Introduktion och inspiration - maltens förbättringspotential

[Niklas]

Hejsan

Jag heter Niklas och har relativt nyligen sugits in i denna oerhört stimulerande hobby. Efter en smakmässigt halvlyckad extraktbryggning mest på skoj i vintras blev jag och min partner in crime riktigt nällade så i slutet av mars sattes den första helmaltsbatchen och den fjortonde står nu på jäsning. Dessa har gjorts med alldeles för mycket spill, slabb och dammalstrande vörtfläckar i mitt kök med hjälp av en 10-liters gryta men detta ska det snart bli ändring på. Men det tar vi i en annan tråd.

Ämnet för dagen är nämligen förbättringspotentialen hos malt. Jag ska under våren skriva ett kandidatarbete inom biologi och tänker slå två flugor genom att skriva om något jag faktiskt kan få användning för. Vinklingen kommer troligtvis vara att genom förädling av korn förbättra enzymen för att effektivisera mäskningsprocessen.

Det jag vill stöta och blöta med er vana hembryggare är var ni tror att den största vinsten ligger? Ett par perspektiv jag såhär på rak arm kommer på är

• Mer effektiv konvertering av stärkelsen runt 65 grader
• Bildning av mer förjäsbara sockerarter genom att utnyttja andra kolkällor än stärkelsen
• Bildning av mer förjäsbara sockerarter genom att ändra stärkelseprofilen

Alla funderingar och frågor är mer än välkomna.
Now shoot!

[Sebastian Berg]

Här finns en intervju med Sabine från Weyermann: http://bryggradio.com/?p=1177

Som hembryggare vet jag inte ifall det ligger i mitt intresse att effektivisera eller optimera utbytet eller tidsåtgången. Det är kanske snarare något som är intressant för större bryggerier där det finns en betydande ekonomisk aspekt till det hela. Kan tänka mig att den färdiga produkten kostar mer för hembryggaren och kanske inte kan erbjudas som olika kornsorter. Men sen är jag ingen expert på biologi och ditt arbete handlar kanske mindre om produktens öde och mer om möjligeterna att modifiera malt.

Lycka till!

[Niklas]

Tackar för länken, ska lyssna så snart jag kan.

Naturligtvis har hembryggare inte den ekonomiska aspekten av mäskningseffektivitet att ta hänsyn till, eller tack och lov ska jag snarare säga. Då hade man nog dragit sig för både det ena och det andra.

Mitt fokus kommer mycket riktigt ligga på själva biologin och möjligheterna att förändra de enzym som är verksamma under mäskningen. Jag har till exempel sett artiklar där forskare GMO:at in enzym som bryter ner cellväggen för att på så sätt öka mängden förjäsbara sockerarter och Carlsberg fokuserar sin forskning på att förändra α-glukosidas för att förbättra utbytet.
Som ni ser så handlar det inte om den (hypotetiska) direkta tillämpningen utan om just möjligheterna.

Tappade förresten precis om den senaste brygden, det första riktiga experimentet. En ljus vete-IPA med Chinook för beskan och Simcoe, Cascade och Citra i en faslig blandning efter det. FG på 1.010 och smaken var väldigt lovande.

[ScrotzaN]

Har inte så jättemkt att komma med här men det jag vet är väl att det kan vara intressant att undersöka olika mäskscheman och hur dessa påverkar förjäsbarhet och utbyte. En klassiker är ju att mäska 60 min i 63-64 grader för beta amylas och sedan 10 min i 68 grader för alfa amylas. Jag har hört talas om andra konstiga mäskscheman som stora bryggerier använder också men där tar min kunskap slut. Det skulle jag tycka var intressant att läsa om ur ett hembryggarperspektiv iaf.

http://otterbo.wordpress.com <-- Öl & Hembryggning!

[Niklas]

En klassiker är ju att mäska 60 min i 63-64 grader för beta amylas och sedan 10 min i 68 grader för alfa amylas.

Det var precis här jag började fundera. Min första idé var att kombinera former av α- och β-amylas som har samma temperaturoptimum för att slippa kompromissen ~66 grader innebär. Detta är helt klart en av vägarna som ska utforskas vidare men jag misstänker att det redan gjorts en del då det känns relativt lätt.
Jag skulle dock gärna arbeta med de övriga enzymen som t.ex. α-glukosidas och debranching enzym, de får inte så mycket uppmärksamhet bland lekmän vilket jag tycker är lite synd. Å andra sidan ska det inte krävas en biokemist för att fixa ihop en simpel ale

[Bee]

Om man gör så att α- och β-amylas har samma temperaturoptimum, blir det inte lite tråkiga öl då?

Man kan ju vilja ha restsötma...

[Thomas Fransson]

Missa inte mältningen osv.

