E – wie Enzyme

Whisky ABC Enzyme

Was sind Enzyme?

Enzyme sind meist Proteine (= Eiweiße), die als Biokatalysatoren bestimmte chemische Reaktionen beschleunigen können, ohne dass sie dabei selbst verĂ€ndert werden. Allen Enzymen gemein ist die Endung „ase“.

YouTube

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die DatenschutzerklÀrung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

Wo befinden sich die Enzyme?

Bestimmte Enzyme sind bereits in der Gerste enthalten. Meist befinden sie sich dort jedoch in einem schlafenden, sprich inaktiven Zustand. WĂ€hrend der Keimung werden sie aufgeweckt bzw. aktiviert. Der Großteil der Enzyme wird also wĂ€hrend des MĂ€lzungsprozesses in der Keimphase im Gerstenkorn gebildet.

Was ist das Ziel der Enzyme?

Ziel der Enzyme ist es, die in der Gerste enthaltene StĂ€rke in kleine, gĂ€rfĂ€hige Zucker abzubauen, damit im nĂ€chsten Prozessschritt der Whiskyherstellung – die Fermentation bzw. alkoholische GĂ€rung – diese von der Hefe in Alkohol umgewandelt werden können.

Was ist StÀrke?

StĂ€rke ist ein in der Pflanzenwelt weit verbreitetes, organisches BiomolekĂŒl und in der Gerste mit einem Anteil von etwa 60 Prozent enthalten. Es ist ein Riesen- oder MakromolekĂŒl – in Form eines Vielfachzuckers – welcher ausschließlich aus dem Einzelbaustein Glucose (= Traubenzucker) zusammengesetzt ist. Die einzelnen Glucose-Bausteine verknĂŒpfen sich an einer bestimmten Stelle im MolekĂŒl miteinander und bilden dadurch lange Zuckerketten, die sich zu einer Spirale formen. Dieses spiralförmige Riesengebilde nennt man Amylose. Die Glucose-Bausteine können sich jedoch auch ĂŒber eine andere Stelle im MolekĂŒl mit ihren Nachbarn verbinden. Dadurch entstehen lange Zuckerketten, die starke Verzweigungen aufweisen. Diese verzweigte Form wird Amylopektin genannt. StĂ€rke besteht etwa zu 20 bis 30 Prozent aus Amylose und zu 70 bis 80 Prozent aus Amylopektin.

Wie funktioniert der biochemische StÀrkeabbau?

Machen wir dazu gedanklich einen Schnitt durch das Gerstenkorn. Dabei erkennt man kleine KĂŒgelchen, die sogenannten StĂ€rkegranula, die von einer schĂŒtzenden Schicht umgeben und in eine Eiweißmatrix eingebettet sind. ZunĂ€chst mĂŒssen diese StĂ€rkekĂŒgelchen freigelegt werden. Dazu baut eine bestimmte Klasse von Enzymen, die Cytasen, die stĂ€rkeumhĂŒllende Schutzschicht auf biochemischem Wege ab. Die Eiweißmatrix, in denen die StĂ€rkekĂŒgelchen eingebettet sind, wird mit Hilfe von sogenannten Proteinasen abgebaut. Die Abbauprodukte dieser Enzyme sind verschiedene AminosĂ€uren, die wiederum als Nahrungs- und Wachstumsquelle fĂŒr die Hefe bei der spĂ€teren Fermentation benötigt werden. Die freigelegten und nunmehr zugĂ€nglichen StĂ€rkekĂŒgelchen können mit einer dritten Klasse von Enzymen, den Amylasen, in kleinere Fragmente abgebaut werden. Dabei zerlegt die alpha-Amylase die langen Glucose-Ketten der StĂ€rke in kleinere Fragmente, sogenannte Dextrine, sowie in Zuckern mit niedrigerem Molekulargewicht. Beta-Amylase hingegen schneidet immer vom Ende einer Zuckerkette her genau zwei zusammenhĂ€ngende GlucosemolekĂŒle (= Maltose) ab. Alpha-Glucosidase wiederum entfernt von den Enden der Zuckerketten immer nur ein einzelnes GlucosemolekĂŒl, wĂ€hrend die Grenz-Dextrinase die Verzweigungen im Amylopektin der StĂ€rke abtrennt. Die dabei gebildeten, kĂŒrzeren Zuckerketten können von den anderen Enzymen in gleicher Weise weiter zu gĂ€rfĂ€higen Zuckerbausteinen abgebaut werden.

