Embed Size (px)
Citation preview
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
FOLOSIREA ENZIMELOR ŞI MICROORGANISMELOR ÎN
INDUSTRIA BERII
În industria berii intervin două tehnologii distincte şi anume tehnologia malţului şi
tehnologia berii.
TEHNOLOGIA MALŢULUI
Tehnologia malţului implică următoarele operaţii (fig. 1) din care, din punct de vedere
biotehnologic, interesează operaţia de germinare a orzului, respectiv orzoaicei, materii prime
de start.
Germinarea orzului/orzoaicei are drept scop următoarele:
- sinteza de enzime în cantitate mai mare;
- micşorarea complexităţii substanţelor de rezervă şi a celor ce intră în structura bobului
de orz/orzoaică, proces denumit şi “solubilizarea orzului”.
La germinarea orzului/orzoaicei au loc următoarele procese:
- creşterea ţesutului embrionar cu dezvoltarea plumulei şi a radicelelor;
- activarea enzimelor preexistente în orz şi sintetizarea “de novo” a enzimelor, în
principal a hidrolazelor, orzul/orzoaica matur(ă) conţinând în cantităţi mici toate enzimele
hidrolitice cu excepţia -amilazei.
La germinare se formează deci amilază şi cantităţi noi din celelalte hidrolaze în
următoarea succesiune: -glucanaze, -amilază, enzime proteolitice (peptidaze şi
proteinaze), fosfataze, -amilază;
- respiraţia, care va fi dependentă de aerarea orzului în procesul de germinare.
La germinare sunt degradate principalele substanţe din orz şi anume:
Degradarea amidonului. Conţinutul de amidon scade de la ~ 63% la ~ 58% prin
formare de zaharuri simple sub acţiunea amilazelor. Din zaharurile simple formate ~ 50%
sunt consumate prin respiraţie. Activitatea amilazică a malţului finit se măsoară prin “puterea
diastazică”.
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Figura 1. Schema de operaţii unitare a procesului de fabricare a malţului
Degradarea hemicelulozelor Pereţii celulari ai bobului de orz sunt formaţi din
hemiceluloze, respectiv din -glucani (80-90%) şi pentozani (20%). -Glucanii sunt polimeri
liniari cu masă moleculară mare (conţin ~ 200000 resturi de D-glucopiranoză) formaţi din
D-glucoză legate între ele -1,4 (70%) şi 1,3 (30%). La nivelul pereţilor celulari -glucanii
sunt legaţi de proteine prin legături covalente, formând complexe care realizează o matrice
relativ rigidă. Pentozanii sunt polimeri ramificaţi cu masă moleculară mare formaţi din
molecule de D-xiloză legate -1,4. Lanţurile laterale sunt formate din arabinoză.
Prima enzimă implicată în degradarea -glucanilor este -glucan solubilaza care
realizează scindarea -glucanului de proteină (enzima joacă rolul unei carboxipeptidaze),
-glucanii eliberaţi din complex devenind solubili. -Glucan solubilaza este prezentă în orz
dar este şi sintetizată în cursul germinării. Enzima este termostabilă, fiind stabilă la brasaj,
timp de o oră şi la 65C. -Glucanii sunt degradaţi în continuare de -glucanaze diferite. Două
endo--glucanaze şi anume -1,3 glucanaza şi 1,3-1,4 glucanaza sunt în principal
150
Orz brut
Condiţionare Precuraţire Curăţire Sortare pe calitate
Depozitare pentru post-maturare şi învingerea repausului germinativ
Înmuierea orzului la 15-20ºC/36-48 ore, spălare şi
dezinfectare
Germinare 17-25ºC/4-6 zile
Orz germinat (malţ verde)
Uscare la 50-60ºC la 60-80ºC
Răcire şi degerminare
Malţ finit
Aer cald
Aer Apă
Aer
Depozitare pentru maturare
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriisintetizate la germinare şi vor interveni în degradarea pereţilor celulari ai orzului. Aceste -
glucanaze fragmentează lanţul -glucanic conducând la -oligozaharide.
Exo -glucanazele desprind o moleculă de celobioză de la capătul nereducător al
lanţului -glucanic iar celobioza la rândul ei este transformată în două molecule de glucoză
de către celobiază (-glucozidază). Circa 50-90% din activitatea -glucanazelor este pierdută
la uscarea malţului, iar la brasaj hidroliza -glucanilor are loc la 45-55C deoarece la
temperaturi ceva mai ridicate aceste -glucanaze sunt inactivate rămânând doar -glucan
solubilaza care va elibera -glucani din complexul cu proteinele, ceea ce va conduce la
creşterea vâscozităţii mustului şi deci mărirea timpului de filtrare a plămezii. Un exces de -
glucani în bere poate cauza dificultăţi de filtrare sau tulburări în produsul finit.
Enzimele care degradează pentozanii sunt: endoxilanaza (hidrolizează legăturile -
1,4 din interiorul lanţului pentozanic); exoxilanaza (hidrolizează legăturile -1,4 de la capătul
lanţului pentozanic); arabinoxilanaza care acţionează asupra lanţurilor laterale de pentozani
formate din arabinoză cu eliberare de arabinoză; xilobiaza care degradează xilobioza la două
molecule de xiloză.
În prima etapă de degradare a -glucanilor şi a pentozanilor se formează dextrine
liniare -glucanice şi respectiv “dextrine” ramificate -pentozanice. În etapa a doua dextrinele
menţionate sunt degradate la celobioză şi respectiv xilobioză (dizaharide) şi glucoză,
respectiv arabinoza, xiloză (monozaharide).
Hidroliza hemicelulozelor (-glucani) şi pentozani are loc în proporţie de 70% în timpul
malţificării orzului (fig. 2).
Gradul de degradare a hemicelulozelor se apreciază prin diferenţa de randament între
măcinişul fin şi măcinişul grosier (dur) care trebuie să fie maximum 2,2% şi prin măsurarea
vâscozităţii mustului de laborator (maximum 1,85 mPa·s) respectiv a conţinutului de -
glucani (~ 200 mg/l).
Degradarea proteinelor. Sub influenţa peptid hidrolazelor (endo- şi exopeptidaze şi
proteinaze) are loc o hidroliză a substanţelor cu azot fapt ce este apreciat prin gradul de
solubilizare proteică (cifra Kolbach) şi conţinutul malţului în azot aminoacidic.
Nivelul de solubilizare este în funcţie de tipul de bere ce se produce din malţul
respectiv:
- malţul tip Pils va conţine ~ 600 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 126 mg/100 g s.u. azot
-aminic;
- malţul pentru berea blondă va conţine 700 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 147 mg/100
g s.u. azot -aminic;
- malţul pentru berea brună va conţine 900 mg/100 g s.u. azot solubil total şi 190 g/100 g
s.u. azot -aminic.
