FA 30(3) 2013 Blazewicz1.pdf

F ragm . a gron . 30(3) 2013, 46–53

LICZBA KOLBACHA JAKO WAŻNY WSKAŹNIK WARTOŚCI

PRZETWÓRCZEJ ZIARNA JĘCZMIENIA BROWARNEGO *

J ózeF B łażewicz 1 , m arek l iSzewSki 2 , a gnieSzka z emBold -g uła 1 ,

k atarzyna k ozłowSka 2 , ł ukaSz S zwed 1

1 Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa, 2 Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin,

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Jozef.Blazewicz@wnoz.up.wroc.pl

Synopsis. W latach 2008–2010 przeprowadzono ścisłe doświadczenie polowe z jęczmieniem jarym bro-

warnym, założone metodą losowanych bloków (split-block) na glebie kompleksu pszennego dobrego, na

terenie Rolniczego Zakładu Doświadczalnego Pawłowice koło Wrocławia. W badaniach uwzględniono

dwa czynniki: nawożenie azotem w dawkach (kg N∙ha -1 ): 0, 20, 40, 60, 60 (40+20 I), 60 (40+20 II) oraz

odmianę: Sebastian i Mauritia. Nawożenie azotem wykonano przedsiewnie i pogłównie (dawki dzielone)

w dwóch fazach rozwojowych: I – pod koniec krzewienia (BBCH 29), II – w fazie strzelania w źdźbło

(BBCH 32). Z ziarna jęczmienia o grubości >2,5 mm otrzymano w warunkach laboratoryjnych 3-, 4-, 5-

i 6-dniowe słody typu pilzneńskiego oraz brzeczki kongresowe. Ocenę wpływu agrotechniki i technolo-

gii słodowania przeprowadzono wykorzystując do tego celu liczbę Kolbacha jako syntetyczny wskaźnik

przemian białkowych ziarna, słodów i brzeczek piwowarskich. Określono relacje między cechami odmia-

nowymi, zróżnicowanym nawożeniem oraz czasem kiełkowania ziarna jęczmienia, a liczbą Kolbacha 3-,

4-, 5- i 6-dniowych słodów typu pilzneńskiego.

Słowa kluczowe – key words : jęczmień browarny – brewing barley , nawożenie azotem – nitrogen fertili-

zation , słód typu pilzneńskiego – malt of Pilzen type , Liczba Kolbacha – Kolbach index

WSTĘP

Przemysł słodowniczy usytuowany jest pomiędzy rolnictwem a przemysłem piwowarskim.

Z jednej strony napotyka on na dużą zmienność surowca, z drugiej strony natomiast na wyma-

gania odbiorców, którzy wymagają stabilnej jakości słodu [Kunze 1999, Pecio 2002]. Przez sze-

reg lat w ostatnich dekadach hodowcy i producenci jęczmienia pracowali przede wszystkim nad

zwiększaniem produkcji odmian pastewnych, bogatych w białko. W konsekwencji z eksportera

Polska stała się importerem ogromnych ilości jęczmienia browarnego jak i słodu [Gołębiewski

i in. 1997].

W uprawie jęczmienia browarnego szczególnie istotne jest nawożenie azotem. Azot jest

składnikiem pokarmowym, który w największym stopniu wpływa nie tylko na plon ziarna jęcz-

mienia, ale także na zawartość w nim białka. Stosując wysokie dawki azotu można uzyskać

zadowalający plon, ale nie wpływa to korzystnie na jego jakość, dodatkowo sprzyja też wylega-

niu roślin. Metoda dzielenia dawek azotu niesie również ryzyko podwyższenia zawartości biał-

ka w ziarnie, dlatego najbezpieczniej jest zastosować azot w całości przedsiewnie [Liszewski

i Błażewicz 2001, Liszewski i in. 2011, 2012].

* Badania prowadzono w ramach projektu badawczego nr N N312 199035 inansowanego ze środków MNiSW

Liczba Kolbacha jako ważny wskaźnik wartości przetwórczej ziarna jęczmienia browarnego

W technologii piwowarskiej przemiany związków białkowych słodu mają bardzo duże zna-

czenie, a jednym z ważniejszych wyróżników ich oceny jest liczba Kolbacha. Jest ona miarą

rozluźnienia proteolitycznego oraz wyróżnikiem dynamiki procesów proteolitycznych w sło-

dzie. Parametr ten informuje o procentowym udziale protein obecnych w słodzie, hydrolizowa-

nych podczas słodowania ziarna i otrzymywania brzeczki [Kunze 1999]. Określenie możliwo-

ści prognozowania zmienności wartości liczby Kolbacha szczególnie w obszarze czynników

agrotechnicznych ma duże znaczenie praktyczne.

