Vakgroep Biochemie Afbeelding 1 “Van gerst tot bier” Een biotechnologisch hoogstandje dat...
-
Upload
joost-cools -
Category
Documents
-
view
224 -
download
2
Transcript of Vakgroep Biochemie Afbeelding 1 “Van gerst tot bier” Een biotechnologisch hoogstandje dat...
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 1
“Van gerst tot bier”Een biotechnologisch hoogstandje dat Vlaanderen wereldfaam verschaft.
prof. dr. Guido Aerts
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 2
Wijnproductie versus bierproductie
Wijnproductie
Fruitsappen
glucose
vergistbare suikers
N-componenten
WijnVergisting
gisttoevoeging
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 3
Bierproductie
Granen
Zetmeel en eiwitten
Enzymproductie in de granen
Enzymactiviteit
Mouten
kieming
Vergistbare suikersN-componenten
Bier
brouwen
brouwen
gist
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 4
Grondstoffen voor de bierbereiding
BROUW-WATER
MOUT (extractbron)
HOPGIST (facultatief)
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 5
Keuzemogelijkheden van de grondstoffen
een variatie aan eindprodukten
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 6
voor 1 liter bier is 7 liter water nodig
vroeger was watercorrectie onmogelijk de brouwmethode moest aangepast worden aan het beschikbare water
het brouwwater bepaalde het biertype- Munchenertype- Dortmunter- Oudenaards- Pilzen- Pale Ale (Burton on Trend)- Wiener
nu kan het brouwwater op maat bereid worden
BROUWWATER
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 7
HOP
Klimplant die familie is van hennep tweehuizige plant hopbel = vrouwelijke bloemtros toevoegingsvormen - bellen
- pellets- extract- geïsomeriseerd extract
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 8
GIST
moet maltose kunnen vergisten vergisting kan gebeuren met - lage gist
- hoge gist- gemengd- spontaan
Dit vormt de basis voor onze rijke biercultuur.
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 9
MOUT = extractbron
Om alcohol en CO2 te vormen, moet gist beschikken over
1. een energiebron : suiker (vergistbaar)
2. een stikstofbron voor groei en vermenigvuldiging :aminozurenpeptiden
Beide zijn aanwezig in een aangepaste verhouding in de meeste graansoorten.
Gerst wordt het meest gebruikt.
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 10
Waarom gerst als grondstof ?
levert een enzymrijk mout
structuur van het kaf is ideaal voor wortfiltratie
optimale zetmeel / eiwit verhouding
levert aangename smaakprofielen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 11
Schematische voorstelling van een gerstkorrel
aleuronlaag
endosperm(meellichaam)
schildjekiem
(embryo)
kaf
korreleinde
korrelbasis
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 12
Noodzaak van moutbereiding
Het zetmeel en de eiwitten in granen zijn niet opneembaar.
Zij moeten eerst gehydrolyseerd (= afgebroken) worden.
Voor die afbraak zijn enzymen nodig.
*
Bij kieming worden in de korrel de nodige enzymen gevormd om die reservestoffen (zetmeel en eiwitten) af te breken en weer op te bouwen tot wortel, stengel en bladmateriaal.
