Ultrazvukové sladovanie a klíčenie sladu

Fakty o jačmeni a slade

Proces sladovania

Pri sladovaní zrno obilniny klíči a tento proces zahŕňa tri kroky: máčanie, klíčenie a hvozdenie. Počas máčania sa k zrnám pridáva voda, ktorá aktivuje enzýmy. Konvenčné máčanie trvá 1–2 dni. Po 1–2 dňoch dosiahnu zrná jačmeňa obsah vody 40–45%. V tomto okamihu sa jačmeň vyberie z máčacej vody a začína sa klíčenie.
Počas klíčenia sa tvorí alebo aktivuje viacero enzýmov, ktoré sú neskôr nevyhnutné pri rmutovaní. β-glukány sa rozkladajú pôsobením endo-β-1,4-glukanázy a endo-β-1,3-glukanázy. Endo-β-1,4-glukanáza je prítomná už v jačmeni, ale endo-β-1,3-glukanáza je prítomná iba v slade. Keďže β-glukány tvoria gély, a tým môžu spôsobovať problémy pri filtrácii, v slade je žiaduci vysoký obsah β-glukanázy a nízky obsah β-glukánu. Počas klíčenia sa obsah škrobu znižuje a obsah cukrov zvyšuje, pričom škrob sa rozkladá pôsobením α-amylázy a β-amylázy. V jačmeni nie je prítomná žiadna α-amyláza; tvorí sa počas klíčenia, zatiaľ čo β-amyláza je prítomná už v jačmeni. Počas klíčenia sa rozkladajú aj bielkoviny. Peptidázy rozkladajú 35 – 40 % bielkovín na rozpustné látky. Po 5 až 6 dňoch je klíčenie ukončené a životné procesy sa zastavia hvozdením. Pri hvozdení sa voda odstraňuje prúdením horúceho vzduchu cez slad. Tým sa zastaví klíčenie aj modifikácia sladu a namiesto toho sa Maillardovými reakciami tvoria farebné a chuťové látky.

Enzýmy v procese sladovania a varenia piva

Najdôležitejšími enzýmami pri hydrolýze škrobu v jačmeni sú α-amyláza a β-amyláza, ktoré katalyzujú hydrolýzu škrobu na cukry. Amyláza rozkladá polysacharidy, konkrétne škrob, na maltózu. β-amyláza je pred klíčením prítomná v neaktívnej forme, zatiaľ čo α-amyláza a proteázy sa objavujú po začatí klíčenia. Keďže α-amyláza môže pôsobiť kdekoľvek na substráte, má tendenciu pôsobiť rýchlejšie ako β-amyláza. β-amyláza katalyzuje hydrolýzu druhej α-1,4-glykozidovej väzby, pričom naraz odštiepi dve glukózové jednotky / maltózu.
Ďalšie enzýmy, ako napríklad proteázy, rozkladajú bielkoviny v zrne na formy, ktoré môžu využiť kvasinky. V závislosti od toho, kedy sa proces sladovania zastaví, sa dosiahne požadovaný pomer škrobu a enzýmov a čiastočná premena škrobu na skvasiteľné cukry. Slad obsahuje aj malé množstvá ďalších cukrov, ako sú sacharóza a fruktóza, ktoré nie sú produktmi modifikácie škrobu, ale boli v zrne prítomné už predtým. Ďalšia premena na skvasiteľné cukry sa dosahuje počas rmutovania.

Hydrolýza škrobu

Počas enzymatickej hydrolýzy enzýmy katalyzujú proces scukorňovania, čo znamená, že sacharidy (škrob) sa rozkladajú na jednotlivé molekuly cukrov, z ktorých sa skladajú. Hydrolýzou sa zdroj energie (škrob) premieňa na cukry, ktoré klíček spotrebúva na rast.

Bielkoviny v jačmeni

Jačmeň má obsah bielkovín 8 až 15%. Bielkoviny jačmeňa zásadne prispievajú ku kvalite sladu a piva. Rozpustné bielkoviny sú dôležité pre trvácnosť a stabilitu pivnej peny.

Arabinoxylány a β-glukán v jačmeni

Arabinoxylány a β-glukán sú rozpustné zložky potravinovej vlákniny. Sladové extrakty môžu obsahovať vysoké množstvá arabinoxylánov, ktoré môžu spôsobovať ťažkosti pri filtrácii, pretože viskózne extrakty môžu výrazne zhoršiť účinnosť pivovarníckych procesov. Pri výrobe piva môže vysoký obsah β-glukánu v jačmeni viesť k nedostatočnému rozkladu bunkových stien, čo následne bráni difúzii enzýmov, klíčeniu a mobilizácii zásob v zrne, a tým znižuje množstvo sladového extraktu. Zvyškový β-glukán môže tiež viesť k vzniku vysoko viskóznej mladiny, čo spôsobuje problémy s filtráciou v pivovare, a môže sa podieľať na dozrievaní piva, pričom spôsobuje chladový zákal. Arabinoxylány sa nachádzajú v bunkových stenách jačmeňa, ovsa, pšenice, raže, kukurice, ryže, ciroku a prosa. Sonikácia výrazne zvyšuje extrahovateľnosť arabinoxylánov aj β-glukánu.

Antioxidanty v jačmeni

Jačmeň obsahuje viac ako 50 proantokyanidínov vrátane oligomérneho a polymérneho flavan-3-olu, katechínu a galokatechínu. Dimérny proantokyanín B3 a prokyanidín B3 sú v jačmeni zastúpené najhojnejšie.
Antioxidanty sú známe svojou schopnosťou spomaliť oxidačné reakcie a reakcie voľných kyslíkových radikálov alebo im zabrániť, vďaka čomu sú dôležité pri sladovaní a výrobe piva. Antioxidanty (napr. siričitany, formaldehyd, askorbát) sa pri výrobe piva používajú ako prísady na zlepšenie chuťovej stability piva. Približne 80% fenolových zlúčenín v pive pochádza z jačmenného sladu.