Celem pracy było określenie wpływu cech odmianowych jęczmienia browarnego, sezonów

wegetacyjnych, zróżnicowanego poziomu nawożenia azotem oraz czasu kiełkowania ziarna na

zawartość białka w słodach typu pilzneńskiego i brzeczkach laboratoryjnych oraz zmienność

wartości liczby Kolbacha.

MATERIAŁ I METODY

Materiał doświadczalny stanowiło ziarno jęczmienia jarego browarnego, pochodzące ze

ścisłego doświadczenia polowego, przeprowadzonego w latach 2008–2010, w Pawłowicach

(51°09′ N, 17°06′ E), na terenie Rolniczego Zakładu Doświadczalnego Uniwersytetu Przy-

rodniczego we Wrocławiu. W badaniach uwzględniono dwa czynniki: nawożenie azotem

w dawkach (kg N∙ha -1 ): 0, 20, 40, 60, 60 (40+20 I), 60 (40+20 II) oraz odmianę: ‘Sebastian’

i ‘Mauritia’. Nawożenie azotem wykonano przedsiewnie i pogłównie (dawki dzielone) w dwóch

fazach rozwojowych: I – pod koniec krzewienia (BBCH 29), II – w fazie strzelania w źdźbło

(BBCH 32).

Doświadczenie zostało założone metodą losowanych bloków (split-block) na glebie brunat-

nej, wytworzonej z gliny lekkiej na glinie średniej. Glebę zaliczono do klasy bonitacyjnej III b,

zaliczonej do kompleksu przydatności rolniczej pszennego dobrego. Wiosną każdego roku zo-

stały pobrane próby glebowe, w celu oznaczenia N mineralnego w warstwie gleby od 0–60 cm.

W roku 2009 zawartość N mineralnego w warstwie gleby od 0 do 60 cm była najwyższa (55,8

kg∙ha -1 ) i przekraczała zasobności gleby w ten składnik pokarmowy w pozostałych latach, od-

powiednio o 26,3 kg∙ha -1 (2010 r.) i 25,4 kg∙ha -1 (2008 r.).

Uprawa jęczmienia przebiegała według zasad prawidłowej agrotechniki. Szczegółowe

warunki uprawy oraz właściwości gleby opisano w artykule nt. wpływu sposobu nawożenia

azotem na ekstraktywność słodu jęczmiennego [Liszewski i in. 2012]. Warunki meteorologicz-

ne w poszczególnych latach badań przedstawiono w tabeli 1. Do określenia okresów suchych

i posusznych w czasie wegetacji jęczmienia posłużono się współczynnikiem hydrotermicznym

Sielianinowa, zwanym współczynnikiem zabezpieczenia w wodę [Radomski 1987]. Wyznaczo-

no go dzieląc sumę opadów atmosferycznych przez sumę temperatur danego miesiąca zmniej-

szonych dziesięciokrotnie. Jako okres posuchy przyjmuje się czas, w którym współczynnik

K jest niższy od 1,0, co oznacza, że roślina zużywa na parowanie większą ilość wody niż otrzy-

muje z opadów. Przez suszę Sielianinow rozumie okres charakteryzujący się współczynnikiem

K mniejszym od 0,5, co oznacza, że ilość wyparowanej wody ponad dwukrotnie przewyższa

jej dopływ.

Warunki pogodowe na ogół sprzyjały wschodom i dalszemu rozwojowi jęczmienia jarego.

Średnie miesięczne temperatury marca i kwietnia były wyższe lub równe, w porównaniu do

średnich wieloletnich. Wyższe od średniej wieloletniej sumy opadów dla tych miesięcy sprzy-

jały początkowemu rozwojowi, w tym rozkrzewieniu się jęczmienia. Świadczą o tym wysokie

współczynniki Sielianinowa dla tych miesięcy. Kolejne fazy rozwojowe jęczmienia przypadały

już na mniej korzystne warunki pogodowe w sezonie 2008. W maju i czerwcu tego roku za-

J. Błażewicz, M. Liszewski, A. Zembold-Guła, K. Kozłowska, Ł. Szwed

Tabela 1. Warunki meteorologiczne oraz wskaźniki hydrotermiczne w latach 2008–2010 (wg obserwacji

stacji meteorologicznej w Swojcu koło Wrocławia)

Table 1. Weather conditions and hydrothermic indexes in 2008–2010 (for the Agricultural Experiment

Station in Swojec near Wrocław)

Wskaźnik

Sielianinowa

Sielianinov’s index

Temperatura – Temperature

(°C)

Opady – Rainfalls

(mm)

Miesiąc

Month

1981–

2010

1981–

2010

2008

2009

2010

2008

2009

2010

2008

2009

2010

III

4,6

4,2

3,8

33,0

48,3

44,9

31,7

2,31

3,39

3,45

8,9

12,0

9,3

8,9

87,1

30,9

45,4

30,5

3,27

0,86

1,62

14,3

14,2

12,7

14,4

37,3

67,6

140,7

51,3

0,84

1,53

3,57

18,8

15,8

17,9

17,1

36,5

141,7

32,9

59,5

0,65

3,00

0,61

VII

19,8

19,5

21,4

19,3

65,6

134,2

78,6

78,9

1,06

3,24

1,19

VIII

18,8

19,3

18,9

18,3

94,0

53,5

61,5

61,7

1,61

0,89

1,86

Średnia/Suma

Mean/Sum

III–VIII

14,2

14,1

13,6

353,5

476,2

404,0

313,6

–

notowano znacząco niższe sumy opadów, co wraz z przekraczającymi średnimi temperatura-

mi powietrza w tym okresie było przyczyną posuchy (K=0,84 i K=0,65). Warunki pogodowe

w fazach strzelania w źdźbło i kłoszenia są bardzo istotne ze względu na dużą wrażliwość

jęczmienia na niedobór wody [Liszewski i Błażewicz 2001, Liszewski i in. 2011, Słaboński

1985]. Optymalne warunki w tym okresie pozwalają na wytworzenie maksymalnej powierzchni

asymilacyjnej, która stwarza możliwość osiągnięcia wysokich plonów ziarna, o właściwych

parametrach browarnych [Pecio 2002, Słaboński 1985].

Zbiór został przeprowadzony przy użyciu kombajnu poletkowego w fazie dojrzałości pełnej

jęczmienia. Ziarno jęczmienia poddano frakcjonowaniu przy użyciu sit Vögla oraz oczyszczo-

no. Po okresie spoczynku pożniwnego z frakcji ziarna o grubości >2,5 mm wyprodukowano

w warunkach laboratoryjnych słody typu pilzneńskiego. Moczenie i słodowanie próbek ziarna

przeprowadzono w szaie klimatyzacyjnej, w temperaturze 15–16°C. Cykl wodno-powietrz-

nego moczenia ziarna trwał 48 h. W wyniku moczenia uzyskano wilgotność końcową ziarna

wynoszącą 45%. Kiełkowanie trwało 3, 4, 5 lub 6 dni. Po zakończeniu kiełkowania ziarna próby

słodów suszono w suszarce laboratoryjnej z nawiewem: 15 h – 40°C, 3 h – 50°C, 3 h – 65°C,

2 h – 82°C, a następnie odkiełkowano. Ze słodów uzyskano brzeczki metodą zacierania kongre-

sowego przy użyciu zaciernicy typu LB12 Elektronic (irmy HB Labotech).

Ocenę technologiczną ziarna odmian browarnych jęczmienia, uzyskanych z nich słodów

oraz brzeczek laboratoryjnych przeprowadzono w Katedrze Technologii Rolnej i Przecho-

walnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu wg zasad opracowanych przez EBC

(Europejską Unię Browarniczą) [Analytica EBC 1998]. Zawartość białka w ziarnie, słodach

i brzeczkach określono tradycyjną metodą Kjeldahla, a na ich podstawie obliczono liczbę Kol-

bacha. Zróżnicowanie zawartości białka w ziarnie, słodach i brzeczkach oraz liczby Kolbacha

oceniono na podstawie analizy wariancji, uwzględniając test Duncana, przy współczynniku

Liczba Kolbacha jako ważny wskaźnik wartości przetwórczej ziarna jęczmienia browarnego

ufności 0,05. Wszystkie obliczenia statystyczne wykonano przy użyciu pakietu STATISTICA

10.0 irmy StatSoft.