151
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Figura 2 Hidroliza pentozanilor şi -glucanilor
Din diferite cauze, malţul finit poate prezenta următoarele deficienţe:
- conţinut ridicat de boabe negerminate, care se constată prin măsurarea plumulei
(acrospirei) care, în mod normal, la orzul bine germinat este:
2/3 până la 3/4 din lungimea bobului la malţul blond;
3/4 până la 1/1 din lungimea bobului la malţul brun.
Dacă plumula este zero, orzul se consideră negerminat şi atunci se determină
procentul de boabe negerminate. Un malţ cu 8% boabe negerminate este de fapt un
amestec de malţ şi orz şi ca atare la plămădire se intervine cu enzime din afară pentru a
suplimenta nivelul de enzime al boabelor negerminate la nivelul celor germinate. În acest
scop se recomandă să se folosească Cereflo 200 L (endo--glucanază dar care are şi
activitate nestandardizată de -amilază) + Cereflo 2XL (conţine -amilază, -glucanază şi
protează), Ceremix 2XL + Ultraflo L (conţine -glucanaza) sau Ceremix 6XMG (conţine
proteaza neutră, -amilază, -glucanază, pentozanază şi celulază). Se poate folosi şi
152
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiAlphalase AP-3 care conţine -amilază, protează şi glucanază.
- Malţ deficitar în -amilază, deficienţă care se poate constata analitic prin una din
următoarele metode:
determinarea duratei de zaharificare (normal 15 min);
determinarea filtrabilităţii palierului 80C de la brasaj (analiza Hartong-Piratski);
determinarea gradului de fermentare a mustului de laborator (minimum 80%);
determinarea conţinutului de -amilază după metoda EBC.
Prelucrarea malţului cu deficienţă în -amilază va avea următoarele consecinţe:
obţinerea de plămezi nezaharificate; filtrabilitate redusă a mustului şi berii; flocularea
prematură a drojdiei la fermentare; obţinerea de bere cu grad de fermentare redus; apariţia
de urme de nezaharificate în must şi bere.
Deficienţele menţionate se pot corecta folosind enzime exogene în diferite etape
tehnologice: plămădire, în mustul cu hamei înainte de fierbere; în linul de fermentare.
Deficitul de -amilază în malţ poate fi corectat după cum urmează:
adaos de Fungamyl 800L în proporţie de 1-2kg/t măciniş la plămădire;
adaos de Termamyl 120 L în proporţie de 2g/hl must;
adaos de Fungamyl 800 L în proporţie de 0,5-3 g/hl must în linul de fermentare
(doza de 0,5 g/hl se utilizează atunci când temperatura de fermentare este de 4-7C, doza
de 3g/hl se foloseşte când se doreşte un grad de fermentare mai ridicat);
adaos de Nervanase BT-2 în proporţie de 1,5l/tonă malţ pentru Nervanase BT-2
(180)
- Malţ incomplet citolizat. Această deficienţă a malţului se poate constata prin
următoarele determinări: diferenţa între măcinişul fin şi grosier (dur), care în mod normal
trebuie să fie 1,8%; vâscozitatea mustului de laborator care în mod normal trebuie să fie
1,5-1,65 mPa·sec.
Folosirea malţului incomplet citolizat ar conduce la randament în extract mai scăzut, o
filtrabilitate mai scăzută a mustului şi berii.
Se recomandă în acest caz folosirea următoarelor preparate enzimatice exogene:
Cereflo 200L în proporţie de 0,5-1 kg/tonă malţ sau Ultraflo L în proporţie de 0,2 kg/tonă malţ.
Deoarece Ultraflo L are numai activitate -glucanazică, în principal, şi celulazică,
pentozanazică, arabinazică, în secundar, şi nu are activitate -amilazică, cele două enzime
se utilizează împreună la plămădire, în următoarele proporţii: Cereflo 200L 0,4-0,8 kg/tonă
malţ iar Ultraflo L 0,1-0,2 kg/tonă malţ.
Se mai recomandă şi adaosul de Fynizym în proporţie de 1g/hl must; la fermentarea
primară se pot folosi şi combinaţiile Ceremix 2XL+Cereflo 200 L; Ceremix 2XL + Ultraflo L
153
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriisau Ceremix 6XMG, al cărui dozaj se face în funcţie de diferenţa între randamentul în
măciniş fin şi grosier (dur) aşa cum se arată în tabelul 1.
Tabelul 1
Corelaţia dintre diferenţa de măciniş în % şi adaosul de Ceremix 6XMG
Diferenţa de randament de măciniş % 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0Ceremix 6XMG g/tonă malţ 50 100 150 200 250
Se poate utiliza şi -Glucanase 200 L în proporţie de 250-500 ml/tonă malţ.
- Malţ insuficient solubilizat proteolitic. În general un malţ bine solubilizat este
caracterizat prin următoarele:
azot solubil total pentru o bere blondă 550-750 mg/100 g s.u.;
azot aminic liber, minimum 150 mg/100 g s.u.
Determinările se fac pe mustul de laborator. Dacă valorile menţionate nu sunt
realizate, malţul este insuficient solubilizat şi va avea următoarele consecinţe: încetinirea
procesului de fermentaţie şi respectiv oprirea procesului de fermentare la diferite grade de
fermentare (aceste deficienţe sunt datorate în principal conţinutului mai scăzut de aminoacizi
liberi).
La un conţinut de aminoacizi liberi prea mare (malţ suprasolubilizat) se va influenţa
negativ culoarea mustului la fierbere şi implicit a berii şi de asemenea se vor înrăutăţi
proprietăţile senzoriale şi stabilitatea berii (coloidală şi biologică).
Pentru a remedia această deficienţă a malţului (de slabă solubilizare) se recomandă
folosirea la brasaj a preparatului Neutrază 0,5L în proporţie de 0,3-0,7 kg/tonă malţ. Se mai
poate folosi Proteinase 200 L în proporţie de 0,25 kg/tonă malţ.
6.2. TEHNOLOGIA BERII
Tehnologia berii implică operaţiile menţionate în figura 3, din care, din punct de vedere
biotehnologic, interesează operaţiile de brasaj (plămădire şi zaharificare), fermentaţie
/primară şi secundară) şi maturizare a berii.
