2220139893702.pdf

# Het proces van gerst tot bier Het proces van gerst tot bier omvat de transformatie van graan tot een gefermenteerd, alcoholisch drankenproduct door een reeks nauwkeurig gecontroleerde stappen [8](#page=8). ### 1.1 De vier hoofdgrondstoffen van bier Bier wordt geproduceerd uit vier hoofdingrediënten: mout, hop, water en gist. Gerst kan niet direct worden gebruikt omdat het zetmeel bevat dat eerst moet worden omgezet in vergistbare suikers [8](#page=8). ### 1.2 Mouten: de transformatie van gerst naar mout Mouten is het proces waarbij gerst wordt voorbereid om enzymen te ontwikkelen die nodig zijn voor het omzetten van zetmeel naar suikers. Dit proces vindt plaats in de mouterij, niet in de brouwerij [8](#page=8). #### 1.2.1 Voorbereiding van de gerst 1. **Voorreiniging:** Gerst wordt gezuiverd van stof, stro, stenen en ijzerdeeltjes om schade aan apparatuur te voorkomen en het weekwater niet te vervuilen [9](#page=9). 2. **Gerstbewaring:** Gerst wordt in silo's bewaard om te herstellen van 'kiemrust' en om een continue aanvoer te garanderen. Tijdens de bewaring is controle van zuurstof, temperatuur en vochtgehalte essentieel [9](#page=9). 3. **Hoofdreiniging:** Gerst wordt gesorteerd op korreldikte om een homogene kieming te verzekeren [10](#page=10). #### 1.2.2 Het eigenlijke moutingsproces 1. **Weken:** Gerst neemt water op gedurende ongeveer twee dagen, waardoor het vochtgehalte stijgt van ca. 12% naar 45%. Het weekwater verwijdert stof en loogt oplosbare stoffen uit. Water- en droogweekperioden worden afgewisseld om kieming te activeren en ademhalingskoolzuur af te voeren. Aan het einde van het weken begint de gerst te ‘ punten’ (kiem begint zichtbaar te worden) [10](#page=10). 2. **Kiemen:** Dit proces duurt gemiddeld 5 tot 7 dagen. Het hoofddoel is de vorming en activatie van enzymen die later de reservestoffen (zetmeel, eiwit) zullen afbreken. Tijdens de kieming ontwikkelen wortel- en bladkiem zich. Celwanden worden afgebroken (cytolyse), waardoor het zetmeel toegankelijker wordt. Stofverliezen door kiemverbruik worden geminimaliseerd. Kieming gebeurt onder gecontroleerde omstandigheden van vocht, temperatuur (10-20 °C) en zuurstof. Er zijn twee systemen voor kiemen: vloer- en pneumatische mouterijen, waarbij pneumatische systemen het meest worden gebruikt [11](#page=11) [12](#page=12) [22](#page=22) [23](#page=23). 3. **Eesten (Drogen):** Groenmout (gekiemde gerst) wordt gedroogd van 45% naar 2-4% vochtgehalte met warme lucht. Dit stopt de kieming en maakt het mout bewaarbaar. Tijdens het eesten ontstaan ook aroma- en kleurstoffen [12](#page=12). * **Bleekmout:** Eerst drogen op 40-45 °C (vocht < 10%), daarna afstoken op 80-85 °C. Enzymen blijven grotendeels behouden [12](#page=12). * **Donkermout:** Drogen op 40-45 °C (vocht 20-25%), dan temperatuur verhogen tot 60-70 °C onder constant vochtgehalte, gevolgd door afstoken tot 105 °C. Hierbij treden Maillardreacties op, die melanoïdinen vormen (kleur- en smaakstoffen) en meer enzymen gaan verloren [12](#page=12) [25](#page=25). #### 1.2.3 Nazorg van het mout 1. **Ontkiemen:** Wortelkiempjes worden verwijderd vanwege hun hygroscopische eigenschappen en bittere smaak; ze worden verwerkt tot veevoeder [12](#page=12) [13](#page=13). 2. **Moutbewaring:** Mout wordt minimaal vier weken bewaard om de wortfiltratie, gisting en klaring in de brouwerij te faciliteren. Bewaring gebeurt in goed gesloten silo's, koud en droog [13](#page=13). 