Fra malt til urt

Dette afsnit handler om de processer, der løber forud for selve bryggeprocessen, dvs. omdannelsen af maltbyg til den færdige urt, der skal bruges under gæringen.

Malt, dvs. spiret byg, er den fundamentale råvare til ølbrygning. Malten bidrager til øllets smag og farve, yderligere er dens proteiner vigtige for dannelsen af skum og sidst, men ikke mindst er den næringskilde for gæren. Byg har et naturligt indhold af stivelse, som findes i små stivelseskorn i frøhviden, se Figur 1. Byg, der bruges til malt, også kaldet maltbyg, adskiller sig fra almindelig byg ved at have et højt stivelsesindhold. Stivelsen nedbrydes bl.a. til maltsukker, der under gæringen omdannes til alkohol. For at maltsukkeret kan blive tilgængeligt for gæren, skal stivelsen i bygkornene først frigøres og nedbrydes. Herefter kan gæren starte med at lave alkohol.

Fremstilling af malten foregår i tre trin: Støbning, maltning, tørring - og kan evt. afsluttes med en ristning. Derefter knuses malten og blandes med vand, hvorefter mæskningen igangsættes. Denne opløsning filtreres og koges med humle. Resultatet af disse processer er ølurten, der skal bruges i bryggeriet. Alle de nævnte trin vil blive behandleti detaljer i de følgende afsnit.

Støbning

Under støbningen udblødes bygkernerne i vand i ca. 48 timer, og de optager vand, indtil vandindholdet når ca. 42-48 %. Når vandindholdet når op på dette niveau, vil kimen starte med at producere et hormon, der hedder gibberellinsyre. Gibberelinsyren igangsætter spiringen. Hormonet transporteres til aleuroncellerne, hvor det starter dannelsen af en række enzymer.

Maltning

Maltning er bryggerens fagudtryk for den kontrollerede spiring af bygkerner, der foregår på et malteri. Efter støbningen overføres bygkernerne til spirekasser, hvor de får lov til at spire videre i ca. fem dage. I malteriet spires bygkerner i portioner på 1000 ton under ensartede betingelser. Kernerne bliver vendt en gang imellem, for at de kan vokse seperat. Hvis rødderne ikke vendes, vil de vikles ind i hinanden og dermed være meget svære at skille ad. Som en naturlig del af spiringsprocessen, danner aleuronlaget og kimen enzymer, der er i stand til at nedbryde de næringsreserver (stivelse og protein), der opbevares i frøhviden.

Stivelsekornene er omgivet af en proteinmatrix, som skal nedbrydes af proteaser (proteaser er enzymer der nedbryder proteiner, ved at spalte deres peptidbindingen, disse dannes i aleuron- og scutellumlagene), før de stivelsesnedbrydende enzymer kan få adgang til stivelsen. Yderligere indeholder frøhviden blandt andet β-glucaner, som er strukturelle komponenter af cellevæggen i frøhviden .

Figur 1: To forskellige tværsnit af byg. Frøhviden i den modne bygkerne og i malten består af døde celler, mens kimen og aleuronlaget er levende. Det er i aleuron- og scutellumlagene at &αlpha;-amylaserne dannes. (Aleurone: aleuronlag; endosperm: frøvide; scutellum: skjoldblad; embryo: kim; husk: skal. Bemærk at tegningen er lidt misvisende: aleuronlaget strækker sig også uden om kimen)

To vigtige stivelsesnedbrydende enzymer er aktive under maltningen, nemlig α-amylase og β-amylase. α-amylasen dannes under spiringen i aleuronlaget, α-amylasen ligger derimod som et inaktivt enzym i bygkernens frøhvide, men den aktiveres under spiringen. De to enzymer har forskellig funktion, idet α-amylase klipper de lange stivelsesmolekyler i mindre stykker af varierende længde hvorimod β-amylase frigør to sammenhængende glukosemolekyler fra hvert af de lange stivelsesmolekyler. Forskellen skyldes, at α-amylase er en endoamylase og hydrolyserer α-1,4 bindinger inde i stivelsesmolekylet, mens β-amylase er en exoamylase, der hydrolyserer α-1,4 bindinger fra den ikke-reducerende ende af stivelsemolekylet ved frigivelse af maltsukker (også kaldet maltose). Forskellene på de to amylaser er illustreret i Figur 2.

Figur 2: Nedbrydning af stivelse.

Ud over α-amylase og β-amylase dannes også β-glucanaser, således at β-glucanerne i frøhvidens cellevægge kan nedbrydes. Når cellevæggene nedbrydes, betyder det, at amylaserne får lettere adgang til stivelseskornene. Ud over at give amylaserne lettere adgang til stivelsen, er det meget vigtigt, at en stor del af β-glucanerne i frøhviden er fjernet, inden ølurten skal filtreres, da for høje mængder af β-glucaner forårsager langsom filtrering. Når β-glucaner opløses i vand, dannes der en meget viskøs (tyktflydende) opløsning, som kan stoppe filtret.