154
Malţ
Pretratare malţ Curăţire Desprăfuire Măcinare
Brasaj(Plămădire şi zaharificare)
4070C100 – 150 min
Fermentare 10-20C0-15 zile
Răcire în schimbător cu plăci de la 95C la 8C
Limpezire la receTanc de maturare
la 0C/7-21 zile Filtrare bere Tragere bere la sticle, butoaie, cutii
Cereale nemalţificate
Păstrare cereale Curăţire Desprăfuire
Pregătire termică a nemalţificatelor
(cazan de plămădire)50100 C40-60 min
Hamei DrojdieCO2
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Figura 3 Schema tehnologică de obţinere a berii
Plămădirea şi zaharificarea plămezii (brasaj) este operaţia care se execută în scopul
obţinerii mustului. Substanţele care trec din malţ în must formează extractul mustului, extract
ce este format prin solubilizarea substanţelor solubile preexistente în malţ, respectiv cele
care devin solubile în operaţia de brasaj sub influenţa enzimelor din malţ şi a celor adăugate.
155
Trub la rece
Trub la cald
Filtrare plămadă zaharificată
Separarea trubului la cald
Fierbere must cu hamei
Pasteurizare în tunel sau Flash
64-70C/40/0,5 min
Borhot
Inoculator drojdie
Must
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiPrincipalele enzime care acţionează la brasaj şi sunt proprii plămezii sunt arătate în
tabelul 2.
Tabelul.2
Principalele enzime de plămadă şi caracteristicile lor
Enzima pH optim
Temperatura optimă
Temperatura de inactivare,
C
Legătura hidrolizată
Produse de hidroliză
Enzime care hidrolizează amidonul-amilaza 5,6-5,8 70-75 80 -1,4 din orice loc în
interiorul amilozei şi amilopectinei. Acţiunea se opreşte la 2-3 resturi glucoză înaintea legăturii -1,4
dextrine liniare din amiloză dextrine ramificate din amilopectină maltoză (puţină) şi glucoza din amiloză şi amilopectină
-amilază 5,4-5,6 60-65 70 -1,4 de la capătul nereducător al catenei atât la amiloză cât şi la amilopectină. Acţiunea se opreşte la 2-3 resturi glucoză în faţa legăturii -1,6
dextrine ramificate maltoză
Dextrinaza limită (pulullanaza)
5,1 55-60 65 1,6 Dextrine liniare cu masă moleculară mică din cele ramificate cu masă moleculară mai mică (5-8 resturi de glucoză)
Maltaza 6,0 35-40 40 Maltoza 2 GlucozăInvertaza 5,5 50 55 Zaharoza Glucoza+fructoza
Enzime care hidrolizează substanţele cu azotEndopeptidhidrolaze (proteinaze)
3,9 şi 5,5
45-50 7 Legături peptidice din interiorul polimerului proteic
Peptide scurte
Carboxipeptidaze
5,2-5,6 50 70 Legături peptidice din interiorul polimerului proteic
Peptide scurte
Aminopeptidaze
7,0-7,2 40-45 55 Legături peptidice de la capătul C-terminal
Aminoacizi
Dipeptidaza 8,8 40-45 55 Dipeptide Aminoacizi
GlucanazeEndo 1,4 glucanaza
4,5-4,8 40-45 55 Legături 1,4 -glucani cu masă moleculară mică
Endo -1,3 glucanaze
4,6 şi 5,5
60 70 Legături 1,3 -Glucani cu masă moleculară mică
-Glucan solubilaza
6,6-7,0 63 73 Legătura dintre -glucan şi proteine
-Glucani + proteină
Endoxilanaze 5,0 42 Xilandextrine Exoxilanaze 5,0 45 Xiloza
156
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Enzima pH optim
Temperatura optimă
Temperatura de inactivare,
C
Legătura hidrolizată
Produse de hidroliză
Arabinoxilanaza
4,6-4,7 40-50 60 Arabinoza
Alte enzimeFosfataze 5,0 50-53 60 Fosfaţi organici Acid fosforicPeroxidaze 50-65 70-75 Oxidarea
polifenolilorPolifenolioxidaţi
Lipaze 50 65 Lipide Acizi graşi + glicerină
Substraturile atacate în timpul brasajului sunt substanţele cu azot, hemicelulozele,
compuşii cu fosfor, polifenolii, lipidele şi amidonul.
Degradarea substanţelor cu azot Substanţele cu azot din orz sunt solubilizate în
proporţie de ~ 70% la malţificare de către peptid hidrolazele existente în orz şi cele
sintetizate la malţificare. În malţul uscat vor rămâne active în principal proteinazele
(endopeptid hidrolazele) şi carboxipeptidaza. În timpul malţificării se vor forma din proteinele
insolubile de depozit, proteine solubile, peptide şi aminoacizi.
La brasaj vor exista în plămadă proteine insolubile, globuline şi albumine solubile,
peptide şi aminoacizi. Primul palier de temperatură la brasaj este cel denumit proteolitic şi
este cuprins între 40 şi 50C iar durata variază între 15 şi 60 minute. În timpul acestui palier
se vor hidroliza în continuare proteinele cu formare de peptide şi aminoacizi. Sub acţiunea
enzimelor proteolitice menţionate în tabelul 6,2, acţiunea acestor enzime fiind dependentă de
temperatură, pH şi durată. La temperaturi de 40-45C se formează produşi cu masă
moleculară mai mare (acţionează mai bine endoproteinazele şi carboxipeptidazele). Dacă
pauza de proteoliză la 45-50C este mai mare se micşorează cantitatea de substanţe cu
masă moleculară mai mare şi deci se va influenţa negativ capacitatea de spumare a berii şi
stabilitatea spumei acesteia.
Produşii rezultaţi în urma activităţii endo- şi exopeptid hidrolazelor sunt următorii:
Compuşi macromoleculari cu masa moleculară 60000 care constituie azotul
coagulabil şi care reprezintă ~ 20% din substanţele cu azot ale mustului nefiert. Aceşti
compuşi sunt coagulabili la plămădire şi mai ales la fierberea mustului. Sunt precursori activi
de trub din bere;
Compuşi cu masă moleculară medie (10000-60000) care reprezintă ~ 20% din
substanţele cu azot din must. Au acţiune favorabilă în formarea spumei berii, fiind relativ
termostabili;
Compuşi cu masă moleculară mică, reprezentând ~ 60% din substanţele cu azot din
must, din care circa 22% sunt -aminoacizi liberi, sursă de azot pentru drojdii. Conţinutul în
-aminoacizi din must trebuie să fie 200 mg N/l pentru a se asigura multiplicarea drojdiei şi
o aromă corectă a berii.
