Na celkové produkci ječmene na území ČR, která byla v roce 1999 na úrovni 2 140 tis. tun se podílí jarní ječmen množstvím 1 470 tis. tun a ozimý ječmen množstvím 670 tis. tun. Pro potravinářské účely, které představuje výroba sladu, bylo spotřebováno 615 tis. tun.
Slad představuje zároveň výraznou exportní komoditu zemědělského sektoru ČR. Proto je kvalita této komodity velmi důležitá a jak jsme již avízovali v minulém čísle Farmáře, bude se jí věnovat následující článek.
Na tomto místě je nutné poznamenat, že slad je v podmínkách ČR výhradně vyráběn ze zrna jarního ječmene. Ozimé formy, u kterých se vyskytují odrůdy se sladařským potenciálem, jsou používány v krmivářství spolu s jarními ječmeny, jejichž kvalita zna není vhodná pro výrobu sladu. Celkem pro krmné účely se spotřebuje v ČR cca 1 560 tis. tun ječmene (údaj roku 1999).
Chemické složení obilky
Ječmen obsahuje 80 až 88 % sušiny a 12 až 20 % vody. Sušinu tvoří organické dusíkaté a bezdusíkaté sloučeniny a anorganické látky.
Anorganické látky: Anorganické látky (popeloviny) tvoří podstatně menší podíl sušiny než organické látky. Jejich obsah kolísá mezi 2 až 3 %.Množství jednotlivých minerálních látek v rostlině je značně ovlivněno jejím zásobením živinami během růstu i zrání a podmínkami při pěstování.
Velký význam mají stopové prvky např. zinek, mangan, měď a bor, které jsou důležité pro činnost řady enzymů nebo koenzymů.
Sacharidy: Skupinu organických látek v zrnu ječmene představují sacharidy, které tvoří asi 80% hmotnosti ječného zrna. Nejvíce zastoupenou jednotlivou složkou je škrob, představující více než 65%, ale kvantitativně důležité jsou i polysacharidy buněčné stěny,jež mohou reprezentovat více než 10% hmotnosti zrna (celuloza, beta-glukany, lignin).
Škrob je rezervním polysacharidem a zásobárnou živin pro klíček v době jeho klíčení. V cytoplazmě rostlinných buněk je uložen v nerozpustných granulích, jejichž velikost a tvar závisí na rostlinném původu. Ve zralém zrnu je škrob zastoupen vylučně v endospermu, ale není zde rozmístěn pravidelně.
V endospermu ječmene se nacházejí dvě velikosti škrobových granulí – velké, které se označují jako typ A a malé, označené jako typ B. Škrobové granule se liší nejen velikostí, ale i složením a schopností se odbourávat.
Většina ječmenných škrobů, stejně jako ostatní obilná zrna, obsahují dvě základní složky: amylosu a amylopektin.
Amylosa je složkou u většiny obilných škrobů méně zastoupenou. Amylosa se často označuje jako lineární složka škrobu, ale není tomu tak. Ačkoli větvení řetězce je mnohem menší než v případě amylopektinu, není zanedbatelné a může se nazvat „amylosa s nižším stupněm větvením“. Jodem se amylosa barví modře. Ve vodě se rozpouští bez vzniku mazu.
Nízkomolekulárních sacharidů obsahuje zr no ve srovnání s polysacharidy podstatně méně. Zastoupeny jsou především sacharosa (1-2%) a rafinosa (0,3 – 0,5 %) zejména v klíčcích. Maltosa, glukosa a fruktosa jsou přítomny ve stopovém množství (0,1 %) hlavně v endospermu a dále jsou přítomny fruktany (neredukující polymery fruktosy).
Celkové množství nízkomolekulárních cukrů i poměrné zastoupení jsou závislé na stupni zralosti zrna.
Ječmeny obsahují dále 10 – 14 % neškrobnatých polysacharidů: celulosy, hemicelulosy, ligninu, a gumovitých látek. Celulosa tvoří 4 – 7 % ječného zrna. Je hlavní stavební složkou pluchy. Obsažena je i v klíčku, oplodí a osemení. Neúčastní se metabolismu probíhajícího v zrnu, při sladování a rmutování se nemění. Ve vodě je nerozpustná a chemicky i enzymově těžko štěpitelná.
