Zacieranie cz.1 – rozkład skrobi

Zacieranie to proces który ma na celu przede wszystkim rozłożenie skrobi zawartej w ziarnie do cukrów  i dekstryn. Zacieranie to właśnie ten etap, który zasadniczo odróżnia produkcję piwa i wina. W owocach występują cukry, które mogą bez większych zabiegów zostać spożytkowane przez drożdże, natomiast w ziarnie występuje skrobia, która dopiero musi zostać “pocięta” przez enzymy na mniejsze fragmenty przyswajalne dla drożdży. Cała sztuka polega na stworzeniu enzymom optymalnych warunków działania – określona temperatura, pH i oczywiście czas.

Od strony praktycznej zacieranie polega na zmieszaniu ześrutowanego słodu z określoną ilością wody i przetrzymywanie tej mieszanki (zacieru) w określonej temperaturze/temperaturach przez określony czas.

 

PRZEMIANY ENZYMATYCZNE W TRAKCIE ZACIERANIA

W trakcie zacierania staramy się stworzyć optymalne warunki do działania enzymów. Enzymy to substancje białkowe, które działają jak biokatalizatory, czyli przyspieszają zachodzenie reakcji chemicznych. Każdy enzym ma określoną optymalną temperaturę działania oraz optymalne pH, przy optymalnych warunkach działa najszybciej, najbardziej optymalnie. Każdy enzym ma też temperaturę maksymalną, czyli taką przy której ulega on dezaktywacji.

Dla piwowarstwa najważniejsze znaczenie mają następujące przemiany enzymatyczne:

  • rozkład skrobi
  • rozkład białek
  • rozkład beta-glukanu
  • przemiany kwasów tłuszczowych

 

ROZKŁAD SKROBI

Skrobia obecna w ziarnie musi zostać rozłożona w trakcie zacierania do cukrów i dekstryn, które nie zabarwiają się z jodem.

Skrobia w bielmie ziarna występuje w postaci twardych, silnie zbitych ziaren skrobiowych. Skrobia składa się z dwóch frakcji:

  • amylozy, której łańcuchy są linearne, nierozgałęzione, złożone z reszt glukozowych powiązanych wiązaniami α-1,4- glikozydowymi. 
  • amylopektyny, której łańcuch są rozgałęzione i oprócz wiązań α-1,4- glikozydowych zawierają niewielką ilość wiązań α-1,6- glikozydowych

Rozkład skrobi zachodzi w trzech etapach:

  • kleikowanie
  • upłynnianie
  • scukrzanie

 

KLEIKOWANIE

W ciepłym wodnym roztworze ziarna skrobiowe zaczynają pęcznieć i pękać, tworząc kleik. Cząsteczki skrobi przechodzą do roztworu dzięki czemu stają się lepiej dostępne dla enzymów amylolitycznych. Temperatury kleikowania są różne dla różnych zbóż, jęczmień i słód jęczmienny kleikują w temperaturze około 60-65°C, a słód pszeniczny podobnie jak pszenica 58-64°C.

 

UPŁYNNIANIE

Na tym etapie do działania przystępuje enzym α- amylaza, która tnie długie łańcuchy skrobi na mniejsze kawałki  dekstryny zawierające 7-10 reszt glukozowych, dzięki czemu lepkość roztworu szybko maleje i zacier staje się rzadszy, bardziej płynny.

 

SCUKRZANIE

Scukrzenie to całkowity rozkład upłynnionej skrobi do maltozy i dekstryn. β- amylaza odcina z każdego końca łańcucha po dwie reszty glukozy, czyli dwucukier maltozę. Przy okazji oczywiście powstaje jeszcze glukoza i maltotrioza, a także tzw dekstryny graniczne, zawierające wiązania α-1,6- glikozydowe, których nie potrafi rozłożyć ani α- ani β-amylaza.

β- amylaza teoretycznie może samodzielnie rozkładać długie łańcuchy odcinając dwie cząsteczki glukozy z nieredukującego końca, ale taki rozkład trwa bardzo długo.

