transformari bio chi mice care au loc in procesul de obtinere a berii

8/8/2019 Transformari Bio Chi Mice Care Au Loc in Procesul de Obtinere a Berii

1/31

UniveUniversitatea Transilvania dinBraov

Facultatea de AlimentaFacultatea de Alimentaieie i Turismi Turism

Master Eco-Biotehnologii Agricole i Alimentare

TRANSFORMRI BIOCHIMICE CARE AU LOC

N PROCESUL DE OBINERE A BERII

Disciplina: Transformri biochimice n timpulprocesrii i depozitrii alimentelor

1


2/31

Cuprins

Cuprins ............................................................................................................................................. 2

Berea, din Evul Mediu, pn azi ........................................................................................................3

Varieti i tipuri de bere existente pe pia ........................................................................................4Compoziia chimic a materiilor prime din bere ................................................................................ 6

Compozitia chimica a meteriilor prime ............................................................................................. 6Orzul (Hordeum vulgare): .............................................................................................................6

Hameiul (Humulus lupulus) ..........................................................................................................8

Apa ................................................................................................................................................9

Transformri biochimice din timpul procesrii ................................................................................ 10

Metode de intervenire asupra transformrilor biochimice pentru nbuntirea calitii berii ............29

Concluzii ........................................................................................................................................ 30

Bibliografie .....................................................................................................................................31

2


3/31

Berea, din Evul Mediu, pn azi

Berea este o butur aparte, chiar special. O tabli sumerian de acum 6000 de ani aducea

omenirii secretul fabricrii acestei buturi. Pe vremea aceea nsa, sumerienii nu aveau acces la aceast

licoare aurie. Era o butur divin i, ca atare, ea era destinat doar zeiei fertilitii. Mult mai trziu, nEvul Mediu, clugrii consumau bere mai ales n timpul postului, ca nlocuitor al crnii. Prin urmare,

berea este un aliment datorit coninutului n glucide, proteine, vitaminele B1, B6, B3, b12, PP, E, acid

folic, nicotinic, potasiu, magneziu etc.

Berea este o butur alcoolic nedistilat, obinuit prin fermentarea cu drojdie a unui must

realizat din mal, ap i fiert cu hamei.

Unii cercettori studiind un numar mare de texte antice, ct i texte trzii au ajuns la concluzia

ca n antichitate exista o legatur strns ntre coacerea cerealelor i fabricarea berii. Coacereacerealelor este pn n zilele noastre un moment important n fabricarea berii.

Se pare c berea era asemntoare unei grsimi groase de culoare ntunecat, fr s conin o

cantitate mare de alcool, ns foarte hrnitoare. Datorit gustului deosebit, ea ocup un loc important n

dieta oamenilor din acea vreme. Arheologii de la Universitatea Cambridge au interprins un studiu al

proceselor de pregtire a berii i cerealelor n Egiptul antic. Obiectul de studiu a fost gsit n

mormintele n care s-au pstrat rmie de mncare i bere. Calitatea acestora depinde de zahrul

necesar pentru fermentaie.

n zilele noastre pentru uurarea procesului semintele se pun la uscat, astfel nct se obine

malul. Malul se fierbe, se strecoar i se adaug drojdie. Potrivit reetei tradiionale, pentru obinerea

unei drojdii naturale se prepara un aluat din fin de gru, aluatul se punea la copt pn cnd mijlocul

se ntrea. Dupa care, bucile din aluatul copt se puneau ntr-un decoct de mal pentru pregtirea berii.

n toat lumea 20000 de feluri de bere sunt mbuteliate n 180 de feluri, de la normal, slab

alcoolizat, slab alcoolic, pils, la amar, crem de bere i bere neagr.

Berea a fost bautura popular de mult timp. Tablele babiloniene de lut prezint reete detaliate

de bere, ce se faceau in anii 4300 .C. Berea a foat fabricat i de chinezii antici, asirieni si incasi.

Un text egiptean din 1600 .C. d peste 100 de reete ce folosesc berea. Acum cva ani, o

berrie din New Castle, Anglia, au nbuteliat 1000 de sticle de bere blond Tutan Kamon dup o reet

veche de 3200 de ani, gsit n templul soarelui de Regina Nefertiti.

Un litru de bere echivaleaza cu: jumatate kg de cartofi, 65g unt, 6 oua, 0,75l lapte sau un sfert

de paine.

3


4/31

Varieti i tipuri de bere existente pe pia

Berile sunt fabricate in mii de sortimente care, dupa culoare i drojdia utilizat la fabricarea lor,

se pot clasifica n cteva tipuri principale:

- dupa culoare berile sunt:

- de culoare deschisa (blonda);

- de culoare inchisa (bruna) cu nuante diferite in cadru fiecarui tip.

- dupa drojdia utilizata la fermentaie se disting:

- beri de fermentaie inferioar;

- beri de fermentaie superioar.

Berile de fermentaie superioarsunt obinute prin fermentarea la 15 20 oC cu drojdii de

fermentaie superioar care produc cantiti mai mari de produsi secundari de fermentaie dect

drojdiile de fermentaie inferioar; indeosebi esteri. Au un gust i o arom mai pronunat de fruct i

flori.

Principalele beri de fermentaie superioar sunt fabricate n Marea Britanie (Ali, Porter, Stout),

in Germania (Beri de grau-Weizenbien, Bere alba-Weissbier, Altbier, Klsch) i n Belgia (Lambie,

Gueuze, Trappist, Beri albe-White beers).

Beri de fermentaie inferioarsunt cele mai larg folosite sub form de beri filtrate limpezi,

limpiditatea cristalin a acestor beri fiind principalul criteriu de calitate. Principalele tipuri de bere de

fermentaie inferioar, produse pe plan mondial sunt:

- bere blonda, tipuri: slab alcoolic, uoar, obinuit, superioar, pils. Se consuma n

special vara datorit cantitii mai mici de alcool coninut i fiindc nlocuiete

microelementele pierdute prin transpiraie.

- bere bruna, tipuri: obisnuita, superioara, porter. Se consum mai ales n anotimpurile reci

datorit coninutului mai ridicat de alcool.

- speciala:- fara alcool, pentru soferi, are maxim 0,3% alcool;

- hipocalorica, pentru diabetici; are maxim 1% glucide

- bere cu continut redus de alcool, 1,5 %, pentru tineri;

- dietetica;

- nutritiv

- caramel

- berii de tip Pilsen: sunt caracterizate de extractul mustului primitiv de 11,5-11,7% ifoarte rar peste 12%. Au un coninut n alcool de 4,8-5,1% vol (3,8-4,1% masic). Culoarea

4


5/31

berii de tip Pilsen este de 5,5-7,0 unitai EBC i chiar mai deschis, dei berea de origine

Pilsen Urquell are culori de 8-10 unitai EBC i chiar mai intens. O caracteristic a

acestei beri trebuie s fie gustul amar fin i aroma fin de hamei.

5


6/31

Compoziia chimic a materiilor prime din bere

Berea este o butur slab alcooloic, nedistilat, obinut prin fermentarea cu ajutorul drojdiei a

unui must din mal i cereale nemaltificate fierte cu hamei.

Pricipalele materii prime sunt:- malul;

- cerealele nemaltificate;

- hamei;

- ap;

- drojdie.

Fiind o bautur nedistilat, berea mai conine n afar de alcool i o serie de substane ca:

glucide, substane azotoase, sruri minerale i vitamine din grupa B, care i confer o valoare nutritivi care au o aciune favorabil asupra organismului. Astfel alcoolul din bere n cantiti mici

favorizeaz respraia i atenueaz tulburrile nervoase. Vitaminele din grupa B protejeaz ficatul fa

de aciunea duntorea a alcoolului. Subsatanele amare au o aciune bacteriostatic distrugnd

bacteriile gram pozitive ct i baciul tuberculozei.

