Статья посвящена вопросу перспективы применения глубоко переработанной пивной дробины на стадии сбраживания пивного сусла с целью изучения воздействия ее на структуру пива для увеличения коллоидной стойкости. Было показано, что в контрольном образце пива наблюдалось снижение уровня действительного экстракта на 10-20 % к 3-7-м сут дображивания, в отличие от изменения содержания действительного экстракта опытных образцов, уровень сухих веществ которых изменялся в пределах погрешности измерения. Массовое содержание спирта в контрольном и опытных образцах находилось в пределах 3,48-3,82 % и существенно не колебалось. Отмечено, что за 7 сут эксперимента количество дрожжевых клеток контроля не менялось, однако в образце пива, обработанном ЭХА-дробиной, содержание дрожжевых клеток снизилось на 25-39 %, а в образце пива, обработанном ЭХА-дробиной при 1 атм, - на 27-47 % к контролю. Показано, что в контрольном пиве кислотность к 7-м сут увеличилась на 39 %, а в пиве, обработанном ЭХА-дробиной, снизилась на 36 % к контролю и на 25 % относительно 1 сут дображивания. Подобный эффект наблюдался и в образце опытного пива, обработанном ЭХА-дробиной при 1 атм. Показатель цветности к 7-м сут дображивания во всех образцах колебался в рамках 14,5-21,25 ед. ЕВС. Контрольный образец пива содержал катехины в диапазоне 37,1-40,8 мг/дм, а опытные - в рамках 30,94-45,79 мг/дм, причем убыль этих фенольных соединений к 7-м сут была выше при обработке пива ЭХА-дробиной при 1 атм. Содержание антоцианогенов снижалось к 3-7-м сут на 46-51 % в опытных образцах по отношению к контролю. Уровень пептидов в контрольном и опытных образцах соотносился, а его снижение составило 37-42 % относительно 1 сут дображивания, содержание изогумулона изменялось в опытных образцах к 7-м сут дображивания на 28-33 % относительно контроля. Авторами получены результаты, говорящие об увеличении концентрации ионов Cu, Zn, Fe в ходе контакта дображивающего пива и ЭХА-дробины с разной степенью обработки, что позволило сделать вывод о целесообразности применения данной обработки в ходе главного брожения. The article is devoted to the question of the prospects for the use of deeply processed brewer's spent grain at the wort fermentation stage in order to study its effect on the structure of beer to increase colloidal stability. It was shown that in the control sample of beer there was a decrease in the level of the actual extract by 10-20% by 3-7 days of fermentation, in contrast to the change in the content of the actual extract of the test samples, the level of solids of which varied within the measurement error. The mass content of alcohol in the control and experimental samples was in the range of 3.48-3.82 % and did not fluctuate significantly. It was noted that over 7 days of the experiment, the number of control yeast cells did not change, however, in the beer sample treated with ECA brewer’s spent grain, the content of yeast cells decreased by 25-39 %, and in the beer sample treated with ECA brewer’s spent grain at 1 atm, by 27-47 % control. The authors showed that in the control beer the acidity increased by 39 % by 7 days, and in the beer treated with ECA brewer’s spent grain it decreased by 36 % compared to the control and by 25 % relative to 1 day of post-fermentation. A similar effect was also observed in a sample of experimental beer treated with ECA brewer’s spent grain at 1 atm. The color index by 7 days of post-fermentation in all samples fluctuated within 14.5-21.25 EBC units. The control sample of beer contained catechins in the range of 37.1-40.8 mg/dm, and the experimental ones in the range of 30.94-45.79 mg/dm, and the loss of these phenolic compounds by 7 days was higher when beer was treated with ECA pellets at 1 atm. The content of anthocyanogens decreased by 3-7 days by 46-51 % in the test samples in relation to the control. The level of peptides in the control and experimental samples correlated, and its decrease was 37-42 % relative to 1 day of post-fermentation, and the content of isohumulone changed in the test samples by 7 days of post-fermentation by 28-33 % relative to the control. The authors obtained results indicating an increase in the concentration of Cu, Zn, Fe ions during the contact of the after-fermentation beer and ECA brewer’s spent grain with different degrees of processing, which made it possible to conclude that this treatment is expedient during the main fermentation.
