8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
1/19
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
2/19
Fig. 1. Schema de operaii unitare a procesului de fabricare a malului
Degradarea hemicelulozelor Pereii celulari ai bobului de orz sunt formai din
hemiceluloze, respectiv din -glucani (80-90%) i pentozani (20%). -Glucanii sunt polimeri
liniari cu mas molecular mare (conin ~ 200000 resturi de D -glucopiranoz) formai din
D-glucoz legate ntre ele -1,4 (70%) i 1,3 (30%). La nivelul pereilor celulari -glucanii
sunt legai de proteine prin legturi covalente, formnd complexe care realizeaz o matrice
relativ rigid. Pentozanii sunt polimeri ramificai cu mas molecular mare formai din molecule
de D-xiloz legate -1,4. Lanurile laterale sunt formate din arabinoz.
Prima enzim implicat n degradarea -glucanilor este -glucan solubilaza care
realizeaz scindarea -glucanului de protein (enzima joac rolul unei carboxipeptidaze), -
glucanii eliberai din complex devenind solubili. -Glucan solubilaza este prezent n orz dar
este i sintetizat n cursul germinrii. Enzima este termostabil, fiind stabil la brasaj, timp de o
or i la 65C. -Glucanii sunt degradai n continuare de -glucanaze diferite. Dou endo--
Orz brut
Condiionare Precuraire
Curire Sortare pe calitate
Depozitare pentru post-maturare i nvingerearepausului germinativ
nmuierea orzului la 15-20C/36-48 ore, splare i
dezinfectare
Germinare 17-25C/4-6 zile
Orz germinat (mal verde)
Uscare
la 50-60C la 60-80C
Rcire i degerminare
Mal finit
Aer cald
Aer
Ap
Aer
Depozitare pentru maturare
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
3/19
glucanaze i anume -1,3 glucanaza i 1,3-1,4 glucanaza sunt n principal sintetizate la
germinare i vor interveni n degradarea pereilor celulari ai orzului. Aceste -glucanaze
fragmenteaz lanul -glucanic conducnd la -oligozaharide.
Exo -glucanazele desprind o molecul de celobioz de la captul nereductor al lanului
-glucanic iar celobioza la rndul ei este transformat n dou molecule de glucoz de ctre
celobiaz (-glucozidaz). Circa 50-90% din activitatea -glucanazelor este pierdut la uscarea
malului, iar la brasaj hidroliza -glucanilor are loc la 45-55C deoarece la temperaturi ceva mai
ridicate aceste -glucanaze sunt inactivate rmnnd doar -glucan solubilaza care va elibera -
glucani din complexul cu proteinele, ceea ce va conduce la creterea vscozitii mustului i deci
mrirea timpului de filtrare a plmezii. Un exces de -glucani n bere poate cauza dificulti de
filtrare sau tulburri n produsul finit.
Enzimele care degradeaz pentozanii sunt: endoxilanaza (hidrolizeaz legturile - 1,4
din interiorul lanului pentozanic); exoxilanaza (hidrolizeaz legturile -1,4 de la captul
lanului pentozanic); arabinoxilanaza care acioneaz asupra lanurilor laterale de pentozani
formate din arabinoz cu eliberare de arabinoz; xilobiaza care degradeaz xilobioza la dou
molecule de xiloz.
n prima etap de degradare a -glucanilor i a pentozanilor se formeaz dextrine liniare
-glucanice i respectiv dextrine ramificate -pentozanice. n etapa a doua dextrinele
menionate sunt degradate la celobioz i respectiv xilobioz (dizaharide) i glucoz, respectiv
arabinoza, xiloz (monozaharide).
Hidroliza hemicelulozelor (-glucani) i pentozani are loc n proporie de 70% n timpul
malificrii orzului (fig. 2).
Gradul de degradare a hemicelulozelor se apreciaz prin diferena de randament ntre
mciniul fin i mciniul grosier (dur) care trebuie s fie maximum 2,2% i prin msurarea
vscozitii mustului de laborator (maximum 1,85 mPas) respectiv a coninutului de -glucani
(~ 200 mg/l).
Degradarea proteinelor. Sub influena peptid hidrolazelor (endo- i exopeptidaze i
proteinaze) are loc o hidroliz a substanelor cu azot fapt ce este apreciat prin gradul de
solubilizare proteic (cifra Kolbach) i coninutul malului n azot aminoacidic.
Nivelul de solubilizare este n funcie de tipul de bere ce se produce din malul respectiv:
- malul tip Pils va conine ~ 600 mg/100 g s.u. azot solubil total i 126 mg/100 g s.u. azot
-aminic;
- malul pentru berea blond va conine 700 mg/100 g s.u. azot solubil total i 147 mg/100 g
s.u. azot -aminic;
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
4/19
- malul pentru berea brun va conine 900 mg/100 g s.u. azot solubil total i 190 g/100 g s.u.
azot -aminic.
Fig. 2. Hidroliza pentozanilor i -glucanilor
Din diferite cauze, malul finit poate prezenta urmtoarele deficiene:
- coninut ridicat de boabe negerminate, care se constat prin msurarea plumulei
(acrospirei) care, n mod normal, la orzul bine germinat este:
2/3 pn la 3/4 din lungimea bobului la malul blond;
3/4 pn la 1/1 din lungimea bobului la malul brun.