157
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiControlul degradării substanţelor cu azot la brasaj se face prin determinarea azotului
solubil, azotului coagulabil, azotului -aminic. Un indice important este cifra intensităţii
plămădirii după Kolbach cu valori între 80-120 (normal 105) care se calculează cu relaţia:
Grad de solubilizare în primul must
Intensitatea plămădirii = _________________________________
·100Grad de solubilizare în mustul congres fiert
Substanţele cu azot formate la brasaj şi care ajung în must sunt implicate în:
- nutriţia drojdiei pentru fermentare deci şi formarea unor substanţe de aromă;
- însuşirile senzoriale ale berii finite (plinătate şi rotunjire, gust, culoare);
- capacitatea de spumare a berii şi însuşirile spumei (densitate, persistenţă, volum);
- formarea trubului în berea finită, deci stabilitatea coloidală a berii.
Degradarea hemicelulozelor În timpul palierului de proteoliză are loc şi o degradare a
-glucanilor din pereţii celulari ai endospermului sub influenţa -1,3-1,4 glucanazei şi endo -
1,4 glucanazei care acţionează bine la 40-45C şi sunt inactivate la 55-60C. La temperaturi
mai mari se eliberează -glucani din complexele cu proteinele sub influenţa -glucan-
solubilazei şi respectiv este eficientă endo 1,3- glucanaza care acţionează bine la 60-62C.
Rezultă că în must pot exista -oligozaharide, glucoza, arabinoza, xiloză, precum şi
-glucani şi pentozani în măsura în care aceştia nu au fost solubilizaţi.
Rezultă cu nivelul de -glucani şi -xilani din must va fi cu atât mai mare cu cât malţul
iniţial a fost mai slab solubilizat. Pe de altă parte nivelul substanţelor menţionate în must va fi
mai mare dacă nu se respectă la brasaj parametrii optimi de acţiune ai -glucanazelor şi
xilanazelor.
Degradarea compuşilor cu fosfor Degradarea fosfaţilor are loc sub influenţa
fosfatazelor din malţ care hidrolizează compuşii cu fosfor organici eliberând acid fosforic.
Acidul fosforic eliberat reacţionează cu sărurile din apă şi formează în plămadă şi must
sisteme tampon. Are loc şi o scădere a pH-ului plămezii. Condiţiile optime pentru fosfataze
sunt: temperatura 50-53C (sunt inactivate la temperaturi mai mari de 60C şi pH = 5).
Temperatura de plămădire de 58-62C restrânge activitatea fosfatazelor. Degradarea
compuşilor cu fosfor este influenţată de gradul de solubilizare a malţului, de activitatea
fosfatazică a malţului şi condiţiile de brasaj.
Degradarea polifenolilor Polifenolii reprezintă 0,3-0,4% din substanţa uscată a
orzului, fiind localizaţi în coajă şi strat aleuronic (mai puţin) precum şi în endosperm. La
brasaj, polifenolii care trec în plămadă şi respectiv în must vor forma cu proteinele complecşi
insolubili (mai ales la fierberea mustului cu hamei), ceea ce va face ca berea finită să fie mai
stabilă coloidal. În prezenţa aerului însă, polifenolii pot fi oxidaţi enzimatic la brasaj, cu
158
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiformare de compuşi incolori care apoi se vor polimeriza în compuşi coloraţi. Brasajul, la
temperaturi mai mici (~ 50C) şi cu pauze mari va conduce la o cantitate mai mare de
polifenoli în must, iar un brasaj la temperatură mai mare şi durata mai mică va conduce la un
must cu un conţinut mai redus de polifenoli.
La plămădire este necesar să se ia următoarele măsuri:
- să se evite contactul cu aerul pentru a nu se ajunge la formarea de substanţe
colorante;
- să se corecteze pH-ul (pH-ul deplasat spre acid conduce la micşorarea oxidării
polifenolilor);
- să se inactiveze enzimele care catalizează oxidarea enzimatică a polifenolilor prin
adaos de formaldehidă (250 mg/kg malţ folosit la plămădire).
Degradarea lipidelor Degradarea lipidelor aduse de malţ (trigliceride mono- şi
digliceride, fosfatide) are loc şi la brasaj, sub influenţa lipazelor din malţ, care au temperatură
optimă la 35-40C şi sunt inactivate la 65C/30 min. La plămădire la 62-64C în must se
găseşte o cantitate mai mică de lipide decât la plămădire la 68C. La fierberea mustului şi la
răcirea acestuia, odată cu trubul format se elimină o parte din lipidele mustului. Cu cât în
must se găseşte o cantitate mai mare de lipide nehidrolizate cu atât se influenţează mai mult
negativ gustul berii şi însuşirile de spumare ale berii.
Degradarea amidonului Degradarea amidonului decurge în trei faze: absorbţia apei şi
umflarea granulei; gelatinizarea amidonului; degradarea enzimatică a componentelor
granulei de amidon (lichefiere şi zaharificare).
În prima fază granula de amidon absoarbe apa şi îşi măreşte volumul, cu atât mai mult
cu cât temperatura apei de plămădire este mai mare (volumul maxim se obţine la 50C).
În faza a doua granula de amidon se fisurează iar când granula ajunge la temperatura
de gelatinizare, se distruge şi amidonul se transformă într-o soluţie vâscoasă, care la răcire
se gelifică. Soluţia vâscoasă de amidon este formată din molecule de amilopectină
dispersate în faza continuă formată din amiloză. Temperatura de gelificare a amidonului este
în funcţie de provenienţa acestuia (tabelul 3).
Tabelul 3
Temperatura de gelatinizare a amidonului din diferite surse
Sursa de amidon Temperatura de gelatinizare, CCartofi 55-60Grâu 62-74Porumb 70Orz(malţ) 60Orez 68-78
159
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiÎn faza a treia sub acţiunea enzimelor sintetizate în principal la malţificare au loc două
procese şi anume:
- lichefierea amidonului, care se manifestă prin micşorarea vâscozităţii amidonului
gelatinizat sub acţiunea dextrinizantă a -amilazei (optim la 70C);
- zaharificarea, care constă în scindarea legăturilor -1,4 din amiloză şi amilopectină de
către -amilaza cu formare de dextrine liniare şi ramificate şi cu masă moleculară mai mică,
precum şi cantităţi mici de maltoză şi glucoză; concomitent acţionează şi -amilaza (optim
63C) cu formare de amilopectină. (Atât acţiunea -amilazei cât şi a -amilazei asupra
amilopectinei se opreşte la 2-3 resturi de glucoză în faţa legăturilor -1,6 din amilopectină.
Dextrinaza limită (optim 55-60C) are o acţiune slabă deoarece este inactivată la
temperaturi scăzute (65C).
În fig. 4. se arată schema de degradare a amidonului la brasaj.
Pentru a obţine musturi cu fermentescibilitate mai mare (conţinut mai mare de lactoză)
se fac pauze mai mari la temperatura de 62-63C, adică la temperatura optimă de acţiune a
-amilazei şi se corectează pH-ul plămezii la 5,4-5,6. Dacă se fac pauze mari la 72-75C,
adică la temperatura optimă de acţiune a -amilazelor, musturile sunt mai bogate în
dextrine, deci au fermentescibilitate mai redusă.
