Amylasen

Getreide auswählen, maischen, vergären und brennen
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derwo
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Amylasen

Beitrag von derwo »

Amylasen sind Enzyme, welche Stärke spalten können. Stärke besteht aus lange Ketten zusammenhängender Kohlenhydratmoleküle. Um von der Hefe vergärt werden zu können, müssen diese erst zu ein- oder zweimoleküligen Kohlenhydraten (also Zuckern) gespalten werden.

Daß Amylasen Enzyme sind, bedeutet, daß sie beim Zerteilen der Stärke nicht aufgebraucht werden. Es ist also nicht so, daß man für soundsoviel Stärke soundsoviel Amylasen bräuchte. Theoretisch reicht ein einziges Amylasemolekül aus, um eine Maische umzuwandeln. In der Praxis würde das aber jahrelang dauern und dabei entweder die Maische vergammeln oder, wenn man die Temperatur erhöht, um das zu verhindern, die nun mal leider temperaturempfindliche Amylase doch irgendwann bald kaputtgehen.

Die Amylasen werden beim Mälzen gebildet. Also nur gemälztes Getreide hat wesentliche Mengen Amylase. Der biologische Hintergrund ist folgender: Die Pflanze gibt dem Korn als Nährstoffvorrat Stärke mit. Stärke, weil sie weniger wasserlöslich und damit haltbarer ist als Zucker. Wenn gute Bedingungen zum Keimen vorliegen (warm und feucht), fängt das Korn an, Amylasen zu bilden, welche dann die Stärke in Zucker umwandeln, da schlussendlich nur Zucker verstoffwechselt werden kann, also jede Stärke erstmal in Zucker umgewandelt werden muss, um dann als Energiequelle zu dienen. Das ist im menschlichen Körper übrigens auch so. Das Wachstum wird dann beim Trocknen (Darren) des Getreides gestoppt. Durch behutsames, nicht zu heißes Trocknen bleiben die Amylasen erhalten, und diese werden, wenn die Bedingungen stimmen (warm und feucht), wieder anfangen zu arbeiten. Also beim Maischen.

Die wichtigsten Enzyme im Malz:
Beta-Amylase: Sie kann nur Maltose an den Enden der Ketten abspalten, muss also erstmal zufällig dorthin gelangen, produziert dann aber gleich vergärbaren Zucker (Maltose ist vergärbar). Sie arbeitet auch schnell bei niedriger Temperatur, geht aber bei hoher schnell kaputt.
Alpha-Amylase: Diese ist ein Allrounder, welcher fast überall in die Kette reinschneiden kann (außer in Verzweigungen). Daher zerkleinert sie meist große Ketten in kleine Ketten, wodurch dann die Beta-Amylase öfter Kettenenden findet und dort vergärbare Maltose abspaltet. Die Alpha-Amylase verflüssigt die Maische also, und wenn sie gut vorgearbeitet hat, ist die Beta-Amylase umso effektiver. Alpha-Amylase hält relativ hohe Temperaturen aus, ist aber bei niedrigen Temperaturen recht langsam.
Limit-Dextrinase: Sie ist nicht ganz so wichtig. Sie kann Verzweigungen der Ketten zerschneiden. Also genau das, was die Alpha-Amylase nicht kann. Sie erhöht also etwas die Ausbeute an vergärbaren Zuckern. Ihr Temperaturverhalten ist ähnlich wie bei der Beta-Amylase.

Hier gibt es interessante Bilder der Temperaturstabilität der beiden wichtigen Amylasen:
Beta_amylase_activity.gif
Beta_amylase_activity.gif (22.19 KiB) 952 mal betrachtet
Alpha_amylase_activity.gif
Alpha_amylase_activity.gif (18.74 KiB) 952 mal betrachtet
Eine möglichst niedrige Temperatur wäre also am besten. Wenn nicht das Maischen dann so unendlich lang dauern würde, die Verkleisterung unvollständig wäre und Bakterien vielleicht die Maische vergammeln lassen würden. Daher ist es also immer ein Kompromiss. Es gibt nicht das 100% perfekte Getreidemaischen.

Neben einer guten Maischtechnik braucht man daher möglichst viele Amylasen.
Das bedeutet aber, den Malzanteil zu erhöhen, was nicht nur teurer ist, sondern auch geschmackliche Auswirkungen hat. Malz hat nunmal einen malzigen Geschmack, welchen man zB bei Bourbon nicht zu stark haben möchte.
Also muss der Malz für Bourbon möglichst enzymstark sein. Dann braucht man weniger. Dafür muss er möglichst kühl und daher lange getrocknet werden. Distillers Malt, Brennmalz, Diastasemalz (Diastase ist ein anderes Wort für Amylase oder für die Fähigkeit der Amylase), so werden Malze bezeichnet, welche noch deutlich kühler aber länger gedarrt wurden als helles Pilsner Malz. Außerdem wird zumindest in den USA oft eine sechsreihige Gerste verwendet ("6-row"), welche zwar weniger Stärke aber mehr Amylasen hat. Und diese wird oft unter Anwendung von Gibberellinsäure gekeimt, was die Amylasemenge zusätzlich erhöht ("Gibb-Malt").