Compozitia chimica a meteriilor prime

Orzul (Hordeum vulgare):

Dintre cereale, orzul este cel mai folosit la fabricarea malului, deoarece se cultiv foarte bine

n zonele cu clim temperat. Bobul de orz prezint un nveli gros care protejeaz embrionul n timpul

germinrii i care nu conine substane duntoare pentru gustul berii. Forma de origine a orzului este

cea cu 6 rnduri de boabe. Exista soiuri cu 2-4 rnduri boabe. La fabricarea malului este folosit cel cu

dou rnduri, pentru c boabele sunt mari i uniforme cu un coninut ridicat de amidon i sczut n

proteine.

Bobul de orz este caracterizat printr-o serie de elemente structurale care au o importan

deosebit n aprecierea calitii i la fabricarea malului. Aceasta este alctuit dintr-un nveli, un

endosperm i embrion.

Inveliul este format dintr-un strat exterior numit palee sub care se afl tegumentul propriu-zis,

este format din celuloz i hemiceluloz i are rol de protecie. Sub nveli se afl stratul aleuronic

bogat n proteine i lipide. Partea central a bobului o reprezint endospermul unde se gsesc granule

de amidon. El are o importan tehnologic foarte mare deoarece n urma hidroloizei, amidonul sub

aciunea amilazei se obin glucide fermentescibile.

6


7/31

La baza bobului se afl embrionul acestuia. El reprezint partea vie a bobului, fiind locul unde

se va declana procesul de formare a enzimelor la germinare.

Compoziia chimic a orzului

Compoziia chimic a orzului variaz n funcie de soiul de orz, condiiile pedoclimatice i de

fertilizatorii folosii:

- umititate 12-20%;

- coninut n amidon 55-65%;

- celuloz i hemiceloloz 10%;

- glucide simple 4-7%;

- proteine 8-13%;

- lipide 3%;

- saruri minerale.Umditatea normal a orzului, care-i asigur conservarea, variaz ntre 12-14%. Daca orzul are

o umiditate ridicat, nu mai poate fi conservat, si vor exista pierderi mari n amidon. Amidonul

furnizeaza cantitatea ce mai mare de extract din must.

Amidonul este format din dou componente: amilaz i amilopectin. Amilaza are o structur

neramificat, fiind format din unitai de glucoz legate prin legturi 1-4 glicozidice. n ap cald

formeaz o soluie coloidal iar n prezena iodului d o coloraie albastr.

Amilopectina are o structur ramificat, conine i legturi 1-6

glicozidice. Datorit structuriiramificate, amilopectina formeaz cu apa calda un gel iar n prezena iodului d o coloraie violet.

Celuloza este localizat n nveliul bobului i nu sufer transformri n procesul tehnologic, ea

gsinduse n final n borhot.

Glucidele simple rezult n urma respiraiei embrionului (glucoz, rafinoz, maltoz).

Proteinele din orz au imprtan deosebit la fabricarea malului i berii. Astfel la obinerea

berilor blonde se recomand un orz cu un coninut sczut de proteine, n timp la cele brune se prefer

orzul bogat n proteine. n bobul de orz proteinele sunt localizate n trei zone:

stratul aleuronic (glutenul);

substratul aleuronic (proteinele de rezerv);

n pereii celulari ai endospermului.

Tipuri de proteine:

albuminele: sunt solibile n ap distilat, se cauguleaz la caldur;

globulinele: solubile n soluii de sruri;

prolaminele: solubile n soluii alcoolice;

glutinele: solubile in soluti alcaline.

7


8/31

Importana tehnologic a proteinelor este privit n funcie de masa acestora. Astfel fractiunile

proteice cu masa molecular mare influeneaz negativ gustul i stabilitatea coloidal a beri, iar cele cu

masa molecular medie influeneaz pozitiv gustul i spumarea berii.

Lipidele din orz sunt parial consumate prin germinare de ctre embrion, majoritaea lor

regsindu-se n borhotul de mal. n must i bere vor trece cantiti mici de acizi grai, care

influeneaz negativ gustul i spumarea berii.

Substanele minerale au rol n asigurarea pHului pentru procesele enzimatice ce au loc.

Hameiul (Humulus lupulus)

Hameiul este o materie prim indispensabil la fabricarea berii, dnd gustul amar berii.

Hameiul este o plant dioic (prezint flori feminine i masculine pe tulpini diferite).

La fabricarea berii se folosesc florile feminine numite conuri de hamei. Conul este format din 4

elemnte: peduncul, ax sinuoz, frunzulie i granule de lupulin. Granulele de lupulin au form sferic,culoare galben i conin substanele cele mai valoraose din hamei (uleiuri eterice i substane amare).

Dac hameiul este vechi, lupulina capt o culoare roiatic i un miros neplcut datorit

proceselor de oxidare. Soiurile de hamei poarta denumiri n funcie de zonele de cultur. Astfel sunt 4

soiuri: timpurii, semtimpurii, trzii i semitrzii.

Recoltarea i condiionarea hameiului, se recolteaz la maturitatea tehnologic, atunci cnd

conurile sunt nchise la culoare i au aroma maxim. La recoltare, hameiul va avea o umiditate

cuprins ntre 70-80%, el va fi supus uscrii n usctoare cu grtare pn cnd umiditatea va fi de 10-12%. Temperatura la care se realizeaz uscarea este de 60 C. Dup ce a fost uscat, hameiul este

presat cu ajutorul unor prese, apoi este ambalat n saci de iut i expediat la fabrica de bere.

Compoziia chimic a hameiului

Compoziia chimic:

umiditate 11%;

substane amare 18%;

substane proteice 15%;

celuloz 15 %;

substante minerale 8 %;

uleiuri eterice 1%.

Substanele amare sunt reprezentate de rini mai tari i , acizi. Rinile sunt produse de

oxidare i polimerizare si , acizilor. Daca se consider ca , acizii dau o amreal de 100%,

atunci rinile moi au o amreal de 33%, cele tari 12%, iar , acizi nu au valoarea mare. In timpul

fierberii , acizii sufer un proces de izomerizare iar n final pot contribui n cea mai mare msur lagustul amar al berii finite.

8


9/31

Uleiurile eterice sunt componente de aroma a hameiului. Principalele uleiuri eterice din hamei

sunt: humulenul, mircenul i pinenul. Uleiurile etrice sunt solubile n soluii organice, puin solubile n

ap i must, i sunt antrenabile de vapori de ap.

Apa

Apa este o materie prim foarte important la fabiricarea berii din punct de vedere calitativ i

cantitativ. Astfel pentru 1hl de bere se folosesc 50-55 hl de ap n procesul tehnologic. Cantitile cele

mai mari de ap se consum la nmuiere, plmdire i zaharificare, filtrarea plamezii, racirea mustului,

la splarea sticlelor i la splarea utilajelor folosite.

Compozitia chimica a apei

Prin compoziia chimic, apa influeneaz calitatea produsului finit. Cantitatea srurilor

dizolvate n ap depinde de natura rocilor peste care a trecut. Apa care strabate roci dure, granit i

bazalt este srac n sruri, dar bogat n CO2 care atac conductele de oel. Apa care strbate rocile

moi (dolomitele) acumuleaz sruri minerale ntr-o cantitate mare. O cantitate mare de cationi este

dat de calciu, magneziu, sodiu i fier.

Duritatea apei influeneaz i ea calitatea berii. Astfel se cunoate o duritate totala i una

temporara. Diferena dintre duritatea total i cea temporar o reprezint duritatea permanial. Datorit

acestor 3 tipuri de duriti, apa a condus la formarea principalelor tipuri de bere. Astfel la berile blonde

se foloseste apa cu duritate sub doua grade.

9


10/31

Transformri biochimice din timpul procesrii

1.1. Modificrile biochimice care au loc la malificarea orzului

Enzimele, datorit activitii lor, pot produce transformarea parial a substanelor

macromoleculare din bob, n substane solubile care sunt folosite de embrion n procese plastice.

Aceste procese sunt cunoscute sub numele de solubilizare sau dezagregare.

Bobul de orz matur este un organism viu, n stare latent. Din punct de vedere biochimic,

acesta conine cantiti mici, dar ntr-un numr mare de enzime specifice:

- hemiceluloze endo -glucanaze

- gume solubile (-glucani) exo -glucanaza

- celobioza -oligozaharidaza

- hexoze i pentoze

Endo -glucanaza descompune hemicelulozele insolubile n gume solubile (-glucani) care au

masa molecular medie i creeaz o vscozitate ridicat. Exo -glucanaza transform gumele solubile

n celobioz, care sunt hidrolizat sub aciunea -oligozaharidazei n hexoze i pentoze, acestea au rol

de a servi n scopuri energetice i plastice.

