Ultradźwiękowe słodowanie i kiełkowanie słodu

Fakty na temat jęczmienia & słód

Proces słodowania

W procesie słodowania ziarna zbóż kiełkują i obejmuje on trzy etapy: namaczanie, kiełkowanie i suszenie. Podczas namaczania do ziaren dodawana jest woda, która aktywuje enzymy. Konwencjonalne moczenie trwa 1-2 dni. Po 1-2 dniach ziarna jęczmienia osiągają zawartość wody na poziomie 40-45%. W tym momencie jęczmień jest usuwany z wody i rozpoczyna się kiełkowanie.
Podczas kiełkowania powstaje lub aktywuje się kilka enzymów, które są niezbędne w późniejszym procesie zacierania. β-glukany są rozkładane przez endo-β-1,4-glukanazę i endo-β-1,3-glukanazę. Endo-β-1,4-glukanaza jest już obecna w jęczmieniu, ale endo-β-1,3-glukanaza jest obecna tylko w słodzie. Ponieważ β-glukany tworzą żel i mogą powodować problemy z filtracją, pożądana jest wysoka zawartość β-glukanazy i niska zawartość β-glukanu w słodzie. Zawartość skrobi spada, a zawartość cukru wzrasta podczas kiełkowania, a skrobia jest rozkładana przez α-amylazę i β-amylazę. W jęczmieniu nie ma α-amylazy; jest ona wytwarzana podczas kiełkowania, podczas gdy β-amylaza jest już obecna w jęczmieniu. Białka są również degradowane podczas kiełkowania. Peptydazy degradują 35 - 40% białek do rozpuszczalnego materiału. Po 5-6 dniach kiełkowanie jest zakończone, a jego procesy życiowe są dezaktywowane przez suszenie. Podczas suszenia woda jest usuwana poprzez przepuszczanie gorącego powietrza przez słód. Zatrzymuje to kiełkowanie i modyfikacje, a zamiast tego w wyniku reakcji Maillarda powstają związki barwne i smakowe.

Enzymy w słodowaniu & Proces warzenia piwa

Najważniejszymi enzymami hydrolizy skrobi w jęczmieniu są enzymy α-amylaza i β-amylaza, które katalizują hydrolizę skrobi do cukrów. Amylaza degraduje polisacharydy, a mianowicie skrobię, do maltozy. β-amylaza jest obecna w nieaktywnej formie przed kiełkowaniem, podczas gdy α-amylaza i proteazy pojawiają się po rozpoczęciu kiełkowania. Ponieważ α-amylaza może działać w dowolnym miejscu substratu, ma tendencję do szybszego działania niż β-amylaza. β-amylaza katalizuje hydrolizę drugiego wiązania α-1,4-glikozydowego, rozszczepiając jednocześnie dwie jednostki glukozy/maltozy.
Inne enzymy, takie jak proteazy, rozkładają białka w ziarnie na formy, które mogą być wykorzystane przez drożdże. W zależności od tego, kiedy proces słodowania zostanie zatrzymany, uzyskuje się preferowany stosunek skrobi do enzymów i częściowo przekształconą skrobię w fermentowalne cukry. Słód zawiera również niewielkie ilości innych cukrów, takich jak sacharoza i fruktoza, które nie są produktami modyfikacji skrobi, ale znajdowały się już w ziarnie. Dalsza konwersja do cukrów fermentowalnych odbywa się podczas procesu zacierania.

Hydroliza skrobi

Podczas hydrolizy enzymatycznej enzymy katalizują proces scukrzania, co oznacza, że węglowodany (skrobia) są rozbijane na składowe cząsteczki cukru. W wyniku hydrolizy źródło energii (skrobia) jest przekształcane w cukry, które są zużywane przez zarodek do wzrostu.

Białka w jęczmieniu

Jęczmień zawiera od 8 do 15% białka. Białka jęczmienia mają zasadniczy wpływ na jakość słodu i piwa. Rozpuszczalne białka są ważne dla utrzymania piany i stabilności piwa.

Arabinoksylany i β-glukan w jęczmieniu

Arabinoksylany i β-glukan są rozpuszczalnymi błonnikami pokarmowymi. Ekstrakty słodowe mogą zawierać wysoki poziom arabinoksylanów, co może powodować trudności podczas filtracji, ponieważ lepkie ekstrakty mogą znacznie pogorszyć wydajność procesów warzenia. W procesie warzenia wysoka zawartość β-glukanu w jęczmieniu może prowadzić do niewystarczającej degradacji ścian komórkowych, co z kolei utrudnia dyfuzję enzymów, kiełkowanie i mobilizację rezerw jądra, a tym samym zmniejsza ekstrakt słodowy. Pozostałości β-glukanu mogą również prowadzić do wysokiej lepkości brzeczki, powodując problem z filtracją w browarze, a także mogą uczestniczyć w dojrzewaniu piwa, powodując zamglenie. Arabinoksylany występują w ścianach komórkowych jęczmienia, owsa, pszenicy, żyta, kukurydzy, ryżu, sorgo i prosa. Ekstrahowalność zarówno arabinoksylanów, jak i β-glukanu jest znacznie zwiększona przez sonikację.

Przeciwutleniacze w jęczmieniu

Jęczmień zawiera ponad 50 proantocyjanidyn, w tym oligomeryczny i polimeryczny flawan-3-ol, katechinę i galokatechinę. Dimeryczna proantocyjanina B3 i procyjanidyna B3 są najbardziej rozpowszechnione w jęczmieniu.
Przeciwutleniacze są znane ze swojej zdolności do opóźniania lub zapobiegania reakcjom utleniania i reakcjom wolnych rodników tlenowych, co czyni je ważnymi w procesie słodowania i warzenia piwa. Przeciwutleniacze (np. siarczyny, formaldehyd, askorbinian) są stosowane jako dodatki w procesie warzenia w celu poprawy stabilności smaku piwa. Około 80% związków fenolowych w piwie pochodzi ze słodu jęczmiennego.