Acţiunea de zaharificare a enzimelor din plămadă va putea fi deci influenţată prin
temperatură, durată, pH, concentraţia plămezii.
O zaharificare bună a amidonului trebuie să conducă la musturi cu grad final aparent
de fermentaţie de cel puţin 80% (must numai din malţ).
160
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Figura 4 Schema de degradare a amidonului la malţificare şi brasaj
3. FOLOSIREA NEMALŢIFICATELOR
LA FABRICAREA BERII
Ca cereale nemalţificate pot fi utilizate porumbul, orezul, orzul. La folosirea porumbului
şi orezului la fabricarea berii se obţin următoarele avantaje: costurile de fabricaţie sunt mai
mici; berea finită are o culoare mai deschisă; berea finită are o stabilitate mai mare;
proprietăţile de spumare ale berii sunt mai bune.
Deoarece temperaturile de gelatinizare a amidonului de porumb şi orez sunt mai mari
decât a amidonului din malţ, plămădirea acestor materii prime se face într-un cazan separat
pentru nemalţificate, deci se impune o fază tehnologică separată.
Pot fi utilizate două variante tehnologice în cazul utilizării acestor două nemalţificate şi
anume:
- utilizarea de malţ, care aduce atât -amilază cât şi -amilază;
- utilizarea unor enzime exogene de lichefiere şi anume o -amilază industrială.
În primul rând se utilizează 10% malţ faţă de cantitatea de porumb sau orez folosită ca
161
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriinemalţificate, concentraţia plămezii de porumb sau orez trebuind să fie 20% (raport
apă/cereale = 5:1).
Diagrama de plămădire cu porumb ar fi următoarea:
[ 45C(20’), 75C(30’), 100 C(30’)]
45C (20’), 53C (20’), 63C (90’), 72C (zah), 76C (10’).
Diagrama de plămădire cu orez ar fi următoarea:
[ 45C (20’), 85C (30’), 100C (30’)]
45C (20’), 53C (20’), 63C (90’), 72C (zah), 76C (10’).
În cel de-al doilea caz se utilizează un preparat enzimatic pentru lichefiere. Firma
Novo recomandă preparatul enzimatic Termamyl 60 L sau 20 L în proporrţie de 0,5 kg/tonă
nemalţificate (porumb sau orez) precum şi folosirea a 50-70 ppm Ca2+ prin adaos de Ca
(OH)2 în apa de plămădire , deoarece ionii de Ca2+ au efect de stabilizare termică a
Termamyl-ului. Prin folosirea Termamyl-ului este posibil să se ridice concentraţia plămezii
până la 30% (raport apă/nemalţificate = 3,3:1).
La folosirea orzului ca cereală nemalţificată, malţul poate fi înlocuit în proporţie de
50% cu orz, cu condiţia folosirii unor preparate enzimatice adecvate. Folosirea orzului ca
cereală nemalţificată prezintă următoarele avantaje:
- amidonul din orz şi malţ au aceeaşi temperatură de gelatinizare şi deci nu este nevoie
de un cazan pentru nemalţificate;
- orzul conţine şi -amilază ca şi malţul şi deci poate fi ridicat procentul de nemalţificat
peste 50%;
- degradarea proteinelor dun orz conduce la obţinerea de aminoacizi la fel ca şi din malţ.
Având în vedere că prin fermentarea mustului se obţine un grad de fermentare mai
scăzut decât atunci când la brasaj s-a folosit numai malţ, se utilizează la plămădire
următoarele combinaţii de enzime:
- Cereflo 200 L 1 kg/t orz;
- Neutraza 0,5 0,5 kg/t orz sau
- Ceremix 2XL 2 kg/t orz sau
- Ceremix 6XMG 1 kg/t orz.
Dacă procentul de orz depăşeşte 40% este bine să se folosească şi Fungamyl 800 L
în proporţie de 0,3-0,5 g/h care se adaugă în linul de fermentare în vederea creşterii gradului
de fermentare.
Diagrama de plămădire la prelucrarea plămezii din măcinătura de malţ şi orz este
următoarea:
45C(20’), 52C (30’), 63C (90’), 72C (zah), 76C( 10’).
162
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiSe mai pot folosi şi următoarele preparate enzimatice: Nervanase BT-2 (vezi fişa
produsului) împreună cu -Glucanase (vezi fişa produsului) şi Proteinase 200 L (vezi fişa
produsului). Alphalase AP-3 se poate folosi şi singură (vezi fişa produsului).
Fermentarea primară a mustului de bere
Înainte de a fi supus fermentării, mustul de bere fiert cu hamei, răcit şi limpezit trebuie
aerat pentru a se asigura condiţii normale pentru multiplicarea drojdiilor. Aerarea se face prin
dispersia aerului steril în mustul de bere. Conţinutul optim de oxigen în must corespunde la
75% din saturarea maximă la 5C care este de 10 mg O2/l, ceea ce înseamnă 8-9 mg O2/l. În
practică se utilizează 3-20 l aer/hl cultură de producţie (obţinută în generatorul mare) pentru
realizarea fermentaţiei primare. La fermentarea primară au loc următoarele procese:
- fermentarea zaharurilor fermentescibile pe calea Embden-Meyerhoff-Parnas
conform ecuaţiei:
C6H12O6 2 C2H5OH + CO2 + Q
Viteza de fermentare a zaharurilor depinde de caracteristicile tulpinei de drojdie,
starea fiziologică a culturii, cantitatea de inocul, temperatura de fermentare, compoziţia şi
concentraţia în extract a mustului, geometria vasului, convecţia în must, presiunea din vasul
de fermentare.
Cantitatea de inoculum este de 0,5-0,7l cremă densă de drojdie/hl must, ceea ce
corespunde la 15-30 mil. celule /hl must. Fermentaţia la rece are loc la temperatura de
însămânţare de 5-6C şi o temperatură maximală de 8-9C, iar fermentarea la cald are loc la
temperatura de însămânţare de 7-8C şi o temperatură maximală de 10-12C.
Durata fermentaţiei primare este de 6-10 zile şi se desfăşoară în patru faze, conform
datelor din tabelul 4.
