Presentatie van gerst tot bier pps

44
Vakgroep Biochemie Afbeelding 1 “Van gerst tot bier” Een biotechnologisch hoogstandje dat Vlaanderen wereldfaam verschaft. prof. dr. Guido Aerts

Transcript of Presentatie van gerst tot bier pps

Page 1: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 1

“Van gerst tot bier”Een biotechnologisch hoogstandje dat Vlaanderen wereldfaam verschaft.

prof. dr. Guido Aerts

Page 2: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 2

Wijnproductie versus bierproductie

Wijnproductie

Fruitsappen

glucose

vergistbare suikers

N-componenten

WijnVergisting

gisttoevoeging

Page 3: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 3

Bierproductie

Granen

Zetmeel en eiwitten

Enzymproductie in de granen

Enzymactiviteit

Mouten

kieming

Vergistbare suikersN-componenten

Bier

brouwen

brouwen

gist

Page 4: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 4

Grondstoffen voor de bierbereiding

BROUW-WATER

MOUT (extractbron)

HOPGIST (facultatief)

Page 5: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 5

Keuzemogelijkheden van de grondstoffen

een variatie aan eindprodukten

Page 6: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 7: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 7

HOP

Klimplant die familie is van hennep tweehuizige plant hopbel = vrouwelijke bloemtros toevoegingsvormen - bellen

- pellets- extract- geïsomeriseerd extract

Page 8: Presentatie van gerst tot bier pps

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.

Page 9: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 9

MOUT = extractbron

Om alcohol en CO2 te vormen, moet gist beschikken over

• een energiebron : suiker (vergistbaar)

• een stikstofbron voor groei en vermenigvuldiging :aminozurenpeptiden

Beide zijn aanwezig in een aangepaste verhouding in de meeste graansoorten.

Gerst wordt het meest gebruikt.

Page 10: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 11: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 11

Schematische voorstelling van een gerstkorrel

aleuronlaag

endosperm(meellichaam)

schildjekiem

(embryo)

kaf

korreleinde

korrelbasis

Page 12: Presentatie van gerst tot bier pps

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.

Page 13: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 14: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 14

Schematische voorstelling van enkele processen tijdens een kieming

aleuronlaag

Page 15: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 16: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 16

Stadia in de moutproductie

einde weken begin kiemen

einde kiemen

Page 17: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 17

Enkele mouttypes

pilsmout caramelmout geroosterd mout

Page 18: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 19: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 19

Brouwwater

Molen

Draf

Hopping

Maischketel

Whirlpool

Kookketel

Filtreerkuip

Warmtewisselaar

Schematische voorstelling van de bierproduktie

Page 20: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 20

Filter

Fermentatie tank Lager tank

Whirlpool

Toevoeging van de gist

Schematische voorstelling van de bierproduktie(vervolg)

Bier

Warmtewisselaar

Page 21: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 22: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 22

Interactie enzym / substraat bepalend voor de effektiviteit van de

enzymkatalyse

substraat

enzym

a

b

c

+

ES complex

a bc

Page 23: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 23

α- en β-amylase inwerking op amylose met vorming van maltose en malto-oligosacchariden

α-amylase

β-amylase

reducerend einde

reducerend einde

Page 24: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 24

β-amylase inwerking op amylopectine met vorming van maltose en hoog-

moleculaire dextrinen

reducerend einde

β-amylase

Page 25: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 25

α-amylase inwerking op amylopectine met vorming van dextrinen

reducerend einde

α-amylase

Page 26: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 27: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 27

0

50

100

0 20 40 60

Temperatuur (°C)

Enz

ymac

tivi

teit

(%

)

Relatie tussen enzymactiviteit en temperatuur

Page 28: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 29: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 30: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 31: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 31

R

OH

OHOHO

Rol van de α-zuren in de bierbereiding

zijn de belangrijkste grondstof voor de fijne bitterheid

hebben maar gering bitterend vermogen

worden door koking omgezet tot iso-α-zuren.

Ze maken 90 % uit van het bitter karakter van bier

Page 32: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 32

OMZETTING VAN α-ZUREN NAAR ISO-α-ZUREN

OH O

R

OOH

HO

HO O

R

OHHOO

HOO

R

OHO

OH+6

15

4

5

4

α-zuur trans-iso-α-zuur cis-iso-α-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

Page 33: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 33

OH

OH

O

O O

OH

O

O

S

myrceen β-caryofylleen α−humuleen

linalool geraniol (2-methylpropyl)isobutyraat

2-methylboterzuur

humuleen-1,2-epoxide humuladiënon 1,2-epithiohumuleen

Enkele componenten van hopolie

Page 34: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 34

primaire omzetting bij de gisting

C6H12O6

glucose

gist2 C2H5OH + 2 CO2

Page 35: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 36: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 37: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 37

Threonine

Threonine

α-ketobutyraat

α-acetohydroxybutyraat

α-acetohydroxybutyraat

CO2

2,3 - PENTAANDION

ISOLEUCINE

Acetylethylcarbinol

2,3 - PENTAANDIOL

Pyruvaat

α-acetolactaat

α-acetolactaat

CO2

DIACETYL

Acetoïne

2,3 - BUTAANDIOL

VALINE

oxidatieve decarboxylatie= beperkende stap

Vorming en reductie van vicinale diketonen tijdens fermentatie en lagering

Page 38: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 38

Oxaloacetaat

Pyruvaat

Triosefosfaten

Glucose-6-fosfaatVergistbaar

suiker

Glycerol

Ethanol

Lactaat

CO2

CO2

Malaat

Fumaraat

Succinaat

Acetaat

Acetyl CoA

Citraat

α-Keto-glutaraat

α-Hydroxyglutaraat

Glutamaat

CO2

Gistcel-membraan

Vorming van organische zuren tijdens de

fermentatie

Page 39: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 39

carbohydraatmetabolisme

CO2

specifiekdecarboxylase

alcohol dehydrogenase

NAD+NADH (H+)

X

glutamaatα-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

Page 40: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 40

Gist-aroma profiel van bier afhankelijk van :

wortsamenstelling

giststam

gistingsparameters (druk, temperatuur)

Page 41: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 41

Sensorische evaluatie van bier

kijken: schuim - kleur ruiken: geur proeven: smaak en aroma

mondgevoelnasmaak

Page 42: Presentatie van gerst tot bier pps

Vakgroep Biochemie

Afbeelding 42

Schematische voorstelling van de receptor-sites en van de begrippen geur en aroma

Page 43: Presentatie van gerst tot bier pps

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

Page 44: Presentatie van gerst tot bier pps

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.)