Maischen

Deel 2: de theorie van de amylases

Ongeveer 65% van de mout bestaat uit zetmeel. Zetmeel is in planten het molecuul waarin de energie wordt opgeslagen die niet direct nodig is. Bij dieren is dat vet. Zetmeel bestaat uit suikermoleculen, om precies te zijn uit ketens van glucose (druivesuiker). Er bestaan twee verschillende vormen van zetmeel: amylose en amylopectine. Amylose bestaat uit een onvertakte keten van 200-500 glucose-eenhe­den en is meestal in een spiraal (helix) opgevouwen. Amylopectine is wel vertakt.

Glucose is een cyclisch molecuul bestaande uit zes koolstof-, zes zuurstof- en twaalf waterstofatomen. In de chemie worden de koolstofatomen genummerd. In amylose bindt de staart van het ene molecuul aan de kop van het andere: het is een 1,4-glucosebinding. In amylopectine heb je behalve de 1,4- ook 1,6-bindingen, die verantwoordelijk zijn voor de dwarsverbindingen. Hieronder zie je dit afgebeeld.

Waarom moet ik dat nu weten, al die chemische onzin, hoor ik mijn mede brouwers al roepen. Wel daar is een reden voor. De enzymen die tijdens het maischen de zetmeel afbreken kunnen namelijk alleen de l,4-verbindingen afbreken. De directe omgeving van de plaats waar de glucose-moleculen een 1,6-binding vormen worden niet afgebroken, zodat je altijd kleine groepjes van vertakte suikermoleculen overhoudt. Er bestaan, ook in de mout, wel enzymen die deze 1,6-bindingen wel kunnen afbreken, zodat je wort in theorie helemaal uit afbreekbare suikers kan bestaan. Je zou met zo'n wort dus een kurkdroog bier kunnen brouwen. Maar, zoals ik al vaker geroepen heb, de wereld is niet ideaal. De enzymen die de 1,6-verbindingen afbreken (l,6-glucosidases of grensdextrinases) kunnen slecht tegen hogere temperaturen (het optimum ligt rond de 55-60°C, daarboven zijn ze snel kapot). De optimale werking van deze enzymen is dus al afgelopen voordat de amylases de zetmeel zelfs maar grof hebben afgebroken. Maar er is nog meer dat de afbraak van zetmeel bemoeilijkt. Zoals jullie weten liggen de twee zetmeelrusten rond de 62°C en rond de 72°C. De twee enzymen die bij die temperatuur actief zijn heten Beta-amylase en Alfa-amylase. Ze werken helaas precies verkeerd om. In het plaatje zie je waar de amylases (Alfa en Beta) en het grensdextrinase (Gr.) het zetmeel aanvallen.

Vergistbare suikers

Het enzym Beta-amylase breekt van het zetmeel steeds groepjes van twee glucose-eenheden (=maltose) af. Maltose kan door de gist worden afgebroken tot glucose, dus het enzym produceert vergistbare suikers. De optimale temperatuur ligt bij 62-63°C en een pH van 5,5 is optimaal. Helaas kan Beta-amylase alleen vanaf het uiteinde van de zetmeel­keten maltose afsplitsen (men noemt het daarom wel exoamylase, het kan vanaf de buitenkant de keten aanvallen). Elke keer dat het een 1,6-binding tegenkomt, stopt de zetmeel­afbraak. Je zal zeggen, waarom gaat het dan niet gewoon vanaf de andere kant verder? Omdat het dat niet kan, Beta­amylase kan maar in één richting de keten afbreken (vanaf de kant waar de 4-koolstof zit). Beta-amylase kan amylose (zonder 1,6-verbindingen) wel helemaal afbreken maar slechts (ongeveer) de helft van de amylopectineketens. Ongeveer 20% van het moutzetmeel bestaat uit amylopectine, dus dan blijft er 10% van het zetmeel onafgebroken achter in de wort, wat troebel en onstabiel bier zou opleveren. Gelukkig is er nog een tweede amylase.

Onvergistbare suikers

Dat tweede enzym is Alfa-amylase. Het is een endo-amylase, het kan behalve aan de uiteinden ook middenin de zetmeelketen de 1,4-verbindingen splitsen. Het doet dit wat lomper dan Beta-amylase, het splitst groepjes van 6 à 7-glucoseeenheden af. Deze kan de gist niet omzetten in glucose, dus Alfa-amylase vormt onvergistbare suikers. Overigens breekt ook Alfa-amylase de 1,6-verbindingen niet af. Ook zoogdieren maken Alfa-amylase aan, het menselijk speeksel kan zetmeel afbreken. Saké, werd bijvoorbeeld in de oudheid bereid door gekookte rijst goed te kauwen -zodat de zetmeel werd afgebroken- uit te spugen en te vergisten. Gelukkig is dat bij bier niet nodig.