Endospermální buněčné stěny ječmene obsahují asi 75% beta – glukanů a 20% pentosanů (hemiceluloz). Naopak je tomu v pluše ječmene, která obsahuje z hemiceluloz převážně pentosany a méně beta – glukany. Vyšší obsah beta – glukanů v pivovarských surovinách je ze sladařského a pivovarského hlediska považován za nežádoucí. Jedním z důsledků vysokých hodnot beta – glukanů ve sladu je neúplný rozklad buněčné stěny a z toho plynoucí slabá mobilizace škrobu a zásobních proteinů. Další nežádoucí vlastnot beta – glukanů je spojena s vytvářením vysoce viskozních vodných roztoků. To může vést k problémům při filtraci v různých fázích vaření piva. Přítomnost nerozložených beta – glukanů může také škodlivě působit na stabilitu piva během skladování (tvorba zákalů, srážení v konečném produktu, tvorba chladových zákalů ve spojenín s polyfenolickými sloučeninami, proteiny a ostatními polysacharidy).
Pentosany (arabinoxylany) jsou dalšími podstatnými necelulosovými polysacharidy v ječmeni. Hojně se vyskytují především v buněčných stěnách aleuronových buněk a v buňkách endospermu. Tyto polysacharidy jsou složeny především z pentos: arabinosy a xylosy. Arabinoxylany mohou tvořit asi jen 1,5% hmotnosti ječného endospermu, ale jejich schopnost vytvářet vysoce viskosní roztoky může značně ovlivnit technologické využití ječmene
Polyfenoly : Tříslovinné látky (polyfenoly) se nacházejí zejména v obalových částech zrna a aleuronové vrstvě. Celkové množství se pohybuje od 0,1 do 0,6 sušiny a závisí na odrůdě, pěstebním místě a ročníku. Čím je vyšší obsah bílkovin, tím nižší bývá obsah polyfenolů. Řada polyfenolických látek funguje jako inhibitory klíčení. Při máčení ječmene se částečně vyluhují. V ječmeni jsou přítomny také tzv. anthokyanogeny a tanoidy.
Tanoidy jsou nízkomolekulární a středně molekulární polyfenolové látky. Obsah tanoidů se obecně dává do vztahu s výší bílkovinných zákalů piva, s intenzitou hořkosti, chutí a plnosti piva.
Zvláštní význam má skupina anthokyanogenů z hlediska chuti a koloidní stability piva. Jsou přítomny zejména v aleuronu a jejich nosičem je bílkovina hordein. Fenolové sloučeniny, které dodávají sladu antioxidační schopnost, hrají důležitou úlohu v organoleptické stabilitě piva a to potlačením oxidačních procesů během výroby a skladování piva. Odstranění těchto sloučenin pro zlepšení koloidní stability může způsobit zhoršení organoleptické stability piva.
Dusíkaté látky: Další významnou složku organických látek tvoří dusíkaté látky. Jejich obsah, který je velmi variabilní vlivem vnějších podmínek (závislost na odrůdě, složení půdy, hnojení, předplodině, na klimatických podmínkách a době vegetace) do jisté míry určuje, zda je zrno vhodné pro sladovnické účely. Za optimum pro sladovnický ječmen se pokládá obsah dusíkatých látek vyjádřený jako obsah bílkovin (N-x 6,25) v rozmezí 10 – 11,5 %. Chemické složení bílkovin ječmene se liší podle velikosti molekul, vazby aminokyselin či podle rozdílnosti ve složení peptidových řetězců. Celkově lze dusíkaté látky rozdělit do dvou základních skupin: dusíkaté látky typu bílkovin a jejich štěpných produktů a dusíkaté látky nebílkovinné povahy.
Z hlediska rozpustnosti můžeme dělit bílkoviny na albuminy, glubuliny, hordeiny a gluteliny.
Albuminy jsou rozpustné ve vodě a ve zředěných roztocích solí, kyselin a hydroxidů. Albuminy představují 4% všech bílkovin v ječmeni.
Globuliny se podílejí asi z 18% na celkovém obsahu bílkovin. Jsou rozpustné v roztocích elektrolytů. Zásadní technologický význam se přisuzuje beta – globulinu, který při pH 4,9 a vysokém obsahu síry tvoří zákaly piva.
Hordeiny jsou rozpustné v 70% alkoholu a nerozpustné ve vodě a v roztocích solí. Tvoří největší podíl z celkového obsahu bílkovin (asi 37 %) a jsou uloženy hlavně v aleuronové vrstvě. Jsou to zásobní bílkoviny, jejichž množství je značně ovlivněno zásobou přijatelného dusíku v půdě. Kvalitativní složení (elektroforetická diferenciace) hordeinové frakce se využívá při určování odrůdy ječmene. Určité složky hordeinu jsou součástí koloidních zákalů piva.
