Terug naar overzicht

Suikers en brouwen

tww december 2018
Door: Theo van Eijden

Veel amateurbrouwers proberen de zoetheid van hun zelfgebrouwen bieren onder controle te krijgen. Voor sommige brouwers zijn bepaalde bieren niet zoet genoeg, voor anderen zijn ze juist te zoet. Dit artikel zal derhalve niet gaan over de vraag hoe een bier zoeter of juist minder zoet gemaakt kan worden door aanpassing van het maischproces. In plaats daarvan zal worden ingegaan op verschillende aspecten van suikers en zoetstoffen.

Suikers

De term suiker wordt gebruikt om een groep chemische stoffen aan te duiden die behoren tot de koolhydraten. Koolhydraten zijn verbindingen van koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O), waarin de componenten waterstof en zuurstof voorkomen in de verhouding waarin ze in water (H2O) voorkomen. Een algemene formule voor koolhydraten is dus: Cm(H2O)n. Koolhydraten zijn de meest voorkomende organische verbindingen in de natuur. Ze worden geproduceerd door groene planten, blauwwieren en door bepaalde bacteriën tijdens de fotosynthese. Fotosynthese is een complex proces waarbij koolstofdioxide (CO2) uit de lucht, onder invloed van energie uit zonlicht wordt omgezet in koolhydraten en zuurstof: CO2 + 4H2O + energie → [CH2O] + 3H2O + O2. De gevormde koolhydraten fungeren niet alleen als bouw- en brandstof voor de organismen die de fotosynthese uitvoeren, maar ook voor andere organismen die de fotosynthetiserende organismen eten. De belangrijkste koolhydraten zijn: suikers, zetmeel, dextrine, cellulose en glycogeen. Suikers zijn goed oplosbaar in water, kleur- en geurloos, kristalliseerbaar en hebben over het algemeen een min of meer, zoete smaak.


Tabel 1. Overzicht van enkele belangrijke koolhydraten.

 

Koolhydraat:

Structuur:

Voorbeelden:

Monosachariden

3 tot 9 koolstofatomen

hexosen (glucose of fructose)

Disachariden

condensaat van twee monosachariden

sucrose (glucose + fructose)
maltose (twee glucoses)

Trisachariden

condensaat van die monosachariden

maltotriose (drie glucoses)

Polysachariden

condensaat van meerdere monosachariden

zetmeel (meerdere glucoses)
cellulose (meerdere glucoses)

 
Alle mono-, di- en trisachariden behoren tot de suikers, in tegenstelling tot de polysachariden. Tijdens het maischproces wordt het zetmeel uit de mout afgebroken tot maltose, (kleinere fracties) maltotriose en (glucose-)polysachariden. Maltose en maltotriose zijn door biergisten volledig vergistbaar (zie ‘suikeropname door gistcellen’). Na opname worden deze suikers afgebroken tot glucose, dat door de gistcel wordt omgezet in alcohol en CO2.

Suikeropname door gistcellen

Het disacharide sucrose (kristalsuiker) wordt door de gistcel geïnverteerd (gehydrolyseerd) tot haar bouwstenen: glucose en fructose. Deze hydrolyse vindt plaats buiten de gistcel door het enzym invertase, dat aan de celwand van de gistcel verankerd zit. De monosacchariden glucose en fructose die zo worden gevormd (en die in het wort aanwezig zijn) kunnen door gistcellen worden opgenomen. Opname van deze suikers gebeurt door transporteiwitten (permeases) die in de celmembraan verankerd zitten. Glucose wordt door gistcellen zo'n miljoen maal sneller opgenomen dan door diffusie over de celmembraan kan worden verklaard. De opname van maltose en maltotriose wordt uitgevoerd door speciale, induceerbare permeases. Tegelijk met de opname van di- en trisachariden wordt het enzym maltase geïnduceerd, dat deze suikers direct na opname hydrolyseert tot glucose.

