkowych nie wpływa w dużym stopniu ujemnie na kolor brzeczki i smak piwa. W browarnictwie ma głównie znaczenie ilość i jakość ekstraktu uzyskanego z jednostki wagowej zakupionego i przetworzonego na słód jęczmienia. Dużą rolę odgrywa także stopień rozluźnienia. Ekstrakt musi zawierać przede wszystkim składniki, które w wyniku fermentacji tworzą walory smakowo-zapachowe piwa, czyli cukry i dekstryny, pochodzące ze skrobi zmagazynowanej w bielmie ziarna jęczmienia. Stąd ważne jest, aby ziarno było bogate w skrobię i celne (pękate i wyrównane).

• W analizie fizycznej, która obejmowała wyrównanie (celność) i masę 1000 ziaren jęczmienia, celność wynosząca 95,7% klasyfikuje badany jęczmień do klasy I, a poślad wynoszący 1,1% potwierdza fakt że był on b. dobrej jakości. Niestety w normie dotyczącej jęczmienia nie ma sklasyfikowanych wartości odnośnie masy 1000 ziaren, która wyniosła 48,14g.

• Badanie wilgotności również przyniosło pożądane wyniki na średnim poziomie 9,74%, który jest wynikiem klasyfikującym jęczmień do klasy I. Zawartość wilgoci w ziarnie na poziomie poniżej 12-14% oznacza, że wszelkie procesy życiowe uległy maksymalnemu zahamowaniu, a woda ta służy jedynie do podtrzymania procesów życiowych. Aby pobudzić ziarno do życia i do kiełkowania należy dostarczyć określoną ilość wody, która zwiększy zawartość wody w ziarnie. Woda ta nazywana jest wodą wegetacyjną, a wchłonięcie jej zapoczątkowuje procesy biochemiczne i fermentacyjne.

• Aby ziarno kiełkowało oraz by był zapewniony rozwój nowych komórek, do zarodka muszą zostać dostarczone rozpuszczalne substancje odżywcze. Zatem skutkiem wchłaniania wody jest pęcznienie koloidów plazmy (w wyniku którego objętość ziarna zwiększa się o ok. 45%) i przejście do roztworu ciał rozpuszczalnych i wędrówka substancji odżywczych z endospermy (bielma) do zarodka. Dzięki operacjom określonego przepisami systemu namaczania i napowietrzania ziaren możemy określić energię kiełkowania jęczmienia, który jest stosunkiem ziaren skiełkowanych do liczby ziaren poddanych skiełkowaniu (w określonym przedziale czasu), wyrażony w %. I tak, otrzymana przeze mnie odmiana jęczmienia w 3-ciej dobie osiągnęła energię kiełkowania na poziomie 42%, a w 5-tej 78,5%. Z otrzymanymi wynikami badany jęczmień nie zaklasyfikował się do żadnej z klas. Niska energia kiełkowania jest cechą charakterystyczną dla jęczmienia bezpośrednio po zbiorze, (dlatego musi zostać poddany magazynowaniu przez 6-8 tygodni, kiedy dojrzewa fizjologicznie) lub też podczas wykonywania doświadczenia nie zostały stworzone identyczne warunki dla każdego z ziarn (zbyt mały lejek).

• Ekstraktywność - procentowa zawartość substancji, które przeszły do roztworu w wyniku zacierania wyniosła 78,91 % i jest to wynik zbliżony do optymalnych warunków technologicznych jęczmienia, które oscylują w okolicach 80% w przeliczeniu na s.s.

• Zawartość skrobi odczytana na polarymetrze w przeliczeniu na s.s. wyniosła 35,98%. Wynik ten jest niski, poniżej wartości norm dla jęczmienia browarnego.

Ziarno jęczmienia w przetwórstwie jest najważniejszym surowcem do produkcji słodu piwowarskiego. Do produkcji słodu wykorzystuje się przede wszystkim ziarno jęczmienia jarego dwurzędowego, ziarno jęczmienia ozimego dwurzędowego i wielorzędowego odmian wykazujących przydatność browarową. Analizowany jęczmień pomimo b. wysokiej celności, odpowiedniej wilgotności i ekstraktywności, nie nadaje się do produkcji słodu wysokiej jakości. Parametry chemiczne, tj. zawartość skrobi, czy energia kiełkowania są zbyt niskie i mogłyby przysparzać kłopotów i strat w trakcie słodowania, jak i samego procesu zacierania powstałego z tego ziarna słodu. Ponadto znalezione w mące jęczmiennej żywe owady, mogą świadczy o zanieczyszczeniu tego ziarna – możliwe złe przechowywanie.