Gluteliny - jsou lehce rozpustné v alkalických nebo alkalizovaných rozpouštědlech, v neutrálních rozpouštědlech jsou nerozpustné. V celkovém množství bílkovin jsou zastoupeny asi 32% a nacházejí se převážně v aleuronové vrstvě. Většinou přecházejí do mláta. Při jejich zvýšeném obsahu lze předpokládat horší rozluštění sladu.
Základní kvalitativní pojmy
Sladovnický ječmen - Odrůdy ječmene převážně jarního, které technologickou jakostí zrna jsou vhodné pro výrobu sladu.
Slad – Zrno ječmene, které v technologickém procesu sladování (řízené klíčení) získá vlastnosti vhodné pro výrobu piva, popřípadě určitých druhů destilátů.
Objemová hmotnost – poměr hmotnosti zkoušené obiloviny k objemu, který zaujímá po volném nasypání do nádoby za přesně stanovených podmínek. Jelikož škrob jako nejdůležitější složka endospermu zrna ječmene určeného pro sladování má vysokou specifickou hmotnost, lze na základě objemové hmotnosti usuzovat na vhodnost ječmene pro sladovnické účely. Uvádí se v jednotce gram . litr-1 Rozdíl mezi objemovou hmotností ječmene a sladu je míra rozluštění sladu.
Hmotnost tisíce zrn – funkce tvaru zrna a hustoty zrna. Velké zrno s velkou hustotou má zpravidla větší poměr endospermu k ostatním morfologickým částem zrna. Vyšší hodnoty ukazují na vyšší podíl předního zrna. Uvádí se v jednotce gram.
Klíčivost a klíčivá energie – procentický podíl všech živých zrn ječmene schopných klíčit se nazývá klíčivost. Optimální hranice je 97 %. Klíčivá energie je počet zrn v procentech, které vyklíčí za normálních podmínek daných optimálním časovým průběhem a optimálním množstvím vzduchu a vody. (Bezprostředně po sklizni není zrno schopno klíčit, je v tak zvaném období posklizňového dozrávání - dormance. Toto se dá přerušit fyzikálně chemickými prostředky).
Hodnota namáčivosti – hodnota důležitá pro proces sladování. Pomocí namáčivosti se určuje příjem vody zrnem ječmene. Namáčivost je závislá na době odležení. Ječmen vhodný pro sladování s předpokladem vysoké enzymatické aktivity vykazuje vysokou hodnotu namáčivosti.
Obsah hrubých bílkovin v zrně – Obsah všech organických dusíkatých látek v zrně (proteinů, peptidů, aminokyselin) převedených mineralizací podle Kjeldahla na anorganickou amonnou formu a následně stanovených destilací . Obsah bílkovin se získá pomocí přepočítávacího faktoru. Tento je pro ječmen ve výši 6,25.
Pro stanovení obsahu hrubých bílkovin v zrně je možné použít i nechemické NIR a NIT metody. V tomto případě je nutné provést kalibraci na standardní metodu podle Kjeldahla. Obsah hrubých bílkovin v zrně ječmene je důležitým parametrem ječmene určující jeho použití pro sladovnické účely.
Obsah beta – glukanů – beta glukany jsou polysacharidy neškrobového typu, které jsou součástí buněčných membrán endospermu ječmenného zrna. Jejich vysoký obsah způsobuje problémy v technologickém postupu výroby piva. Stanovují se ve sladině podle standardů EBC (Evropská pivovarská konvence).
Friabilita – protláčením sladu sítem za standardních podmínek ve friabilimetru se slad drtí a sítem propadá moučný podíl. Sklovitý podíl zůstává na sítě. Z tohoto podílu se poté spočítá křehkost sladu. Tato je důležitým fyzikálním parametrem ukazujícím na modifikaci (stupeň rozluštění) sladového zrna. Modifikace sladového zrna je proces, při kterém se vlivem proteolytických a cytologických enzymů degradují buněčné stěny endospermu. Tím se mění struktura ječmenného zrna a zvyšuje se jeho křehkost.
Extrakt sladu – hodnota sladového extraktu ukazuje v procentech na uvolnění extraktivních látek se sladové moučky do vodného roztoku – sladiny, infůzním rmutovacím tzv. “kongresním” postupem.
Dosažitelný stupeň prokvašení – jeho hodnota informuje o obsahu všech zkvasitelných látek (cukrů) ve sladině pivovarskými kvasnicemi. Množství zkvasitelných látek ve sladu je tím větší, čím je dokonalejší modifikace sladu. Pro stanovení dosaženého stupně prokvašení se používá metoda podle standardu EBC.