Hemiceluloza este transformat n proporie de 80% n -glucani i doar 20% n pentozani, deci

aciunea -glucanazelor este mai intens dect cea a pentozanilor.Procesul de dizolvare parial a pereilor celulei sub aciunea acestor enzime poart numele de

solubilizarea hemicelulozei i se poate controla cu urmtorii indicatori:

- farinozitatea endospermului;

- diferena de randament ntre mciniul fin i cel grosier;

- vscozitatea mustului de laborator.

Solubilizarea hemicelulozelor este favorizat de:

-

umiditatea ridicat a orzului de 43-48%;- temperatura ridicat la germinare pn la temperatura de 18C;

- prezena oxigenului n cantiti suficiente.

Modificrile chimicese datoreaz urmtoarelor procese:

- degradarea substanelor de rezerv;

- interconversia unor substane din embrion, stratul aleuronic, scutelum);

- migrarea substanelor la embrion i ncorporarea lor n esuturile care se dezvolt;

- sinteza de compui noi;

- pierderi datorit nmuierii, respiraiei (formare de dioxid de carbon i ap);

10


11/31

- separarea radicelelor.

Scopul final al operaiei de germinare este realizarea unei solubilizri bune a componenilor

malului care se reflect n modificarea nsuirilor mecanice ale acestuia.

La germinare sunt degradate principalele substane din orz i anume:

Degradarea amidonului. Coninutul de amidon scade de la 63% la 58% prin formare de

zaharuri simple sub aciunea amilazelor. Din zaharurile simple formate 50% sunt consumate prin

respiraie. Activitatea amilazic a malului finit se msoar prin puterea diastazic. n timpul

malificrii degradarea amidonului se realizeaz n proporie de 18% din cel existent n orz, cu formare

de zaharuri solubile.

La malificare degradarea amidonului este condiionat de:

- mrimea granulelor de amidon, granulele mici sunt rezistente la amiloliz n comparaie

cu cele mari;

- gradul de asociere al amidonului cu substanele polare i n special cu lipidele polare

(amiloza se asociaz puternic cu lipidele);

- concentraia i activitatea enzimelor amilolitice care intervin n degradarea amidonului i

care se coreleaz cu activitatea respiratorie a embrionului, scutelumului, stratului

aleuronic din bobul de orz;

- concentraia i activitatea altor enzime care intervin n degradarea amidonului i se

coreleaz cu activitatea respiratorie a embrionului, scutelumului, stratului aleuronic din

bobul de orz.

Amilazele la germinarei desfoar activitatea n limite restrnse, scopul fiind formarea de

i -amilaz care solubilizeaz componentele amidonului (amiloza i amilopectina) n etapa de

zaharificare a plmezii. i -Amilaza acioneaz diferit asupra celor dou componente ale

amidonului, iar activitatea lor se manifest n apropierea embrionului, naintnd spre vrful bobului.

Amidonul este transformat n zaharuri simple ntr-o proporie de 5%, care sunt folosite n procesul de

respiraie, pentru asigurarea energiei necesare.

-Amilaza are o activitate redus n bob i crete treptat n cursul germinrii. Se gsete nbobul de orz, sub dou forme:

- liber(solubil) se gsete sub forma numeroaselor izoenzime;

- legat (insolubil) prin legturi disulfurice de o protein i se activeaz prin tratarea cu

ageni reductori care conin grupe tiol.

n procesul de germinare toat cantitatea de -amilaz legat (latent) devine n ntregime

liber (solubil i activ) sub influena enzimelor proteolitice, care scindeaz legtura disulfuric dintre

enzim i proteina insolubil.

11


12/31

Din punct de vedere biochimic,-amilaza atac amiloza sau amilopectina numai la capetele

nereductoare, desfcnd legturile 1,4 -glucozidice i desprinznd succesiv cte o molecul de

maltoz. Astfel, amilaza neramificat este hidratat complet pn la maltoz, iar amilopectina numai

parial, deoarece enzima nu poate desface legturile 1,6 -glucozidice. Datorit formrii unei cantiti

mai mari de maltoz, -amilaza se mai numete i zaharogen-amilaza.

Aceast enzim este localizat n stratul subaleuronic i cantitativ descrete de la periferia

bobului ctre interior, activitatea -amilazic variaz ntre 60 i 200WK (Windich-Kolbach) i

depinde de:

- soiul de orz;

- condiiile pedoclimatice;

- agrotehnica adoptat;

- coninutul n substane cu azot al bobului.

-Amilaza legat inactiv, n timpul germinrii sub aciunea enzimelor proteolitice trece n

-amilaz activ novo. Activitatea acestei enzime poate fi influenat de urmtorii factori tehnologici:

- gradul de nmuiere al orzului;

- temperatura de germinare;

- durata germinrii;

- cantitatea de aer administrat;

- cantitatea de ap folosit, etc.

nc din primele zile ale germinrii, cantitatea de -amilaz crete intens ntre a doua i a

cincia zi, dup care creterea este nesemnificativ i neuniform. Acumularea -amilazei este

favorizat de temperaturi mai sczute de 12-13C, de o concentraie de dioxid de carbon ridicat i de

o cretere a umiditii orzului de pn la 43%.

-Amilaza se sintetizeaz n stratul aleuronic n timpul germinrii, se localizeaz n

endosperm, 93% i n esutul embrionar, 7%. Activitatea -amilazic din endosperm este localizat

trei sferturi n jumtatea cu embrion i restul la vrful bobului, fiind favorizat de prezena oxigenului

i de umiditate ridicat.

Din punct de vedere biochimic, -amilaza atac legturile 1,4 -glucozidice din amiloz i

amilopectin din interiorul lanului i nu atac legturile 1,6 -glucozidice. Are o activitate de

dextrinizare pronunat fiind denumit i dextrinogen-amilaza. La o aciune ndelungat a -amilazei

asupra componentelor amidonului, se formeaz i maltoz. Prin hidroliza amidonului, n afar de

maltoz se pot forma i dextrine care sunt formate din circa ase uniti de glucoz i care conin

legturi 1,6 -glucozidice.

Degradarea amidonului de ctre -amilaz conduce la formarea de glucoz i dextrine (liniare

i ramificate), iar n prezena -amilazei, are o activitate mbuntit.

12


13/31

Factorii tehnologici care influeneaz activitatea -amilazic sunt:

- umiditatea bobului influeneaz acumularea de -amilaz, n a 3-a zi de germinare, prin

creterea umiditii bobului prin priuire, de la 43 la 46%, se produce o mrire a

activitii -amilazice i a activitii proteolitice;

-

prin creterea gradului de nmuiere se scurteaz durata de germinare;- pentru fiecaresoi de orzse folosete o valoare optim a umiditii la germinare;

- creterea temperaturii de germinare permite o intensificare a formrii -amilazei, iar

prin aciunea produselor de hidroliz se produce o reducere a acumulrii acesteia;

- metoda de germinare cu ocuri reci sporete activitatea -amilazei;

- prin asigurarea unei cantiti mari de oxigen se acumuleaz cantiti mai mari de -

amilaz;

-

n zilele 3-4 de germinare, activitatea -amilazic crete considerabil, dup carecreterea este neuniform;

- deteriorarea embrionului cnd sunt afectate axisul, rdcinile i baza nodal a

embrionului, respectiv sediul sintezei acizilor giberelici determin scderi n formarea de

-amilaz.

