Bij het maischen zijn er op verschillende temperaturen specifieke enzymwerkingen actief. Elk enzym dat actief wordt heeft weer een eigen effect.
Als je gaat maischen dan volg je een schema waarbij je het beslag op verschillende temperaturen actief houdt. Bij al deze temperaturen worden er verschillende enzymen actief. Dit samenspel van de enzymwerkingen vormen de basis voor je uiteindelijke bier.
In het kort
- Amylase is de verzamelnaam voor enzymen die zetmeel omzetten in suikers. Dit bepaalt de vergistbaarheid van het wort en daarmee het uiteindelijke alcoholpercentage, de body en de zoetheid van het bier.
- Bèta-amylase is het meest actief bij lagere temperaturen (61–66 °C) en produceert voornamelijk vergistbare suikers (maltose), wat resulteert in een droger bier met een hoger alcoholpercentage.
- Alfa-amylase is het meest actief bij hogere temperaturen (71–73 °C) en produceert grotere, niet-vergistbare suikers (dextrines), wat zorgt voor een voller en zoeter mondgevoel.
- De zuurgraad (pH 5,2–5,6) is cruciaal voor de optimale werking van alle enzymen. Een te hoge pH vermindert het brouwzaalrendement en kan wrange smaken veroorzaken.
- Er zijn andere rusten voor specifieke doelen, zoals de Eiwitrust (52–58 °C) voor schuimstabiliteit/helderheid en de Ferulazuur-rust (40–45 °C) voor de kruidnagel-achtige smaak in tarwebieren (Hefeweizen).
Actieve amylasen tijdens de enzymwerkingen
Amylase is een groep enzymen die zetmeel (amylose en amylopectine) afbreken tot kleinere suikermoleculen. Deze suikers variëren van vergistbare suikers zoals maltose en glucose tot grotere dextrinen die niet volledig door gist worden afgebroken. Amylasen komen van nature voor in mout en worden tijdens het maischen actief zodra ze in contact komen met warm water.
Bij het brouwen spelen deze enzymen een centrale rol: ze bepalen voor een groot deel de vergistbaarheid van het wort, en daarmee het uiteindelijke alcoholpercentage, de body en de zoetheid van het bier. De activiteit van amylase is sterk afhankelijk van temperatuur en pH, waardoor kleine verschillen in maischschema grote invloed kunnen hebben op de smaak en het mondgevoel van het bier.
Belangrijkste amylasen bij het brouwen van bier
Als je bier gaat brouwen dan zijn twee amylasen het belangrijkst:
- Bèta-amylase, dat bij lagere temperaturen vooral maltose produceert en zo zorgt voor een droger, beter vergistbaar wort.
- Alfa-amylase, dat bij hogere temperaturen langere zetmeelketens in stukjes knipt en hiermee zorgt voor een voller, zoeter en minder vergistbaar wort.
Samen bepalen deze enzymen de verhouding tussen vergistbare en niet-vergistbare suikers — hét fundament van de smaakbalans van je bier.
De rol van de pH-waarde
Naast de temperatuur is de zuurgraad (pH) van het maischwater de belangrijkste factor bij het zoveel mogelijk omzetten van zetmeel in suikers. Alle enzymen (protease, bèta- en alfa-amylase) hebben een specifiek optimum waarin ze het meest efficiënt werken. De meeste enzymen voor zetmeelomzetting werken optimaal tussen pH 5,2 en 5,6, met bèta-amylase aan de lage kant van dat bereik en alfa-amylase aan de hoge kant.
Als de pH te hoog is, werken de enzymen namelijk langzamer en daarmee daalt ook weer brouwzaalrendement. Daarnaast kan een te hoge pH de kans vergroten op het uitlogen van tannines uit de moutkafjes en dat leidt mogelijk weer tot wrange smaken in het bier.
Je kunt dus prima de pH-waarde corrigeren door de toevoeging van brouwzouten (zoals calciumsulfaat of calciumchloride) of voedingszuren (zoals melkzuur) aan het maischwater.
