Enzymen

Bron: brouw-bier.nl - Alles wat de amateur bierbrouwer of bierliefhebber moet weten over het brouwen van bier bierliefhebber moet weten over het brouwen van bier

Enzym Enzymen (enzym is Oud-Grieks, van εν ζιμος wat 'in gist' betekent) zijn eiwitten, die andere moleculen uit elkaar halen, of samenvoegen. Elk enzym is verantwoordelijk voor maar één specifieke reactie. Een enzym wacht op de geschikte moleculen, die langs komen. Het enzym omsluit een gedeelte van het molecuul, op eenEnzym plek waar het 'past'. Dat vindt er een reactie plaats tussen het enzym en het omsloten gedeelte van het molecuul. Hierbij wordt het omsloten gedeelte losgekoppeld van het grote molecuul. Het loskoppelde gedeelte komt dan weer vrij. Het enzym fungeert hierbij als een katalysator, het blijft na deze reactie onveranderd, en kan deze reactie nog vele malen uitvoeren op het grote molecuul. Het molecuul, dat omsloten is, wordt vrij Enzym gemaakt. Op deze manier worden grote moleculen, zoals zetmeel, afgebroken tot kleinere moleculen.

Deze eiwitten zijn zo belangrijk, omdat bijna elke chemische reactie in een levend organisme, gestuurd wordt door een enzym.

De bedoeling van het brouwproces is om de Enzym zetmeel- en eiwitketens in het mout door enzymen te laten afbreken in suikers en kleinere eiwitten. Het merendeel van de gevormde suikers wordt dan door de gist omgezet in alcohol en koolzuurgas. De kleinere eiwitten zijn noodzakelijk als extra voedingstof voor de gistcellen. Verder zorgen eiwitten voor de stabiliteit van het schuim en de body (volmondigheid) van het bier.

Bij de afbraak, door brouwers het maischen genoemd, zijn meerdere enzymen actief. Een enzym doet zijn werk het beste bij een bepaalde temperatuur en pH-waarde, zoals in het onderstaande overzicht te zien is:

Enzymen Optimale temperatuur
[°C]
Optimale pH Inaktiverings-temperatuur
[°C]
Gemiddelde temperatuur
[°C]
Cellobiase < 20 4.5-5.0 > 20 37-38
Maltase 35-40 5.3 > 70
Laminaribiase 37 5.0 > 55
Lipase 35-40 6.8 > 50
Exo-beta-glucanase < 40 4.5 > 40
Arabinosidase 40 4.5-4.7 > 60
R-enzym 40 5.3 > 70
Endo-β-glucanase 40-45 4.5-4.8 > 55 45
Aminopeptidase 40-45 7.2 > 50
Exo-xylanase 45 5.0 > 50
Endo-xylanase 45 5.0 > 50
Dipeptidase 40-45 7.8-8.2 > 50
Saccharase 50 5.5 55 52
Fosfatase 52 4.5-5.0 70
Endopeptidase 50-60 5.0-5.2 > 80
Carboxypeptidase 50-60 5.2 > 70
β-grensdextrinase 55-60 5.1 > 65
β-amylase 60-65 5.4-5.6 70 62
α-amylase 70-75 5.6-5.8 80 72

Amylase

α-Amylase (E.C. 3.2.1.1, E.C. staat voor Enzym Classification) kan alleen α-1-4 bindingen tussen glucose-moleculen hydrolyseren. Amylase kan dus geen cellulose (β-1-4 bindingen) hydrolyseren (cellulase weer wel). β-Amylase (E.C. 3.2.1.2) is in staat maltose vrij te maken van de niet reducerende uiteinden van zetmeel. Om toch een beeld te geven, hoe deze enzymen er uit zien, zijn 3D beelden van deze twee enzymen hieronder weer gegeven.
α-Amylase
β-Amylase

Amylase werkt op zetmeel, glycogeen en gerelateerde polysacchariden en oligosacchariden. Het knipt op een willekeurige manier en de gereduceerde glucose groepen komen vrij met de OH groep in de α-configuratie. α-Amylase is een endo-enzym, d.w.z. het knipt glucoses midden in de keten, in tegenstelling tot β-Amylase (een exo-enzym, dat aan het uiteinde van een keten knipt).

Invloed van pH

De pH is o.a. van belang bij het maischen. Hieronder is een diagram te zien van de werking van β-Amylase bij 60°C, bij verschillende pH-waarden. Duidelijk is te zien, dat bij deze temperatuur bij een pH van 5,2, het enzym optimaal werkt. Bij een hogere pH neemt de aktiviteit snel af.
β-Amylase activiteit bij 60°C