9 Maischen
9.1 Enzymen
Tijdens het maischproces worden lange ketens zetmeel en eiwitten die in de mout zitten, omgezet in veel kleinere ketens, suikers en kleinere eiwitten. Die reactie wordt mogelijk gemaakt door enzymen die in de mout zitten. Bij deze omzetting zijn meerdere enzymen betrokken.
Een enzym is een eiwit dat als katalysator fungeert bij een bepaalde chemische reactie in of buiten een cel. Het enzym maakt de reactie mogelijk of versnelt de reactie, zonder daarbij zelf te worden verbruikt of van samenstelling te veranderen. De stof waar het enzym op inwerkt heet het substraat. (Wikipedia)
De naam van een substraat eindigt op ose. En de naam van een enzym eindigt op ase en wordt voorafgegaan door het begindeel van de naam van het substraat. Ook is een enzym reactie- en substraatspecifiek, dat wil zeggen dat een enzym slechts één type reactie katalyseert bij een bepaald substraat. Een paar voorbeelden:
| Substraat | Enzym |
|---|---|
| maltose (moutsuiker) | maltase |
| amylose (zetmeel) | amylase |
| proteïne (eiwit) | proteinase |
| cellulose | cellulase |
Een goede werking van enzymen is afhankelijk van verschillende factoren. De belangrijkste zijn: temperatuur, pH, concentratie substraat, inwerkingstijd. Een enzym heeft één optimale temperatuur en één optimale pH-waarde. In Paragraaf 9.2 wordt hier verder op ingegaan. En er zijn ook stoffen die de werking van enzymen ondersteunen. Zo is Calcium een belangrijke hulpstof voor amylase enzymen.
9.1.1 Temperatuur
Net als bij andere chemische reacties verlopen reacties waarbij enzymen betrokken zijn sneller wanneer de temperatuur hoger wordt. Echter bij een te hoge temperatuur kunnen enzymen degenereren waardoor ze niet meer werken. En deze degeneratie kan niet meer ongedaan gemaakt worden. De enzymactiviteit stijgt dus bij het toenemen van de temperatuur tot een maximale waarde en neemt daana weer af, zie Figuur 9.1.
Elk enzym kent een dergelijk verloop, maar deze is voor elk enzym verschillend, evenals de optimale temperatuur.
9.1.2 pH
De activiteit van een enzym wordt ook beïnvloed door de zuurgraad. En net als bij de temperatuur in figuur Figuur 9.1 is er voor de pH een soortgelijke grafiek te maken met een bepaalde pH-waarde waarbij de enzymactiviteit optimaal is en een gebied daaromheen waarbij die activiteit minder is. En voor elk enzym is dat weer verschillend. Bij het omzetten van zetmeel naar suikers ligt deze tussen de 5,0 en 5,7. Zie verderop voor de verschillende enzymen.
9.1.3 Concentratie substraat
De snelheid waarmee de reacties verlopen is afhankelijk van de concentraties van de deelnemende stoffen. In het algemeen geldt hoe hoger de concentratie des te sneller de reactie.
De omzetting van zetmeel in suikers verloopt dus sneller wanneer de concentratie van het zetmeel hoger is, dus het beslag (de maisch) dikker is. Tijdens het maischproces zit er steeds minder zetmeel in de wort waardoor de omzettingssnelheid dus afneemt en het proces langer gaat duren.
Je maakt een beslag door het geschrote mout aan het maischwater toe te voegen. De verhouding van de hoeveelheden water en mout bepaalt de dikte van het beslag. Een vuistregel is
- lichtgekleurde drogere bieren: neem 3,5 liter water per kg mout.
- donkere zoetige bieren: neem 2,5 liter water per kg mout.
9.2 Maischproces
Om de verschillende enzymen goed hun werk te laten doen wordt het maischen in een aantal stappen met verschillende steeds hogere temperaturen uitgevoerd. En bij elke stap wordt een bepaald rusttijd (inwerkingstijd) aangehouden. Deze temperatuurstappen met de bijbehorende rusttijden wordt het maisschema genoemd.
In grote lijnen zijn drie stappen (rustperiodes) te onderscheiden: eiwitrust, maltoserust en versuikeringsrust. Deze worden hierna verder uitgewerkt. Verder worden bij 78 oC alle enzymen onwerkbaar (gedenatureerd). Deze temperatuur wordt meestal ook 5-10 minuten aangehouden en zou je ook als een stap kunnen zien. Je hoeft niet altijd alle stappen uit te voeren. Zo wordt de eiwitrust nogal eens overgeslagen. En bij het maken van Engelse biersoorten wordt vaak maar één temperatuur aangehouden, een zogenaamde eenstapsmaisch. Het maischschema dat je gebruikt hangt af van de te maken biersoort en wordt in de recepten vermeld.
Bij het maken van een Weizen wordt ook nog een rust op 42 oC gehouden. Bij deze temperatuur ontstaan stoffen die later voor de karakteristieke smaak en aroma van een Weizenbier zorgen: kruidnagel en banaan.
9.2.1 Eiwitrust
In deze stap worden de lange eiwitketens afgebroken tot kleinere ketens, onder andere aminozuren. Deze rust is van belang voor de klaring (helder worden) van het bier, de schuimstabiliteit, de body en een goede vergisting. Deze stap wordt vaak overgeslagen omdat tegenwoordig deze afbraak van de lange eiwitketens al in de mouterij is uitgevoerd. Vroeger was dat niet zo en vandaar dat deze stap in oude recepten bijna altijd aanwezig is. En wanneer je veel ongemoute granen gebruikt (> 20%) moet je deze stap in het recept opnemen.
Temperatuurgebied: 44 oC - 55 oC, optimaal bij 50 oC.
Werkzame enzym: Proteinase
Doel: zorgt voor betere schuimkraag en vergisting.
9.2.2 Maltoserust (beta-amylase)
In deze stap wordt zetmeel afgebroken tot vergistbare suikers (maltose). Deze rust is van belang voor de latere vorming van alcohol uit deze suikers. Bij een langere rusttijd krijg je dus meer vergistbare suikers en dus een droger en alcoholrijker bier. Bij een kortere rusttijd krijg je weliswaar minder alcohol, maar meer dextrine waardoor het bier een vollere smaak krijgt.
Temperatuurgebied: 55 oC - 66 oC, optimaal bij 62 oC.
Werkzame enzym: Beta-Amylase
Doel: zorgt voor meer alcohol en droger bier.
9.2.3 Versuikeringsrust (alpha-amylase)
Breekt het overgebleven zetmeel af tot vergistbare en vooral onvergistbare suikers (dextrines). Deze laatsten zorgen voor een volmondiger bier.
Aan het eind van deze stap voer je ook de jodiumtest uit om te onderzoeken of er nog zetmeel in het beslag zit. Zoja, dan moet je de rusttijd nog wat langer laten duren.
Temperatuurgebied: 65 oC - 75 oC, optimaal bij 72 oC.
Werkzame enzym: Alpha-Amylase
Doel: zorgt voor volmondiger bier.
9.2.4 Infusieproces met 3 stappen
In Figuur 9.2 zie je een voorbeeld van een grafiek van het temperatuurverloop tegen de tijd bij een 3-staps infusieproces.
Bij een eenstapsmaischproces ligt de temperatuur meestal aan de bovenkant voor de beta-amylase en aan de onderkant voor de alpha-amylase, zo ongeveer 65 oC$. En een rusttijd van ongeveer 60 minuten. Beide enzymen doen dan hun werk, maar geen van beide optimaal. Ook hier kun je sturen door de temperatuur iets hoger of lager aan te houden. Het is wel belangrijk dat je bij deze methode de gekozen temperatuur goed constant houdt.
9.2.5 Samenvatting
In Figuur 9.3 zie je de belangrijkste kenmerken van de maischstappen. De aangegeven rusttijden zijn een indicatie van veel gebruikte tijden in recepten. Door in de maischstappen de temperaturen hoger of lager te maken en de rusttijden langer of korter heeft de brouwer veel invloed op het karakter en smaak van het uiteindelijke bier.
9.3 Testvragen
Wat is een enzym?
Wat zijn de optima (temperatuur en pH) van β-amylase en α-amylase?
Wat houden deze optima in?
Wat houdt een eiwit rust in?
Wat houdt de versuikeringsrust in?
Wat houdt de maltoserust in?
Wat betekent infusie?
Wat houd een meertraps infusieschema in?
Geef een voorbeeld van een eentraps-infusieschema in?