Er zijn, naast maltose, nog andere suikers belangrijk voor de bierbrouwer. Het toevoegen van dergelijke suikers aan een brouwsel gebeurt in de regel tijdens het koken van het wort, omdat suikers niet ‘gemaischt’ hoeven te worden. Sommige suikers zijn door biergisten volledig vergistbaar, terwijl andere suikers slechts moeilijk (lees: langzaam) of niet vergistbaar zijn. Over het algemeen zijn suikers gewonnen uit suikerbiet of suikerriet volledig vergistbaar, terwijl speciale ‘brouwsuikers’ (gewonnen uit gerst tarwe of mais) meestal niet volledig vergistbaar zijn. Deze ‘brouwsuikers’, bestaan voor ongeveer 38% uit onvergistbare suikers, die een restzoetheid aan het bier geven. Het gebruik van brouwsuikers heeft als nadeel dat de toegevoegde restzoetheid slechts proefondervindelijk kan worden bepaald. Moutextracten zijn gebaseerd op zowel tarwe als gerstemout.

De belangrijkste vergistbare suikers zijn:

Beta-D-glucose
Beta-D-glucose
Glucose. Dit hexose (figuur 1) heeft als molecuulformule C6H12O6, waarbij vijf van de C-atomen een zesring vormen met één van de O-atomen. Een andere, meer dagelijkse benaming voor deze stof is druivensuiker (dextrose). Glucose wordt over het algemeen gewonnen uit het zetmeel van granen en is in zuivere vorm relatief duur. Glucose is in water goed oplosbaar en 100% vergistbaar.
Figuur 1. De ruimtelijke structuur van glucose. Grijze bollen: koolstofatomen (C), rode bollen: zuurstofatomen (O) en witte bollen: waterstofatomen (H).

Fructose
Fructose
Fructose (figuur 2) heeft –evenals glucose– de molecuulformule C6H12O6 maar de atomen in dit molecuul zitten anders gerangschikt dan in glucose. Vier van de C-atomen vormen een vijfring met één van de O-atomen, waarbij aan beide kanten van de ring één C-atoom uitsteekt. Fructose komt van nature veel voor in honing (38%) en vruchten (57%). Fructose is in water goed oplosbaar en  100% vergistbaar.
Figuur 2. De ruimtelijke structuur van fructose.  Grijze bollen: koolstofatomen, rode bollen: zuurstofatomen (O) en witte bollen: waterstofatomen (H).

Sucrose
Sucrose
Sucrose (figuur 3) is opgebouwd uit een glucose– en een fructosemolecuul. Een verouderde term die nog regelmatig wordt gebruikt voor deze stof is sacharose. Sucrose is het best bekend als kristalsuiker dat uit suikerriet of suikerbiet wordt gewonnen. Ook sucrose is in water goed oplosbaar en 100% vergistbaar.
Figuur 3. De ruimtelijke structuur van sucrose. Grijze bollen: koolstofatomen (C), rode bollen: zuurstofatomen (O) en witte bollen: waterstofatomen (H).

Sucrose is verreweg de meest toegepaste suikertoevoeging bij het bierbrouwen. Bij het brouwen van hoog-alcoholische bieren die niet te vol, moeten smaken, is sucrose een geschikte toevoeging. De suiker is volledig vergistbaar zodat, indien een deel van de moutstorting wordt vervangen door sucrose (toevoegen tijdens het wortkoken), de restzoetheid van het bier lager zal zij dan wanneer het bier met enkel mout gebrouwen zou zijn. Afhankelijk van het rendement waarmee gemaischt wordt is het alcohol-equivalent van één kilo mout gelijk aan dat van 500 à 600 gram sucrose. Ook als bottelsuiker is sucrose zeer geschikt. Door de volledige vergistbaarheid wordt geen extra restzoetheid aan het te bottelen bier toegevoegd. Het is omwille van het snel op gang komen van de nagisting op fles aan te raden om de sucrose te inverteren (zie “invertsuiker”).