Relativní extrakt – rmutováním sladové moučky tzv. kongresním způsobem při 20, 45, 65 a 80 0 C se do vodného roztoku – sladiny uvolní různé množství vodou extrahovatelných látek. Z hodnot těchto tzv. relativních extraktů v procentech při dané teplotě lze odvodit, jaká enzymová aktivita se vytvořila během sladování, zjistit amylolytickou aktivitu a stupeň rozluštění (modifikace) sladu. Lze posoudit také případné chyby ve sladovacím procesu.
Kolbachovo číslo – udává poměr rozpustných dusíkatých látek ve sladině připravené “kongresním “ postupem k celkovému obsahu dusíkatých látek ve sladu. Hodnota tohoto čísla ukazuje na stupeň rozluštění – modifikace sladu.
Diastatická mohutnost – hodnota, která udává enzymový potenciál sladu, převážně beta – amylázy. Vlivem tohoto enzymového potenciálu dochází ke štěpení škrobu v procesu rmutování na nízkomolekulární sacharidy. Určuje se postupem podle standardu EBC a uvádí se v jednotkách Windish – Kolbach.
Hodnocení kvality
Tak jako v případě zrna pšenice musíme i u ječmene rozdělit hodnocení jakosti zrna do dvou skupin.
První zahrnuje požadavky ÚKZÚZ na kvalitu zrna při registračním řízení. Tyto kvalitativní požadavky jsou vytvořeny na základě požadavků sladovnicko - pivovarského průmyslu. V současné době jsou registrovány ÚKZÚZ pouze odrůdy sladovnické jarní a ozimé ( jedna odrůda Tiffany). Ostatní povolené jarní ječmeny jsou nesladovnické z pohledu jakosti zrna.
Sladovnická kvalita zrna ječmene se hodnotí na základě analýzy osmi parametrů . U zrna ječmene je to pouze obsah bílkovin. Další analyzované parametry se stanovují po provedeném mikrosladování v zrně sladu. Jsou to: extrakt, relativní extrakt, Kolbachovo číslo, diastatická mohutnost, dosažený stupeň prokvašení, friabilita a obsah beta - glukanů ve sladině.
Z hodnot analyzovaných parametrů je poté vypočítáno celkové bodové ohodnocení odrůdy v rozmezí 1 - 9 bodů, přičemž hodnota 9 bodů znamená absolutní sladovnickou špičku.
Obchod s komoditou jarního a ozimého ječmene, který uvažuje další použití zrna ječmene s hlediska technologické jakosti zrna v oblastech sladovnického zpracování, potravinářské výroby ječných krup a výroby krmiv, se řídí v otázkách kvality převážně českými státními normami.
Pro oblast následného sladovnického zpracování zrna ječmene je to ČSN 46 1100-5 "Ječmen sladovnický"
Hodnoty jednotlivých stanovovaných jakostních parametrů zrna sladovnidkého ječmene jak v případě smluvních vztahů, tak také minimální požadavky na jakost jsou dány články 3.1. Zdravotní a hygienická nezávadnost článkem 4.
Hodnoty parametrů v tomto článku jsou určeny jako vzor pro smluvní vztahy mezi odběratelem a dodavatelem, které nemusí být striktně dodrženy, ale mohou v konkrétní smlouvě nabývat jiných hodnot. Nesmí však mít menší hodnoty než jsou uvedeny v článku 5.
Zdravotní nezávadnost
Kromě požadavků stanovených v této normě musí ječmen sladovnický odpovídat požadavkům stanoveným v ČSN 46 1010.
Ječmen sladovnický musí být zdravý, vyzrálý, bez škůdců a cizích pachů. Nesmí obsahovat zrna s pluchou zjevně naplesnivělou a plesnivou.
Při dodávkách sladovnického ječmene musí být v průvodních dokladech deklarováno (včetně deklarace podle ČSN 46 1010):
a) umělé sušení sladovnického ječmene,
b) odrůda ječmene sladovnického (s výjimkou čl. 6.2).
Menší část zrna jarního ječmene je zpracovávána mlýnským průmyslem na potravinářské zboží pro lidskou výživu. Je to především výroba ječných krup, při které je využívána technologie obrušování obalových vrstev zrna. Kvalitativní požadavky pro zrno ječmene určené pro takové zpracování je dáno normou ČSN 46 1100-6 Ječmen potravinářský. Hodnoty kvalitativních parametrů jsou dány články 3.3. a 5. normy. Zdravotní a hygienické požadavky článkem 4. normy.
V příštím čísle Farmáře se budeme věnovat kvalitě ovsa.
RNDr. Květoslav Hubík,
Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž, s. r. o.
Doc., ing. Jan Mareček CSc.,
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita BRNO.