Din cele descrise mai sus n legtur cu activitatea amilolitic a malului se remarc

urmtoarele precizri recapitulative:

-

-amilaza se formeaz de novo n stratul aleuronic i scutelum;- concentraia -amilazei este mare lng embrion, iar n partea dorsal i ventral a

bobului, n cantiti egale;

- -amilaza din orzul maturizat se caracterizeaz printr-o activitatea care se amplific la

germinare de 3-5 ori datorit eliberrii enzimei "legate", atinge activitatea maxim

naintea -amilazei;

- stimularea activitii -amilazei i a -amilazei se datoreaz urmtoarelor:

- creterii umiditii malului verde;

- temperaturii mai ridicate la nceputul germinrii i mai sczute spre final;

- duratei de germinare mai mare;

- aerrii mai intense, cu nlturarea dioxidului de carbon format prin respiraie i

care mpiedic sinteza novo de -amilaz;

- la germinare i -amilaza acioneaz limitat, activitatea lor este accentuat la brasaj;

- la degradarea amidonului i produselor sale de amiloliz particip i alte enzime:

fosforilaza, -glucozidaza, enzima de debranare, dextrinaza limit;

- ntre coninutul de proteine din orz i activitatea amilolitic exist o strns dependen;

13


14/31

- datorit degradrii pariale a amidonului i a altor polizaharide de ctre alte enzime i

datorit sintezei de glucide din triacilgliceride prin reacii de interconversie n mal se

acumuleaz zaharuri solubile.

Creterea semnificativ a coninutului de zaharoz, maltoz, fructoz, glucoz i maltotrioz

duc la scderea coninutul de rafinoz, oligozaharide cu mas molecular mare, inclusiv fructozani. La

germinare, cantiti mari de zaharuri solubile sunt folosite n respiraie sau sunt transformate n

componente structurale insolubile ale embrionului care se dezvolt.

Activitatea -amilazic a malului se exprim n uniti ASBC, iar cea -amilazic se exprim

prin aa-numita putere diastazic (oWK = Windisch-Kolbach).

La germinare mai acioneaz urmtoarele enzime:

- fosforilaza este localizat n embrion i catalizeaz fosforilarea reversibil a restului

reductor terminal din amidon cu formare de glucozo-1-fosfat care este metabolizat n

embrion;

- -glucozidaza este concentrat n embrion i hidrolizeaz legturile -(1,4) i -(1,6) din

amiloz, respectiv amilopectin cu formare de dextrine liniare cu mas molecular mic,

maltoz i izomaltoz. Enzima este considerat "factor al amidonului nativ" deoarece

accelereaz degradarea amidonului de ctre un amestec de i -amilaza;

- enzima de debranare se gsete n mal i acioneaz asupra legturilor -1,6 ale

amilopectinei cu formare de lanuri amilozice mai mult sau mai puin scurte;

- dextrinaza limit(enzima R) atac dextrinele ramificate cu mas molecular mai mic (5-

8 resturi glucoz) i formeaz dextrine liniare cu mas molecular mic.

Fazele anaerobe ale degradrii sunt conduse de hidraze, care se gsesc n toate celulele, fiind

sensibile la temperaturi ridicate, sunt distruse n timpul uscrii i nu joac nici un rol n timpul

brasajului.

Dextrinaza limitau proprietatea de ahidroliza legturile , 16 din dextrine, iar resturile de

glucoz legat , 1 4 rmne de fiecare parte a legturii , 1 6 i formeaz maltotrioz,

maltotetraoz i glucoz. Enzima are temperatura optim de aciune la 40C, fiind inactivat i distrus

complet la 70C, prin fierberea mustului. Aceast enzim, pe tot parcursul germinrii, are o cretere

liniar.

Degradarea hemicelulozelor. Pereii celulari sunt formai din hemiceluloz adic din

arabinoxilani i complexe -glucan-proteine, respectiv din -glucani (80-90%) i pentozani (20%).

-Glucanii sunt polimeri liniari cu mas molecular mare (conin 200000 resturi de D-glucopiranoz)

formai din D-glucoz legate ntre ele -1,4 (70%) i 1,3 (30%). La nivelul pereilor celulari -

glucanii sunt legai de proteine prin legturi covalente, formnd complexe care realizeaz o matrice

14


15/31

relativ rigid. Pentozanii sunt polimeri ramificai cu mas molecular mare formai din molecule de D-

xiloz legate -1,4. Lanurile laterale sunt formate din arabinoz.

Prima enzim implicat n degradarea -glucanilor este -glucan solubilaza care realizeaz

scindarea -glucanului de protein (enzima joac rolul unei carboxipeptidaze), -glucanii eliberai

din complex devenind solubili. -Glucan solubilaza este prezent n orz dar este i sintetizat ncursul germinrii. Enzima este termostabil, fiind stabil la brasaj, timp de o or i la 65C. -

Glucanii sunt degradai n continuare de -glucanaze diferite. Dou endo- -glucanaze i anume -

1,3 glucanaza i 1,3-1,4 glucanaza sunt n principal sintetizate la germinare i vor interveni n

degradarea pereilor celulari ai orzului. Aceste -glucanaze fragmenteaz lanul -glucanic

conducnd la -oligozaharide.

Exo -glucanazele desprind o molecul de celobioz de la captul nereductor al lanului -

glucanic iar celobioza la rndul ei este transformat n dou molecule de glucoz de ctre celobiaz

( -glucozidaz). Circa 50-90% din activitatea -glucanazelor este pierdut la uscarea malului, iar

la brasaj hidroliza -glucanilor are loc la 45-55C deoarece la temperaturi ceva mai ridicate aceste -

glucanaze sunt inactivate rmnnd doar -glucan solubilaza care va elibera -glucani din

complexul cu proteinele, ceea ce va conduce la creterea vscozitii mustului i deci mrirea timpului

de filtrare a plmezii. Un exces de -glucani n bere poate cauza dificulti de filtrare sau tulburri n

produsul finit.

Enzimele care degradeaz pentozanii sunt:

- endoxilanaza (hidrolizeaz legturile - 1,4 din interiorul lanului pentozanic);

- exoxilanaza (hidrolizeaz legturile -1,4 de la captul lanului pentozanic);

- arabinoxilanaza care acioneaz asupra lanurilor laterale de pentozani formate din

arabinoz cu eliberare de arabinoz;

- xilobiaza care degradeaz xilobioza la dou molecule de xiloz.

n prima etap de degradare a -glucanilor i a pentozanilor se formeaz dextrine liniare -

glucanice i respectiv dextrine ramificate -pentozanice. n etapa a doua dextrinele menionate sunt

degradate la celobioz i respectiv xilobioz (dizaharide) i glucoz, respectiv arabinoza, xiloz

(monozaharide).

Hidroliza hemicelulozelor ( -glucani) i pentozani are loc n proporie de 70% n timpul

malificrii orzului.

Gradul de degradare a hemicelulozelor se apreciaz prin diferena de randament ntre mciniul

fin i mciniul grosier (dur) care trebuie s fie maximum 2,2% i prin msurarea vscozitii mustului

de laborator (maximum 1,85 mPas) respectiv a coninutului de -glucani (200 mg/l).

15


16/31

n orzul matur sunt urmtoarele enzimele citolitice :

- endo--glucanaz;

- endo--xilanaz;

- arabinozidaz;

- xilobiaz;

- exoxilanaz.

-Glucozidaza, o enzim citolitic, degradeaz pereii celulelor endospermului n care se

gsesc depozitate granulele de amidon. Pentru realizarea amilolizei, este necesar degradarea pereilor

celulari, formai din hemiceluloze. Aceste enzime produc ruperea legturile ,13 i ,14 din

hemicelulozele pereilor celulari, astfel ei devin fiabili i permeabili pentru amilaze, proteaze i unii

produi de reacie. Procesul de degradare al pereilor celulelor endospermului se desfoar paralel cu

cel din embrion n timpul germinrii, fiind mai intens n jumtatea dorsal a endospermului.

La sfritul germinrii este indicat ca -glucanii macromoleculari s fie puini, deoarece prin

degradarea acestora se realizeaz o vscozitate redus a plmezii. Un randament superior la brasaj se

datoreaz unei solubilizri bune ale hemicelulozelor din endosperm, care elimin dificultile de la

filtrarea mustului i asigur o bun stabilitate coloidal a berii.

La degradarea -glucanilor particip urmtoarele grupe de enzime:

- endo- -glucanaza care hidrolizeaz legturile ,13;

- endo- -glucanaza care hidrolizeaz legturile ,14;

- exo- -glucanaza;

- celobiaza;

- laminaribiaza.

