Теоретические аспекты цветообразования при производстве кваса и факторы, влияющие на него

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Тихоокеанский государственный экономический университет

Кафедра химии и технологии живых систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Учебно-исследовательская работа студента»

ТЕМА: « Теоретические аспекты цветообразования при производстве кваса и факторы, влияющие на него»

Студент: Тюрина Н.А.

 гр.  451 –В

Руководитель: доц., к.б.н.Корчагин В.П.

 доц., к.х.н Струппуль Н.Э.

                                                 

Курсовая работа допущена к защите:

_____________________________________

«____» _________________ 20   г.

Курсовая работа защищена с оценкой: _______________________

«____» _________________ 20   г.

Владивосток, 2010 г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 Реакции меланоидинообразования

1.1 Вещества, участвующие в реакциях

1.2 Технологические этапы

1.3 Этапы реакции

1.4 Факторы, влияющие на процесс

2 Реакция карамелизации

2.1 Процесс карамелизации и продукты реакции

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Хлебный квас - один из распространенных напитков, обладающий приятным ароматом ржаного свежевыпеченного хлеба и кисловато-сладким вкусом. Он содержит значительное количество продуктов спиртового и молочнокислого брожения - углекислоту и молочную кислоту, которые обусловливают его специфический кисловатый вкус и освежающее (жаждоутоляющее) действие. Ржаной солод и ржаная мука являются основным сырьем, обусловливающим аромат и цвет напитка.

Квас обладает насыщенным темно-коричневым (бурым) цветом, который является одним их качественных показателей продукта. (про цветность и ГОСТ)

Образование цвета – сложный процесс, зависящий не только от состава используемого сырья, но и от самой технологии производства. Для того, чтобы изучить все аспекты цветообразования необходимо понять, какие вещества и на каких этапах производства участвуют в данном процессе.

Различают два основных типа реакций, в результате которых образуются темноокрашенные, чаще коричневые продукты.

Первый  тип - реакции карамелизации, которые протекают при сравнительно высоких температурах. Сущность их заключается в дегидратации полиоксикарбонильных соединений (сахаров и полиоксикарбоновых кислот). Реакции этого типа обладают сравнительно высокой энергии активации, но не требуют второго компонента.

Второй тип - карбониламииные реакции (реакции меланоиди-нообразования) (http//www.comodity.ru/).

Особую роль в образовании цвета отводят именно реакциям меланоидинообразования – процессу взаимодействия сахаров и аминокислот при участии воды, в результате которого образуются специфические темноокрашенные вещества – меланоидины. Меланоидины вызывают потемнение продукта, а образующиеся в процессе их формирования карбонильные соединения участвуют в создании аромата продукта. Конечный результат обусловлен природой реагирующих аминокислот и образующихся карбонильных соединений – промежуточных продуктов меланоидинообразования.

Цель данной работы: изучить теоретические аспекты цветообразования при производстве кваса и определить факторы, влияющие  на него.

Задачи: 1. Исследовать химический состав зерна ржи с точки зрения цветообразования при производстве кваса

2. Обобщить сведения об основных процессах, приводящих  к образованию окраски кваса, изучить основные этапы этих процессов  и факторы, влияющие на них

1 РЕАКЦИИ МЕЛАНОИДИНООБРАЗОВАНИЯ

Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров  с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темноокрашенных продуктов - меланоидинов (от греч. меланос - темный). Этот процесс получил одновременно название реакции Майяра, по имени ученого, который в 1912 г. впервые его описал. Характерные ее признаки - потемнение продукта в результате образования трудно- или нерастворимых в воде темноокрашенных соединений, снижение содержания редуцирующих сахаров и азота, аминных групп, появление ароматобразующих  веществ. Меланоидинообразование - окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Механизм его сложен, реакция сопровождается образованием большого числа промежуточных продуктов, которые на следующих этапах взаимодействуют между собой и с исходными веществами. Скорость и глубина меланоидинообразования зависит от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры, влажности. Конечный результат обусловлен природой реагирующих аминокислот и образующихся карбонильных соединений – промежуточных продуктов меланоидинообразования(Струппуль, Черняев,2007; Хорунжина,1999).

В состав меланоидинов входят 54-60% углерода; 4,9-5,2% водорода; 3,5-5,3% азота; 31,3-35,1% кислорода. Характерные для них функциональные группы – спиртовые, карбоксильные, карбонильные, фенольные. Растворы меланоидинов обладают кислой реакцией и ярко выраженными восстановительными свойствами. Поэтому благодаря их присутствию в сусле создается определенный окислительно-восстановительный потенциал (Хорунжина,1999).

Меланоидины являются частично растворимыми, несбраживаемыми веществами, лиофильными коллоидами. Они защищают нестойкие коллоиды сусла, предотвращая их выпадение в осадок и образование мути, выполняют также функцию антиоксидантов и предохраняют нестабильные белковые вещества от окисления (Струппуль, 2007).

При производстве кваса реакции меланоидинообразования протекают на следующих этапах: сушка ржаного солода, кипячения квасного сусла после затирания, вакуум-упаривание и термообработка концентрата (при производстве ККС).

1.1 Вещества, участвующие в реакции

Азотсодержащие соединения

На процесс меланоидинообразования большую роль оказывает состав сырья, в частности – содержание белка в зерне ржи. Известно, что для производства пива используют зерновое сырье с низким содержанием белка (не более 9 %), в то время как для производства кваса рекомендуют использовать рожь с высоким содержанием белка  (не менее 12 %). Этот показатель, обычно, вызывает вопросы у производителей пива, так как высокое содержание белка означает более низкое содержание углеводов, необходимых для образования сахаров, а затем и для брожения. Также высокое содержание белка обычно вызывает ряд затруднений  на определенных этапах производства (образование помутнений, трудности при фильтрации).  Однако именно высокое содержание белка определяет специфический цвет (и аромат) продукта, так как именно аминокислоты, входящие в их состав, и сами белки  участвуют в образовании меланоидинов (Кунце,2007).

Содержание белка в зерне ржи в зависимости от климатических особенностей региона произрастания колеблется от 7,2 до 19,4 %   на сухое вещество (табл. 1) (Казаков, Кретович,1980).

Таблица 1 - Содержание белка в зерне ржи, выращенной в различных регионах (Казаков, Кретович,1980)

Регионы России	Содержание белка, %	Среднее содержание белка, %
Северо-Западный	7,2-13,4	11,0
Центральный	8,2-14,2	11,5
Волго-Вятский	8,3-15,1	11,7
Центрально-Чернозёмный	8,4-14,7	11,2
Поволжский	9,3-17,4	13,5
Уральский	9,8-15,9	13,3
Западно-Сибирский	11,3-14,7	13,0
Восточно-Сибирский	10,7-19,4	14,3
Дальневосточный	11,56-13,48	12,52

Содержание белка также зависит от сорта ржи.

Таблица 2 - Содержание белка в некоторых сортах озимой ржи (Лаптева, Кедрова и др., 2008; Рыженко, Клыков, 2009)

Сорт	Содержание белка, % на абс. сухое вещество
Спасская местная	11,56 – 13,48
Вятка 2	11,4
Фаленская 4	10,8
Рушник	9,9
Фаленская 4Ильмень	10,3
Флора	9,4

Белок ржи состоит из альбумина, глиадина, проламина, глобулина и глютелина. Альбумины составляют около 35% от общего содержания белков, а глобулины – около 10%, проламины- около 20%, глютелины – около 10%.( Хосни, 2006). Более точный белковый состав зерна ржи представлен в табл. 3.

Таблица 3 - Состав белкового комплекса зерна ржи, % азота от суммы всех