Verschillende enzymwerkingen
Naast de Bèta-amylase en de Alfa-amylase zijn er nog verschillende andere amylasen actief. Daarnaast heb je protease, het enzym dat actief is tijdens de eiwitrust. Deze specifieke rust is erg geschikt voor brouwsels waarbij een groot deel van de storting bestaat uit tarwemout.
| Temperatuur | Enzym | Functie | Resultaat |
|---|---|---|---|
| 40 – 45 °C | Ferulazuur-Rust (Ferulic Acid Rest) | Maakt ferulazuur vrij uit de mout. | Cruciaal voor het smaakprofiel van tarwebieren (Hefeweizen). Ferulazuur is de voorloper van de kenmerkende kruidnagel-achtige smaakstof (4-vinyl guaiacol). |
| 40 – 45 °C | Bèta-glucanase | Breek bèta-glucanen af, dit zijn lange ketens van suikers (gommen). | Voorkomt dat het beslag te stroperig wordt (‘gummi-achtige’ substantie), wat leidt tot een zeer trage of vastlopende filtratie. Belangrijk bij het gebruik van veel haver, rogge of ongemodificeerd mout. |
| 52 – 58 °C | Protease (eiwitrust) | Splitst eiwitten in aminozuren en peptiden. | Betere schuimstabiliteit, helderheid en gistvoeding. (Vaak overgeslagen bij modern mout.) |
| 61 – 66 °C | Bèta-amylase | Knipt zetmeel om in vergistbare suikers (Maltose). | Droger bier met een hoger alcoholpercentage. |
| 71 – 73 °C | Alfa-amylase | Splitst zetmeel willekeurig in grote ketens (dextrines). | Voller en zoeter bier (dextrines zijn onvergistbaar). |
| 76 – 78 °C | Uitmaischen | Deactiveren van alle enzymen. | Stoppen enzymwerking & Verbeteren filtreerbaarheid |
Ferulazuur-rust
De ferulazuur-rust is een gespecialiseerde stap die specifiek gericht is op de smaakontwikkeling van tarwebieren. Het doel van deze rust is het optimaliseren van de enzymactiviteit die ferulazuur uit de mout vrijmaakt (vooral feruloyl esterase).
Ferulazuur is de chemische voorloper van 4-vinyl guaiacol, de stof die verantwoordelijk is voor de kenmerkende kruidnagel-achtige smaak in bijvoorbeeld een Duitse Hefeweizen.
Deze rust is essentieel als je het authentieke smaakprofiel van veel tarwebieren wilt creëren. Voor de meeste andere bierstijlen is deze rust niet nodig en wordt deze doorgaans overgeslagen.
Bèta-glucanase rust
De bèta-glucanase rust is primair een processtap, gericht op het verbeteren van de efficiëntie en de filtreerbaarheid van het beslag. Het doel van de Bèta-glucanase rust is het afbreken van bèta-glucane. Dit zijn grote, gom-achtige suikerketens die van nature voorkomen in met name ongemodificeerd mout, rogge en haver.
Als je deze rust niet uitvoert dan maken de bèta-glucanen het beslag mogelijk wat stroperig en dat leidt tot een trage of zelfs volledig vastlopende filterkuip. Door deze gommen vroegtijdig af te breken, verbeter je de filtratie en daarmee dat heeft mogelijk weer een positief effect op het brouwzaalrendement.
Je hoeft deze stap in principe alleen uit te voeren als je moutstorting bestaat uit een hoog aandeel rogge, haver of ongemodificeerde mouten.
Eiwitrust: Protease
Tijdens deze stap wordt het enzym protease actief. Deze protease splitst de eiwitten in het beslag op in kleine stukjes. Deze eiwitten, de proteïnen, worden omgezet in peptiden, maar ook in aminozuren.
Protease zorgt er dus voor dat de eiwitten oplossen in het water. Het enzym wordt actief op een temperatuur tussen de 52 en 58 graden, maar de meeste optimale temperatuur is 53 graden.
De eiwitrust is niet vereist en kan worden overgeslagen, maar het zorgt hoofdzakelijk voor drie dingen: het uiteindelijke bier wordt helder, de schuimkraag wordt verstevigd en het eiwit dient als voeding voor de gist. Eiwitrust kan zorgen dat het bier wat droger (minder zoet) zal smaken, dus het is niet verstandig om deze rust te lang te laten duren.
Als je brouwt met een grote hoeveelheid tarwemout, dan is het juist wel aan te bevelen om een eiwitrust te doen. De eiwitten in de tarwe worden dan goed afgebroken.
Let op: Tegenwoordig is de mout goed gemodificeerd, waardoor de eiwitrust vaak wordt overgeslagen. Hiermee wordt voorkomen dat er teveel schuimpositieve eiwitten worden afgebroken. Deze afbraak kan namelijk ten koste gaan van de schuimkraag.
Vergistbare suikers: bèta-amylase
Bij de bèta-amylase wordt het zetmeel omgezet (opgeknipt) in suikers die vergistbaar zijn. De enzymen tijdens deze fase worden actief op een temperatuur tussen de 61 en 66 graden. De meest optimale temperatuur voor de bèta-amylase is ongeveer 62 graden.
Het opknippen van het zetmeel wordt aan de uiteindes gedaan, maar niet op vertakkingen. Er worden telkens groepjes van twee glucose-eenheden (maltose ) gemaakt.
Deze ‘vergistbare suikers’ vormen de voedingsstof voor de gist en het zal volledig worden omgezet in alcohol en CO² gas (koolzuur). Er zal dus in het bier geen enkel spoor van terug te vinden zijn.
Hoe langer je binnen het bèta-amylasebereik maischt, hoe meer vergistbare suikers gevormd worden — tot de enzymactiviteit uiteindelijk afneemt.
Niet vergistbare suikers: alfa-amylase
Bij de alfa-amylase wordt het zetmeel in grote stukken gesplitst. De enzymen worden tijdens deze fase actief tussen de 71 en 73 graden. 72 graden is de meest optimale temperatuur.
Het splitsen van het zetmeel wordt op willekeurige plekken, behalve op vertakkingen, gedaan. Hierdoor ontstaan grotere suikermoleculen die ‘dextrines’ worden genoemd.
Door de grootte kunnen dextrines niet worden verwerkt door de gist. Omdat ze niet verwerkt kunnen worden, zijn het ‘niet vergistbare suikers’. Deze suikers dragen bij aan de zoetheid en de volheid (body) van het bier.
Stoppen van omzettingsproces: uitmaischen
Het omzetten van het zetmeel stop je door het mengsel te verwarmen tot een temperatuur van zo’n 78 graden Celsius. Naast het stoppen van de enzymwerking wordt hierdoor het beslag ook minder stroperig waardoor deze beter te filteren is.
Invloed van beslagdikte op enzymwerking
Naast temperatuur en tijd speelt ook de beslagdikte een belangrijke rol in hoe enzymen hun werk doen tijdens het maischen. De verhouding tussen water en mout bepaalt hoe vrij enzymen en zetmeelmoleculen zich kunnen bewegen en hoe stabiel enzymen blijven bij hogere temperaturen.
In een dunner beslag zijn enzymen beter in oplossing, waardoor ze efficiënter in contact komen met zetmeel en de omzetting sneller verloopt. In een dikker beslag daarentegen bevinden enzymen zich in een meer geconcentreerde omgeving, wat ze doorgaans iets thermisch stabieler maakt en minder gevoelig voor denaturatie. Dit betekent dat dezelfde enzymen bij gelijke temperatuur en tijd toch anders kunnen presteren, afhankelijk van de beslagdikte.
Veelgestelde vragen over de enzymwerking
Een eiwitrust activeert het enzym protease, dat grote eiwitten afbreekt tot kleinere peptiden en aminozuren. Hierdoor wordt het bier helderder, de schuimkraag stabieler en krijgt de gist extra voeding. Bij modern, goed gemodificeerd mout is deze rust meestal niet meer nodig, tenzij je veel tarwemout gebruikt.
Bèta-amylase werkt bij lagere temperaturen en breekt zetmeel af tot vergistbare suikers, waardoor het bier droger wordt. Alfa-amylase werkt bij hogere temperaturen en produceert grotere, niet-vergistbare suikers (dextrines) die zorgen voor een voller en zoeter mondgevoel. Samen bepalen ze de balans tussen droog en vol in je bier.
De pH-waarde bepaalt hoe efficiënt de enzymen in het beslag kunnen werken. Een pH tussen 5,2 en 5,6 zorgt voor optimale omzetting van zetmeel naar suikers, een beter brouwzaalrendement en minder kans op wrange smaken door tannine-extractie. Met brouwzouten of melkzuur kun je de pH eenvoudig corrigeren.
Een bèta-glucanase rust is vooral nuttig wanneer je brouwt met veel rogge, haver of ongemodificeerd mout. Deze granen bevatten veel bèta-glucanen die het beslag stroperig kunnen maken. Door deze rust te gebruiken verbeter je de doorstroming tijdens het filteren en verklein je de kans op een vastgelopen filterkuip.
De ferulazuur-rust maakt ferulazuur vrij uit de mout, de voorloper van 4VG, het kruidnagelachtige aroma dat hoort bij klassiek tarwebier. Deze rust is vooral belangrijk voor stijlen zoals Hefeweizen. Bij de meeste andere bierstijlen kun je deze stap gerust overslaan.
5 reacties op “Enzymwerkingen tijdens het maischen: compleet overzicht”
Mooi artikel, eindelijk een overzichtelijk geheel.
Vraag: wat doet gerst in de natuur met enzymen die hun optimum hebben bij 60-70 °C?
Goede vraag! In de natuur werken deze enzymen al bij lage temperaturen tijdens het kiemen van gerst, maar dan veel langzamer. Bij het brouwen verhogen we de temperatuur om diezelfde processen te versnellen; 60–70 °C is simpelweg het punt waarop ze het meest efficiënt werken, niet waar ze “voor bedoeld” zijn.
Het optimum van de enzymen in een graan ligt echt niet bij 60-70°C maar bij ongeveer 20°C. Als de grond 60° C is, loopt de graankorrel echt niet uit. Enzymen hebben een optimumkromme waarbij de maximumtemperatuur wordt bepaald door het kapotgaan van de enzymmoleculen. Bij 60-70°C zijn die enzymen normaal kapot. Ter vergelijking: wij gaan bij 43°C dood omdat onze enzymen stuk gaan en de reacties niet meer kunnen verlopen.
Ed, Andy heeft gelijk. Jij hebt het over het moutproces. Dit verloopt bij lagere temperaturen en imiteert het natuurlijke ontkiemen met alle biochemische processen die hierbij horen. Andy heeft het over het maischproces waar de overgebleven enzymen na het moutproces aan het werk gaan ieder op hun eigen ideale temperatuur.
Bij het mouten gaat het om de eerste stap van de ontkieming die daarna wordt gestopt (eesten). Bij mijn vraag gaat het om het volledige kiemproces.
Mijn vraag was misschien niet helemaal duidelijk. Hij gaat over hoe het kan dat enzymen die bij het maischen optimaal zouden werken bij hogere temperaturen, in de natuur hetzelde werk moeten doen maar dan bij veel lagere temperaturen. Een en hetzelfde enzym kan niet twee verschillende optimumtemperaturen hebben. Enzymen worden vóór de optimumtemperatuur en zeker na de optimumtemperatuur gedenatureerd. Als 25°C bij ontkieming de optimumtemperatuur is voor de enzymen, deze bij 50-60°C voor een groot deel gedenatureerd zijn en dus niet meer goed werken tijdens het brouwproces.