La degradarea pentozanilor particip urmtoarele grupe de enzime:

- endo-xilanaza;

- exo-xilanaza;

- arabinozidaza;

- xilobiaza.

n bobul de orz sunt sintetizate cantiti reduse de endo- -glucanaze, iar n cursul germinrii,

sub aciunea acizii giberellici, are loc n stratul aleuronic o mrire procentual a acestor enzime.

Dinamica activitii endo- -glucanazic indic o mrire semnificativ, n primele cinci zile de

germinare, iar la uscare, s scad.

Intensificarea formrii endo- -glucanazei se realizeaz prin:

- prelungirea perioadei de nmuiere uscat;

16


17/31

- folosirea metodei de nmuiere-germinare cu amorsarea germinrii la 40% umiditate i

creterea ulterioar a umiditii;

- prelungirea perioadei de nmuiere uscat;

- germinarea la temperaturi mai sczute, 13-15C.

n schimb, germinarea cu ocuri reci (17/13C) inhib formarea endo- -glucanazei.

La germinare, activitatea endo- -glucanazic crete datorit formrii endo- -l3 glucanazei

i nu a endo- -14 glucanazei. Endo- -glucanazele sunt rezistente la temperaturi mari, iar dac

procesul de vetejire se face menajat, activitatea acestora se reduce dup uscare, deoarece sunt mai

sensibile dect -amilazele.

Exo- -glucanaza din bobul de orz se gsete n cantitate de 200-500 uniti, n timpul

nmuierii activitatea lor scade, iar la germinare, crete n primele patru zile, cnd umiditatea boabelor

este de 43%. Acumularea de exo- -glucanaze i activitatea acestora n mal depinde de:- soiul din care provine;

- agrotehnica folosit;

- metoda i epoca de recoltare etc.

Metoda de germinare cu ocuri reci favorizeaz acumularea exo- -glucanazelor. Aceast

enzim este sensibil la temperaturile ridicate din timpul uscrii malului, astfel n faza de vetejire (12

ore, la 50C), activitatea ei scade mult n stratul inferior de mal din usctoarele cu productivitate

mare.Exo- -glucanaza are rolul de a degrada lanurile de -glucani i produsele de hidroliz ale

-glucanilor de la captul nereductor al acestora; se obine celobioza.

Activitatea enzimelor citolitice crete la malificare de 2 pn la 11 ori, n funcie de tipul de

enzim. Prin aciunea acestor enzime, la care se adaug i aciunea celobiazei sau laminarazei, se

realizeaz degradarea arabinoxilanilor i -glucanilor n compui simpli cum ar fi:

- xilandextrine liniare, cu lan scurt;

-

arabinoxilan-dextrine ramificate;- xilobioz;

- xiloz;

- xilotrioz;

- celobioz (laminaribioz);

- glucoz;

- arabinoz.

17


18/31

Celobiaza hidrolizeaz legtura ,14 din celobioz, are o activitate mare n orzul matur care

scade n timpul malificrii. Enzima se acumuleaz cantitativ la germinare cnd sunt create condiiile

optime de formare. Activitatea celobiazei este dependent de urmtorii factori:

- soiul din care provine;

- agrotehnica folosit;

- coninutul n substane cu azot al orzului;

- condiiile climatice ale anului de cultur;

- metoda i epoca de recoltare etc.

Pentozele (xiloza i arabinoza) sunt utilizate de esuturile vii n procesul de germinare.

Pentozanii sunt hidrolizai de ctre enzime n timpul malificrii i are loc acumulare cantitativ de

endo-xilanaz, exo-xilanaz, xilobiaz i arabinoxidaz. Creterea cantitativ are loc n a 4-a zi de

germinare, dup care aceasta descrete, astfel:

- endo-xilanaza i intensific activitatea de trei ori fa de cea iniial;

- exo-xilanaza i xilobiaza i intensific activitatea de dou ori;

- arabinoxidaza i intensific activitatea de 1,8 ori fa de cea iniial.

Gumele pentozanice solubile din endosperm i stratul aleuronic sunt degradate de ctre

enzimele citolitice.

Prin degradarea pereilor celulari are loc o solubilizare de substane utile, formate n principal

din -glucani i arabinoxilani-dextrin ramificate, care contribuie la creterea vscozitii mustului dup

brasaj. Friabilitatea malului este consecina modificrii pereilor celulari ai bobul, din endosperm.

n cursul germinrii, activitatea enzimelor citolitice este stimulat prin creterea umiditii, prin

ridicarea temperaturii i prin prelungirea duratei de germinare.

Degradarea proteinelor. n bobul de orz se gsesc numeroase proteaze care includ minim cinci

endopeptidaze i care n timpul germinrii ajung s se mreasc cantitativ de 20 de ori. Proteazele au

pH optim, ntre 3,9 i 8,0, astfel proteazele tiolice au unoptim, ntre 3,9 i 6,0, iar proteazele activate

de un metal au un optim, ntre 5,5 i 8,0. Rolul proteazelor este acela de a scinda legturile peptidice

din interiorul lanurilor peptidice, formnd peptide. Peptidele formate au mas molecular mic saumare, depinznd de specificitatea de loc, adic de locul de atac care poate fi din interiorul lanului

polipeptidic.

Enzimele proteolitice hidrolizeaz substanele cu azot din componentele bobului care se gsesc

sub form de albumine, globuline, prolamine i gluteline (compui macromoleculari). Compuii cu

molecul mic i mijlocie rezultai n urma hidrolizei sunt folosii pentru nutriia azotat a embrionului

n timpul germinrii i pentru formarea substanelor solubile cu azot din mustul de mal. Aciunea lor

se finalizeaz prin formarea unei cantiti mai mari de aminoacizi. Deoarece aceste enzime au masmolecular medie, sunt importante n formarea spumei i conferirea plintii berii, iar aminoacizii

18


19/31

pentru nutriia drojdiilor. Fraciunea proteic macromolecular influeneaz negativ gustul i

solubilitatea coloidal a berii.

Enzimele proteolitice din mal sunt reprezentate de dou grupe importante i anume:

- endo-peptidazele (proteinaze) cele mai importante sunt:

- tiolproteinaza I, are un pH optim la 3,9;

- tiolproteinaza II i metalproteinaza I, au un pH optim la 5,5;

- metalproteinaza II, are un pH optim la 6,9;

- metalproteinaza III, are un pH optim la 8,5;

- exo-peptidazele cele mai importante sunt:

- aminopeptidazele I, II, III, IV neutre, au un pH optim la 7,0-7,2;

- aminopeptidaza alcalin, au un pH optim la 8-10;

- carboxipeptidazele I, II, III, IV au un pH optim la 5,2; 5,6 i respectiv 5,2 i 5,8,

pot hidroliza legturile peptidice cu formare de aminoacizi.

n stratul aleuronic, sub aciunea endo-peptidazelor se formeaz polipeptide i oligopeptide,

care se acumuleaz n cantitate mare n timpul germinrii. Endo-peptidazele ar fi blocate de inhibitori

proteici care se consum la germinare, deblocnd astfel enzimele.

Factorii agrotehnici care influeneaz formarea de endo-peptidaze la germinare sunt:

- soiul de orz;

- condiiile pedoclimatice;

- agrotehnica adoptat;

- coninutul n substane cu azot al bobului;

- durata de vegetaie.

Factorii tehnologici care influeneaz formarea de endo-peptidaze la germinare, sunt:

- creterea umiditii bobului pn la 43%;

- n zilele 3-4 de germinare, activitatea este maxim;

- creterea gradului de nmuiere scurteaz durata de germinare;

- creterea temperaturii de germinare permite intensificarea formrii de endo-peptidaze, iarprin aciunea produselor de hidroliz se produce o reducere a acumulrii acesteia;

- asigurarea unei cantiti mai mari de oxigen la germinare.

Acumularea exo-peptidazelor nu este influenat de factorii tehnologici din cauza sensibilitii

ridicate la temperaturi (la 60C sunt inactivitate), iar rolul lor la brasaj este minor.