Dac plumula este zero, orzul se consider negerminat i atunci se determin procentul
de boabe negerminate. Un mal cu 8% boabe negerminate este de fapt un amestec de mal i
orz i ca atare la plmdire se intervine cu enzime din afar pentru a suplimenta nivelul de
enzime al boabelor negerminate la nivelul celor germinate. n acest scop se recomand s se
foloseasc Cereflo 200 L (endo--glucanaz dar care are i activitate nestandardizat de -
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
5/19
amilaz) + Cereflo 2XL (conine -amilaz, -glucanaz i proteaz), Ceremix 2XL + Ultraflo L
(conine -glucanaza) sau Ceremix 6XMG (conine proteaza neutr, -amilaz, -glucanaz,
pentozanaz i celulaz). Se poate folosi i Alphalase AP-3 care conine -amilaz, proteaz i
glucanaz.
- Mal deficitar n-amilaz, deficien care se poate constata analitic prin una din
urmtoarele metode:
determinarea duratei de zaharificare (normal 15 min);
determinarea filtrabilitii palierului 80C de la brasaj (analiza Hartong-Piratski);
determinarea gradului de fermentare a mustului de laborator (minimum 80%);
determinarea coninutului de -amilaz dup metoda EBC.
Prelucrarea malului cu deficien n -amilaz va avea urmtoarele consecine: obinerea
de plmezi nezaharificate; filtrabilitate redus a mustului i berii; flocularea prematur a drojdiei
la fermentare; obinerea de bere cu grad de fermentare redus; apariia de urme de nezaharificate
n must i bere.
Deficienele menionate se pot corecta folosind enzime exogene n diferite etape
tehnologice: plmdire, n mustul cu hamei nainte de fierbere; n linul de fermentare.
Deficitul de -amilaz n mal poate fi corectat dup cum urmeaz:
adaos de Fungamyl 800L n proporie de 1-2kg/t mcini la plmdire;
adaos de Termamyl 120 L n proporie de 2g/hl must;
adaos de Fungamyl 800 L n proporie de 0,5-3 g/hl must n linul de fermentare (doza
de 0,5 g/hl se utilizeaz atunci cnd temperatura de fermentare este de 4-7C, doza de 3g/hl
se folosete cnd se dorete un grad de fermentare mai ridicat);
adaos de Nervanase BT-2 n proporie de 1,5l/ton mal pentru Nervanase BT-2 (180)
- Mal incomplet citolizat. Aceast deficien a malului se poate constata prin urmtoarele
determinri: diferena ntre mciniul fin i grosier (dur), care n mod normal trebuie s fie
1,8%; vscozitatea mustului de laborator care n mod normal trebuie s fie 1,5-1,65 mPasec.
Folosirea malului incomplet citolizat ar conduce la randament n extract mai sczut, o
filtrabilitate mai sczut a mustului i berii.
Se recomand n acest caz folosirea urmtoarelor preparate enzimatice exogene: Cereflo
200L n proporie de 0,5-1 kg/ton mal sau Ultraflo L n proporie de 0,2 kg/ton mal. Deoarece
Ultraflo L are numai activitate -glucanazic, n principal, i celulazic, pentozanazic,
arabinazic, n secundar, i nu are activitate -amilazic, cele dou enzime se utilizeaz
mpreun la plmdire, n urmtoarele proporii: Cereflo 200L 0,4-0,8 kg/ton mal iar Ultraflo L
0,1-0,2 kg/ton mal.
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
6/19
Se mai recomand i adaosul de Fynizym n proporie de 1g/hl must; la fermentarea
primar se pot folosi i combinaiile Ceremix 2XL+Cereflo 200 L; Ceremix 2XL + Ultraflo L
sau Ceremix 6XMG, al crui dozaj se face n funcie de diferena ntre randamentul n mcini
fin i grosier (dur) aa cum se arat n tabelul 1.
Tabelul 1. Corelaia dintre diferena de mcini n % i adaosul de Ceremix 6XMG
Diferena de randament de mcini % 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0Ceremix 6XMG g/ton mal 50 100 150 200 250
Se poate utiliza i -Glucanase 200 L n proporie de 250-500 ml/ton mal.
- Mal insuficient solubilizat proteolitic. n general un mal bine solubilizat este
caracterizat prin urmtoarele:
azot solubil total pentru o bere blond 550-750 mg/100 g s.u.;
azot aminic liber, minimum 150 mg/100 g s.u.
Determinrile se fac pe mustul de laborator. Dac valorile menionate nu sunt realizate,
malul este insuficient solubilizat i va avea urmtoarele consecine: ncetinirea procesului de
fermentaie i respectiv oprirea procesului de fermentare la diferite grade de fermentare (aceste
deficiene sunt datorate n principal coninutului mai sczut de aminoacizi liberi).
La un coninut de aminoacizi liberi prea mare (mal suprasolubilizat) se va influena
negativ culoarea mustului la fierbere i implicit a berii i de asemenea se vor nruti
proprietile senzoriale i stabilitatea berii (coloidal i biologic).
Pentru a remedia aceast deficien a malului (de slab solubilizare) se recomand
folosirea la brasaj a preparatului Neutraz 0,5L n proporie de 0,3-0,7 kg/ton mal. Se mai
poate folosi Proteinase 200 L n proporie de 0,25 kg/ton mal.
4.2. TEHNOLOGIA BERII
Tehnologia berii implic operaiile menionate n figura 3, din care, din punct de vedere
biotehnologic, intereseaz operaiile de brasaj (plmdire i zaharificare), fermentaie /primar i
secundar) i maturizare a berii.