 

Przyjrzyjmy się zatem bliżej dwóm enzymom biorącym udział w rozkładzie skrobi:

α- amylaza tnie długie łańcuchy skrobiowe niejako “na oślep” w różnych miejscach tworząc dekstryny. Optimum jej działania to temperatura 72-75°C, w 80°C szybko ulega dezaktywacji. Optymalna wartość pH wynosi 5,6 do 5,8.

β-amylaza z nieredukcyjnego końca łańcucha odcina maltozę (dwie cząsteczki glukozy). Optimum jej działania to temperatura 62-65°C, w 70°C szybko ulega dezaktywacji. Optymalna wartość pH wynosi 5,4 do 5,6.

 

Wniosek praktyczny – jeśli prowadzimy długie zacieranie w temperaturze 62-64°C uzyskamy brzeczkę bardzo bogatą w maltozę i bardzo głęboko odfementowującą, dającą piwa wytrawne. Jeśli pominiemy tą przerwę lub zrobimy ją bardzo krótką, a wydłużymy przerwę w 72-75°C, wówczas uzyskamy brzeczkę bogatą w dekstryny o niskim ostatecznym stopniu odfermentowania, dającą piwa pełne, słodowe.

 

Produkty pośrednie rozkładu skrobi to:

  • amylodekstryny – 30-35 reszt glukozowych, z jodem barwią się na niebiesko, nie ulegają fermentacji i mają negatywny wpływ na piwo (zmętnienia, ryzyko infekcji)
  • erytrodekstryny – 8-12 reszt glukozowych, z jodem barwią się na czerwono, nie ulegają fermentacji i mają negatywny wpływ na piwo (zmętnienia, ryzyko infekcji)
  • achrodekstryny – 4-6 reszt glukozowych, nie dają reakcji barwnej z jodem, trudno ulegają fermentacji i mają pozytywny wpływ na piwo (pełnia, pienistość)
  • maltodekstryny – 2-4 reszt glukozowych, nie dają reakcji barwnej z jodem, trudno ulegają fermentacji i mają pozytywny wpływ na piwo (pełnia, pienistość)

Rozkład skrobi kontrolujemy przy pomocy tzw. jodowego wskaźnika skrobi, jest to wodny roztwór jodu i jodku potasu. Kontrola ta nazwana jest próbą jodową, polega na zakropienieniu niewielkiej ilości schodzonego zacieru odczynnikiem. Skrobia i większe dekstryny (patrz powyżej) dają zabarwienie fioletowe do czerwonego, a cukry i mniejsze dekstryny nie dają żadnego zabarwienia, czyli próbka pozostaje żółto brązowa.

W kolejnych wpisach przedstawię pozostałe procesy zachodzące podczas zacierania – przemiany białek, beta-glukanu, kwasów tłuszczowych…, a na koniec trochę o schematach zacierania – dekokcja, infuzja.

Jeśli wpis Ci się podobał to udostępnij innym piwowarom 🙂

Zachęcam też do subskrypcji bloga, będziesz na bieżąco.

 

Tagi: , , , , , , ,

Powiązane wpisy

16 komentarzy do “Zacieranie cz.1 – rozkład skrobi

  1. Robert on

    UPŁYNNIANIE

    Na tym etapie do działania przystępuje enzym α- amylaza, która tnie długie łańcuchy skrobi na mniejsze kawałki dekstryny zawierające 7-10 reszt glukozowych, dzięki czemu lepkość roztworu szybko maleje i zacier staje się rzadszy, bardziej płynny.

    Można mi wyjaśnić? Zacier ma 60 stopni i podgrzewamy do pierwszej przerwy np.63 optymalnej dla B-amylazy. Czyli będzie działać równolegle z A-amylazą?
    Ale podaje się, że w 63 A-amylaza nie działa, czy to tylko taki “skrót myślowy”?