WYNIKI I DYSKUSJA

Pecio [2002] podaje, że w fazie strzelania w źdźbło i kłoszenia jęczmienia korzystna jest

wysoka temperatura, od 17 do 19°C i umiarkowane opady. Optymalne warunki podczas strze-

lania w źdźbło jęczmienia wystąpiły w sezonach 2009 i 2010, kiedy dostateczne sumy opadów

w maju i czerwcu pozwoliły na uzyskanie wysokich plonów ziarna [Liszewski i in. 2012]. Pecio

[2002] twierdzi, że w okresie po wykłoszeniu słoneczna i ciepła pogoda stwarza odpowied-

nie warunki dla intensywnego przebiegu fotosyntezy i dobrego wypełnienia ziarna. Natomiast

niedobór opadów w tym okresie wpływa niekorzystnie na jakość ziarna, powodując wzrost

zawartości białka [Liszewski i in. 2011, Pecio i Kubsik 2006, Rozbicki 1994]. W sezonach 2008

i 2010 opady atmosferyczne w lipcu były stosunkowo niskie (K – 1,06; 1,19), co mogło wpły-

nąć na podwyższenie zawartości białka w ziarnie (tab. 2). Natomiast w sezonie 2009, w czasie

wypełniania ziarniaka i w okresie dojrzewania, tj. w lipcu, warunki pogodowe (K – 3,24) sprzy-

jały uzyskaniu ziarna o dobrych parametrach jakościowych [Liszewski i in. 2011, 2012].

Tabela 2. Zawartość białka ogółem w ziarnie jęczmienia browarnego (% s.s.)

Table 2. Total protein content of brewing barley grain (% d.m.)

Sezonwegetacyjny – Growing season

Wyszczególnienie

Speciication

Średnia

Mean

2008

2009

2010

10,5 b

10,9 a

11,1 a

10,8 b

10,6 b

10,8 a

11,3 a

10,9 b

Nawożenie

azotem

Nitrogen

fertilization

(kg N·ha -1 )

10,8 b

10,8 a

11,1 a

10,9 b

11,0 b

10,6 a

11,3 a

10,9 b

60 (40+20 I)

11,6 a

11,0 a

11,4 a

11,3 a

60 (40+20 II)

11,7 a

10,9 a

11,5 a

11,3 a

NIR 0,05 – LSD 0.05

0,5

r.n.

0,3

Sebastian

11,1 a

11,0 a

11,2 b

11,1 a

Odmiana

Cultivar

Mauritia

11,0 a

10,7 b

11,4 a

11,0 a

NIR 0,05 – LSD 0.05

r.n.

0,2

0,1

r.n.

Lata – Years

11,0 b

10,8 b

11,3 a

–

NIR 0,05 – LSD 0.05

0,2

–

a, b, c – grupy jednorodne – homogeneous groups (α = 0,05)

r.n. – różnice nieistotne – non signiicant difference

Spośród parametrów wartości browarnej ziarna ocenianych w trakcie skupu zasadnicze zna-

czenie ma zawartość białka, która powinna zawierać się w granicach 9,5–11,5%. Zawartości

zarówno powyżej, jak i poniżej normatywnego przedziału są niekorzystne. Zbyt wysoka zawar-

J. Błażewicz, M. Liszewski, A. Zembold-Guła, K. Kozłowska, Ł. Szwed

tość białka w ziarnie może przedłużać czas moczenia ziarna i powodować zakłócenia pobiera-

nia wody oraz nierównomierne kiełkowanie w czasie słodowania. Prowadzi to do nadmiernej

aktywności enzymów, niskiej ekstraktywności słodu, zbyt dużej ilości związków azotowych

w brzeczce, a w rezultacie do zmniejszenia wydajności warzelni, zmętnienia piwa, pojawiania

się osadu i pogorszenia smaku [Kunze 1999]. Średnie zawartości białka w ziarnie z trzech lat

badań mieściły się w granicach wymaganych przez EBC i wyniosły od 10,8% (0 kg N ∙ ha -1 )

do 11,3% (40+20 II kg N∙ha -1 ). Jedynie w roku 2008 po zastosowaniu nawożenia pogłównego