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
7/19
Fig. 3. Schema tehnologic de obinere a berii
Trub la rece
Trub la cald
Mal
Pretratare mal Curire Desprfuire
Mcinare
Brasaj(Plmdire i zaharificare)
4070C100150 min
Filtrare plmadzaharificat
Fermentare
10-20C0-15 zile
Separarea trubului la cald
Rcire n schimbtor cuplci de la 95C la 8C
Limpezire la rece
Fierbere must cu hamei
Tanc de maturare
la 0C/7-21 zile
Filtrare bere
Pasteurizare n tunel sauFlash
64-70C/40/0,5 min
Tragere bere la sticle, butoaie, cutii
Cereale nemalificate
Pstrare cereale Curire Desprfuire
Pregtire termic anemalificatelor
(cazan de plmdire)50100 C40-60 min
Borhot
Hamei
Inoculator drojdie
Drojdie
CO2
Must
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
8/19
Plmdirea i zaharificarea plmezii (brasaj) este operaia care se execut n scopul
obinerii mustului. Substanele care trec din mal n must formeaz extractul mustului, extract ce
este format prin solubilizarea substanelor solubile preexistente n mal, respectiv cele care devin
solubile n operaia de brasaj sub influena enzimelor din mal i a celor adugate.
Principalele enzime care acioneaz la brasaj i sunt proprii plmezii sunt artate ntabelul 2.
Tabelul.2. Principalele enzime de plmad i caracteristicile lor
Enzima pH
optim
Temperatura
optimTemperatura
de inactivare,
C
Legturahidrolizat
Produse de hidroliz
Enzime care hidrolizeaz amidonul-amilaza 5,6-5,8 70-75 80 -1,4 din orice loc n
interiorul amilozei iamilopectinei.
Aciunea se oprete la2-3 resturi glucoznaintea legturii-1,4
dextrine liniare dinamiloz dextrine ramificate
din amilopectin maltoz (puin) i
glucoza din amiloz iamilopectin
-amilaz 5,4-5,6 60-65 70 -1,4 de la captulnereductor al cateneiatt la amiloz ct i laamilopectin. Aciunease oprete la 2-3 resturiglucoz n faa legturii-1,6
dextrineramificate
maltoz
Dextrinazalimit(pulullanaza)
5,1 55-60 65 1,6 Dextrine liniare cu masmolecular mic din celeramificate cu masmolecular mai mic (5-8resturi de glucoz)
Maltaza 6,0 35-40 40 Maltoza 2 GlucozInvertaza 5,5 50 55 Zaharoza Glucoza+fructoza
Enzime care hidrolizeaz substanele cu azotEndopeptidhidrolaze
(proteinaze)
3,9 i5,5
45-50 7 Legturi peptidicedin interiorul
polimerului proteic
Peptide scurte
Carboxipeptidaze 5,2-5,6 50 70 Legturi peptidicedin interiorulpolimerului proteic
Peptide scurte
Aminopeptidaze
7,0-7,2 40-45 55 Legturi peptidicede la captul C-terminal
Aminoacizi
Dipeptidaza 8,8 40-45 55 Dipeptide Aminoacizi
Glucanaze
Endo 1,4glucanaza
4,5-4,8 40-45 55 Legturi 1,4 -glucani cu masmolecular mic
Endo -1,3
glucanaze
4,6 i
5,5
60 70 Legturi 1,3 -Glucani cu mas
molecular mic-Glucansolubilaza
6,6-7,0 63 73 Legtura dintre -glucan i proteine
-Glucani + protein
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
9/19
Enzima pH
optim
Temperatura
optimTemperatura
de inactivare,
C
Legturahidrolizat
Produse de hidroliz
Endoxilanaze 5,0 42 Xilandextrine
Exoxilanaze 5,0 45 Xiloza
Arabino
xilanaza
4,6-4,7 40-50 60 Arabinoza
Alte enzimeFosfataze 5,0 50-53 60 Fosfai organici Acid fosforicPeroxidaze 50-65 70-75 Oxidarea
polifenolilorPolifenolioxidai
Lipaze 50 65 Lipide Acizi grai + glicerin
Substraturile atacate n timpul brasajului sunt substanele cu azot, hemicelulozele,
compuii cu fosfor, polifenolii, lipidele iamidonul.
Degradarea substanelor cu azot Substanele cu azot din orz sunt solubilizate n
proporie de ~ 70% la malificare de ctre peptid hidrolazele existente n orz i cele sintetizate la
malificare. n malul uscat vor rmne active n principal proteinazele (endopeptid hidrolazele)
i carboxipeptidaza. n timpul malificrii se vor forma din proteinele insolubile de depozit,
proteine solubile, peptide i aminoacizi.
La brasaj vor exista n plmad proteine insolubile, globuline i albumine solubi le,
peptide i aminoacizi. Primul palier de temperatur la brasaj este cel denumit proteolitic i este
cuprins ntre 40 i 50C iar durata variaz ntre 15 i 60 minute. n timpul acestui palier se vor
hidroliza n continuare proteinele cu formare de peptide i aminoacizi. Sub aciunea enzimelor
proteolitice menionate n tabelul 6,2, aciunea acestor enzime fiind dependent de temperatur,
pH i durat. La temperaturi de 40-45C se formeaz produi cu mas molecular mai mare
(acioneaz mai bine endoproteinazele i carboxipeptidazele). Dac pauza de proteoliz la 45 -
50C este mai mare se micoreaz cantitatea de substane cu mas molecular mai mare i deci
se va influena negativ capacitatea de spumare a berii i stabilitatea spumei acesteia.