Tørring

Efter spiringen tørres kernerne med varm luft (også kaldt kiln-tørring). Herefter kan kernerne ristes, hvilket benyttes ved produktion af mørkere øltyper. Temperaturen under tørringen og ristningen er altafgørende for maltens karakteristika og farve. Ristes malten ved lav temperatur, bliver den lys, ristes malten derimod ved en høj temperatur, får man en meget mørkere malttype, idet der dannes kemiske bindinger mellem eksempelvis fedtsyrer eller aminosyrer. Når malten ristes ved høje temperaturer, inaktiveres en stor del af enzymerne desuden ved denaturering .

Fremstillingen af malten er en efterligning af den spiring, der foregår i bygkerner, når de sås på marken om foråret. Når bygkernerne i jorden optager vand på grund af jordens fugtighed, vil kimen danne hormonet gibberellin, der igangsætter spiringsprocessen. α-amylase dannes i aleuronlaget og β-amylaserne aktiveres, således at stivelsen i frøhviden nedbrydes - og proteaser danner aminosyrer og små peptider. Kimen bruger den energi, der er i den nedbrudte stivelse og protein til at spire. Når det første grønne blad ser jordens overflade, er det ikke længere nødvendigt med energi fra den nedbrudte stivelse og protein, da planten nu kan udføre fotosyntese. Frøhviden kan således opfattes som bygkernens ”madpakke” og bruges som energi, når foråret kommer. Det er vigtigt, at man på malteriet stopper spiringen efter fem dage, da stivelsen ellers vil bruges til at danne spirer og rødder, hvilket ikke er smart, når man er interesseret i at brygge så meget øl som muligt.

Efter tørringen fjernes spirer og rødder fra bygkernerne, og den færdige malt er klar til det næste trin i bryghuset. α- og β-amylaserne, der blev dannet/aktiveret under maltningen, bevares i malten (hvis ikke den ristes ved for høje temperaturer), men enzymaktiviteten udnyttes først under mæskningen.

Mæskningen

Bygkerner kan indeholde mere end 65 % stivelse. Under mæskningen nedbrydes stivelsen til kulhydrater, der kan forgæres. For at give de forskellige stivelsesnedbrydende enzymer optimale forhold til nedbrydning af stivelsen, foregår mæskningen ved forskellige temperaturer. Mæskningen foregår i store kedler (Figur 3).

Den færdige malt bliver kvadret (formalet); dernæst blandes den med vand, og mæskningen begynder. En typisk mæskning består af følgende trin, se Figur 4: Indmæsking (blanding af malt og vand ved 37°C i 10 minutter; opvarming til 52°C for at lade β-glucanaser, β-amylaser og proteaser virke (10-15 minutter); videre opvarmning til 68° C for at lade α-amylaserne virke (fra en halv til en time); til sidst afmæskes ved 72° C i 10-15 minutter for at få den sidste del af stivelsen i opløsningen nedbrudt.

Figur 3. Kobberkedlerne, der bruges til mæskningen. Med tilladelse fra Carlsbergs Forskningscenter.

For at den enzymatiske nedbrydning af stivelsen rigtigt kan gå i gang, er det nødvendigt at øge temperaturen til over 60° C for at gelatinisere (forklistre) stivelsen.

Figur 4: Eksempel på en mæskeprofil. Der findes mange eksempler på mæskeprofiler. α- og β-amylasens aktivitet styres vha. temperaturen under mæskningen, ved at ændre på temperatur og tid får man en bestemt kulhydratsammensætning af den færdige urt. Bemærk, at α-amylase er meget mere varmestabil end β-amylase.

Figur 5: Struktur af maltose og maltotriose, der betår af hhv. to og tre glukosemolekyler, der er bundet sammen af α-1,4 glykosidbindinger.

Figur 6: Struktur af dextrin.

Ved at ændre på mæskningstemperaturen er det muligt at favorisere en enzymreaktion over for en anden, idet forskellige enzymer ikke har samme temperaturoptimum. Desuden vil urten være mindre forgærbar, hvis der anvendes høje temperaturer tidligt under mæskningen, idet enzymerne inakiveres ved denaturering.

Efter mæskningen filtreres mæsken (resultatet af mæskningen) i et sikar eller et mæskfilter. Den faste del der frafiltreres, kaldes masken. Den består blandt andet af skallerne fra malten og den flydende del kaldes urten. Det er urten (også kaldt ølurten), der bruges i bryggeprocessen. Urten smager meget sødt og har en brødagtig aroma.

Masken indeholder blandt andet cellulose og protein. Den bruges til foder i landbruget.

Kogning

Efter filtreringen koges ølurten under tilsætning af humle. Kogningen foregår i brygkedlen og varer ca. en time. Under kogningen inaktiveres og koagulerer de enzymer og proteiner, der er til stede. Samtidigt steriliseres urten – hvilket er vigtigt, da der efterfølgende skal tilsættes ølgær. Derved undgås det, at bakterier eller andre gærtyper kan producere uønskede aromastoffer, der forringer øllet. Når urten koges, ændres koncentrationen af de forskellige kulhydrater i opløsningen ikke, da enzymerne er inaktiverede. De hyppigst forekommende kulhydrater i urten er: maltose, maltotriose, glukose, fruktose, samt en række dekstriner, der betegnes som ikke-forgærbare oligosakkarider .

Efter kogningen har urten en næringsmæssig sammensætning, der gør den velegnet som vækstmedie for gær.