Статья посвящена вопросу перспективы переработки пивной дробины физическими методами и анализу минерального состава водно-спиртовых экстрактов на основе обработанной дробины. Приводится состав пивной дробины, акцентируется внимание на доступности органических соединений в растительной матрице солодовых оболочек по сравнению с немодифицированным ячменем. С помощью инструментальных и математических методов анализа в работе достигается решение цели исследования - установление связи минеральных элементов и органических соединений в структуре зерна. Показано, что в условиях повышенного давления до 0,5 атм содержание растворимого азота снижается в 4,5 раза по сравнению с необработанной дробиной, а в условиях избыточного (0,5-1 атм) давления растет прямо пропорционально величине давления. Обработка ЭХА-водой позволяет гидролизовать полимеры и перевести в растворимое состояние катехины, антоцианогены и кверцетин, тогда как обработанные под давлением образцы не содержат фенольных соединений, кроме катехинов. Показано снижение концентрации редуцирующих соединений в 175 раз по сравнению с нативной дробиной. Концентрация минеральных элементов изменяется в ходе обработки дробины в зависимости от уровня давления: при давлении до 1 атм ионы цинка не обнаруживаются, железа - снижают свою концентрацию, а меди, наоборот, увеличивают по сравнению с обработанной ЭХА-водой дробиной; давление выше 1 атм увеличивает концентрацию цинка и железа, а концентрация ионов меди снижается по сравнению с необработанной дробиной. Математический анализ показал, что ионы цинка и железа связаны с белковыми молекулами непосредственно, а ионы меди - через катехины. Результаты показали, что металлы связаны с фенольными соединениями (катехины, кверцетин) в структуре дробины и их коэффициенты корреляции выстроены в следующем порядке: Fe (r=0,97)>Zn (r=0,96)>Cu (r=0,94). Взаимосвязь между конкретными ионами металлов зависит от их природы и строения конкретного мономерного углевода: показана убыль прямой корреляции ионов металлов в ряду глюкоза-сахароза-ксилоза-арабиноза. The article is devoted to the issue of the prospects for the processing of brewer's spent grain by physical methods and the analysis of the mineral composition of water-alcohol extracts based on the processed grains. The brewer’s spent grain composition is given, attention is focused on the organic compounds availability in the brewer’s spent grain plant matrix in comparison with unmodified barley. The work achieves the goal of the study - establishing the relationship between mineral elements and organic compounds in the grain structure with the help of instrumental and mathematical methods of analysis. It is shown that under conditions of increased pressure up to 0.5 atm, the content of soluble nitrogen decreases by 4.5 times compared to untreated pellets, and under conditions of excess (0.5-1 atm) pressure, it increases in direct proportion to the pressure. Treatment with ECA water allows polymers to be hydrolyzed and catechins, anthocyanogens, and quercetin to dissolve, while pressure-treated samples do not contain phenolic compounds other than catechins. A 175-fold decrease in the concentration of reducing compounds was shown compared to native brewer’s spent grain. The concentration of mineral elements changes during the brewer’s spent grain processing depending on the pressure level: at a pressure of up to 1 atm, zinc ions are not detected, iron ions decrease their concentration, and copper, on the contrary, increases compared to pellets treated with ECA water; pressure above 1 atm increases the concentration of zinc and iron, and the concentration of copper ions decreases compared to untreated pellets. Mathematical analysis showed that zinc and iron ions are directly connected with protein molecules, and copper ions - through catechins. The results showed that metals are associated with phenolic compounds (catechins, quercetin) in the grain structure and their correlation coefficients are arranged in the following order: Fe (r=0.97)>Zn (r=0.96)>Cu (r=0, 94). The relationship between specific metal ions depends on their nature and the structure of a particular monomeric carbohydrate: a decrease in the direct correlation of metal ions in the series glucose-sucrose-xylose-arabinose is shown.