Produii rezultai n urma activitii endo- i exopeptid hidrolazelor sunt urmtorii:
Compui macromoleculari cu masa molecular 60000 care constituie azotul coagulabil
i care reprezint ~ 20% din substanele cu azot ale mustului nefiert. Aceti compui sunt
coagulabili la plmdire i mai ales la fierberea mustului. Sunt precursori activi de trub din bere;
Compui cu mas molecular medie (10000-60000) care reprezint ~ 20% din substanele
cu azot din must. Au aciune favorabil n formarea spumei berii, fiind relativ termostabili;
Compui cu mas molecular mic, reprezentnd ~ 60% din substanele cu azot din must,
din care circa 22% sunt -aminoacizi liberi, surs de azot pentru drojdii. Coninutul n
-aminoacizi din must trebuie s fie 200 mgN/l pentru a se asigura multiplicarea drojdiei i o
arom corect a berii.
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
10/19
Controlul degradrii substanelor cu azot la brasaj se face prin determinarea azotului
solubil, azotului coagulabil, azotului -aminic. Un indice important este cifra intensitii
plmdirii dup Kolbach cu valori ntre 80-120 (normal 105) care se calculeaz cu relaia:
Grad de solubilizare n primul must
Intensitatea plmdirii =_________________________________
100Grad de solubilizare n mustul congres fiert
Substanele cu azot formate la brasaj i care ajung n must sunt implicate n:
- nutriia drojdiei pentru fermentare deci i formarea unor substane de arom;
- nsuirile senzoriale ale berii finite (plintate i rotunjire, gust, culoare);
- capacitatea de spumare a berii i nsuirile spumei (densitate, persisten, volum);
- formarea trubului n berea finit, deci stabilitatea coloidal a berii.
Degradarea hemicelulozelor n timpul palierului de proteoliz are loc i o degradare a
-glucanilor din pereii celulari ai endospermului sub influena -1,3-1,4 glucanazei i endo -
1,4 glucanazei care acioneaz bine la 40-45C i sunt inactivate la 55-60C. La temperaturi mai
mari se elibereaz -glucani din complexele cu proteinele sub influena -glucan-solubilazei i
respectiv este eficient endo 1,3- glucanaza care acioneaz bine la 60-62C.
Rezult c n must pot exista -oligozaharide, glucoza, arabinoza, xiloz, precum i
-glucani i pentozani n msura n care acetia nu au fost solubilizai.
Rezult cu nivelul de -glucani i -xilani din must va fi cu att mai mare cu ct malul
iniial a fost mai slab solubilizat. Pe de alt parte nivelul substanelor menionate n must va fi
mai mare dac nu se respect la brasaj parametrii optimi de aciune ai -glucanazelor i
xilanazelor.
Degradarea compuilor cu fosfor Degradarea fosfailor are loc sub influena fosfatazelor
din mal care hidrolizeaz compuii cu fosfor organici elibernd acid fosforic. Acidul fosforic
eliberat reacioneaz cu srurile din ap i formeaz n plmad i must sisteme tampon. Are loc
i o scdere a pH-ului plmezii. Condiiile optime pentru fosfataze sunt: temperatura 50-53C
(sunt inactivate la temperaturi mai mari de 60C i pH = 5). Temperatura de plmdire de 58-
62C restrnge activitatea fosfatazelor. Degradarea compuilor cu fosfor este influenat de
gradul de solubilizare a malului, de activitatea fosfatazic a malului i condiiile de brasaj.
Degradarea polifenolilor Polifenolii reprezint 0,3-0,4% din substana uscat a orzului,
fiind localizai n coaj i strat aleuronic (mai puin) precum i n endosperm. La brasaj,
polifenolii care trec n plmad i respectiv n must vor forma cu proteinele compleci insolubili
(mai ales la fierberea mustului cu hamei), ceea ce va face ca berea finit s fie mai stabil
coloidal. n prezena aerului ns, polifenolii pot fi oxidai enzimatic la brasaj, cu formare de
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
11/19
compui incolori care apoi se vor polimeriza n compui colorai. Brasajul, la temperaturi mai
mici (~ 50C) i cu pauze mari va conduce la o cantitate mai mare de polifenoli n must, iar un
brasaj la temperatur mai mare i durata mai mic va conduce la un must cu un coninut mai
redus de polifenoli.
La plmdire este necesar s se ia urmtoarele msuri:- s se evite contactulcu aerul pentru a nu se ajunge la formarea de substane colorante;
- s se corecteze pH-ul (pH-ul deplasat spre acid conduce la micorarea oxidrii
polifenolilor);
- s se inactiveze enzimele care catalizeaz oxidarea enzimatic a polifenolilor prin adaos
de formaldehid (250 mg/kg mal folosit la plmdire).
Degradarea lipidelor Degradarea lipidelor aduse de mal (trigliceride mono- i
digliceride, fosfatide) are loc i la brasaj, sub influena lipazelor din mal, care au temperaturoptim la 35-40C i sunt inactivate la 65C/30 min. La plmdire la 62-64C n must se gsete
o cantitate mai mic de lipide dect la plmdire la 68C. La fierberea mustului i la rcirea
acestuia, odat cu trubul format se elimin o parte din lipidele mustului. Cu ct n must se
gsete o cantitate mai mare de lipide nehidrolizate cu att se influeneaz mai mult negativ
gustul berii i nsuirile de spumare ale berii.