Zoetstoffen

Naast vergistbare suikers worden soms onvolledig of niet-vergistbare suikers of zoetstoffen aan een bier toegevoegd. Deze stoffen worden voornamelijk gebruikt om het bier een zoetere smaak te geven. Lage concentraties, minder dan 50mM van de zouten natriumchloride (NaCl), kaliumchloride (KCl) en magnesiumsulfaat (MgSO4) kunnen bier een lichte zoetheid geven, maar in het geval van KCI en in mindere mate ook bij MgSO4 wordt deze licht-zoete smaak vergezeld van een scherpe bitterheid. Het toevoegen van kunstmatige zoetstoffen aan bier is geen standaardprocedure bij amateur brouwers in Nederland. Alhoewel wijnmakers soms noodgedwongen van een kunstmatige zoetstof gebruik maken, is dit voor bierbrouwers vrijwel nooit nodig. Zoetstoffen zijn over het algemeen energie-arm en bezitten een grote zoetkracht.

Invertsuiker: Het disacharide sucrose (kristalsuiker) kan niet direct worden vergist. Om de nagisting op fles versneld op gang te laten komen, is net verstandig om de bottelsuiker (sucrose) af te breken (te hydrolyseren) tot haar bouwstenen: glucose en fructose, die wel direct vergistbaar, zijn. Het inverteren van sucrose is uit te voeren door de benodigde hoeveelheid sucrose op te lossen in een klein volume water waaraan een beetje zuur (citroen-, zout- of zwavelzuur) is toegevoegd, en vervolgens vijf minuten te koken  Tijdens het koken in het zure milieu zal de band tussen het glucose en fructose molecuul verbroken worden. De resulterende invertsuiker-oplossing kan direct worden vergist.

Sorbitol ontstaat bij de reductie van glucose. De stof komt van nature voor in vruchten en bessen. De energetische waarde is ongeveer gelijk aan die van sucrose, maar de zoetkracht is ongeveer de helft. Het wordt veel gebruikt in dieetwaren voor diabetici.

Xylitol is een polyalcohol waarvan de zoetkracht en de energetischte waarde ongeveer gelijk zijn aan die van sucrose. Xylitol komt voor in een aantal groente- en fruitsoorten. Vanwege de hoge prijs wordt het vrijwel alleen gebruikt in suikervrije kauwgum.

Sacharine is 550 maal zoeter dan sucrose maar heeft een bittere bijsmaak. De stof heeft een verwaarloosbare energetische waarde en wordt veel toegepast in zoetjes en dieetwaren voor diabetici.

Aspartaam (Nutrasweet) is 200 maal zoeter dan sucrose. De stof heeft van alle zoetstoffen de meest aangename smaak en geen nasmaak, en is momenteel wereldtijd de meest toegepaste zoetstof.

Cyclamaat heeft een zoetkracht die 30 maal groter is dan die van sucrose. De stof heeft geen bittere nasmaak en heeft een te verwaarlozen energetische waarde.

Lactose, ook wel melksuiker genoemd, is een suiker die voorkomt in de melk van alle zoogdieren, koemelk bevat 4 tot 5 procent lactose. Lactose komt ook voor in enkele tropische planten. Verder komt het niet voor in plantaardige producten. Zuivere lactose vormt grote, harde kristallen die moeilijk oplosbaar zijn. Lactose is een disacharide van galactose en glucose. Het is minder zoet dan suikers zoals sacharose en glucose. Het is niet vergistbaar door biergist.

Stof

Relatieve zoetheid t.o.v. Sucrose

Vergistbaarheid:

Fructose

173

100%

Glucose

74

100%

Honing

80

95%

Invertsuiker

120

100%

Maltose

32

100%

Melasse

75

95%

Sucrose

100

100%

Lactose

15

0%

Aspartaam

200

-

Cyclamaat

3.400

-

Saccharine

550

-

Sorbitol

55

-

Xylitol

1

-

Steviolglycoside

250

-

 
Literatuur

 

 
 

Terug naar overzicht