Aciunea lor se caracterizeaz prin formarea unei cantiti mai mari de aminoacizi. Aceste

enzime au mas molecular medie, fiind importante pentru formarea spumei i plintatea berii, iar

aminoacizii, pentru nutriia drojdiilor. Fraciunea proteic macromolecular influeneaz negativgustul i solubilitatea coloidal a berii.

19


20/31

Sub influena peptid hidrolazelor, endopeptidaze, exopeptidaze i proteinaze are loc o hidroliz

a substanelor cu azot fapt ce este apreciat prin gradul de solubilizare proteic (cifra Kolbach) i

coninutul malului n azot aminoacidic.

Nivelul de solubilizare este n funcie de tipul de bere ce se produce din malul respectiv:

- malul tip Pils va conine 600 mg/100 g s.u. azot solubil total i 126 mg/100 g s.u. azot -

aminic;

- malul pentru berea blond va conine 700 mg/100 g s.u. azot solubil total i 147 mg/100 g

s.u. azot -aminic;

- malul pentru berea brun va conine 900 mg/100 g s.u. azot solubil total i 190 g/100 g

s.u. azot -aminic.

Din diferite cauze, malul finit poate prezenta urmtoarele deficiene:

- coninut ridicat de boabe negerminate, care se constat prin msurarea plumulei

(acrospirei) care, n mod normal, la orzul bine germinat este:

- 2/3 pn la 3/4 din lungimea bobului la malul blond;

- 3/4 pn la 1/1 din lungimea bobului la malul brun.

Dac plumula este zero, orzul se consider negerminat i atunci se determin procentul de

boabe negerminate. Un mal cu > 8% boabe negerminate este de fapt un amestec de mal i orz i ca

atare la plmdire se intervine cu enzime din afar pentru a suplimenta nivelul de enzime al boabelor

negerminate la nivelul celor germinate. n acest scop se recomand s se foloseasc Cereflo 200 L

(endo- -glucanaz dar care are i activitate nestandardizat de -amilaz) + Cereflo 2XL (conine

-amilaz, -glucanaz i proteaz), Ceremix 2XL + Ultraflo L (conine -glucanaza) sau Ceremix

6XMG (conine proteaza neutr, -amilaz, -glucanaz, pentozanaz i celulaz). Se poate folosi i

Alphalase AP-3 care conine -amilaz, proteaz i glucanaz.

Controlul degradrii proteinelor la germinare se realizeaz cu:

- coninutul malului n azot solubil i a fraciunilor lui;

-

gradul de solubilitate proteic;- coninutul malului n azot -aminic.

Modificrile proteinelor din timpul germinrii au loc n trei etape:

- etapa iniialimplic aciunea de degradare a proteinazelor i carboxipeptidazelor asupra

corpusculilor proteici din scutelum i stratul aleuronic. Aminoacizii liberi i peptidele cu

mas molecular mic, ptrund n citosol, unde are loc degradarea peptidele de ctre

peptidazele alcaline sau neutrale, iar aminoacizii sunt folosii pentru sinteza de novo a

enzimelor care hidrolizeaz amidonului;

20


21/31

- etapa a doua implic degradarea proteinelor din endospermul amidonos de ctre

proteinazele acide secretate de scutelum, urmat de sinteza proteinazelor n stratul

aleuronic prin aciunea stimulatoare a acidului giberelic din embrion, difuzat la locul de

sintez a enzimelor;

- etapa a treia implic captarea n scutelum a aminoacizilor liberi i a peptidelor mici, unde

acestea sunt hidrolizate de peptidazele neutrale sau alcaline.

Aciunea proteazelor i peptidazelor are ca rezultat acumularea n mal a azotului total solubil

(TSN), care include:

- azot coagulabil (azot care coaguleaz la fierberea n condiii standard a mustului);

- azot permanent solubil (PSN), adic azotul rmas solubil dup fierberea mustului, o parte

din acesta fiind azotul aminoacidic.

Cifra Kolbach variaz ntre 30 i 50% i nu exprim n toate cazurile solubilizarea malului, din

cauza coninutul diferit de proteine din mal, care este funcie de soi i condiii agrotehnice. Cifra

Kolbach se corecteaz cu + 2% pentru fiecare procent de depire, dac nivelul de proteine din mal

depete 10% i cu - 2% pentru fiecare procent de scdere, dac nivelul de proteine din mal este sub

10%.

Gradul de solubilizare proteic depinde de:

- umiditatea orzului din timpul germinrii;

- temperatura orzului din timpul germinrii;

- durata germinrii;

- cantitatea de dioxid de carbon acumulat n malul verde.

Aceleai influenele se pstreaz i n cazul azotului aminic, iar solubilizarea proteic este

dependent de coninutul de proteine din orz i condiiile similare de germinare.

Din cele de mai sus, rezult urmtoarele concluzii:

- activitatea proteolitic a malului este de cinci ori mai mare dect a orzului;

- activitatea proteolitic maxim este dup 4-5 zile de germinare;

- adaosul de acid giberelic (GA3) mrete procentul de acizi acumulai;- germinarea la temperaturi mai sczute permite creterea activitii proteolitice datorit

endopeptidazelor care produc o bun solubilizare proteic;

- la germinare are loc degradarea proteinelor din stratul aleuronic mai accentuat dect cele

histologice;

- pierderile de substane proteice din mal sunt de 0,2-0,5% i se datoreaz ndeprtrii

radicelelor formate la dezvoltarea embrionului, care utilizeaz substane cu azot simple.

n procesul de respiraie exist o cretere a azotului total datorit sintezei unor proteine,care se regsesc n radicele i plumul.

21


22/31

Degradarea acizilor nucleici. n timpul germinrii, sub influena enzimelor hidrolitice, acidul

dezoxiribonucleic (ADN) i acidul ribonucleic (ARN) produc degradarea substanelor simple. La

germinare, nucleozidazele i nucleotidazele sunt activate. Acizii nucleici sunt degradai la brasaj. Circa

6% din azotul solubil este reprezentat n principal de adenin i guanin.

Stadiile de degradare ale acizilor nucleici sunt urmtoarele:

- hidroliza acizilor nucleici de ctre nucleaze cu formare de nucleotide;

- hidroliza nucleotidelor de ctre nucleotidaze sau fosfataze cu producere de fosfat

anorganic i nucleozide;

- hidroliza nucleozidelor de ctre nucleozidaze cu formare de baze libere (purinice i

pirimidinice) i glucide (riboz sau dezoxiriboz).

Nucleozidele i bazele libere sunt nutrieni pentru drojdia de fermentare.

Alte substane cu azot.La germinarea orzului se acumuleaz substane cu azot, cum ar fi:

- colina;

- etanolamina;

- betaina;

- amoniacul;

- aminele volatile simple (p-hidroxibenzilamina i pirolidina);

- poliamine (putresceina, cadaverina).

La uscarea malului, din aceste amine se formeaz compui heterociclici sau acestea particip

la formarea de nitrozamine.

Degradarea lipidelor. La germinare sunt utilizate circa 10-12% din lipide n vederea procurrii

de energie necesar respiraiei i pentru transformare n zaharuri pe calea glioxalului, toate acestea

transformri au loc n stratul aleuronic.

Acizii grai polinesaturai liberi (acidul linoleic) sunt degradai de dou lipooxigenaze n 9 i

13 hidroperoxizi, care sunt izomerizai i transformai n trihidroxiacizi via cetoli. Trihidroxiacizii sunt

precursori ai unor aldehide (hexanal, trans-2-hexanal) i pot conferii berii un miros neplcut.

Acizii grai liberi nesaturai rezultai prin lipoliza trigliceridelor, fosfatidelor i steroliilor suntnecesari pentru dezvoltarea drojdiilor. Lipidele nepolare din must au efect antispumant la fermentaia

mustului, iar lipidele polare ajunse n bere contribuie la stabilitatea spumei. O aerarea abundent i o

temperatur ridicat folosit la germinare favorizeaz activitatea enzimelor lipolitice.