zawartość białka w ziarnie obu badanych odmian przekroczyła zalecaną wartość [Liszewski

i in. 2011]. Ten sposób nawożenia roślin sprzyja tworzeniu dużej powierzchni asymilacyjnej

liści i zwiększeniu plonu ziarna, jednak niesie ryzyko podwyższenia zawartości białka w ziar-

nie. Najniższą zawartością białka cechowało się ziarno z sezonu 2009 (10,6–11,0%), najwyższą

i jednocześnie najbardziej zróżnicowaną ziarno z sezonu 2008 (10,5–11,7%). Mimo tendencji

zwiększania zawartości białka wraz z rosnącą dawką nawozu azotowego, w latach 2009 i 2010

nie zaobserwowano istotnego wpływu dawki N na zasobność ziarna w białko, różnice natomiast

wykazano pomiędzy badanymi odmianami jęczmienia. W wieloleciu różnica między odmiana-

mi była nieistotna.

Bertholdsson [1999] wykazał, że zmienność zawartości białka w ziarnie jęczmienia nie-

mal w 90% zależy od układu warunków środowiskowych w roku uprawy, zaopatrzenia w azot

i warunków wilgotnościowych gleby, tylko w 7% od genotypu rośliny, a pozostała zmienność

wynika z interakcji tych czynników. Zmienność warunków pogody w latach modyikuje wzrost

i rozwój roślin, w tym systemu korzeniowego, a przez to wpływa na zróżnicowanie wykorzysta-

nia wody, wielkości plonu ziarna i zawartości białka w ziarnie [Bertholdsson 1999, Pecio 2002,

Przulj i Momcilovic 2001].

Podczas kiełkowania ziarna jęczmienia browarnego 35–40% białek ulega przemianom,

a efekty tego procesu określa się jako stopień rozluźnienia białkowego według Kolbacha. Część

substancji białkowych wykorzystywana jest do rozwoju korzonków zarodkowych, przez co za-

wartość białka w słodzie ulega zmniejszeniu, w porównaniu z wyjściową zawartością w jęcz-

mieniu, o około 0,3–0,5 pkt%. Zwiększa się udział frakcji rozpuszczalnych w wodzie i roztwo-

rach soli, wzrasta znacznie ilość aminokwasów i białek niekoagulujących.

We wszystkich latach doświadczenia poziom nawożenia azotem roślin jęczmienia powo-

dował istotne różnice w ilości białka w słodach (tab. 3). Odnotowano tendencję wzrostową

w miarę zwiększania dawki azotu. Dzielenie dawek nawozu 60 (40+20 I) oraz 60 (40+20 II)

kg N∙ha -1 zazwyczaj nie powodowało zwiększenia zawartości białka w słodzie. W miarę wydłu-

żania czasu słodowania wystąpiła tendencja do zmniejszania zawartości białka w słodzie, choć

nie zawsze istotna statystycznie. Jest ona spowodowana większą utratą związków białkowych

znajdujących się w lepiej wykształconych korzonkach oraz huzarach usuwanych w trakcie

odkiełkowywania słodów. Znaczne różnice w metabolizmie białka zaobserwowano natomiast

podczas słodowania ziarna z różnych sezonów oraz obiektów nawozowych. Ubytek substancji

białkowych w słodzie w stosunku do ich zawartości w ziarnie wynosił odpowiednio 0,4–0,7 pkt

% w 2008 r., 0,5–1,1 pkt % w 2009r. i 0,6–0,9 pkt % w 2010 r.

Najniższymi wartościami liczby Kolbacha charakteryzowały się słody wyprodukowane

w 2009 roku, był to jednocześnie sezon, w którym słody cechowała najniższa zawartość biał-

ka. Poziom nawożenia azotem różnicował wartości liczby Kolbacha na dwie grupy. Niedo-

żywienie roślin (dawki 0 i 20 kg N∙ha -1 ) generowało wyższe wartości liczby Kolbacha, zaś

w miarę zwiększania dawek azotu oraz przy ich dzieleniu hydroliza białek i przechodzenie

ich do brzeczki były zazwyczaj coraz mniej efektywne, mimo zwiększonej zawartości białka

w tych słodach. Czynnik odmianowy istotnie różnicował stopień rozluźnienia białkowego sło-

dów. Odmianą jęczmienia, z której otrzymywano słody o większej liczbie Kolbacha (z wyjąt-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: