Over rusten Zoals in het stukje over mouten (zie website) vermeld, zitten in een cel in de mout de zetmeelkorrels omgeven door een eiwitnetwerk (zie afbeelding hieronder). Eiwit is opgebouwd uit aminozuren. Er bestaan 20 verschillende soorten aminozuren en eiwitten zijn ketens van enkele tientallen tot enkele duizenden aminozuren aan elkaar, en altijd niet-vertakt. Die ketens zijn vaak opgerold tot celwand (cellulose en hemicellulose) eiwitmatrix bolletjes en kunnen onderling contact maken en zo een netwerk kleine vormen. Tijdens zetmeelkorrels het vermouten wordt dit grote eiwitnetwerk zetmeelkorrels gedeeltelijk afgebroken. Dit is buitenste celwand nodig om 2 (eiwitten en pentose) redenen: tijdens het vermouten moeten de zetmeelsplitsende enzymen zo snel mogelijk zetmeel af kunnen breken en daarbij niet tegengehouden worden door een eiwitnetwerk, én afgebroken eiwit (feitelijk: aminozuren) is (zijn) nodig voor de gistgroei. In mout zitten, dankzij het vermoutingsproces, veel enzymen: enzymen die de celwand kunnen afbreken (glucanasen), eiwitsplitsende enzymen (proteïnasen, proteasen, peptidasen en meer van die fantastische namen) en 2 soorten zetmeelsplitsende enzymen. Toen mout nog niet zo goed kon worden gemaakt (of misschien was de gerst niet zo goed) moest tijdens het brouwen eerst nog wat celwand van de mout worden afgebroken tijdens de celwandrust op 30-35 ˚C. Toen de mout beter werd was de eerste
rust de eiwitrust. Bedoeling was om het eiwit voldoende af te breken om de 2 bovengenoemde redenen. Te ver afgebroken eiwit heeft overigens een lage schuimstabiliteit tot gevolg. Hoewel de algemeen geaccepteerde temperatuur voor de eiwitrust 53˚C zijn er toch brouwers die daar van afwijken. En met recht. Want er zijn veel soorten eiwitsplitsende enzymen en elk heeft zijn eigen optimum. Dus als je een ander soort eiwitsplitsing wilt (bijvoorbeeld omdat je een ander type schuim wilt of omdat je een gist hebt die andere voedingsstoffen nodig heeft) kun je besluiten je eiwitrust op bijvoorbeeld 48 ˚C te houden. Bedenk dat de denaturatietemperatuur van enzymen (de temperatuur waarbij ze onwerkzaam worden) vaak vlak boven hun optimum ligt. Eiwit is bijzonder ingewikkeld en kan op bijzonder veel manieren worden afgebroken met bijzonder veel verschillende soorten enzymen. Het is dus bijzonder complex. Tegenwoordig wordt gerst zódanig vermout, dat brouwers de (dure) eiwitrust kunnen overslaan en meteen op de eerste versuikeringsrust kunnen inmaischen. Heel kort iets over zetmeel. Zetmeel is opgebouwd uit glucosemoleculen; honderdduizenden. Zetmeelsplitsende enzymen of amylasen splitsen die zetmeelmoleculen. En dat moet ook, want gist kan wel glucose omzetten in alcohol en CO2 en ook wel 2 of 3
K
K
K
glucose moutsuiker
glucosemoleculen die aan elkaar zitten (respectievelijk maltose en maltotriose) maar beslist niet méér. Zetmeel is een vertakt molecuul. Nou ja, zetmeel is een mengsel van vertakte moleculen en onvertakte moleculen. Zie hierboven. Wanneer de temperatuur tijdens inmaischen op 63 ˚C komt gaat het enzym β-amylase aan de slag. Dat begint eigenlijk al eerder, maar het werkt het beste bij 63 ˚C. Het is een zogenaamd exo-enzym: het kan alleen stukjes vanaf de buitenkant van het zetmeelmolecuul afknippen. En die stukjes zijn niet zo groot: glucose, maltose (2 glucose-eenheden) en maltotriose (3 glucose-eenheden). Als-ie dat bij het onvertakte molecuul doet (rechts op de tekening hierboven) en je wacht lang genoeg kan-ie het hele molecuul aan stukjes knippen. Bij het vertakte molecuul komt-ie niet voorbij de knooppunten (K in de tekening). Er blijven dus heel grote brokstukken zetmeel over die er voor zorgen dat het beslag behoorlijk viskeus blijft. Want β-
K
K
K
amylase kan maar vanaf één kant beginnen (het zogenaamde nietreducerende uiteinde), zoals aangegeven in de tekening hierboven.