Tabelul 4
Fazele fermentării primareFaza Durata
fazeiScăderea concentraţiei
extractului % în 24 ore
Variaţia temperaturii C/24 ore
Variaţia pH-ului
Faza iniţială 12-16 h
0,3-0,5 0,5-1 cu 0,25-0,3 unităţi
Faza crestelor joase 2 zile 0,6-0,1 1,5-2 4,9-4,7Faza crestelor înalte 2-3
zile1,2-2,0 După a patra zi începe scăderea ,
la început cu0,5-0,9%/24 h apoi cu 1,0-
1,5C/24 h
4,6-4,4
Faza finală 2-3 zile
0,2-0,4 în ultimele 24 h Temperatura ajunge la 3,5-5,0C 4,6-4,4
Prin transformarea zaharurilor în alcool etilic, densitatea mustului scade. Profunzimea
fermentaţiei se exprimă prin “gradul de fermentare” (sau atenuarea mustului). Gradul de
163
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriifermentare (GF) exprimă procentul de extract total al unui must care a fost fermentat şi se
calculează cu relaţia:
[%]
în care: ep este extractul mustului primitiv, în %;
et – extractul în produsul fermentat în momentul determinării gradului de
fermentare, în %.
Se deosebesc:
- grad de fermentare aparent când et se măsoară ca extract aparent în mustul fermentat
conţinând alcoolul etilic;
- grad de fermentare real, când et se măsoară ca extract real în produsul dezalcoolizat
prin distilare şi reconstituit.
Pentru conducerea procesului de fermentare este necesar să se cunoască:
gradul final de fermentare (determinat în laborator) care exprimă fermentescibilitatea
maximă a unui anumit must;
grad de fermentare în berea tânără, deci după fermentarea primară;
grad de fermentare în bere după fermentarea secundară şi maturare şi care se
numeşte şi grad de fermentare al berii de vânzare.
Gradul de fermentare aparent în berea blondă tânără este de 70-73% iar în cea brună
58-60%. Gradul de fermentare aparent final este de 80-83% în berea blondă şi 70-72% în
cea brună. Gradul de fermentare în berea de vânzare este cu 3-4% mai mic decât gradul de
fermentare final în cazul berilor blonde şi cu 5-6% mai mic în cazul berilor brune.
- Formarea produşilor secundari de fermentaţie este rezultatul activităţii vitale a
drojdiilor. Substanţele incluse în categoria produşilor secundari sunt alcooli superiori,
aldehidele, esterii, dicetonele vicinale, compuşii volatili cu sulf, glicerina şi acizii organici (fig.
6.5). Concentraţia lor în bere nu trebuie să atingă pragul de sensibilitate deoarece se ajunge
la defecte de gust precum şi la înrăutăţirea aromei, stabilităţii spumei, plinătăţii berii.
- Alte transformări. La fermentaţia primară mai pot avea loc următoarele transformări:
consumarea azotului -aminic de către drojdie, excreţia de substanţe cu azot de către
drojdie, precipitarea peptidelor cu masă moleculară mare;
scăderea pH-ului de la 5,3-5,6 în mustul primitiv la 4,3-4,6 în bere cauzată de formarea
acizilor organici şi consumarea de către drojdie a ionilor fosfat şi -aminoacizilor;
creşterea capacităţii reducătoare deci scăderea rH-ului berii datorită consumării O2 din
must de către drojdie, conţinutul de O2 în bere ajungând la 0,01 mg/l;
deschiderea culorii berii cu trei unităţi EBC de culoare datorită scăderii pH-ului şi a
adsorbţiei substanţelor colorate la suprafaţa drojdiei;
164
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii precipitarea şi adsorbţia de către drojdie a unor substanţe amare şi polifenolice (se
elimină 25-30% din substanţele amare la fermentaţia la rece şi până la 50% la fermentaţia la
cald);
dizolvarea de CO2 în bere, solubilizarea fiind dependentă de temperatura berii şi de
presiunea exercitată asupra berii. Berile de bună calitate au 4,5-5,0 g CO2/l. La tragerea berii
în ambalaje se pierde 0,3 g CO2/l deci berea la sfârşitul fermentaţiei trebuie să aibă 4,7-5,2 g
CO2/l.
4. FOLOSIREA PREPARATELOR ENZIMATICE EXOGENE LA
FERMENTAŢIA PRIMARĂ
Preparatele enzimatice folosite la fermentaţia primară se utilizează pentru unul din
următoarele scopuri:
hidroliza urmelor de amidon din must;
creşterea gradului de fermentare;
îmbunătăţirea filtrabilităţii berii.
În primul caz, se ştie că mustul diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele
de spălare a borhotului (denumit şi mustul de cazan plin) se fierbe împreună cu hameiul,
după care se separă trubul la cald, se răceşte până la temperatura de însămânţare şi se
limpezeşte la rece. Acest must mai poate conţine urme de amidon nehidrolizat (valori de iod
mai mari de 0,2 determinate fotometric după metoda EBC), care ar afecta stabillitatea
coloidală şi microbiologică a berii finite.
Pentru a înlătura acest inconvenient se recomandă un adaos de Fungamyl 800 L, în
proporţie de 0,3-0,5 ml/hl must, în linul de fermentare, preparat enzimatic care este o -
amilază fungică ce hidrolizează legăturile 1,4 din amiloză şi amilopectină.
Prin adaos de Fungamyl 800 L, creşte şi gradul de fermentare cu 2.5%.
În cel de-al doilea caz, pentru creşterea gradului de fermentare, este necesar să se
modifice spectrul în hidraţi de carbon al mustului, ceea ce se poate realiza prin următoarele
metode: modificarea diagramei de brasaj, prin mărirea pauzei la 63C, pentru creşterea
cantităţii de zaharuri fermentescibile; adaos de extract de malţ cu putere diastazică ridicată în
timpul fermentaţiei, însă există pericolul infectării mustului iniţial; prin utilizarea unor
preparate enzimatice pentru zaharificare, fie la brasaj, fie la fermentare.
Ca preparate enzimatice se pot folosi:
165
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii Fungamyl 800L în proporţie de 0,3-1 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 80-
85%;
Fungamyl 800 L în proporţie de 1-5 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 85-
90%.
Preparatul enzimatic se adaugă în linul de fermentare.
AMG-300 L (amiloglucozidaza), în proporţie de 5 ml/hl must, în care caz se obţine un
grad de fermentare foarte mare ( 100%), berile respective având un conţinut redus de
hidraţi de carbon. Explicaţia faptului că prin folosirea AMG se obţine un grad de fermentare
aşa de mare, constă în aceea că AMG scindează atât legăturile -1,4 cât şi pe cele -1,6
glucozidice de la capătul nereducător al substratului care poate fi amidonul, dextrinele sau
oligozaharidele din must, cu eliberare de glucoză.
Promozym 200L, în proporţie de 32 ml/hl must pentru a obţine un grad de fermentare
de până la 90%, enzima producând deramificarea dextrinelor şi amilopectinei, prin scindarea
legăturilor -1,6.