Da das zumindest für einen möglichst effizienten und ökonomischen Maischprozess nicht ausreicht, verwenden die meisten Bourbonhersteller käufliche Enzyme, die aus Pilzen gewonnen werden. Man kennt sie schon lange aus der Reisweinproduktion, hat sie dann aber irgendwann kultivert, und nun kann man Konzentrate mit diesen Enzymen kaufen.
Es sind andere Enzyme mit anderen Eigenschaften und daher wird der Maischprozess angepasst, um diese Amylasen effektiv nutzen zu können. So gibt es zB eine sehr temperaturstabile und schnelle Alpha-Amylase, welche das Problem mit dem heißen Verkleistern des Maises weitgehendst beseitigt, und es gibt eine Glucoamylase, welche sehr schnell einzelne Moleküle abspaltet, also sehr leicht vergärbare Glucose erzeugt, und auch noch unter Gärbedingungen (also niedrige Temperatur und niedriger pH-Wert) arbeitet, also noch während der Gärung Reste an Stärke in Zucker umwandelt.
Für Malt Whisky sind solche Zusätze übrigens verboten, aber ja auch nicht nötig, da man mit komfortablen 100% Malz maischt. Für Bourbon und andere Whiskeys ist es erlaubt und nicht kennzeichnungspflichtig. Die großen Hersteller geben keine Infos und ich habe niemand großen gefunden, der damit wirbt, keine Enzyme zuzusetzen.
Diese Enzyme gibt es auch für uns Hobbybrenner in Kleinmengen zu kaufen. Höchstwahrscheinlich kaufen die Verkäufer einen großen Kanister und füllen selber kleine Fläschchen ab.
ZB hier:
https://destillen.de/index.php?main_pag ... v2rehkqel6
https://destillen.de/index.php?main_pag ... v2rehkqel6
Andere Anbieter findet man mit Suchworten wie "Schliessmann, VZ", "Schliessmann, VF, Kartoffel", SEBStar, SEBamyl.
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derwo
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Re: Amylasen

Beitrag von derwo »

Das Grundproblem beim Getreidemaischen ist also, daß die erste bzw die gröbste Arbeit (das Verkleistern) die höchste Temperatur verlangt, bei der die Werkzeuge für die feineren Arbeiten aber dann leider kaputtgehen. Und daß auch die mittlere Arbeit der Alpha-Amylase eine höhere Temperatur verlangt, als die ganz feine der Beta-Amylase oder der Glucoamylase. Wäre es andersherum, alles wäre viel einfacher.

Rezepte, die das nicht bedacht haben, wie zB Bierrezepte, gären niemals komplett trocken, selbst wenn sie mit hohem Enzymüberschuss (zB reine Malzmaischen) gemaischt wurden. Aber bei Bier muss ja auch eine gewisse Restsüsse übrigbleiben. Da die ersten Hobbybrenner, die sich an Whisky gewagt hatten, auch Hobbybrauer waren, sind bis heute die meisten Whiskymaischrezepte aus dem Internet oder aus Büchern leider Bierrezepte ohne Hopfen und daher ziemlich ungeeignet oder zumindest sehr uneffizient.

Es gibt zwei Methoden, trotz dieser für uns ungünstigen Temperaturbeständigkeiten eine trocken ausgegärte Maische zu bekommen. Die erste findet statt, wenn man mit Abläutern vergären möchte, also zB bei der Herstellung von Malt Whisky. Die zweite bei Bourbon, wo man nicht abläutert und möglichst wenig Malz verwenden will:

1. Maischen mit mehreren Aufgüssen:
Man maischt zuerst bei einer Temperatur, bei der ein Großteil der Enzyme überlebt, läuert dann ab und maischt das halb ausgelaugte Getreide noch mindestens einmal bei einer sehr heißen Temperatur, wobei die Verkleisterung und grobe Zerteilung der restlichen Stärke stattfindet. Dann vereinigt man die Aufgüsse, und die Enzyme aus dem ersten Aufguss werden die nur grob zerkleinerten Moleküle des zweiten Aufgusses bis hin zur kompletten Vergärbarkeit weiter zerteilen.

2. Maischen mit gezielter und gestaffelter Malz- oder Enzymzugabe:
Man gibt den Malz nicht von Anfang an sondern erst später hinzu. Oder (besser) etappenweise an mehreren Zeitpunkten. Also zB kocht man erst den Mais ohne Malz, lässt dann abkühlen und gibt bei einer bestimmten Temperatur (einem Kompromiss zwischen den Erfordernissen der Alpha- und der Beta-Amylase) den Malz hinzu. Oder etwas komplizierter: Man rührt vor dem Verkleistern eine Kleinmenge Malz in den Mais ("premashing"), dadurch ist die Maische schonmal etwas flüssiger und verkleistert daher besser. Nach dem Verkleistern gibt man bei einer noch recht hohen Temperatur eine weitere Kleinmenge Malz dazu. Diese Enzyme gehen dann alle kaputt, aber dafür ist die Stärke schon sehr zerkleinert. Die größte Malzportion kommt dann bei einer sehr niedrigen Temperatur dazu, um die Beta-Amylase möglichst lang aktiv zu haben. Die Gesamtmenge an benötigtem Malz ist bei dieser Methode mit mehreren Malzzugaben geringer, als wenn man den Malz auf einmal zugibt. Das funktioniert natürlich auch bei zugegeben Enzymen (aber bei anderen Temperaturen). Da diese Enzyme nicht viel kosten, stellt sich für die Produzenten aber die Frage, ob ein schneller und einfacher Prozess mit dafür mehr Enzymen nicht billiger ist als ein komplizierter und langwieriger mit weniger.