Känns som att skaderecistent korn i kombination med lågt/rimligt proteinvärde och skön uniforma korn är vad som driver utv. Samma ang klimat, vatten och bekämpningsmedel.

En annan faktor är så klart skaltyp och cellmatrix för beteende under kross och påverkan av lakflöde

[Brewsnail]

Varning: en massa kemist-trams finns i texten

Andra kolkällor: Man kör ju etanolframställning från t.ex. bagasse (resterna av sockerrör efter kross), då är det ju cellulosan man bryter ner. Just nu forskas det en del om diverse svampar man kan använda, för att de naturligt producerar cellulaser. Att introducera cellulaser direkt i en växt får mig att fundera en del, eftersom det skulle innebära att växten producerar nåt som kommer bryta ner den. Får man däremot till jäst som producerar cellulas så tycker jag det låter vettigare, men då är jag ju kemist och inte biokemist, även om jag håller på och forskar inom pappers- och massaindustrin, så nedbrytning av växter håller jag ju på med en del, även om det är kemisk nedbrytning utan enzym.

Nu har jag inte siffror på korn, men jag har en del på vete; Vete halm och skal innehåller 25-40% xylan, som vid nedbrytning ger xylos och arabinos (båda pentoser), vilket kanske kan ge diverse smaker om nedbrydningen till etanol inte blir fullständig. Bryter man dessutom ner cellväggarna ordentligt kan man nog få en del problem med utlöst/utfällt lignin (pH under 7 borde ge utfätt lignin), som absolut borde kunna ge smak (troligtvis nåt man vill undvika).

Bryts skalen ner ordentligt, vilket jag visserligen inte tror är helt lätt vid de temperaturerna kan man få ut en väldans massa kisel, plus att det kan vara svårt att få lakvatten att rinna igenom då det antagligen kommer bli gröt av det hela.

[Niklas]

Nu har de mest hysteriska veckorna gått och skolan börjat igen så nu finns det tid för att plocka upp tråden jag nonchalerat

Om man gör så att α- och β-amylas har samma temperaturoptimum, blir det inte lite tråkiga öl då?

Man kan ju vilja ha restsötma...

Jag har läst in mig lite mer på ämnet, bland annat ett kapitel i boken Genetics and Improvement of Barley Malt Quality av Zhang & Li. Här tas bl.a. de fyra huvudsakliga stärkelsenedbrytande enzymerna upp lite snabbt och varken α- eller β-amylas kan fullständigt bryta ner vare sig amylos eller amylopektin. Den förgrenande 1-6-bindningen mellan glukosenheter, till skillnad från de vanliga raka 1-4-bindningarna, skapar dextriner vilka är de molekyler, om jag förstått det hela rätt, som vi uppfattar som restsötma och fyllighet.
Så just restsötman tror jag inte är i fara om man mixtrar med temperaturstabiliteten.

Varning: en massa kemist-trams finns i texten

Andra kolkällor: Man kör ju etanolframställning från t.ex. bagasse (resterna av sockerrör efter kross), då är det ju cellulosan man bryter ner. Just nu forskas det en del om diverse svampar man kan använda, för att de naturligt producerar cellulaser. Att introducera cellulaser direkt i en växt får mig att fundera en del, eftersom det skulle innebära att växten producerar nåt som kommer bryta ner den. Får man däremot till jäst som producerar cellulas så tycker jag det låter vettigare, men då är jag ju kemist och inte biokemist, även om jag håller på och forskar inom pappers- och massaindustrin, så nedbrytning av växter håller jag ju på med en del, även om det är kemisk nedbrytning utan enzym.

Nu har jag inte siffror på korn, men jag har en del på vete; Vete halm och skal innehåller 25-40% xylan, som vid nedbrytning ger xylos och arabinos (båda pentoser), vilket kanske kan ge diverse smaker om nedbrydningen till etanol inte blir fullständig. Bryter man dessutom ner cellväggarna ordentligt kan man nog få en del problem med utlöst/utfällt lignin (pH under 7 borde ge utfätt lignin), som absolut borde kunna ge smak (troligtvis nåt man vill undvika).

Bryts skalen ner ordentligt, vilket jag visserligen inte tror är helt lätt vid de temperaturerna kan man få ut en väldans massa kisel, plus att det kan vara svårt att få lakvatten att rinna igenom då det antagligen kommer bli gröt av det hela.

Kemin välkomnas med öppna armar, bara det görs förståeligt

Jag har skummat lite artiklar om just temperaturstabila cellulaser från svampar och det är rätt spännande men skjuter lite bredvid mitt mål. I kornet finns det nämligen redan gener som kodar för cellväggsnedbrytande enzym, β-glukanas. Dessa uttrycks dock inte förrän under groningen och är naturligt en del av processen i omvandlingen från vilande frö till aktivt växande planta.