De ideaalwaarden zijn hier een temperatuur van 72-74°C en een pH van 5,7. Uiteraard kan Beta-amylase de door Alfa amylase gevormde suikereenheden afbreken, maar hierbij zit een addertje onder het gras. Beide amylases zijn behoorlijk gevoelig voor hoge temperatuur. Beta-amylase vertoont boven de 65°C nauwelijks nog activiteit, terwijl Alfa-amylase bij die temperatuur zijn optimum nog niet heeft bereikt. Daarom moeten brouwers noodgedwongen de temperatuurstap bij 62°C veel langer aanhouden dan ideaal is. Stel dat de optimum­temperatuur van Alfa-amylase bij 50°C in plaats van bij boven de 70°C zou liggen. Je zou dan het volgende maischschema kunnen aanhouden: 10-15 minuten bij 50°C om eiwit- en

grove zetmeel afbraak te krijgen en nog een minuut of 10-15 bij 62°C om de gevormde suikerketens tot maltose om te zetten. Zelfs de 1,6-verbindingen zouden in dit schema worden verbroken, glucosidase werkt immers bij 55-60°C. Vervolgens verhitten tot 78°C om de enzymactiviteit te stoppen en spoelen maar. In 40 tot 50 minuten zou dan het hele maischproces zijn afgerond! Het zou wel een heel droog bier opleveren, maar ach, dan maisch je toch gewoon nog korter! In praktijk zijn maischtijden van meer dan anderhalf uur eerder regel dan uitzondering.

Maischtijden

Hoelang moet je de enzympauzes nu aanhouden? Wel, dat hangt er vanaf wat voor 'n bier je wil brouwen. Een droog bier zal weinig restsuikers (onvergistbare suikers) mogen bevatten. We hebben het hierbij overigens alleen over suikers met minder dan ongeveer 9 glucose-eenheden, de grotere suikers hebben volgens Langstaff minder tot geen smaak, al maken ze mogelijk het bier wel wat 'dikker' van smaak (door afbraak in de mond van de drinker). Bij bovengistend bier heb je ook nog te maken met het feit dat in deze bieren nog maltotriose (drie glucose-eenheden) aanwezig is, ondergisten kunnen dit wel, maar boven gisten niet omzetten. Bovengistend bier is dus meestal zoeter dan ondergistend bier, al kan je dit wel maskeren door meer hop te gebruiken. Maar we dwalen af.

De benodigde lengte van de amylasestappen hangt af van de dikte van het beslag (hoe dikker, hoe langer je moet maischen), de zwaarte van de gevormde wort (hoe hoger, hoe langer), de leeftijd en conditie van de mout (oude, wat vochtige mout lost minder op, dus wat langer maischen) en de gewenste hoeveelheid restsuikers in het bier (langer bij 72°C maischen geeft meer restsuikers). Behalve om de lengte van de stappen gaat het ook om de verhouding van tijden. Lang maischen bij 62°C en kort bij 72°C geeft een droog bier, het omgekeerde een zoet bier.

De aanbevolen duur van de 62°C-stap (de Beta-amylase-rust op) ligt tussen de 25 en 65 minuten, een zwaar bier (S.G. > 1075) zou ik zeker niet korter dan 40 minuten op deze temperatuur houden. Bij lichte bieren is een half uur in het algemeen wel genoeg. In de wedstrijdboekjes van Jacques Bertem zie je een soort tweedeling: de helft houdt de temperatuur een half uur en de rest een uur aan. Ergens er tussenin zie je gek genoeg nauwelijks. Wil je een bier wat zoeter hebben dan is het een goed idee om een stap bij 65-67°C in te bouwen. Er worden dan veel kleinere onvergistbare suikers gevormd. Mijn eigen ervaring is dat 10-15 minuten genoeg is. Maak de stap bij 62°C niet korter, die is nodig voor de vergistbare suikervorming. Zeker bij lichtere bieren, die vaak de neiging hebben vrij droog te worden, werkt dit goed. Zware bieren worden vanzelf zoetig, dus deze extra stap raad ik niet aan voor bieren met veel alcohol.

In alle beginnersboekjes wordt aangeraden de Alfa-amylaserust aan te houden tot de jodiumproef negatief is. Maar dan moet je de jodiumproef wel goed uitvoeren en dat is minder eenvoudig dan het lijkt. Een jodiumoplossing geeft met amylose een blauwe kleur. De amylose is snel omgezet, dus een blauwkleuring zal je meestal niet meer krijgen tijdens de 72°C -stap. Jodium kleurt rood met amylopectine. Dat is er nog wel. Maar de ellende van de rode kleur is dat je die moeilijk kan onderscheiden van de kleur van bruine jodium met geelbruine wort. De beste methode is een wit schoteltje te pakken en hierop een paar druppels van het maischvocht te leggen. Laat dit even afkoelen tot kamertemperatuur, anders zie je de reactie niet. Druppel dan tegen dit plasje aan wat jodiumtinctuur (tegenwoordig bij veel drogisten niet meer te krijgen, koop het bij de apotheek of bij de club). Je hebt dan tegen elkaar twee plasjes. Kijk naar de verkleuring op het grensvlak. Verkleurt het niet, dan kun je de maisch opwarmen naar 78°C, anders moet je nog doormaischen. Het blijft echter moeilijk te zien. Meestal houd ik de stap een minuut of 20-30 aan, dat is bijna altijd wel genoeg.

Volgende keer de rest van de maischenzymen. Daarna volgen de verschillende maischmethoden.

Mark van Bommel

Literatuur

- Biochemistry (derde editie), Lubert Stryer, W.H. Freeman and Company, 1988

- Genera! Microbiology, Hans G. Schlegel, Cambridge University Press, 1986

- Handboek van de studie van de mouterij- en brouwerijtechnologie, Gilbert Baetslé, Industriële Hogeschool van het Rijk CTL, 1984

- Malting and Brewing Science, VoI.l, Hough, Briggs et al.,Chapman and Hall, 1981

- The Mouthfeel of beer - A Review, Langstaff & Lewis. Journal of the Institute of Brewing, Vol. 99, 31-37,1993