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 13
Stadia in de moutproductie
Weken - Kiemen - Eesten
weken * korrels snel van 15% tot 45% vocht brengen zodat hormoontransport in de korrel mogelijk wordt* weekduur : ± 2 dagen
kiemen * ontwikkelen embryo* produceren enzymen* bereikbaar maken van reservemateriaal voor
enzymen* kiemduur : 4 à 5 dagen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 14
Schematische voorstelling van enkele processen tijdens een kieming
aleuronlaag
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 15
Stadia in de moutproductie
Weken - Kiemen - Eesten
eesten * enzymproductie stopzetten* mout bewaarbaar maken* aroma- en kleurcomponenten vormen* duur : ± 1 dag
ontkeesten of ontkiemen * verwijderen van gedroogde wortelkiemen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 16
Stadia in de moutproductie
einde weken begin kiemen
einde kiemen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 17
Enkele mouttypes
pilsmout caramelmout geroosterd mout
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 18
BROUWEN=
de enzymatische extractie van mout voor het verkrijgen van een gedeeltelijk vergistbare oplossing
Stap 1 Malen van mout (= schroten) Kaf onbeschadigd, meelkern fijn
Stap 2 Enzymatische afbraak Hydrolyse en oplossen van mout
Stap 3 Filtratie Verwijdering van de niet opgeloste stoffen
Stap 4 Koken van de wort Stabilisatie en aromatisatie van de wort
Stap 5 Klaring van de wort Verwijdering van de hopresten en eiwitneerslag
Stap 6 Koeling tot de ingistingstemperatuur en beluchting
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 19
Brouwwater
Molen
Draf
Hopping
Maischketel
Whirlpool
Kookketel
Filtreerkuip
Warmtewisselaar
Schematische voorstelling van de bierproduktie
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 20
Filter
Fermentatie tank Lager tank
Whirlpool
Toevoeging van de gist
Schematische voorstelling van de bierproduktie(vervolg)
Bier
Warmtewisselaar
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 21
BROUWEN=
de enzymatische extractie van mout voor het verkrijgen van een gedeeltelijk vergistbare oplossing
Stap 1 Malen van mout (= schroten) Kaf onbeschadigd, meelkern fijn
Stap 2 Enzymatische afbraak Hydrolyse en oplossen van mout
Stap 3 Filtratie Verwijdering van de niet opgeloste stoffen
Stap 4 Koken van de wort Stabilisatie en aromatisatie van de wort
Stap 5 Klaring van de wort Verwijdering van de hopresten en eiwitneerslag
Stap 6 Koeling tot de ingistingstemperatuur en beluchting
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 22
Interactie enzym / substraat bepalend voor de effektiviteit van de
enzymkatalyse
substraat
enzym
a
b
c
+
ES complex
a bc
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 23
- en -amylase inwerking op amylose met vorming van maltose en malto-oligosacchariden
-amylase
-amylase
reducerend einde
reducerend einde
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 24
-amylase inwerking op amylopectine met vorming van maltose en hoog-
moleculaire dextrinen
reducerend einde
-amylase
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 25
-amylase inwerking op amylopectine met vorming van dextrinen
reducerend einde
-amylase
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 26
cys
cys
lysval
phegly
leu
ala
glumettyr
S
S
leuval
tyrpheglyglumetthrasnlys
phegly
glu
asp
his
glyleu
ala glu met tyr leuval
tyr phe glyglu
mettyr
leuval tyr asp his glu
metala
pheval
leu
C OH
O
EXOPEPTIDASE(CARBOXY-PEPTIDASE)
EXOPEPTIDASE(AMINO-
PEPTIDASE)
NH
H
ENDOPEPTIDASE
carboxyl-endC-terminal A.A.
amino-endN-terminal A.A.
Proteasen betrokken bij de hydrolyse van proteïnen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 27
0
50
100
0 20 40 60
Temperatuur (°C)
Enz
ymac
tivi
teit
(%
)
Relatie tussen enzymactiviteit en temperatuur
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 28
Een voorbeeld van een maïschprocedure : infusiebrouwen
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150
tijd (min)
T (°C)
45°C
63°C
52°C
73°C
78°C
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 29
BROUWEN=
de enzymatische extractie van mout voor het verkrijgen van een gedeeltelijk vergistbare oplossing
Stap 1 Malen van mout (= schroten) Kaf onbeschadigd, meelkern fijn
Stap 2 Enzymatische afbraak Hydrolyse en oplossen van mout
Stap 3 Filtratie Verwijdering van de niet opgeloste stoffen
Stap 4 Koken van de wort Stabilisatie en aromatisatie van de wort
Stap 5 Klaring van de wort Verwijdering van de hopresten en eiwitneerslag
Stap 6 Koeling tot de ingistingstemperatuur en beluchting
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 30
Brouwtechnisch belangrijke hopcomponenten
worden vooral aangetroffen in de lupulinekorrels
verlies aan lupuline = verlies aan brouwwaarde
De belangrijkste componenten zijn :
de hopharsen
de essentiële oliën
de polyfenolen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 31
R
OH
OHOHO
Rol van de -zuren in de bierbereiding
zijn de belangrijkste grondstof voor de fijne bitterheid
hebben maar gering bitterend vermogen
worden door koking omgezet tot iso--zuren.
