Enzim eksogen

Kebanyakan enzim eksogen berasal dari mikroba, meskipun ada dua pengecualian: amilase dari malt enzim yang tinggi, dan papain, suatu enzim proteolitik dari buah pepaya. Enzim secara komersial dihasilkan melalui ekstraksi bahan tanaman, dan selanjutnya pemurnian, konsentrasi dan standarisasi. Enzim mikroba berasal dari bakteri atau jamur dan diproduksi dengan cara fermentasi.

Proses pembuatan bir

Proses pembuatan bir tradisional dimulai dengan proses malting dan diikuti oleh pembuatan bir yang prose (Gambar 1). Di zaman modern, kedua proses ini umumnya dilakukan oleh perusahaan yang berbeda.

proses bir
Gambar 1. Proses Pembuatan Bir

Proses malting

Dalam proses malting, biji gandum barley dibasahi sehingga mengaktifkan gandum untuk berkecambah. Aktivasi ini melibatkan intermiten pembasahan dan aerasi, agar biji-bijian tidak tenggelam dengan waktu sekitar 48 jam. Proses selanjutnya adalah perkecambahan, yang memerlukan waktu sekitar 4-5 hari. Biji diletakkan di palungan dengan lantai berlubang agar udara menjadi lembab. Suhu ±15°C. Langkah pembakaran kapur adalah inaktivasi dari pertumbuhan biji, dengan memanaskan biji dalam udara panas. Tergantung pada suhu dan waktu, warna dan rasa pada komponen terbentuk. Langkah terakhir adalah penghilangan akar dari biji-bijian.

Spesifikasi malt

Biasanya parameter kualitas menggunakan metode yang direkomendasikan, dari Institute of Brewing (IOB), American Society of Kimiawan Bir (ASBC) atau Konvensi Eropa Brewery (EBC), metode yang menunjukkan tingkat kesamaan bir. Tabel 3.1 menunjukkan parameter yang paling penting digunakan dalam analisis malt khas dan makna mereka bagi proses pembuatan bir dan kualitas akhir bir.

Secara khusus, undermodification bagian dari biji-bijian barley malt tidak selalu dikenali dalam parameter modifikasi, dan dapat menyebabkan masalah tak terduga di kinerja pembuatan bir.

 Proses pembuatan bir

Selama menumbuk, malt digiling ditambahkan ke dalam air mengekstrak semua komponen dari gandum. Biasanya minuman keras untuk gandum. Pemulihan ekstrak biasanya sebesar 80% dimana sekitar dua pertiganya cocok untuk fermentasi. Seperti halnya kandungan ekstrak gula fermentasi, misalnya maltodekstrin dan protein.

Lautering

Setelah ekstraksi, bahan mudah larut dipisahkan dari mash. Ekstrak yang dihasilkan disebut ‘Wort manis’. Pengolahan tradisional dilakukan pada sebuah ‘Lauter tun‘. Jenis pemisahan memanfaatkan lambung dari malt, sebagai filter. Setelah penggilingan, ekstrak yang tersisa dicuci dengan air. Seluruh proses dilakukan pada sekitar 75 ° C selama 2-5 jam.

Perebusan Wort

Selama pemanasan, uap yang dilepaskan dan volatil dihilangkan, meliputi aldehid dan belerang. Setelah perebusan, protein tak larut, polifenol (tergantung pada hop yang digunakan) dihilangkan dari padatan hop pada wort. Selanjutnya wort didinginkan dan di aerasi.

Fermentasi

Wort yang kaya nutrisi dipompa dalam fermentor, dan ditambahkan khamir. Pada tahap aerobik, khamir mulai tumbuh sekitar empat sampai lima kali. Setelah kondisi menjadi anaerobik, khamir berhenti tumbuh dan metabolisme menghasilkan etanol dan komponen volatil. Proses fermentasi selesai ketika sebagian gula sudah di fermentasi dan dikonversi yang berlangsung selama 1 minggu pada suhu 100 °C.

Pematangan, filtrasi dan klarifikasi

Pada akhir fermentasi, sebagian besar khamir telah mengendap di bagian bawah tangki. Sebagian di keluarkan, sebagian lagi digunakan kembali untuk fermentasi berikutnya. Selama fase pematangan, beberapa komponen, seperti diacetyl, akan dikonversi oleh khamir yang tersisa menjadi senyawa yang lebih disukai. Setelah proses ini, sisa khamir dihilangkan dengan cara distabilkan saat filtrasi dengan mengilangkan protein, polifenol dan silika.