Bei welcher Temperatur arbeiten die Enzyme?

GrundsĂ€tzlich wirken die fĂŒr die Maische relevanten Enzyme bei Temperaturen zwischen 40°C und 80°C, wobei jedes Enzym bzw. jede Enzymklasse einen eigenen optimalen Temperaturbereich hat, innerhalb dessen die biochemischen Prozesse schnellstmöglich und mit hoher Ausbeute ablaufen. Das bedeutet, dass fĂŒr den enzymatischen Abbau von StĂ€rke sowohl eine bestimmte Temperatur als auch eine bestimmte Zeit die maßgeblichen Parameter darstellen und somit eine enorm wichtige Rolle fĂŒr einen optimalen Maischeprozess spielen. Das Temperaturoptimum einiger der stĂ€rkeabbauenden Enzyme liegt bei 62°C bis 65°C, was in etwa der Temperatur des ersten Maischwassers entspricht. Diese hohe Temperatur fĂŒhrt zu einem Quellen und Platzen der StĂ€rkekĂŒgelchen (= Verkleisterung), und erleichtert so den Zugang der Enzyme zur StĂ€rke und deren Abbau. Nach einer Einwirkzeit von etwa 30 Minuten wird die gebildete, zuckerhaltige WĂŒrze ĂŒber den Siebboden des LĂ€uterbottichs – der Mashtun – abgelassen, wĂ€hrend zeitgleich von oben frisches Wasser mit einer jetzt höheren Temperatur zugegeben wird. Dies hat den entscheidenden Hintergrund, dass noch verbliebene StĂ€rkekĂŒgelchen in der Gerste ebenfalls verkleistert und damit fĂŒr die Enzyme zugĂ€nglich gemacht werden.

Was geschieht mit Enzymen bei höheren Temperaturen?

Die höhere Temperatur ĂŒberleben zwar nicht mehr alle Enzyme. Doch diejenigen, die nicht sofort thermisch inaktiviert werden, nutzen die verbleibende Gelegenheit, weitere StĂ€rke zu kleineren ZuckermolekĂŒlen abzubauen.

Wo liegen die Temperaturoptima der Maischeenzyme?

Die alpha-Amylase ist in einem Temperaturbereich von 65°C bis 75°C stabil. Die anderen Enzyme sind etwas weniger hitzestabil und denaturieren mit der Zeit frĂŒher. So liegt das Temperaturoptimum von beta-Amylase bei 60-65°C, das von Grenz-Dextrinase bei 55-60°C und das der alpha-Glucosidase unterhalb von 45°C.

Wieviel StÀrke wird zu Zucker umgewandelt?

Am Ende des Maischens sind durch enzymatischen Abbau ungefÀhr 80 Prozent der StÀrke in gÀrfÀhige Zucker umgewandelt worden.

Welche Rolle spielt der Proteinanteil in der Gerste?

Der Proteingehalt im Gerstenkorn sollte nicht zu hoch sein. Denn viel Protein bedeutet gleichzeitig weniger StĂ€rke und dies wiederum weniger Zucker, was letztlich zu weniger Alkohol fĂŒhrt. Der Proteingehalt sollte aber auch nicht zu niedrig sein, da die Hefe die aus den Proteinen mit Hilfe der Proteinasen abgebauten AminosĂ€uren als Nahrungs- und Wachstumsquelle benötigt. Als vernĂŒnftiger Kompromiss hat sich ein Proteingehalt im Gerstenkorn von etwa 10 Prozent herauskristallisiert.

To top