Lipazele se formeaz n cursul germinrii iaparin grupei esterazelor. Ele produc hidroliza mai

mult a trigliceridelor i mai puin a monogliceridelor i digliceridelor din bob. Activitatea lipazic se

desfoar n embrion (2/3) i n stratul aleuronic (1/3) i crete cu 50-80% fa de cea iniial. Factorii

tehnologici care influeneaz formarea lipazelor la germinare sunt:

22


23/31

- umiditatea bobului influeneaz acumularea lipazelor, prin creterea umiditii bobului

pn la 45%, se produce o mrire a cantitii de lipaze;

- creterea temperaturii de germinare permite o intensificare a formri lipazelor,

temperatura optim fiind de 15C;

- n zilele 3-5 de germinare, formarea lipazelor, crete considerabil;

- creterea duratei de germinare permite o scdere a formri lipazelor;

- n decursul germinrii, acizii grai eliberai sunt consumai de embrion prin respiraie sau

sunt trecui n radicele.

Lipazele au o activitate optim n must la 50C i sunt puternic inhibate de 60C, ele

degradeaz grsimile n cursul procesului de respiraie i a dezvoltrii embrionului. La uscare, aceste

enzime sunt degradate.

Degradarea compuilor cu fosfor.n timpul germinrii are loc creterea nivelului de fosfataze

care hidrolizeaz circa 10-30% acidul fitic i produc fosfat anorganic. Acesta este eliberat de stratul

aleuronic i difuzeaz n embrion unde se acumuleaz.

Fitaza din mal va aciona asupra fitatului rmas nehidrolizat la brasaj i se obine inozitol care

este un factor de cretere al drojdiei de fermentare. Fitatul i fosfatul anorganic rmas n mustul de

bere au o mare afinitate fa de ionii de calciu i contribuie la scderea pH-ului la brasaj i hameiere.

Fosfatazelefac parte grupa esterazelor, pun n libertate fosfaii anorganici din combinaiile lor

cu substanele organice. Sunt reprezentai de fosfatazele acide care hidrolizeaz esteri ai acidului

fosforic prezeni n mal. Fosfaii orzului sunt formai din fitin ntr-o proporie de 50%, iar fitaza

elibereaz fosforul din fitin. Are un pH optim la 5,2-5,3 i la temperatura de 48C. n cursul

germinrii, activitatea fitazei crete de opt ori, iar la uscare, scade. La malificare fitina este hidrolizat

parial (20-30%), reacia se continu la brasaj, cnd sunt eliberai fosfaii anorganici cu rol de

tamponare n mustul de mal.

n bobul de orz sunt prezente glicerofosfataza, amilofosfataza, care la germinare i mresc

activitatea, astfel amilofosfataza elibereaz fosfatul din amilopectin producnd scderea vscozitii

soluiilor de amilopectin.Factorii tehnologici care influeneaz formarea de fosfataze la germinare, sunt:

- creterea umiditii bobului pn la 48%;

- creterea gradului de nmuiere scurteaz durata de germinare;

- creterea temperaturii de germinare intensific formarea fosfatazelor, temperatura optim

fiind de 15C;

- n zilele 2-5 de germinare, formarea fosfatazelor crete considerabil.

Complexul de enzime oxido-reductaze particip n procesul de respiraie din cursul germinriii intervine n timpul procesri berii. Enzimele intervin n transformrile care au loc la germinare, n

23


24/31

oxidarea componentelor malului din timpul brasajului, cu influene majore care se regsesc n culoare,

gust i stabilitatea berii. Enzimele oxido-reductazelor acioneaz astfel:

- catalaza descompune apa oxigenat n ap i oxigen;

- peroxidaza activeaz oxigenul din peroxid;

- polifenoloxidaza activeaz oxigenul molecular.

Activitatea acestor enzime este detectat n timpul ncolirii bobului, dar proporia formrii lor

este inferioar activitii enzimelor proteolitice. n timpul germinrii are loc respiraia care este

fenomenul cel mai important i care este favorizat de activitatea complexul de enzime oxido-

reductazic.

Prin respiraie, bobul reine energia necesar activitii lui vitale, iar prezena oxigenului din

aer este absolut necesar. Creterea respiraiei influeneaz respiraia i influeneaz gradul de

umiditate favorabil.

Pentru un kilogram de orz, cantitatea de dioxid de carbon care se degaj n 24 de ore este de:

- 0,4 mg la o umiditate de 10-12%;

- 1,5 mg la o umiditate de 12-14%;

- 2 mg la o umiditate de 33%.

Catalaza se formeaz n timpul germinrii, iar cnd umiditatea bobului este mare i

temperatura de germinare ridicat, i intensific activitatea. Catalaza este sensibil la temperatur

fiind un indice de control al intensitii uscrii, astfel prin uscarea malului verde la temperatura de

85C, timp de 4 ore, activitatea catalazic se reduce la o treime.

Peroxidaza se formeaz n timpul germinrii dac temperatura de germinare este sczut. Se

sintetizeaz n radicele i n plumul i i dubleaz activitatea. Aceast enzim este mai puin sensibil

la cldur, la uscarea malului verde nu este inactivat, iar la brasaj acioneaz asupra polifenolilor.

Polifenoloxidaza se gsete n orz, dar i intensific activitatea n primele 2-3 zile de

germinare, cnd umiditatea orzului crete de la 40 la 48%. Soiul de orz influeneaz activitatea

enzimatic, aceasta scade n timpul perioadei de vetejire a malului i nu este influenat de

temperatur n timpul uscrii. Rolul polifenoloxidazei influeneaz gradul de polimerizare apolifenolilor din mal i capacitatea de oxidare din timpul brasajului i a fermentrii mustului de bere.

Alte enzime:

Maltaza hidrolizeaz maltoza la glucoz, are temperatura optim la 40C i se sintetizeaz la

germinare, cnd activitatea maltazic se dubleaz dup a treia zi. n mal se gsete n cantiti reduse

deoarece la uscare este inactivat parial.

Invertaza este prezent n orz, iar activitatea invertazic crete ncepnd cu finele nmuierii i

pn n ziua a treia de germinare. Activitatea invertazic este mai puin influenat de factoriitehnologici i soi, iar durata de vegetaie i condiiile climatice de cultur au un rol major.

24


25/31

Transformarea substanelor minerale i vitaminelor. n apa de nmuiere exist pierderi de

substane minerale, deoarece la germinare exist o migrare a substanelor minerale din stratul aleuronic

ctre embrion i apoi n radicele. n urma malificrii, acesta conine substanele minerale necesare

dezvoltrii drojdiilor de fermentare. De asemenea, la germinare se formeaz cantiti noi de vitamina

C, acid dehidroascorbic, vitamina B6, riboflavin, acid pantotenic, care migreaz din embrion n

radicele.

Transformarea polifenolilor la malificarea orzului.La nmuierea orzului se produc pierderi

de polifenoli, iar cei rmai, favorizeaz germinarea. Polifenolii din mal interacioneaz cu proteinele

n dou etape tehnologice i anume:

- la hameierea mustului, cnd se formeaz trubul la cald i trubul la rece;

- n bere, mpreun cu proteinele contribuie la formarea tulburelii nebiologice (tulbureala la

rece i tulbureala permanent).

Malurile cu un coninut redus de polifenoli permit obinerea de beri cu tendin redus de

tulbureal nebiologic. Nivelul de polifenoli din mal se reduce la nmuierea orzului sau prin folosirea

formaldehidei n apa de nmuiere. Acest fenomen realizeaz legarea ncruciat a polifenolilor cu

proteinele, formarea de compleci insolubili care nu se extrag la brasaj.

Malul uscat moderat conine polifenoloxidaze care catalizeaz reacia de polimerizare a

polifenolilor cu formarea de taninuri, care sunt insolubile i rmn n borhot. Berea obinut din acest

mal va fi mai stabil.

Malul uscat moderat conine i peroxidaze care catalizeaz distrugerea polifenolilor la brasaj

cnd se adaug ap oxigenat n plmad. Mustul obinut va avea o cantitate redus de polifenoli, iar

berea obinut va fi stabil.

1.2. Modificrile biochimice care au loc la uscarea malului

n timpul uscrii malului au loc transformri fizice, biochimice i chimice ce contribuie la

determinarea tipului de mal obinut.

n funcie de transformrile ce au loc n procesul de uscare, se disting trei etape:

- etapa fiziologic cnd are loc o cretere a embrionului n continuare, formarea i

acionarea unor enzime, att temperatura ct i umiditatea nu scade sub 20%, iar

temperatura lui nu depete 40oC.