Ambazyme 200 L (amiloglucozidaza), care se foloseşte în proporţie de 3-9 g/hl must;
Amylozyme 200 L, care se foloseşte în proporţie de 1-2 g/hl must.
Preparatele ezimatice utilizate, după ce au acţionat, trebuie să fie inactivate, ceea ce
impune pasteurizarea berii finite. Acest lucru se impune cu atât mai mult cu cât atât AMG cât
şi Fungamyl au şi o activitate proteolitică nestandardizată care ar putea conduce la
deprecierea berii. Pentru inactivarea enzimelor respective trebuie realizate următoarele valori
de pasteurizare: AMG 1200 UP (echivalent a 5 min. de încălzire la 76C); Promozym 80
UP; Fungamyl 10UP (echivalent a 60 min. la 60C).
În general, preparatele enzimatice amilolitice de origine fungică sunt caracterizate prin
temperaturi de inactivare mai scăzute decât cele de origine bacteriană şi de aceea sunt
preferate sub aspectul inactivării lor într-un regim blând de pasteurizare a berii.
Având în vedere totuşi rezistenţa termică destul de ridicată a AMG şi în mare măsură
şi a Promozym-ului, se recomandă ca aceste enzime să fie folosite la plămădire şi mai puţin
la fermentarea primară. În cazul în care berea nu se pasteurizează este necesar ca şi
Fungamyl-ul să fie utilizat tot la plămădire.
În cel de-al treilea caz, pentru îmbunătăţirea filtrabilităţii berii se utilizează Finizym 200
L în proporţie de 0,4 ml/hl bere. Se mai poate mări filtrabilitatea mustului şi respectiv a berii
prin folosire la plămădire a următoarelor preparate enzimatice: Cereflo 200L; Ultraflo L;
Viscozym 120L. De asemenea se recomandă folosirea preparatului enzimatic -Glucanase
200L în proporţie de 250-500 ml/tonă malţ (când se utilizează malţ + orez). Preparatul poate
fi adăugat şi la fermentarea primară/secundară în proporţie de 0,5-1 ml/tonă must sau bere.
166
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
5. FOLOSIREA PREPARATELOR ENZIMATICE EXOGENE LA
FERMENTAŢIA SECUNDARĂ ŞI MATURAREA BERII
Berea de fermentaţie primară este o bere din care s-a recuperat biomasa de drojdie
(2-2,5 l cremă de drojdie/hl must însămânţat) şi care conţine 0,4-0,5 kg CO2/hl dizolvat.
Această bere este trecută la fermentaţia secundară şi maturare unde vine cu 1,2-1,4%
extract fermentescibil din care 80% maltoză şi 20% maltotrioză. La fermentaţia secundară au
loc următoarele procese:
se continuă fermentarea zaharurilor până la atingerea gradului de fermentare a berii de
vânzare;
saturarea berii cu CO2;
limpezirea naturală a berii (formarea trubului la rece).
La maturarea berii au loc următoarele procese:
depunerea drojdiilor rămase după îndepărtarea biomasei şi a precipitatelor din bere;
antrenarea unor compuşi volatili cu CO2 care se degajă;
sinteza unor noi cantităţi de produşi secundari de fermentaţie (creşte cu 20% cantitatea
de alcooli superiori şi cu 30-200% cea de esteri);
transformarea unor compuşi cu prag de sensibilitate mai ridicat (diacetil, aldehide),
berea considerându-se matură când conţinutul de diacetil scade sub 0,1 mg/l.
Consecinţa maturării berii îl reprezintă înnobilarea gustului şi aromei berii.
La fermentaţia secundară şi maturarea berii trebuie să avem în vedere următoarele
aspecte:
- îndepărtarea componentelor care ar produce în berea finită trubul coloidal (amidon,
dextrine, -glucani, proteine, polifenoli);
- îndepărtarea sau împiedicarea formării produşilor secundari cu prag de sensibilitate
ridicat (dicetone vicinale cum ar fi diacetilul şi acetoina);
- îndepărtarea oxigenului.
Pentru îndepărtarea amidonului nehidrolizat şi a dextrinelor şi -glucanilor se
utilizează, în ordine, următoarele enzime:
Fungamyl 800L, care se dozează în berea cu temperatura de 4C, în proporţie de
1ml/hl pentru un timp de acţionare de 5 zile;
Fungamyl 800 L, care se dozează în berea cu temperatura de 4C, în proporţie de 3
ml/hl, pentru un timp de acţiune de 3 zile.
Fungamyl-ul se adaugă atunci când în berea rezultată de la fermentaţia primară au
rămas urme de amidon şi când concentraţia de CO2 din bere , înainte de filtrare, este prea
167
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriimică. Enzima este introdusă într-un tanc gol peste care se transvazează berea cu
deficienţele menţionate.
Finizym 200 L care se adaugă în proporţie de 1ml/hl bere, în condiţiile în care berea nu
s-a limpezit bine ca o consecinţa a unui conţinut mare de -glucani. Enzima se introduce într-
un tanc gol peste care se transvazează berea cu deficienţe. La folosirea Finizym-ului în
scopul îmbunătăţirii filtrabilităţii berii timpul de maturare se prelungeşte cu 2-5 zile.
Amylozyme 200 L în proporţie de 0,1-0,5 g/hl bere.
Îndepărtarea proteinelor Pentru îndepărtarea substanţelor proteice, pe plan mondial
s-au utilizat următoarele enzime:
Papaina care se adaugă în tancul de fermentare secundară, în timpul maturării berii,
când pH-ul este mic şi deci există condiţii de activare a enzimei de către substanţele
reducătoare din bere. Papaina se poate doza în bere şi după o prefiltrare prealabilă a berii, în
filtre cu Kieselgur, în acest fel crescând eficienţa papainei. Când se utilizează sub formă de
preparat purificat papaina se poate doza, în berea filtrată, înainte de îmbuteliere.
În afara acţiunii hidrolizante, papaina are şi capacitatea de a precipita proteinele din
bere încărcate negativ, deoarece papaina are sarcină electrică negativă. Prin adaos de
papaină în berea tânără (bere după fermentaţia primară) se formează trub, din această
cauză adaosul de papaină trebuie făcut cu 10-14 zile înainte de flitrare, în caz contrar trubul
se formează în berea finită.
Doza de preparat comercial utilizată variază între 2-10 g/hl bere. În timpul pregătirii
soluţiei de papaină trebuie evitat contactul cu aerul sau în apa de solubilizare trebuie să se
adauge 0,1% metabisulfit. În acest fel se evită inactivarea papainei. Firma Enzymes et
Derivates recomandă folosirea preparatului Papaină – Chilko –P în proporţia menţionată în
fişa tehnică.