3. **Polieren:** Vlak voor verzending wordt mout gepolijst om stof en losse kafdeeltjes te verwijderen [13](#page=13). ### 1.3 Brouwen: van mout tot wort De brouwerij zet mout, water en hop om in wort, het vloeibare extract dat de basis vormt voor bier [25](#page=25) [8](#page=8). #### 1.3.1 Schroten Mout wordt mechanisch verkleind in een schrootmolen met walsen. Het kaf wordt zo min mogelijk beschadigd omdat het dient als filtreermassa. Het schroot bestaat uit kaf, grove gries, fijne gries en bloem, waarvan de verhouding het extractrendement en filtratie beïnvloedt [13](#page=13). #### 1.3.2 Beslaan Het moutschroot wordt in een maischkuip met water vermengd ('beslaan'). De verhouding moutschroot tot water is cruciaal voor de extractconcentratie. Brouwwater kan watercorrectie nodig hebben om de smaak en pH te beïnvloeden [14](#page=14). #### 1.3.3 Maischen Maischen is een extractieproces waarbij oplosbare stoffen uit het mout in oplossing gaan en onoplosbare stoffen door enzymatische afbraak oplosbaar worden gemaakt. Dit proces vindt plaats onder specifieke temperatuur- en pH-omstandigheden om de enzymen optimaal te laten werken [14](#page=14). * **Enzymwerking:** * 37-45 °C: Afbraak van hemicellulose en gomstoffen, wat de viscositeit verlaagt [15](#page=15). * 45-52 °C: Werking van eiwitsplitsende enzymen (peptidasen) die eiwitten afbreken tot polypeptiden, peptiden en aminozuren. Dit is belangrijk voor gistvoeding en schuimstabiliteit, maar te veel eiwit kan troebelheid veroorzaken [15](#page=15). * 63-73 °C: Afbraak van zetmeel door amylasen. β-amylase zet zetmeel om in vergistbare suikers (voornamelijk maltose) bij 63 °C, terwijl α-amylase bij 73 °C zetmeel vervloeit tot oplosbare, niet-vergistbare dextrinen [15](#page=15). De grenstemperatuur voor enzymwerking in de maisch is 78 °C [15](#page=15). Er zijn twee maischmethoden: * **Infusiemethode:** Temperaturen worden trapsgewijs bereikt door toevoegen van warm water of direct verwarmen [15](#page=15). * **Kookmethode:** Een deel van de maisch wordt gekookt en terug toegevoegd om mechanische modificatie van zetmeel te bevorderen [15](#page=15). #### 1.3.4 Wortfiltratie Het wort (waterige oplossing van opgeloste stoffen) wordt gescheiden van de draf (onopgeloste stoffen zoals kaf en kiemresten) door filtratie. De draf vormt een natuurlijke filtreerlaag. Dit gebeurt in een filtreerkuip of maischfilter. De draf wordt als veevoeder verkocht [16](#page=16). #### 1.3.5 Wortkoken Het wort wordt gekookt om het te stabiliseren en te bitteren [16](#page=16). * **Stabilisatie:** Water verdampt, enzymen worden vernietigd, eiwitten coaguleren en vormen warme troebel ('breuk'). Suikers en aminozuren reageren, wat leidt tot kleurverhoging en pH-daling [16](#page=16) [17](#page=17). * **Bittering:** Hop wordt toegevoegd. Hopharsen en bitterstoffen lossen op en isomeriseren door de warmte, waardoor het bier bitter wordt. Hoplooistoffen dragen bij aan de breukvorming. De vorm van hop (bellen, pellets, extract) beïnvloedt de hoeveelheid hopdraf [17](#page=17). #### 1.3.6 Wortklaren Troebelstoffen (hopdraf, warme troebel) worden verwijderd omdat ze de gisting kunnen remmen. Methoden omvatten [17](#page=17): * **Hopbak:** Voor verwijdering van grove hopbellen [17](#page=17). * **Koelschip, decantatiebak, whirlpool, wortcentrifuge:** Deze methoden scheiden de zwaardere troebeldeeltjes van het wort door