Degradarea amidonului Degradarea amidonului decurge n trei faze: absorbia apei i
umflarea granulei; gelatinizarea amidonului; degradarea enzimatic a componentelor granulei deamidon (lichefiere i zaharificare).
n prima faz granula de amidon absoarbe apa i i mrete volumul, cu att mai mult cu
ct temperatura apei de plmdire este mai mare (volumul maxim se obine la 50C).
n faza a doua granula de amidon se fisureaz iar cnd granula ajunge la temperatura de
gelatinizare, se distruge i amidonul se transform ntr-o soluie vscoas, care la rcire se
gelific. Soluia vscoas de amidon este format din molecule de amilopectin dispersate n
faza continu format din amiloz. Temperatura de gelificare a amidonului este n funcie deproveniena acestuia (tabelul 3).
Tabelul 3. Temperatura de gelatinizare a amidonului din diferite surse
Sursa de amidon Temperatura de gelatinizare, C
Cartofi 55-60
Gru 62-74Porumb 70
Orz(mal) 60Orez 68-78
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
12/19
n faza a treia sub aciunea enzimelor sintetizate n principal la malificare au loc dou
procese i anume:
- lichefierea amidonului, care se manifest prin micorarea vscozitii amidonului
gelatinizat sub aciunea dextrinizant a -amilazei (optim la 70C);
- zaharificarea, care const n scindarea legturilor -1,4 din amiloz i amilopectin dectre -amilaza cu formare de dextrine liniare i ramificate i cu mas molecular mai mic,
precum i cantiti mici de maltoz i glucoz; concomitent acioneaz i -amilaza (optim
63C) cu formare de amilopectin. (Att aciunea -amilazei ct i a -amilazei asupra
amilopectinei se oprete la 2-3 resturi de glucoz n faa legturilor -1,6 din amilopectin.
Dextrinaza limit (optim 55-60C) are o aciune slab deoarece este inactivat la
temperaturi sczute (65C).
n fig. 4. se arat schema de degradare a amidonului la brasaj.
Pentru a obine musturi cu fermentescibilitate mai mare (coninut mai mare de lactoz) se
fac pauze mai mari la temperatura de 62-63C, adic la temperatura optim de aciune a -
amilazei i se corecteaz pH-ul plmezii la 5,4-5,6. Dac se fac pauze mari la 72-75C, adic la
temperatura optim de aciune a -amilazelor, musturile sunt mai bogate n dextrine, deci au
fermentescibilitate mai redus.
Aciunea de zaharificare a enzimelor din plmad va putea fi deci influenat prin
temperatur, durat, pH, concentraia plmezii.
O zaharificare bun a amidonului trebuie s conduc la musturi cu grad final aparent de
fermentaie de cel puin 80% (must numai din mal).
Figura 4 Schema de degradare a amidonului la malificare i brasaj
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
13/19
2.1. Preparate enzimatice exogene utilizate la fermentarea primar
Preparatele enzimatice folosite la fermentaia primar se utilizeaz pentru unul din
urmtoarele scopuri:
hidroliza urmelor de amidon din must;
creterea gradului de fermentare;
mbuntirea filtrabilitii berii.
n primul caz, se tie c mustul diluat, rezultat din amestecarea primului must cu apele de
splare a borhotului (denumit i mustul de cazan plin) se fierbe mpreun cu hameiul, dup care
se separ trubul la cald, se rcete pn la temperatura de nsmnare i se limpezete la rece.
Acest must mai poate conine urme de amidon nehidrolizat (valori de iod mai mari de 0,2
determinate fotometric dup metoda EBC), care ar afecta stabillitatea coloidal i microbiologica berii finite.
Pentru a nltura acest inconvenient se recomand un adaos de Fungamyl 800 L, n
proporie de 0,3-0,5 ml/hl must, n linul de fermentare, preparat enzimatic care este o -amilaz
fungic ce hidrolizeaz legturile 1,4 din amiloz i amilopectin.
Prin adaos de Fungamyl 800 L, crete i gradul de fermentare cu 2.5%.
n cel de-al doilea caz, pentru creterea gradului de fermentare, este necesar s se
modifice spectrul n hidrai de carbon al mustului, ceea ce se poate realiza prin urmtoarelemetode: modificarea diagramei de brasaj, prin mrirea pauzei la 63C, pentru creterea cantitii
de zaharuri fermentescibile; adaos de extract de mal cu putere diastazic ridicat n timpul
fermentaiei, ns exist pericolul infectrii mustului iniial; prin utilizarea unor preparate
enzimatice pentru zaharificare, fie la brasaj, fie la fermentare.
Ca preparate enzimatice se pot folosi:
Fungamyl 800L n proporie de 0,3-1 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 80-85%;
Fungamyl 800 L n proporie de 1-5 ml/hl must pentru un grad de fermentare de 85-90%.Preparatul enzimatic se adaug n linul de fermentare.
AMG-300 L (amiloglucozidaza), n proporie de 5 ml/hl must, n care caz se obine un
grad de fermentare foarte mare (100%), berile respective avnd un coninut redus de hidrai de
carbon. Explicaia faptului c prin folosirea AMG se obine un grad de fermentare aa de mare,
const n aceea c AMG scindeaz att legturile -1,4 ct i pe cele -1,6 glucozidice de la
captul nereductor al substratului care poate fi amidonul, dextrinele sau oligozaharidele din
must, cu eliberare de glucoz.