Ze maken 90 % uit van het bitter karakter van bier
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 32
OMZETTING VAN -ZUREN NAAR ISO--ZUREN
OH O
R
OOH
HO
HO O
R
OHHOO
HOO
R
OHO
OH+6
15
4
5
4
-zuur trans-iso--zuur cis-iso--zuur
RCH(CH3)2 cohumulon trans-isocohumulon cis-isocohumulon
CH2CH(CH3)2 humulon trans-isohumulon cis-isohumulon
CH(CH3)C2H5 adhumulon trans-isoadhumulon cis-isoadhumulon
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 33
OH
OH
O
O O
OH
O
O
S
myrceen -caryofylleen humuleen
linalool geraniol (2-methylpropyl)isobutyraat
2-methylboterzuur
humuleen-1,2-epoxide humuladiënon 1,2-epithiohumuleen
Enkele componenten van hopolie
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 34
primaire omzetting bij de gisting
C6H12O6
glucose
gist2 C2H5OH + 2 CO2
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 35
Metabole bijproducten van het suiker- en aminozuur metabolisme
- organische zuren
- diacetyl en 2,3-pentaandion
- hogere alcoholen
- aldehyden en ketonen
- esters
- zwavelverbindingen
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 36
Gisting en lagering (dagen)
Aldehyden in mg/l
Diacetyl in mg/l
Hogere alcoholen in mg/lEsters in mg/l
Concentratieverloop van enkele metabole bijproducten van het suiker- en aminozuur metabolisme
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 37
Threonine
Threonine
-ketobutyraat
-acetohydroxybutyraat
-acetohydroxybutyraat
CO2
2,3 - PENTAANDION
ISOLEUCINE
Acetylethylcarbinol
2,3 - PENTAANDIOL
Pyruvaat
-acetolactaat
-acetolactaat
CO2
DIACETYL
Acetoïne
2,3 - BUTAANDIOL
VALINE
oxidatieve decarboxylatie= beperkende stap
Vorming en reductie van vicinale diketonen tijdens fermentatie en lagering
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 38
Oxaloacetaat
Pyruvaat
Triosefosfaten
Glucose-6-fosfaatVergistbaar
suiker
Glycerol
Ethanol
Lactaat
CO2
CO2
Malaat
Fumaraat
Succinaat
Acetaat
Acetyl CoA
Citraat
-Keto-glutaraat
-Hydroxyglutaraat
Glutamaat
CO2
Gistcel-membraan
Vorming van organische zuren tijdens de
fermentatie
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 39
carbohydraatmetabolisme
CO2
specifiekdecarboxylase
alcohol dehydrogenase
NAD+NADH (H+)
X
glutamaat-ketoglutaraat
trans-aminase
Feed-backcontrole
R C COOH
O
R C H
O
R CH2OH
R C COOH
NH2
H
De vorming van hogere alcoholen : algemeen schema
aminozuurmetabolisme
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 40
Gist-aroma profiel van bier afhankelijk van :
wortsamenstelling
giststam
gistingsparameters (druk, temperatuur)
…
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 41
Sensorische evaluatie van bier
kijken: schuim - kleur ruiken: geur proeven: smaak en aroma
mondgevoelnasmaak
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 42
Schematische voorstelling van de receptor-sites en van de begrippen geur en aroma
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 43
De verschillende zones op de tong die gevoelig zijn voor zoute, zure en bittere smaak
Ongevoelig voor zoete smaak
Bijzonder gevoelig voor zoete smaak
Bijzonder gevoelig voor zure smaak
Ongevoelig voor zure smaak
Ongevoelig voor zoute smaak
Bijzonder gevoelig voor zoute smaak
Bijzonder gevoelig voor bittere smaak
Ongevoelig voor bittere smaak
Vakgroep Biochemie
Afbeelding 44
Deze presentatie kan aangevraagd worden bij prof. dr. Guido Aerts. (U krijgt dan per kerende mail een powerpoint-versie van deze voorstelling.)