- etapa enzimatic cnd nceteaz dezvoltarea embrionului, se continu intens acionarea

enzimelor amilolitice, proteolitice, hemicelulozolitice, fosfatice, etc. la temperaturi

favorabile cuprinse ntre 40oC-70oC, dac umiditatea malului nu a sczut sub 10%. Sub

aceast limit de umiditate nceteaz reaciile enzimatice fiindc aceste enzime nu pot

aciona la umiditi reduse fiind inactivate de temperaturile folosite n procesul de uscare.

25


26/31

Procesul de activitate a enzimelor este cu att mai mare cu ct malul ajunge mai umed la

temperaturi ridicate. Evoluia principatelor enzime, respectiv amilazele, peptidazele i

glucanazele intr-un regim de uscare in decurs de 20 ore, separat pe zonele caracteristice

ale straturilor (superior, mijlociu, inferior) este reglata in graficele alturate. Din acestea

reiese o cretere nsemnat a activitii -amilazei din faza de preuscare (vestejire), iar n

final ea este accentuat. -amilaza, dup o uoar cretere a aciuni sufer o scdere cu

circ 40% fa de faza iniial. Evoluia endopeptidazei este asemntoare cu cea a -

amilazei, iar a aminopeptidazei este n cretere continu pn la un anumit nivel.

Glucanazele se comport diferit: endo--glucanaza cu toate c sufer o scdere a

activitii, este relativ termorezistent, exo--gluconaza este inactivat puternic n faza a

doua a uscrii.

- etapa chimic se realizeaz la temperaturi peste 70oC-80oC i se caracterizeaz prin

reacii chimice de formare a substanelor de culoare i arom. Totodat are loc io serie de

coagulri a unor formaiuni proteice macromoleculare ce contribuie la mbuntirea

stabilitii coloidale a berii.

Evoluia enzimelor la uscare:

Endo-enzimele (-amilaza, endo--gloconaza i endo-peptideza) sunt mai rezistente la

temperaturi ridicate din timpul uscrii iar n timpul preuscrii (vestejirii) are loc o cretere a activitii

enzimatice. Cu toate c la finalul uscrii se produce inactivarea unei pri din enzime, activitatea

enzimatic a malului uscat poate fi mai mare dect cea a malului verde.

Exo-enzimele sunt sensibile la temperaturi ridicate, deci n timpul uscrii intensive are loc o

inactivare parial a enzimelor, n special la finalul uscrii. Activitatea -amilazei rmne constant n

timpul vetejirii, fiind inactivat la uscarea final n proporie de 40%. Exo--glucanaza areun

comportament identic cu -amilaza, iar exo-peptidazele sunt termostabile, fiind inactivate intr-o

msur mai mic sau chiar deloc.

Lipazele sunt mai termostabile, fiind inactivate doar in proporie de 10%. Fosfatazele din mal

sunt mai sensibile la temperaturi mai ridicate, ele fiind inactivate n proporie de 60-65%. La fel ienzimele oxido reductoare (catalaza, peroxidaza i polifenoloxidaza) sunt inactivate n proporie de

50-90%, mai rezistente fiind doar polifenoloxidazele.

Formarea substanelor de culoare i arom:

Formarea substanelor de culoare i arom are loc la temperaturi de circa 100oC i o umiditate

de 5%. Reaciile ce au loc ntre zaharurile simple i diferitele produse de degradare a proteinelor ca:

aminoacizi, dipeptide i tripeptide dau n final produse melanoidice.

26


27/31

Aminoacizii sunt mai reactivi cu ct gruparea carboxilic se gsete mai departe dect cea

aminic, iar aminoacizii bazici reacioneaz mai uor dect ceilali aminoacizi. Aminoacizi sunt cei

care determin culoarea i aroma melanoidelor formate n mal:

- glicocolulproduce o coloraie intens i o arom slab;

- alaninaproduce o culoare slab i o arom slab identic cu cea a glicocolului;

- valina reacioneaz ncet, formnd produse de culoare brun i arom plcuta;

- leucina reacioneaz ncet dnd melanoide slab colorate, cu o arom intens de pine.

n vederea grbirii transformrii aminoacizilor ce reacioneaz lent este necesar ca la uscarea

malului brun temperatura final de 100oC-105oC s fie meninut timp de 5-6 ore. Melanoidinele

formeaz soluii coloidale, iar prin efectul lor de coloid proteic, formeaz spume i d stabilitatea berii.

Ele au nsuiri reductoare, reacii acide i sunt nefermentescibile.

Cantitatea de melanoide formate la uscarea malului depind de coninutul malului verde n

umiditate i temperatura acestuia. Fiindc pentru obinerea malului brun folosim orz bogat n

proteine, vom favoriza germinarea iar la nceputul uscrii are loc formarea de precursori ai

melanoidelor. n cazul malului blond folosim un orz srac n proteine i astfel evitm formarea de

precursori i n final reacia de formare a melanoidelor.

La malurile brune apar produse primare i secundare ale mbrunrii neenzimatice, iar prin

creterea temperaturii la peste 90C se formeaz compui de culoare i de arom. Concomitent ncepe

coagularea, respectiv mrirea coloizilor ce conin azot. Produsele finale de descompunere a

zaharurilor, respectiv o hidroliz parial a amidonului, reprezint glucoza, fructoza i zaharoza. La

temperaturi mai ridicate predomin formarea maltozei i a dextrinelor.

ntre zaharurile simple i produsele de degradare a proteinelor au loc reacii din care rezult

melanoidele. Aceste fenomene sunt cunoscute ca avnd aplicaii practice multiple obinerea de

maluri colorate desfurarea reaciei este puin elucidat. Presupunnd doar c maltoza este

descompus parial n glucoz, ce reacioneaz cu aminoacizii, formnd glicozide azotoase. Prin

continuarea reaciilor se poate forma hidroxidimetilfurfurolul prin intermediul aromelor. Ambele

grupri reacioneaz cu combinaiile aminice, care prin nclzire conduc la apariia de pigmeni.Oxomele amintite anterioare sunt formate de combinaiile -dicarbonilice se transform n aminoacizi,

n aminoaldehide confer scindri Strecker.

Alte transformri:

Din cauza activitilor enzimatice i a proceselor chimice ce au loc la uscare se modific

coninutul malului n zaharuri, n fosfai i interaciunea proteic. Dac aerarea este insuficient malul

ajunge prea umed, la temperaturi mai ridicate vom obine un mal sticlos din cauza aciunii enzimelor

proteolitice asupra proteinelor, care apoi se solubilizeaz i ptrund n endosperm, transformndu-sentr-o mas sticloas.Tipul acesta de sticlozitate datorat solubilizrii proteinelor este cunoscut sub

27


28/31

denumirea de sticlozitate proteic. De fapt n boabele bogate n proteine vom avea un procent mai

ridicat de ap i un numr mare de boabe de orz nc negerminat.

Prin prelucrarea malului umed la temperaturi ridicate poate aprea sticlozitateaguminoidic

datorit aciunii hemicelulozelor asupra celulelor din endosperm cnd rezult guma solubil care

difuzeaz n endosperm i l ntrete.

Prin uscare are loc i o cretere a aciditii ca urmare a activitii fosfatazelor, a precipitrii

unor fosfai secundari i teriari de calciu i magneziu, ct i datorit formrii melanoidelor cu reacie

acid.

28


29/31

Metode de intervenire asupra transformrilor

biochimice pentru nbuntirea calitii berii

29


30/31

Concluzii

30


31/31

Bibliografie

Banu, C. , 2000, Tratat de stiinte si tehnologi maltului si a berii , Editura Tehnica, Bucuresti

Berzescu P., s.a., 1981, Tehnologia berii si a maltului , Editura Ceres, Bucuresti

Hopulele T., 1979, Tehnologia maltului si a beri

Croitor N. , 2002, Tehnologia generala a industriei alimentare , Editura fundatiei

universitatii, Dunarea de jos , Galati,

transformari bio chi mice care au loc in procesul de obtinere a berii

Documents