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
14/19
Promozym 200L, n proporie de 32 ml/hl must pentru a obine un grad de fermentare de
pn la 90%, enzima producnd deramificarea dextrinelor i amilopectinei, prin scindarea
legturilor -1,6.
Ambazyme 200 L (amiloglucozidaza), care se folosete n proporie de 3-9 g/hl must;
Amylozyme 200 L, care se folosete n proporie de 1-2 g/hl must.
Preparatele ezimatice utilizate, dup ce au acionat, trebuie s fie inactivate, ceea ce
impunepasteurizarea berii finite. Acest lucru se impune cu att mai mult cu ct att AMG ct i
Fungamyl au i o activitate proteolitic nestandardizat care ar putea conduce la deprecierea
berii. Pentru inactivarea enzimelor respective trebuie realizate urmtoarele valori de pasteurizare:
AMG 1200 UP (echivalent a 5 min. de nclzire la 76C); Promozym 80 UP; Fungamyl 10UP
(echivalent a 60 min. la 60C).
n general, preparatele enzimatice amilolitice de origine fungic sunt caracterizate printemperaturi de inactivare mai sczute dect cele de origine bacterian i de aceea sunt preferate
sub aspectul inactivrii lor ntr-un regim blnd de pasteurizare a berii.
Avnd n vedere totui rezistena termic destul de ridicat a AMG i n mare msur i a
Promozym-ului, se recomand ca aceste enzime s fie folosite la plmdire i mai puin la
fermentarea primar. n cazul n care berea nu se pasteurizeaz este necesar ca i Fungamyl-ul s
fie utilizat tot la plmdire.
n cel de-al treilea caz, pentru mbuntirea filtrabilitii berii se utilizeaz Finizym 200L n proporie de 0,4 ml/hl bere. Se mai poate mri filtrabilitatea mustului i respectiv a berii prin
folosire la plmdire a urmtoarelor preparate enzimatice: Cereflo 200L; Ultraflo L; Viscozym
120L. De asemenea se recomand folosirea preparatului enzimatic -Glucanase 200L n
proporie de 250-500 ml/ton mal (cnd se utilizeaz mal + orez). Preparatul poate fi adugat i
la fermentarea primar/secundar n proporie de 0,5-1 ml/ton must sau bere.
2.2. Preparate enzimatice exogene utilizate la fermentarea secundar imaturarea berii
Berea de fermentaie primar este o bere din care s-a recuperat biomasa de drojdie (2-2,5
l crem de drojdie/hl must nsmnat) i care conine 0,4-0,5 kg CO2/hl dizolvat.
Aceast bere este trecut la fermentaia secundar i maturare unde vine cu 1,2-1,4%
extract fermentescibil din care 80% maltoz i 20% maltotrioz. La fermentaia secundar au loc
urmtoarele procese:
se continu fermentarea zaharurilor pn la atingerea gradului de fermentare a berii de
vnzare;
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
15/19
saturarea berii cu CO2;
limpezirea natural a berii (formarea trubului la rece).
La maturarea berii au loc urmtoarele procese:
depunerea drojdiilor rmase dup ndeprtarea biomasei i a precipitatelordin bere;
antrenarea unor compui volatili cu CO2care se degaj;
sinteza unor noi cantiti de produi secundari de fermentaie (crete cu 20% cantitatea de
alcooli superiori i cu 30-200% cea de esteri);
transformarea unor compui cu prag de sensibilitate mai ridicat (diacetil, aldehide), berea
considerndu-se matur cnd coninutul de diacetil scade sub 0,1 mg/l.
Consecina maturrii berii l reprezint nnobilarea gustului i aromei berii.
La fermentaia secundar i maturarea berii trebuie s avem n vedere urmtoarele
aspecte:
- ndeprtarea componentelor care ar produce n berea finit trubul coloidal (amidon,
dextrine, -glucani, proteine, polifenoli);
- ndeprtarea sau mpiedicarea formrii produilor secundari cu prag de sensibilitate ridicat
(dicetone vicinale cum ar fi diacetilul i acetoina);
- ndeprtarea oxigenului.
Pentru ndeprtarea amidonului nehidrolizat i a dextrinelor i -glucanilor se utilizeaz,
n ordine, urmtoarele enzime: Fungamyl 800L, care se dozeaz n berea cu temperatura de 4C, n proporie de 1ml/hl
pentru un timp de acionare de 5 zile;
Fungamyl 800 L, care se dozeaz n berea cu temperatura de 4C, n proporie de 3 ml/hl,
pentru un timp de aciune de 3 zile.
Fungamyl-ul se adaug atunci cnd n berea rezultat de la fermentaia primar au rmas
urme de amidon i cnd concentraia de CO2din bere , nainte de filtrare, este prea mic. Enzima
este introdus ntr-un tanc gol peste care se transvazeaz berea cu deficienele menionate. Finizym 200 L care se adaug n proporie de 1ml/hl bere, n condiiile n care berea nu
s-a limpezit bine ca o consecina a unui coninut mare de -glucani. Enzima se introduce ntr-un
tanc gol peste care se transvazeaz berea cu deficiene. La folosirea Finizym -ului n scopul
mbuntirii filtrabilitii berii timpul de maturare se prelungete cu 2-5 zile.
Amylozyme 200 L n proporie de 0,1-0,5 g/hl bere.
ndeprtarea proteinelor Pentru ndeprtarea substanelor proteice, pe plan mondial s-
au utilizat urmtoarele enzime:
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
16/19
Papaina care se adaug n tancul de fermentare secundar, n timpul maturrii berii, cnd
pH-ul este mic i deci exist condiii de activare a enzimei de ctre substanele reductoare din
bere. Papaina se poate doza n bere i dup o prefiltrare prealabil a berii, n filtre cu Kieselgur,
n acest fel crescnd eficiena papainei. Cnd se utilizeaz sub form de preparat purificat
papaina se poate doza, n berea filtrat, nainte de mbuteliere.n afara aciunii hidrolizante, papaina are i capacitatea de a precipita proteinele din bere
ncrcate negativ, deoarece papaina are sarcin electric negativ. Prin adaos de papain n berea
tnr (bere dup fermentaia primar) se formeaz trub, din aceast cauz adaosul de papain
trebuie fcut cu 10-14 zile nainte de flitrare, n caz contrar trubul se formeaz n berea finit.
Doza de preparat comercial utilizat variaz ntre 2-10 g/hl bere. n timpul pregtirii
soluiei de papain trebuie evitat contactul cu aerul sau n apa de solubilizare trebuie s se
adauge 0,1% metabisulfit. n acest fel se evit inactivarea papainei. Firma Enzymes et Derivatesrecomand folosirea preparatului Papain ChilkoP n proporia menionat n fia tehnic.
Preparatele enzimatice de origine microbian sunt reprezentate de endopeptid hidrolaze
din fungi i bacterii care trebuie s hidrolizeze numai compuii macromoleculari din bere ce sunt
precursorii trubului coloidal. Nu trebuie s fie afectai compuii cu azot responsabili de o bun
spumare a berii, pentru plintatea i catifelarea gustului ei.
ndeprtarea compuilor fenolicipentru ndeprtarea compuilor fenolici s-au propus
urmtoarele procedee:
- oxidarea lor cu o polifenoloxidaz n cursul brasajului, oxidare care antreneaz
polimerizarea i deci precipitarea lor, precipitatele fiind ndeprtate la filtrarea plmezii. Acest
procedeu nu este nc practicat industrial;
- prin utilizarea PVPP care este un procedeu fiabil, dar costisitor. ndeprtarea polifenolilor,
care sunt antioxidani, poate avea un efect negativ asupra stabilitii senzoriale a berii.
ndeprtarea oxigenului Oxigenul dizolvat n bere poate modifica caracteristicile
senzoriale ale acesteia prin reacii de oxidare. n berea nepasteurizat, oxigenul favorizeaz
dezvoltarea bacteriilor aerobe, inclusiv a drojdiilor care n-au fost eliminate n totalitate, i deci
favorizeaz apariia trubului biologic. Pentru ndeprtarea oxigenului se utilizeaz preparatul
enzimatic glucozoxidaz - catalaz care acioneaz dup urmtorul mecanism: glucozoxidaza
elimin oxigenul pe care l consum pentru oxidarea glucozei pe care o transform n acid
gluconic; catalaza transform apa oxigenat generat n cursul aciunii glucozoxidazei n ap i
oxigen. Preparatele enzimatice de glucozoxidaz-catalaz extrase dinAsp. nigeriP. notatumau
pH optim la 4,8 i 6,0 la 20C.
Avnd n vedere c eliminarea oxigenului este posibil att timp ct exist glucoza n
bere este necesar ca preparatul de glucozoxidaz s conin i urme de carbohidraze care s
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
17/19
regenereze glucoza din carbohidraii existeni n bere sau s se adauge glucoza la nivel de 0,1g/l
bere. Berea tratat cu glucozoxidaz-catalaz capt un gust uor de oxidat, datorit faptului c
enzima catalaza nu poate transforma H2O2n prezena alcoolului i n acest caz acioneaz ca o
peroxidaz careoxideaz compui din bere. Acest inconvenient poate fi surclasat prin folosirea
superoxiddismutazei care reacioneaz cu ionii superoxidici i deci conduce la ameliorareaproprietilor senzoriale ale berii.
Firma Enzymes et Derivates recomand utilizarea preparatului enzimatic Glucox RF
(conine glucozoxidaz + catalaz) n proporie de 0,4-1,5 g/hl bere.
Accelerarea maturizrii berii
Reducerea diacetilului i acetoinei este etapa limitant a maturrii berii, defectele de gust
datorit diacetilului i acetoinei fiind o problem major a berarilor. Diacetilul i acetoina
confer berii un gust de unt inacceptabil pentru consumatori. Pragul de percepie pentru diacetileste de 0,02-0,08 mg/l n funcie de bere i sensibilitatea consumatorului. Concentraia de
diacetil n bere la sfritul maturrii trebuie s fie 0,1 mg/l, la concentraii superioare exist
riscul ca berea s prezinte un gust de unt.
Precursorul diacetilului este -acetolactatul produs de drojdie n timpul fermentaiei.
-Acetolactatul eliberat n must este transformat neenzimatic n diacetil. Aceast reacie chimic
este etapa limitant i este accelerat la temperaturi mai ridicate. n final, diacetilul este asimilat
de drojdie i redus enzimatic n acetoin care are un prag de percepie la 50 mg/l. Cantitatea dediacetil format va depinde de compoziia mustului, starea fiziologic a drojdiei i procedeul de
fermentaie.
Pentru reducerea rapid a diacetilului n cursul maturrii berii s-au propus urmtoarele
procedee:
- maturarea la cald a berii (14-16C/2-3 zile), n care caz -acetolactatul este transformat n
diacetil, care, la rndul su este redus de drojdii n acetoin. Datorit temperaturii ridicate se
favorizeaz autoliza drojdiei i deci apariia gustului de drojdie, de autoliz la bere. n plus,
din drojdia autolizat se elibereaz enzime proteolitice care afecteaz spumarea berii prin
degradarea proteinelor cu capacitate de spumare.
- folosirea de -acetolactat decarboxilaz sub denumirea de Maturex L care se adaug n
mustul de bere rcit, n linul de angajare n proporie de 1-2 ml/hl must. Prin folosirea Maturex-
ului concentraia de diacetil se menine la nivele sczute i timpul de fabricare al berii se
scurteaz cu 5-6 zile.
Firma recomand ca Maturex-ul s se utilizeze concomitent cu Finizym-ul i Fungamyl-
ul, pentru a realiza i o mai bun saturare cu CO2 a berii i pentru o mai bun limpezire.
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
18/19
Proporiile din fiecare enzim sunt urmtoarele: Maturex L 0,25 ml/hl; Finizym 200 L 0,25
ml/hl; Fungamyl 800 L 0,25 ml/hl;
Degradarea dicetonelor vicinale (diacetil i acetoin) cu ajutorul unui preparat
enzimatic de diacetilreductaz elaborat de Acetobacter aerogenessau obinut dintr-un extract
de drojdie. Activitatea diacetilreductazei este inhibat de alcool, la oconcentraie de 3,3% alcool,enzima fiind inactivat n proporie de 42%. Aceast aciune inhibitoare a alcoolului limiteaz
utilizarea enzimei sub aspect economic.
3. FOLOSIREA NEMALIFICATELOR
LA FABRICAREA BERII
Ca cereale nemalificate pot fi utilizate porumbul, orezul, orzul. La folosirea porumbului
i orezului la fabricarea berii se obin urmtoarele avantaje: costurile de fabricaie sunt mai mici;
berea finit are o culoare mai deschis; berea finit are o stabilitate mai mare; proprietile de
spumare ale berii sunt mai bune.
Deoarece temperaturile de gelatinizare a amidonului de porumb i orez sunt mai mari
dect a amidonului din mal, plmdirea acestor materii prime se face ntr-un cazan separat
pentru nemalificate, deci se impune o faz tehnologic separat.
Pot fi utilizate dou variante tehnologice n cazul utilizrii acestor dou nemalificate ianume:
- utilizarea de mal, care aduce att -amilaz ct i -amilaz;
- utilizarea unor enzime exogene de lichefiere i anume o -amilaz industrial.
n primul rnd se utilizeaz 10% mal fa de cantitatea de porumb sau orez folosit ca
nemalificate, concentraia plmezii de porumb sau orez trebuind s fie 20% (raport ap/cereale
= 5:1).
Diagrama de plmdire cu porumb ar fi urmtoarea:
[ 45C(20), 75C(30), 100 C(30)]
45C (20), 53C (20), 63C (90), 72C (zah), 76C (10).
Diagrama de plmdire cu orez ar fi urmtoarea:
[ 45C (20), 85C (30), 100C (30)]
45C (20), 53C (20), 63C (90), 72C (zah), 76C (10).
n cel de-al doilea caz se utilizeaz un preparat enzimatic pentru lichefiere. Firma Novo
recomand preparatul enzimatic Termamyl 60 L sau 20 L n proporrie de 0,5 kg/ton
nemalificate (porumb sau orez) precum i folosirea a 50-70 ppm Ca2+prin adaos de Ca (OH)2n
8/13/2019 Tema 4. Preparate Enzimatice Utilizate La Producerea Berii Curs
19/19
apa de plmdire , deoarece ionii de Ca2+au efect de stabilizare termic a Termamyl-ului. Prin
folosirea Termamyl-ului este posibil s se ridice concentraia plmezii pn la 30% (raport
ap/nemalificate = 3,3:1).
La folosirea orzului ca cereal nemalificat, malul poate fi nlocuit n proporie de 50%
cu orz, cu condiia folosirii unor preparate enzimatice adecvate. Folosirea orzului ca cerealnemalificat prezint urmtoarele avantaje:
- amidonul din orz i mal au aceeai temperatur de gelatinizare i deci nu este nevoie de
un cazan pentru nemalificate;
- orzul conine i -amilaz ca i malul i deci poate fi ridicat procentul de nemalificat
peste 50%;
- degradarea proteinelor dun orz conduce la obinerea de aminoacizi la fel ca i din mal.
Avnd n vedere c prin fermentarea mustului se obine un grad de fermentare mai sczutdect atunci cnd la brasaj s-a folosit numai mal, se utilizeaz la plmdire urmtoarele
combinaii 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.
Dac procentul de orz depete 40% este bine s se foloseasc i Fungamyl 800 L n
proporie de 0,3-0,5 g/h care se adaug n linul de fermentare n vederea creterii gradului de
fermentare.
Diagrama de plmdire la prelucrarea plmezii din mcintura de mal i orz este
urmtoarea:
45C (20), 52C (30), 63C (90), 72C (zah), 76C( 10).
Se mai pot folosi i urmtoarele preparate enzimatice: Nervanase BT-2 (vezi fia
produsului) mpreun cu -Glucanase (vezi fia produsului) i Proteinase 200 L (vezi fia
produsului). Alphalase AP-3 se poate folosi i singur (vezi fia produsului http://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdf, http://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdf).
http://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://mags.datagraf.dk/epub/files/brewing%20e-guide/alphalase_ap3.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdfhttp://www.e-pages.dk/epub/37/altpdf/epub_37.pdf