Als je op 63 ˚C een rust wilt houden maar je schiet er bij het opwarmen overheen, wordt β-amylase gedeeltelijk beschadigd. Het gevolg is dat de eerste versuikeringsrust minder snel zal verlopen, zelfs al koel je snel terug naar 63 ˚C (daarom is het ook zo belangrijk de afwijking van je thermometer te kennen!!). Maar βamylase is iets minder gevoelig voor te hoge temperatuur dan βamylase. β-Amylase is een zogenaamd endo-enzym. Het kan midden in het zetmeel molecuul knippen (zie hierboven). Het zou dus mooi kunnen samenwerken met β-amylase: β-amylase knipt in het midden en β-amylase gaat weer aan de nieuwe uiteinden knabbelen. Helaas werkt dat zo niet: β-amylase werkt het beste bij 72-73 ˚C en dan werkt β-amylase niet meer. β-amylase knipt wel de grote zetmeel-brokstukken aan kleine stukjes en daarmee wordt de viscositeit sterk verlaagd: deze tweede versuikeringsrust wordt daarom ook de vervloeiingsrust genoemd. Het verschijnsel is ook heel opvallend. De denaturatie-temperatuur van β-amylase (dat is de temperatuur waarbij-ie kapot gaat) is ongeveer 80 ˚C (Jan S. had gelijk). Wanneer bij 78 ˚C wordt geklaard blijft er nog wat βamylase-activiteit behouden (maar wordt wel minder). De reden dat na de vervloeiingsrust wordt doorverwarmd naar 78 ˚C is om de viscositeit van het beslag nog verder te verlagen, zodat de klaring sneller verloopt. De discussie in brouwerijen is nog altijd hoeveel keer je kunt klaren (dus hoeveel keer je een klaringskuip kunt beladen, gebruiken, ledigen en reinigen) in 24 uur. Dat was halverwege de jaren tachtig nog maar 10 keer, halverwege de jaren negentig wel 12,6 keer als gevolg van verfijnde bedrijfsvoering, betere mout en goede automatisering van de klaringskuipen. Maar als snelheid alles is (gang is alles) moet je in ieder geval zorgen voor dunne, dus warme, wort. Brouwerijen berekenen de snelheid van klaren en die moet voor hoofdwort 200 ml/cm2/s zijn en voor nawort 250 ml/cm2/s.
In de grafiek die hierna volgt is de activiteit van de amylasen te zien en het ontstaan van glucose (monosachariden), maltose (disachariden) en grotere brokstukken. Het gebruikte temperatuurtraject is niet helemaal zoals we dat bij (pils) brouwen doen: het eerste uur op 50 ˚C, daarna op 65 ˚C en de aflopende wort werd van 70 naar 100 ˚C verwarmd. Niettemin is het een interessante grafiek (vind ik). Eronder zijn twee grafiekjes bijgevoegd, die de afname van activiteit van het β-amylase en het β-amylase bij verschillende temperaturen in de tijd weergeven. Kijk eens naar de maischschema’s die je gebruikt. Het verklaart een hoop.
α-amylase activiteit
100 90
100
dextrinen
90
β-amylase activiteit
80
80 70
70 disachariden
60
60
50
50
40
40
30
30 20
20 monosachariden
10
10 0
0 0
30 50 C
60 tijd (min) 90
120 65 C 70 100 C
150
beslagketel wortketel
Fons M.