Preparatele enzimatice de origine microbiană sunt reprezentate de endopeptid
hidrolaze din fungi şi bacterii care trebuie să hidrolizeze numai compuşii macromoleculari din
bere ce sunt precursorii trubului coloidal. Nu trebuie să fie afectaţi compuşii cu azot
responsabili de o bună spumare a berii, pentru plinătatea şi catifelarea gustului ei.
Îndepărtarea compuşilor fenolici pentru îndepărtarea compuşilor fenolici s-au
propus următoarele procedee:
- oxidarea lor cu o polifenoloxidază în cursul brasajului, oxidare care antrenează
polimerizarea şi deci precipitarea lor, precipitatele fiind îndepărtate la filtrarea plămezii. Acest
procedeu nu este încă practicat industrial;
- prin utilizarea PVPP care este un procedeu fiabil, dar costisitor. Îndepărtarea
polifenolilor, care sunt antioxidanţi, poate avea un efect negativ asupra stabilităţii senzoriale a
berii.
168
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriiÎndepărtarea oxigenului Oxigenul dizolvat în bere poate modifica caracteristicile
senzoriale ale acesteia prin reacţii de oxidare. În berea nepasteurizată, oxigenul favorizează
dezvoltarea bacteriilor aerobe, inclusiv a drojdiilor care n-au fost eliminate în totalitate, şi deci
favorizează apariţia trubului biologic. Pentru îndepărtarea oxigenului se utilizează preparatul
enzimatic glucozoxidază - catalază care acţionează după următorul mecanism:
glucozoxidaza elimină oxigenul pe care îl consumă pentru oxidarea glucozei pe care o
transformă în acid gluconic; catalaza transformă apa oxigenată generată în cursul acţiunii
glucozoxidazei în apă şi oxigen. Preparatele enzimatice de glucozoxidază-catalază extrase
din Asp. niger şi P. notatum au pH optim la 4,8 şi 6,0 la 20C.
Având în vedere că eliminarea oxigenului este posibilă atât timp cât există glucoza în
bere este necesar ca preparatul de glucozoxidază să conţină şi urme de carbohidraze care
să regenereze glucoza din carbohidraţii existenţi în bere sau să se adauge glucoza la nivel
de 0,1g/l bere. Berea tratată cu glucozoxidază-catalază capătă un gust uşor de oxidat,
datorită faptului că enzima catalaza nu poate transforma H2O2 în prezenţa alcoolului şi în
acest caz acţionează ca o peroxidază care oxidează compuşi din bere. Acest inconvenient
poate fi surclasat prin folosirea superoxiddismutazei care reacţionează cu ionii superoxidici şi
deci conduce la ameliorarea proprietăţilor senzoriale ale berii.
Reacţiile implicate în folosirea enzimelor menţionate sunt următoarele:
Glucoza + H2O + O2 glucozoxidază -gluconolactona + H2O2
+ H2O
Acid gluconic
H2O2 catalaza H2O + 1/2O2
4 O2- + 4H+ superoxid dismutaza H2O2 + 2 O2
Firma Enzymes et Derivates recomandă utilizarea preparatului enzimatic Glucox RF
(conţine glucozoxidază + catalază) în proporţie de 0,4-1,5 g/hl bere.
Accelerarea maturizării berii
Reducerea diacetilului şi acetoinei este etapa limitantă a maturării berii, defectele de
gust datorită diacetilului şi acetoinei fiind o problemă majoră a berarilor. Diacetilul şi acetoina
conferă berii un gust de unt inacceptabil pentru consumatori. Pragul de percepţie pentru
diacetil este de 0,02-0,08 mg/l în funcţie de bere şi sensibilitatea consumatorului.
Concentraţia de diacetil în bere la sfârşitul maturării trebuie să fie 0,1 mg/l, la concentraţii
superioare există riscul ca berea să prezinte un gust de unt.
Precursorul diacetilului este -acetolactatul produs de drojdie în timpul fermentaţiei.
-Acetolactatul eliberat în must este transformat neenzimatic în diacetil. Această reacţie
chimică este etapa limitantă şi este accelerată la temperaturi mai ridicate. În final, diacetilul
169
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria beriieste asimilat de drojdie şi redus enzimatic în acetoină care are un prag de percepţie la 50
mg/l. Cantitatea de diacetil formată va depinde de compoziţia mustului, starea fiziologică a
drojdiei şi procedeul de fermentaţie.
Pentru reducerea rapidă a diacetilului în cursul maturării berii s-au propus următoarele
procedee:
- maturarea la cald a berii (14-16C/2-3 zile), în care caz -acetolactatul este transformat
în diacetil, care, la rândul său este redus de drojdii în acetoină. Datorită temperaturii ridicate
se favorizează autoliza drojdiei şi deci apariţia gustului “de drojdie”, de “autoliză” la bere. În
plus, din drojdia autolizată se eliberează enzime proteolitice care afectează spumarea berii
prin degradarea proteinelor cu capacitate de spumare.
- folosirea de -acetolactat decarboxilază sub denumirea de Maturex L care se adaugă
în mustul de bere răcit, în linul de angajare în proporţie de 1-2 ml/hl must. Prin folosirea
Maturex-ului concentraţia de diacetil se menţine la nivele scăzute şi timpul de fabricare al
berii se scurtează cu 5-6 zile.
Firma recomandă ca Maturex-ul să se utilizeze concomitent cu Finizym-ul şi
Fungamyl-ul, pentru a realiza şi o mai bună saturare cu CO2 a berii şi pentru o mai bună
limpezire. Proporţiile din fiecare enzimă sunt următoarele: Maturex L 0,25 ml/hl; Finizym 200
L 0,25 ml/hl; Fungamyl 800 L 0,25 ml/hl;
- degradarea dicetonelor vicinale (diacetil şi acetoină) cu ajutorul unui preparat enzimatic
de diacetilreductază elaborată de Acetobacter aerogenes sau obţinută dintr-un extract de
drojdie. Activitatea diacetilreductazei este inhibată de alcool, la o concentraţie de 3,3%
alcool, enzima fiind inactivată în proporţie de 42%. Această acţiune inhibitoare a alcoolului
limitează utilizarea enzimei sub aspect economic. Diacetil reductaza ar acţiona în
transformarea diacetilului în acetoină şi a acetoinei în 2,3 butilenglicol (fig. 7).
170
Acid piruvic
Acid -acetolactic
Acetoina
Acetaldehida-TPP
Acetil CoA
CoA-SH
TPP
Diacetil
NADH + H+
NAD+
Diacetil reductaza
2,3 Butilenglicol
NADH +H+
NAD+
Acetoin reductaza
TPP CO2
1
2
3
6
5
4
Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria berii
Figura 7 Degradarea diacetilului la acetoină şi a acetoinei la 2,3 butilenglicol
171