Cellväggen i korn är annorlunda uppbyggd än i vete, den består av 75% β-glukan och typ 20% xylan, detta enligt ovan nämnda bok. Eftersom β-glukanas endast går på β-glukan bör inte pentosproblemet finnas eller? Problemet med β-glukanas är att de två formerna som finns har temperaturoptimum omkring 40 grader så de är rätt värdelösa under mäskningen om de inte redan dött under mältningens senare del.
Långtgående nedbrytning av β-glukan är tydligen redan ett mål i förädlingen då höga koncentrationer i vörten ger viskositets- och filtreringsproblem.


En annan lite spännande sak som jag läste i denna rätt roliga bok var att den där smaken av wellpapp och kartong som sägs komma från ivrigt hällande och slabbande har sitt ursprung i ämnet trans-2-nonenal. Detta bildas indirekt genom två lipoxygenaser, enzymer som pillar på syre på fleromättade fettsyror, och trans-2-nonenal bildas så småningom från de oxygenerade fettsyrorna.
Något att briljera med när andan faller på

[Brewsnail]

β-glukan är cellulosa. Du vill inte bryta ner cellulosan. Börjar du göra det kommer det blir kletig gröt av allt, man vill ha hela skal för att underlätta formning av en fungerande silbädd, när man tappar av vörten. Man kan ju ibland behöva tillsätta t.ex. risskal för att hjälpa till där. Dessutom så innehåller skalen väldigt mycket kisel, du vill inte få ut kislet i vörten, det kommer du få om du bryter ner skalen.

Cellulaser kommer inte gå på xylan, så de borde vara stabila, mäskningen är väldigt mild, jämfört med vad man kör när man gör pappersmassa.

Har du kollat vilka nedbrytningsprodukter (kortare sockerkedjor) man får genom cellulaserna? Kan jästen bryta ner dem? Jäst kör ju på stärkelse, α-1-4, om jag kommer ihåg rätt, vilket de alltså kan bryta ner. Bryts cellulosan ner i annat än monosackarider så kommer nog inte jästen kunna använda det ändå.

Konverteringen av stärkelse är rätt snabb, gå egentligen på några minuter. Problemet ligger i att göra stärkelsen tillgänglig, inte i att bryta ner den.

Var i landet befinner du dig?
Jag finns på Fiber- och Polymerteknologi på KTH, där finns det folk som är mycket bättre på kolhydratkemi än jag.

Skulle vi ha jäst som rakt av kunde gå på cellulosa skulle vi antagligen få rejäla problem med att odla saker, eftersom lite jäst skulle kunna börja bryta ner allt ihop =)

[Niklas]

β-glukan är cellulosa. Du vill inte bryta ner cellulosan. Börjar du göra det kommer det blir kletig gröt av allt, man vill ha hela skal för att underlätta formning av en fungerande silbädd, när man tappar av vörten. Man kan ju ibland behöva tillsätta t.ex. risskal för att hjälpa till där. Dessutom så innehåller skalen väldigt mycket kisel, du vill inte få ut kislet i vörten, det kommer du få om du bryter ner skalen.

Cellulaser kommer inte gå på xylan, så de borde vara stabila, mäskningen är väldigt mild, jämfört med vad man kör när man gör pappersmassa.

Har du kollat vilka nedbrytningsprodukter (kortare sockerkedjor) man får genom cellulaserna? Kan jästen bryta ner dem? Jäst kör ju på stärkelse, α-1-4, om jag kommer ihåg rätt, vilket de alltså kan bryta ner. Bryts cellulosan ner i annat än monosackarider så kommer nog inte jästen kunna använda det ändå.

Konverteringen av stärkelse är rätt snabb, gå egentligen på några minuter. Problemet ligger i att göra stärkelsen tillgänglig, inte i att bryta ner den.

Var i landet befinner du dig?
Jag finns på Fiber- och Polymerteknologi på KTH, där finns det folk som är mycket bättre på kolhydratkemi än jag.

Skulle vi ha jäst som rakt av kunde gå på cellulosa skulle vi antagligen få rejäla problem med att odla saker, eftersom lite jäst skulle kunna börja bryta ner allt ihop =)

Jag sitter i Malmö, pluggar på SLU Alnarp och har kontakt med växtförädlingsinstitutionen där. En grupp där pysslar med stärkelsemetabolism så jag hoppas de har koll på läget.

Jag har kikat runt ytterligare och det verkar som om du har helt rätt, aktiviteten hos β-glukanas är inte viktig under mäskningen utan under mältningen och då för att öppna upp cellerna så de övriga enzymerna kommer åt innehållet under mäskningen. Ibland tänker jag inte på vetenskapliga artiklars snäva fokus när jag läser i ett bredare perspektiv


Fortsätter senare, nu måste jag fixa matsäck för morgondagens exkursion!