Статья посвящена вопросу исследования роли минеральных элементов в структуре растительной матрицы пивной дробины и их взаимосвязи с органическими соединениями. С помощью инструментальных методов анализа в работе достигается решение цели исследования – изучение минерального состава глубоко переработанной дробины физическими методами и его связь с органическими соединениями. Показано, что применение избыточного (0,5–1 атм) давления в среде с каталитом (рН 9,4) наиболее эффективно с точки зрения глубокой обработки структуры дробины, поскольку в экстрактах накапливается наибольшее количество фенольных, азотистых, углеводных соединений и микроэлементов (Mr, Mg, Zn, Fe), особенно при 1 атм в течение 30 мин. Содержание макроэлементов (Na, K, Ca, P, N) накапливается в экстрактах, получаемых при 0,5 атм в течение 1 ч. Авторами получены данные, свидетельствующие о том, что содержание макроэлементов (Na, K, Ca, P, N) и Mg при обработке избыточным давлением изменяется в узких пределах: 17,0–26,8 мг/дм3; 169,5–205,6 мг/дм3; 20,4–21,3 мг/дм3; 21,5–47,5 мг/дм3; 31,0–39,8 мг/дм3; 23,9–29,4 мг/дм3 соответственно. Относительно ионов Mn и Zn отмечена корреляция по отношению к количеству растворимого азота, а Fe – к содержанию общих полифенолов. Применение ультразвуковой обработки дробины в присутствии каталита за 1 ч позволило накопить максимальное количество редуцирующих соединений в экстрактах. Отмечено, что содержание полифенольных и азотистых соединений в экстрактах дробины, обработанной ультразвуком, независимо от длительности обработки, не превышало содержание органических соединений, содержащихся в экстрактах, полученных при избыточном давлении. Авторами показано, что ультразвук слабо влияет на изменение концентрации ионов минеральных соединений, они колеблются в узких пределах; применение избыточного давления позволяет накапливать больше ионов К и Fe, поскольку их содержание повышается в 1,2 раза и 1,5–5,2 раза соответственно по сравнению с аналогами, полученными при атмосферном давлении даже при воздействии ультразвука. Корреляционно-регрессионный многофакторный анализ показал тесную корреляционную связь между фенольными соединениями, ионами Mg (R=0,74) и Zn (R=0,81); азотистыми соединениями, ионами Na (R=0,67) и Fe (R=0,60); арабиноксиланами, Na (R=–0,74) и P (R=–0,76). Множественный корреляционный анализ показал наличие сильной связи между фенольными соединениями, растворимым азотом, бета-глюканом и арабиноксиланами и ионами Na-Fe, всеми теми же соединениями, кроме арабиноксиланов, и ионами Na-P, арабиноксиланом, растворимым азотом и ионами Mg-Zn, арабиноксиланом, бета-глюканом и ионами К-Са, что связано с биохимическими особенностями жизнедеятельности зерна. The article is devoted to the mineral elements role study in the brewer’s spent grain plant matrix structure and their relationship with organic compounds. With the help of instrumental methods of analysis, the work achieves the study’s goal - the mineral composition of deeply processed grain’s study by physical methods and its relationship with organic compounds. It has been shown that the use of excess (0.5–1 atm) pressure in a medium with a catalyte (pH 9.4) is most effective in terms of deep processing of the grain structure, since the extracts accumulate the largest amount of phenolic, nitrogenous, carbohydrate compounds and trace elements (Mr, Mg, Zn, Fe), especially at 1 atm for 30 minutes. The content of macroelements (Na, K, Ca, P, N) accumulates in extracts obtained at 0.5 atm for 1 hour. The authors obtained data indicating that the content of macroelements (Na, K, Ca, P, N) and Mg during treatment with excessive pressure change within narrow limits: 17.0–26.8 mg/dm3; 169.5–205.6 mg/dm3; 20.4–21.3 mg/dm3; 21.5–47.5 mg/dm3; 31.0–39.8 mg/dm3; 23.9–29.4 mg/dm3 respectively. Regarding Mn and Zn ions, a correlation was noted with respect to the soluble nitrogen amount, and Fe – with the total polyphenols content. The use of brewer’s spent grain ultrasonic treatment in the presence of a catalyte for 1 h made it possible to accumulate the maximum amount of reducing compounds in the extracts. It was noted that the polyphenolic and nitrogenous compounds content in the brewer’s spent grain extracts treated with ultrasound, regardless of the duration of treatment, did not exceed the content of organic compounds contained in the extracts obtained under excessive pressure. The authors have shown that ultrasound has little effect on the change in the concentration of mineral compounds ions, they fluctuate within narrow limits; the use of excess pressure allows you to accumulate more K and Fe ions, since their content increases by 1.2 times and 1.5–5.2 times, respectively, compared with analogues obtained at atmospheric pressure even when exposed to ultrasound. Correlation-regression multivariate analysis showed a close correlation between: phenolic compounds, Mg (R=0.74) and Zn (R=0.81) ions; nitrogenous compounds, Na (R=0.67) and Fe (R=0.60) ions; arabinoxylans, Na (R=–0.74) and P (R=–0.76). Multiple correlation analysis showed a strong relationship between phenolic compounds, soluble nitrogen, beta-glucan and arabinoxylans and Na-Fe ions, all the same compounds except arabinoxylans, and Na-P ions, arabinoxylans and soluble nitrogen and Mg-Zn ions, arabinoxylan and beta-glucan and K-Ca ions, which is associated with the biochemical characteristics of the vital activity of the grain
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.