    Odpowiedz
    • Sebastian on

      Dokładnych informacji na ten temat nie znalazłem, ale z tego co wyczytałem wynika, że A-amylaza działa w szerokim spektrum temperatur, a po prostu jej optimum zawiera się w tym przedziale 72-75 st.C. Najlepiej poczytaj sobie to: http://www.chemiabioorganiczna.polsl.pl/studenci/materialystudenci/Enzymatyczna%20hydroliza%20skrobi.pdf i to: http://www.cyfronet.krakow.pl/~rrlukasi/acro/przemysl/hydroliza_enzymatyczna.pdf to w tedy Ci się wszystko wyjaśni.
      Mam natomiast uwagę na temat dekstryn granicznych. W podlinkowanym wyżej materiale znajduje się informacja, że dekstryny te barwią roztwór jodu na fioletowo i są one jednak rozkładane, ale przy jednoczesnym działaniu A-amylazy i B-amylazy. Mam nadzieję, że pomogłem, a jak napisałem jakąś nieprawdę to proszę o sprostowanie 🙂

      Odpowiedz
        • Dorota on

          Absolutnie nie! To nie jest ten sam proces. Jeśli następnym razem będziesz warzył piwo zwróć uwagę na lepkość zacieru. Na początku zacierania mieszanie jest utrudnione i przez kilkanaście minut nawet coraz cięższe i to jest etap kleikowania. Po tym czasie zacier wydaje się coraz rzadszy, mniej lepki, coraz łatwiej daje się mieszać i to jest etap upłynniania.

          Odpowiedz
          • Robert on

            Ale kolejnośc jest taka: kleikowanie w 64-65 st-upłynnianie przez a-amylazę, scukrzanie przez b-amylazę w 62-65st.
            Zatem wychodzi, że a-amylaza działa dobrze w 62 stopniach.

          • Dorota on

            A skąd wziąłeś informacje na temat temperatur kleikowania, upłynniania i scukrzania? Nie można ich wprost przełożyć na optymalne zakresy działania enzymów. Może cytat z klasyka czyli Kunzego rozwieje Twoje wątpliwości:
            “Długie łańcuchy skrobi składające się z reszt glukozy (amyloza i amylopektyna) zostają szybko rozbite przez alfa-amylazę na mniejsze łańcuchy. Dzięki temu zmniejsza się bardzo szybko lepkość skleikowanego zacieru. Natomiast beta-amylaza może długie łańcuchy rozkładać powoli tylko z nieredukującego końca, tak więc rozkład tylko przez ten enzym trwałby wiele dni”

          • Robert on

            Ale ostatnimi laty temp.kleikowania słodow jeczmiennych to 64,5 do nawet 65,5 stopni, co jest jednocześnie temp. działania a-amylazy, czyli enzymu upłynniającego.

      • Dorota on

        Według mojej wiedzy ani alfa-, ani betamylaza nie są w stanie rozkładać dekstryn granicznych, nawet jeśli działają wspólnie. Oba te enzymy rozcinają tylko wiązania 1-4, a dekstryny graniczne mają wiązania 1-6…

        Odpowiedz
        • Robert on

          Cytat:
          Powstaje więc nierozłożona, wielkocząsteczkowa dekstryna graniczna, która
          stanowi około 40-45% masy amylopektyny i wykazuje znaczną lepkość w roztworze
          i fioletową barwę kompleksu z jodem. Rozkładowi ulega ona dopiero przy łącznym działaniu
          obu enzymów, gdyż α-amylaza jest w stanie „przeskakiwać” przez wiązania α-1,6-
          glikozydowe (bez ich hydrolizy), tworząc nowe, proste łańcuchy, które mogą już być dalej
          rozkładane przez β-amylazę.

          Odpowiedz
          • Dorota on

            No właśnie, więc na koniec zacierania pozostają cząsteczki złożone z kilku cząsteczek glukozy (z czego przynajmniej dwie są powiązane wiązaniem 1-6), nie wykazują one już zabarwienia z jodem.

  2. Robert on

    Sprawdzałem ostatnie zacieranie poprzez próby jodowe i muszę powiedzieć, że jestem zawiedziony. Na czystej wodzie plyn Lugola barwi ją na czerwono, Jodyna z apteki również, tyle że na jaśniejszy odcień, pomarańczowy.
    Woda z mąką na ciemnogranatowy, Stany pośrednie były brązowe juz po 20 minutach i tak przez godzinę, z minimalna zmianą odcienia. Dopiero przejście na 72 stopni dało kolor pomarańczowy po 20 minutach, zasyp to 100% słód pszeniczny grodziski.
    Proby wykonywane były na porcelanowej płytce z 12 otworami.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *