Ultraschallmälzen und Malzkeimung

Fakten über Gerste & Malz

Das Mälzungsverfahren

Beim Mälzen wird die Keimung von Getreide gestartet. Das Mälzen besteht aus drei Schritten: dem Einweichen, Keimen und Darren. Für das Einweichen werden die Gerstenkörnern in Weichbottichen mit Wasser eingeweicht, um die Enzyme zu aktivieren. Das konventionelle Einweichen dauert 1-2 Tage. Nach 1-2 Tagen haben die Gerstenkörner einen Wassergehalt von 40-45% erreicht. An diesem Punkt wird die Gerste aus dem Wasser genommen und die Keimung beginnt.
Während der Keimung werden mehrere Enzyme gebildet bzw. aktiviert, welche später für das Maischen sind von großer Bedeutung sind. Β-Glucane werden durch Endo-β-1,4-Glucanase und Endo-β-1,3-Glucanase aufgeschlüsselt. Endo-β-1,4-Glucanase ist bereits in der Gerste vorhanden, Endo-β-1,3-Glucanase wird hingegen erst während des Malzens gebildet. Da die β-Glucane gelbildend sind, können dadurch Probleme bei der Filtration entstehen.Daher ist ein hoher β-Glucanase-gehalt und ein niedriger β-Glucan-Gehalt für Malz wünschenswert. Während der Keimung nimmt der Stärkegehalt ab und der Zuckergehalt nimmt zu, da die Stärke durch α-Amylase und β-Amylase enzymatisch abgebaut wird. Im Gerstengetreide liegt noch keine α-Amylase vor; sie entsteht erst während der Keimung, während β-Amylase bereits im unbehandelten Gerstenkorn vorhanden ist. Auch Proteine werden während der Keimung abgebaut. Peptidasen zersetzen 35 – 40% der Proteine in lösliches Material. Nach 5 bis 6 Tagen ist der Keimungsprozess abgeschlossen und wird durch Darren abgebrochen. In der Darre wird mittels Heißlufttrocknung das Wasser entzogen. Dadurch wird die weitere Keimung unterbunden. Stattdessen werden durch das Darren sogenannte Maillard-Reaktionen gestartet, die dem Malz seine Farb- und Geschmackskomponenten verleihen.

Enzyme im Mälz- & Brauprozess

Die wichtigsten Enzyme für die Stärkehydrolyse in Gerste sind die α-Amylase und β-Amylase, welche während die Hydrolyse von Stärke in Zucker katalysieren. Die Amylasen zersetzen die Polysaccharide, d.h. sie wandeln Stärke in Maltose um. Während die β-Amylase in einer inaktiven Form bereits vor der Keimung im Endosperm des Gerstenkorns vorhanden ist, werden die α-Amylase und Protesten erst während der Keimung gebildet. Da die α-Amylase überall auf dem Substrat ansetzen kann, wirkt sie schneller als die β-Amylase. Die Β-Amylase katalysiert hingegen nur die Hydrolyse der zweiten α-1,4-glycosidischen Bindung, bei der sie aus zwei Glucose-Einheiten / Maltose auf einmal abtrennt.
Andere Enzyme, wie z.B. die Proteasen (Peptidasen), bauen Proteine im Korn zu Aminosäuren ab, die dann von den Hefen vergärt werden können. Je nachdem, wann die Malzprozess abgebrochen wird, erhält man ein günstiges Stärke / Enzym-Verhältnis. Malz enthält zudem einen geringe Anteil von anderen Zuckerarten wie Saccharose und Fructose, welche nicht durch Stärkeabbau entstanden sind, sondern bereits im Korn vorhanden waren. Deren weitere Umwandlung in vergärbaren Zucker findet während des Maischens statt.

Stärke-Hydrolyse

Während der enzymatischen Hydrolyse katalysieren die Enzyme den Verzuckerungsprozess, was bedeutet, dass die Kohlenhydrate (Stärke) in Zuckermoleküle gespaltet werden. Bei der Hydrolyse wird die gespeicherte Energie (Stärke) in Zucker umgewandelt, welche vom Keimling für das Wachstum genutzt werden kann.

Proteine in Gerste

Gerste hat einen Proteingehalt von 8 bis 15 %. Gerstenproteine tragen wesentlich zur Malz- und Bierqualität bei. So sind die löslichen Proteine bspw. für die Bildung und Stabilität der Bierschaumkrone wichtig.

Arabinoxylan und β-Glucan in Gerste

Arabinoxylan und β-Glucan sind lösliche Ballaststoffe. Malzextrakte können einen hohen Arabinoxylangehalt aufweisen, wodurch Schwierigkeiten während der Filtration auftreten können, da die viskosen Extrakte die Brauprozesse erheblich behindern. Beim Bierbrauen führt ein hoher β-Glucangehalt in der Gerste zu unzureichenden Aufschluss der Zellwände. Dadurch wird die Diffusion der Enzymen behindert, welche für die Keimung wichtig sind, und verringert folglich die Ausbeute und die Qualität des Malzextraktes. β-Durch Glucanrückstände kann es zudem auch zu einer hochviskosen Würze kommen, was die Filtrierung in der Brauerei erschwert und die Rückstände eine Kältetrübung verursachen können. Arabinoxylane findet man in der Zellwände von Gerste, Hafer, Weizen, Roggen, Mais, Reis, Sorghum und Hirse. Arabinoxylane und β-Glucane lassen sich mittels Ultraschall deutlich besser und vollständiger extrahieren, so dass die Probleme durch β-Glucan- und Arabinoxylanrückstände vermieden werden.

Antioxidantien in Gerste

Gerste enthält mehr als 50 Proanthocyanidine, einschließlich des oligomerischen und polymeren Flavan-3-ol, Catechin und Gallocatechin. Das dimere Proanthocyanin B3 und Procyanidin B3 sind die am häufigsten vorkommenden Antioxidantien in Gerste.
Antioxidantien sind bekannt dafür, Oxidationsreaktionen sowie Reaktionen mit freien Sauerstoffradikalen zu verlangsamen. Daher sind sie für das Wälzen und Brauen sehr wichtig. Antioxidantien (z.B. Sulfit, Formaldehyd, Ascorbat) werden als Zusatzstoffe im Brauprozess verwendet, um die Stabilität des Biergeschmackes zu verbessern. Etwa 80 % der phenolischen Verbindungen in Bier stammen aus Gerstenmalz.