Enzim dalam proses pembuatan bir

Enzim saat malting

Selama proses malting enzim amylase, glucanase, protease dan hemicellulase diaktifkan. Akibatnya malt menjadi lebih mudah untuk penggilingan dan ekstraksi karbohidrat. Hal itu dilakukan untuk menghasilkan malt yang homogen.

Enzim saat mashing

Selama proses malting beberapa enzim sudah aktif dan siap mendegradasi berbagai substrat polimer, seperti kanji, glukan, protein, dll. Penambahan enzim protease, amylase dan glucanase membantu meningkatkan degradasi substrat polimer.

Enzim pendegradasi protein

Penumbukan dimulai dengan degradasi protein malt, protease dan peptidase sebagai hasil dari termostabilitas yang lebih rendah dibandingkan enzim lain yang terlibat pada suhu 45-550C. Enzim ini disebut exoprotease dan endoprotease yang memproduksi asam amino bebas dan peptida (oligomer asam amino), dan protein yang lebih kecil (sehingga lebih mudah larut). Selama proses malting, terjadi degradasi protein terutama pada malt kualitas rendah, enzim eksogen membantu peningkatan amino nitrogen bebas yang diperlukan untuk fermentasi. Degradasi protein berlebih harus dicegah karena menyebabkan pembentukan warna dan dapat mempengaruhi busa pada bir.

Degradasi diding sel oleh enzim.

Degradasi dinding sel dilakukan oleh glucanases. Masalah degradasi dinding sel tidak sempurna berdampak negatif pada polisakarida pada saat lauthering, filtrasi bir, dan juga pada stabilitas koloid bir. Polisakarida paling penting untuk menurunkannya adalah β-glukan.

Starch-converting enzim

Pengkonversian pati (dalam malt sekitar 60%, dimana sekitar 25% adalah amilosa dan amilopektin 75%) dilakukan oleh berbagai enzim amilosa. Amilosa terdiri dari unit-unit glukosa yang dihubungkan menjadi 1, sementara amilopektin memiliki hubungan 1-6, sehingga menjadi polimer bercabang. Enzim-enzim amilosa dalam malt adalah amilase, 3-amilase dan membatasi dekstrinase.

Enzim dalam tambahan masak.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tambahan diterapkan dalam pembuatan bir karena relative murah dibandingkan dengan barley yang sumbernya adalah jagung, beras atau gandum. Semua jenis serealia membutuhkan penggunaan pati dalam merendahkan enzim, atau sirup gula yang digunakan. Kelemahan dari sirup gula adalah bahwa mereka mungkin akan memberikan efek pada saat fermentasi, karena komposisi gula tidak seimbang.

Enzim yang paling optimal adalah dari Bacillus yang stabil pada kondisi panas dan tidak menghasilkan banyak gula bebas yang akan merugikan pada fermentasi. Penerapan enzim jenis ini sangat cocok bila sumber pati adalah selain serealia (misalnya jagung, beras, dan sorgum), suhu gelatinisasi ini adalah sekitar 63º C. Enzim yang paling stabil adalah B. licheniformis yang optimal hingga suhu 105º C, sedangkan enzim tersebut memiliki stabilitas yang kurang (suhu 80º C). Enzim ini memerlukan minimal 50 ppm kalsium dalam air. Dalam pembuatan bir gandum, enzim yang sama yang diperlukan seperti dalam malt (yaitu proteolitik, glukolitik, dan amilolitik). Seringkali amylase termostabil pada suhu tinggi dalam pembuatan yang digunakan untuk konversi pati.

Filtrasi Enzim

Lautering adalah bentuk lain dari filtrasi dan bubur dan biasanya dilakukan pada apa yang disebut ‘menumbuk’ pada suhu 75-78º C, hampir semua enzim malt sudah tidak aktif pada suhu tersebut. Hanya sebagian kecil jumlah sisa α-amilase dengan suhu filtrasi relatif rendah yang telah digunakan. Selama sparging, butir ini dihabiskan di air, filtrasi pada suhu 75-78º C, suhu tinggi yang disukai karena viskositas berkurang, pemisahan mort tertinggi sampai batas tertentu meningkat dalam pemulihan. Jika jumlah malt tambahan yang digunakan pati dapat dirilis dalam siklus. Enzim amilolitik hanya menunjukkan terbatas jumlah aktivitas pada tahap ini sehingga dapat mengakibatkan pati polimer yang terbawa dalam wort tersaring, terutama jika menggunakan sparging.

Enzim dalam fermentasi

Melalui aktivitas enzim dalam sel khamir, molekul gula (DP<4) yang diambil dalam fase anaerob diubah menjadi etanol dan karbondioksida dan asam amino diubah menjadi protein khamir dan beberapa komponen motivasional, misalnya fenil etanol seperti dekstrin, (3-glukan dan protein larut dalam metabolisme oleh strain khamir bir).

Dalam masalah filtrasi bir, β-glukonase dapat ditambahkan ke fermentor atau selama pematangan, glukan yang dinyatakan akan menyebabkan filter untuk memblokir. Aplikasi enzim selama fermentasi adalah untuk mengurangi masalah pada tahap akhir. Setelah menganalisa bahan yang digunakan dengan menggunakan enzim jamur α-amilase atau β-glukonase dapat diterapkan.

Penanganan Fermentasi

Fermentasi bir beralkohol 5% biasanya memakan waktu 6-10 hari. Jenis gula seperti glukosa, maltosa, dan sukrosa maltotriose dapat difermentasi, sedangkan maltodekstrin dengan lebih dari tiga unit glukosa tidak dapat difermentasi.

Salah satu masalah yang paling menyusahkan saat pembuatan bir adalah ‘hanging fermentation’ dimana redaman tidak dicapai dalam waktu fermentasi yang normal (atau bahkan tidak sama sekali). Masalah komposisi karbohidrat seimbang dapat dikontrol selama fermentasi dengan bantuan eksogen α-amilase yang akan memperbaiki sakarifikasi selama proses menumbuk.

Amyloglucosidase eksogen juga dapat digunakan untuk menyimpan sejumlah bir jika masalah ketidak mampuan untuk memetabolisme mutasi khamir terjadi. Maltotriose kemudian akan terdegradasi menjadi gula yang lebih sederhana, dan ini selanjutnya dapat difermentasi.

Dalam kekurangannya asam amino sebagai makanan khamir dapat diatasi dengan memastikan gangguan protein yang lebih baik dalam siklus menumbuk, baik oleh protease atau penggunaan eksogen exo-peptidases.

Enzim dalam Pematangan

Enzim eksogen dapat memperbaiki degradasi yang tidak lengkap dari pati dan glukan yang dapat menyebabkan masalah filtrasi bir atau masalah kabut bir di akhir, enzim eksogen juga dapat digunakan selama pematangan. Penambahan yang baik dilakukan setelah mentransfer ke tangki pematangan, sehingga pencampuran enzim dikendalikan.

Jumlah konversi menyebabkan perubahan rasa yang terjadi selama pematangan. Salah satu tujuan pematangan adalah untuk menyerap diacetyl, yang dianggap sebagai rasa dalam bir. Komponen ini diproduksi oleh khamir selama fermentasi utama. Spontan konversi dari prekursor diacetyl acetolacate menjadi sangat lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan meningkatkan suhu pada akhir fermentasi utama, tetapi ini juga akan meningkatkan laju reaksi lainnya, beberapa di antaranya yang tidak diinginkan (terkait dengan stres ragi, autolisis). Oleh karena itu enzim (mikroba Bacillus) dikembangkan untuk mengkonversi acetolactate-ke acetoin, sebelum dapat dikonversi menjadi diacetyl. Enzim ini disebut acetolactate dekarboksilase (ALDC).

Chill Proofing Enzymes

Jika tidak ada tindakan pencegahan yang diambil, bir akan kehilangan rasa dan aroma yang diinginkan. Partikel kabut dingin biasanya berkembang melalui pengompleks protein dan polifenol (tanin). Proses ini adalah reversibel pada saat pemanasan dan pendinginan. Oleh karena itu strategi telah dikembangkan untuk meningkatkan stabilitas koloid.

Pendekatan enzimatik dilakukan untuk menurunkan kabut pembentuk protein sehingga protein-polifenol tetap kompleks. Biasanya, enzim yang dipilih adalah papain. Jika bir dipasteurisasi pada suhu di atas 70°C, papain akan benar-benar hancur (dilemahkan). Dibandingkan dengan teknik stabilisasi lain (misalnya PVPP), metode ini sangat mudah dioperasikan dan juga biaya yang efektif. Pendekatan lain enzimatik menggunakan polyphenol oxidase (Biofresh) sedang diselidiki.

 

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *