Photo by M. B from FreeImages

Przerwa scukrzająca, to jeden z najważniejszych etapów podczas zacierania słodów. W trakcie jej trwania niefermentowalna skrobia zawarta w słodach zamienia się w cukry, które drożdże będą mogły fermentować. Jednak opis ten jest bardzo powierzchowny, bo za tym procesem, kryje się szereg enzymów, za sprawą których finalny produkt, jakim jest piwo ma tak niepowtarzalny smak.

 

Zacieranie, to – można powiedzieć – kontynuacja procesu słodowania. Polega na namaczaniu słodu w gorącej wodzie o określonych temperaturach. W przypadku przerwy scukrzającej powinna znajdować się ona w przedziale 62°C - 72°C.

 

Enzymy diastatyczne i proteologiczne

 

Podczas przerwy scukrzającej działają dwa rodzaje enzymów.

  • Enzymy diastatyczne, rozbijające skrobię na pojedyncze cząsteczki glukozy:

  • Amylaza: alfa-amylaza (60°C – 75°C), beta-amylaza (55°C - 65°C)

  • Dekstrynaza Graniczna (60°C – 67°C)


enzymy proteolityczne, umożliwiają pracę enzymom diastatycznym:

  • proteinaza/ proteaza [Endopeptydaza (20°C – 65°C)]

  • peptydaza [Egzopeptydaza (20°C – 67°C)]


W nawiasach zakres temperatur, w których działają poszczególne enzymy.

Na każdy z enzymów wpływają rożne temperatury i pH zacieru. Optymalna wartość odczynu dla działania enzymów to 5,5 - 5,8 pH. Poza tym zakresem ich efektywność będzie spadać. Procesami scukrzania sterujemy poprzez zmianę temperatury. Oznacza to, że możesz dostosować ją do pracy poszczególnych enzymów, a w konsekwencji dostosować brzeczkę do pożądanego przez siebie profilu słodowego.

Oczywiście – w trakcie pełnego zacierania udział bierze o wiele więcej enzymów, ale działają one najczęściej w innych temperaturach, lub ich praca jest na tyle marginalna, że nie ma potrzeby ich uwzględniać.

 

Kleikowanie

 

Zapasy skrobi w ziarnie upakowane są w matrycy białkowo-węglowodanowej (jedna z warstw ochronnych w słodzie). Blokuje ona enzymom diastatycznym dostęp do tej skrobi, co za tym idzie – nie mają one na czym pracować. Dlatego właśnie na początku przerwy scukrzającej, za sprawą temperatury, jak i enzymów proteologicznych, ma miejsce kleikowanie. Słód znajdujący się w garze nasiąka wodą, a zawarta w nim skrobia zaczyna się otwierać i upłynniać. Wywar przyjmuje klejącą konsystencję. Dopiero na takim kleiku mogą pracować enzymy diastatyczne. Wyjątkiem jest alfa-amylaza, o czym później.

Najbardziej optymalna temperatura kleikowania wynosi 65°C, ale proces ten zaczyna się już w 60°C. Jest to niezbędny etap przerwy scukrzającej, którego na szczęście (w większości przypadków) nie jesteśmy w stanie uniknąć, więc nie wymaga dodatkowych nakładów pracy.

Teoretycznie najbardziej optymalna temperatura przerwy scukrzającej znajduje się w przedziale pomiędzy 65°C, a 67°C. Ta temperatura jest bowiem kompromisem między kleikowaniem, a denaturacją beta-amylazy. Denaturacja oznacza, że enzym ulega zmianie i nie funkcjonuje tak, jak powinien.

Niższa temperatura wody nie umożliwiłaby wsiąknięcia wody w takich ilościach, by kleikowanie mogło się udać. Z kolei wyższa temperatura również najczęściej nie jest zalecana , ponieważ w temperaturze powyżej 67°C gwałtownie przyspiesza denaturację wcześniej wspomnianej beta-amylazy. Trzeba zaznaczyć, że denaturacja tego enzymu trwa cały czas, nawet przy najniższym progu przyjętych widełek. Niemniej jednak, dla tego enzymu maksymalna temperatura wynosi w teorii 65 °C i po 30 minutach zacierania słodu w tej temperaturze, denaturacji ulega około 75% beta-amylazy, a po godzinie 90%. Jednak mimo to – w wyższej temperaturze szybciej się denaturują, ale też szybciej pracują.

Co ciekawe, świadkami kleikowania możemy być podczas codziennego gotowania, kiedy do zagęszczenia sosu użyjemy mąki.

 

Budowa skrobi

 

Warto przypomnieć sobie z czego właściwie składa się skrobia. Zbudowana jest ona z wielu połączonych ze sobą wiązaniami chemicznymi cząstek glukozy. Ta budowa może przypominać łańcuch, który określa się jako amyloza. Amyloza może występować pojedynczo, ale może być też połączona w bardziej skomplikowane konstrukcje. Wiele połączonych ze sobą amyloz, to amylopektyna. Molekuły amylozy również mogą być rozgałęzione, ale nie tak rozbudowane jak amylopektyna.


Dekstryny


Dekstryny, to wszystkie cukry niefermentowane, czyli te, które zostaną w naszym piwie i nadadzą mu słodkości. Są to wiązania amylozowe, które zbudowane są z co najmniej czterech cząstek glukozy, ale również amylopektyny.

 

Hydroliza

 

Ostatnim terminem, który musimy poznać, jest hydroliza. To reakcja, która przebiega między wodą, a rozpuszczoną w niej substancją. Podczas zacierania hydroliza dotyczy rozbijania wiązań skrobi na mniejsze cząsteczki. Dzieje się to za sprawą enzymów diastatycznych.

 

Co dzieje się w trakcie przerwy scukrzającej?

 

Przerwę scukrzającą przeprowadza się w temperaturach 62°C – 72°C. To właśnie w tym przedziale działają opisane wcześniej enzymy diastatyczne, które – po tym, jak skrobia już się upłynniła (skleikowała), przechodzą do działania.

Trzeba zaznaczyć, że niektóre z enzymów powstają dopiero podczas słodowania, w warstwie aleuronowej ziarna (zewnętrzna warstwa komórek bielma w ziarnach), a niektóre istniały w nim już wcześniej. Te istniejące, to beta-amylaza i połowicznie dekstrynaza graniczna. Jeśli chodzi o resztę dekstrynazy granicznej, to powstaje ona właśnie podczas słodowania. Podobnie jak alfa-amylaza.

Działanie alfa-amylazy i beta-amylazy polega na hydrolizowaniu wiązek pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami glukozy połączonej w amylozy i amylopektyny.

Jednak ich praca nieco się różni – beta-amylaza rozcina jedynie końcówki gałęzi i tworzy tak zwaną maltozę – ta z kolei składa się z dwóch cząstek glukozy. Innymi słowy – beta-amylaza nie jest w stanie hydrolizować innych wiązań, niż dwie połączone ze sobą cząstki glukozy. Dodatkowo nie może ona działać np. na środku łańcucha amylozy – granice jej działania sięgają najbliżej do trzech cząsteczek glukozy od połączenia poszczególnych gałęzi (miejsce to nazywane jest dekstryną graniczną beta-amylazy).

Jeśli chodzi o afa-amylazę – ma ona możliwość rozbijania maltozy na pojedyncze cząsteczki glukozy. Co więcej – może ona rozcinać wiązania w niemal dowolnym miejscu amylozy i amylopektyny, przez co ułatwia prace beta-amylazie, która mając więcej mniejszych kawałków, ma też więcej zakończeń gałęziowych, na których może pracować.

Alfa-amylaza może dostać się na odległość jednej cząsteczki glukozy od rozgałęzienia amylopektyny (dekstryna graniczna alfa-amylazy).

Można powiedzieć, że zacieranie w temperaturach 62°C – 65°C faworyzuje beta-amylazę. Wyższa, 68°C – 72°C, faworyzuje alfa-amylazę.

Tam, gdzie alfa-amylaza nie daje rady, pojawia się dekstrynaza graniczna. Ta rozcina pozostałe łańcuchy na mniejsze, na których znów mogą zacząć pracować alfa-amylaza i beta-amylaza.

Po zalecanych 60 minutach takiej pracy, cała skrobia zawarta w ziarnach słodu jest scukrzona, ale najlepiej jest sprawdzić to za pomocą jodowego wskaźnika skrobi.

 

Co z przerwą scukrzającą w wyższych temperaturach?

 

Jak można było zauważyć wcześniej – zdecydowana większość enzymów przestaje pracować w temperaturze powyżej 67°C. Wyjątkiem jest alfa-amylaza, i to właśnie przez ten enzym widełki zacierania są tak wysokie. Alfa-amylaza może pracować na nieskleikowanej skrobi, ale wtedy spada jej skuteczność, przez co gotowe piwo będzie zawierać więcej dekstryn.

Przy zacieraniu w temperaturach 68 °C – 72 °C skrobia również ulega hydrolizacji, ponieważ alfa-amylaza może wciąż działać. Jednak odczynnik hydrolizowanych wiązań jest o wiele mniejszy, a co za tym idzie, nasze drożdże mają mniej pożywienia. Mimo to, skrobia zostaje rozbita na mniejsze łańcuchy glukozy – nierefermentowalne – dlatego takie piwo jest słodsze.

Na przykład maltoza (składająca się z dwóch cząsteczek glukozy) jest łatwo fermentowana przez drożdże. Z kolei maltrioza (trzy cząsteczki glukozy) jest fermentowana przez tylko drożdże wysokoodfermentujące, ale dopiero wtedy, kiedy drożdże zużyją całą glukozę i maltozę.

Co ciekawe – znana jest zależność między zacieraniem w poszczególnych temperaturach – niższa daje więcej cukrów fermentowalnych, przez co piwo będzie bardziej wytrawne, ale z większą ilością alkoholu. Piwa, które były scukrzane w wyższej temperaturze będą słodsze, bardziej treściwe, ale mniej procentowe.


Podsumowując:

 

Podczas przerwy scukrzającej pracuje kilka enzymów. Niektóre z nich z pomocą temperatury muszą doprowadzić do kleikowania, po czym do pracy mogą przejść enzymy diastatyczne, które hydrolizują skrobię.

Dowolna temperatura 62°C, a 72°C, może dać nam inne efekty – piwo scukrzane w dolnych granicach będzie wytrawne i wysokoprocentowe, a to z wysokich temperatur słodkie i mniej alkoholowe.