bezinking of centrifugale kracht [17](#page=17) [18](#page=18). Er wordt gestreefd naar maximale extractrecuperatie uit de neerslag [18](#page=18). #### 1.3.7 Wortkoelen Het wort wordt afgekoeld tot de juiste gistingstemperatuur (6-10 °C voor ondergist, 18-25 °C voor bovengist). Meestal gebeurt dit met gesloten platenkoelers. Bij afkoeling beneden 60 °C ontstaat koeltroebel (eiwit-looistofverbindingen), die meestal niet wordt verwijderd. Vlak na koeling wordt het wort belucht met steriele lucht voor gistvermenigvuldiging [18](#page=18). ### 1.4 Gisting: van wort tot jongbier Gist zet vergistbare suikers in het wort om in alcohol en koolzuurgas [18](#page=18) [8](#page=8). #### 1.4.1 Hoofdgisting De gist werkt eerst in een aeroob milieu voor vermenigvuldiging en daarna in een anaeroob milieu voor de omzetting van suikers. Gist verbruikt suikers en neemt eiwitachtige en stikstofvrije verbindingen op voor voeding. Het produceert ook organische zuren, hogere alcoholen, esters en aromastoffen die het 'jongboeket' vormen. Hoogmoleculaire suikers en eiwitten worden niet omgezet en dragen bij aan de volmondigheid en schuimstabiliteit van het bier [18](#page=18) [19](#page=19). * **Ondergist (Lage gisting):** Werkt bij lage temperaturen (6-10 °C) en bezinkt naar de bodem [19](#page=19). * **Bovengist (Hoge gisting):** Werkt bij hogere temperaturen (18-25 °C) en komt bovendrijven [19](#page=19). Gisting gebeurt in open of gesloten gistkuipen/tanks, die individueel gekoeld moeten kunnen worden. Na de hoofdgisting wordt de gist afgetapt of afgeschuimd [19](#page=19). #### 1.4.2 Nagisting of lagering Het jongbier wordt bij lage temperatuur (0-2 °C) gedurende 3 tot 6 weken (of langer) gelagerd. Tijdens deze periode vindt een nagisting plaats, waarbij het bier verzadigd wordt met koolzuur. De smaak wordt verfijnd door verestering en reductie van verbindingen. Troebelstoffen bezinken langzaam, waardoor het bier klaart. Sommige bieren ondergaan hergisting in de fles met toevoeging van suiker en gist [19](#page=19) [20](#page=20). ### 1.5 Afvullen van het bier Het gefilterde en gestabiliseerde bier wordt in verpakkingen gedaan [20](#page=20). #### 1.5.1 Bierfiltratie Filtratie is nodig om resterende troebelstoffen (gist, hopharsen, koude troebel) te verwijderen, die de houdbaarheid en helderheid van het bier kunnen beïnvloeden. Methoden omvatten [20](#page=20): * **Biercentrifuge:** Scheidt troebelstoffen door centrifugaalkracht, vaak in combinatie met andere methoden [20](#page=20). * **Platenfilter:** Bier wordt onder druk door filtreerplaten of doeken geperst. Steriele filtratie (verwijdering van bacteriën) is mogelijk [20](#page=20). * **Kiezelgoer (diatomeeënaarde):** Een filterhulpmiddel dat wordt toegevoegd aan het bier en op fijne zeven wordt weerhouden, waardoor verstopping wordt voorkomen [20](#page=20). Vaak wordt een combinatie van kiezelgoerfiltratie en platenfiltratie gebruikt. Het proces moet onder druk plaatsvinden om koolzuurverlies te voorkomen [21](#page=21). #### 1.5.2 Vaten vullen Vaten worden machinaal gereinigd. Het bier wordt isobarometrisch gevuld om schuimvorming en koolzuurverlies te vermijden. Moderne 'keg-vaten' kunnen volautomatisch worden gereinigd en gevuld [21](#page=21). #### 1.5.3 Bottelen Flessen worden gereinigd in een flessenspoelmachine met water en loog. Bottelen gebeurt onder gelijke druk als het bier om koolzuurverlies te voorkomen. Het bier wordt licht overschuimd om lucht te verdrijven en de houdbaarheid te verbeteren [21](#page=21). * **Pasteurisatie:** Soms wordt bier gepasteuriseerd om infecties te voorkomen. * **Flashpasteurisatie:** Bier wordt kort verwarmd (68 °C gedurende 1 minuut) vóór het afvullen [21](#page=21). * **Tunnelpasteurisatie:** Bier wordt na het afvullen verwarmd (62 °C gedurende 20 minuten) en afgekoeld in een tunnel. Dit proces kan een pasteurisatiesmaak veroorzaken [22](#page=22). ### 1.6 Doelstellingen en stadia per fase #### 1.6.1 De mouterij De belangrijkste doelstellingen van de mouterij zijn: * Vorming en activatie van enzymen [22](#page=22). * Cytolyse (afbraak van celwanden) om zetmeel toegankelijk te maken voor amylasen [22](#page=22). * Beperkte zetmeelafbraak (max. 10%) om de productie van vergistbare suikers voor de brouwerij te reserveren [22](#page=22) [23](#page=23). * Proteolyse (eiwitafbraak) voor de vorming van oplosbaar eiwit en vooral α-aminostikstof voor gistvoeding [22](#page=22) [23](#page=23). * Vorming van smaak- en aromacomponenten via Maillardreacties (vooral bij donkermout) [23](#page=23) [25](#page=25). **Stadia van moutbereiding:** 1. Voorbereiding gerst (transport, voorreiniging, weging, bewaring, hoofdreiniging/kalibratie) [23](#page=23). 2. Weken (vochtgehalte verhogen tot ≥ 38%) [23](#page=23) [24](#page=24). 3. Kiemen (5-7 dagen) voor enzymproductie en celwandafbraak [23](#page=23) [24](#page=24). 4. Eesten (drogen) om vochtgehalte te verlagen (<5%) en biologische ontwikkeling te stoppen, met behoud van enzympotentieel [23](#page=23) [24](#page=24). #### 1.6.2 De brouwerij De doelstellingen van de brouwerij zijn: * Afbreken van hoogmoleculaire inhoudstoffen van mout tot vergistbare suikers en eenvoudige stikstofverbindingen [25](#page=25). * Zorgen voor bitterheid en aroma door toevoeging van hop [25](#page=25). * Steriel maken van het wort [25](#page=25). * Fermenteren van vergistbare suikers tot alcohol en CO₂ [25](#page=25). * Stabiliseren en afvullen van bier [25](#page=25). **Stadia van bierbereiding (brouwerij):** 1. Moutbewaring [26](#page=26). 2. Schroten en inmaischen [26](#page=26). 3. Maischen [26](#page=26). 4. Wortfiltratie [26](#page=26). 5. Wortkoken (met toevoeging van hop) [26](#page=26). 6. Wortklaren [26](#page=26). 7. Wortkoelen en wortbeluchting [26](#page=26). 8. Hoofdgisting [26](#page=26). 9. Lagering of nagisting [26](#page=26). 10. Bierfiltratie [26](#page=26). 11. Flessenreiniging en bottelen [26](#page=26). 12. Vatenvulling [26](#page=26). (Pasteuriseren is niet in de figuur weergegeven) [26](#page=26). --- # Enzymen in mouterij en brouwerij Enzymen zijn de drijvende krachten achter de biochemische omzettingen die essentieel zijn voor het omzetten van hoogmoleculaire reservestoffen in de mouterij en brouwerij naar vergistbare suikers en andere nuttige verbindingen. ### 2.1 Belang in mouterij en brouwerij Het brouwen van bier is in essentie een enzymatisch omzettingsproces. De synthese en activatie van deze enzymen vinden plaats tijdens het mouten, specifiek tijdens het kiemproces van gerst. Vervolgens zetten deze enzymen tijdens het brouwen, met name tijdens het maischen, de hoogmoleculaire moutbestanddelen om tot een wortextract dat vergistbare suikers en eenvoudige stikstofverbindingen bevat. Zonder enzymen zouden deze cruciale omzettingen niet plaatsvinden [28](#page=28) [29](#page=29). ### 2.2 Enzymen Enzymen zijn biochemische katalysatoren van eiwitkarakter die de snelheid van chemische reacties verhogen zonder zelf verbruikt te worden. Hun werkzaamheid is zeer specifiek. Veel industriële processen, zoals die in de mouterij en brouwerij, zijn sterk afhankelijk van de werking van enzymen [30](#page=30). #### 2.2.1 Structuur Enzymen behoren tot de proteïnen (zuivere eiwitten) of proteïden (eiwit met een niet-proteïnedeel). Het niet-proteïnedeel kan een co-enzym zijn (reversibel dissocieerbaar) of een prostetische groep (vastgebonden) [30](#page=30) [31](#page=31). * **Specificiteit:** De specificiteit van een enzym ligt in het proteïnedeel, dat verantwoordelijk is voor substraat- en werkingsspecificiteit [31](#page=31). * **Actief centrum:** Het katalytisch werkende deel van het enzym is het actieve centrum, dat complementair is aan het substraat (lock-and-key theorie). Dit centrum kan bestaan uit een holte, spleet, of specifieke ladingen en reactieve groepen [31](#page=31). * **Conformatie:** De vorm van het enzym (tertiaire structuur) is cruciaal voor de werking, maar is gevoelig voor omgevingsfactoren zoals pH en temperatuur, wat kan leiden tot denaturatie en inactivatie [31](#page=31). #### 2.2.2 Werkwijze De werkwijze van enzymatische katalyse hangt af van of het enzym een proteïne of een proteïde is. * **Enzym als proteïne:** De gekatalyseerde reactie vindt plaats onder invloed van reactieve aminozuren in het actieve centrum. Na de reactie diffunderen de producten weg omdat de affiniteit tussen enzym en product afwezig is [32](#page=32). * **Enzym als proteïde:** De katalyse verloopt in twee stappen. Eerst bindt het substraat aan het actieve centrum, waarna een reactie optreedt met het co-enzym of de prostetische groep. Deze wordt chemisch veranderd en moet vervolgens in een tweede reactie hersteld worden. Bij co-enzymen gebeurt dit via een tweede enzym, terwijl bij prostetische groepen dit via reactie met een tweede substraat gebeurt [33](#page=33). #### 2.2.3 Werkingsomstandigheden Diverse factoren beïnvloeden de enzymactiviteit en spelen een cruciale rol bij het optimaliseren van processen in de mouterij en brouwerij [35](#page=35) [36](#page=36). * **Enzymconcentratie en -activiteit:** Enzymconcentratie is het aantal enzymmoleculen per volume-eenheid, maar in de praktijk is de enzymactiviteit (reactiesnelheid, omzetting per tijdseenheid) relevanter. Activiteit wordt vaak uitgedrukt in Internationale Eenheden (I.U.) [34](#page=34) [35](#page=35). * **Turnover number:** De molaire activiteit of 'turnover number' geeft aan hoeveel substraatmoleculen een enzymmolecule per minuut kan omzetten. Een hoog turnover number duidt op een snelle reactie [35](#page=35). ##### 2.2.3.1 Factoren die de enzymactiviteit beïnvloeden * **Substraatconcentratie:** De reactiesnelheid neemt toe met de substraatconcentratie tot een maximum bereikt is (verzadigingspunt), beschreven door de Michaelis-Menten vergelijking [36](#page=36). * **Enzymconcentratie:** Een hogere enzymconcentratie leidt tot een hogere reactiesnelheid onder constante omstandigheden [36](#page=36). * **Temperatuur:** Elk enzym heeft een optimaal temperatuurbereik. Boven een bepaalde temperatuur treedt irreversibele inactivatie (inactiveringstemperatuur) op. De meeste enzymen zijn actief tussen 35 en 65 °C, maar dit is afhankelijk van diverse factoren. Droge warmte wordt beter verdragen dan vochtige warmte [36](#page=36) [37](#page=37). * **pH (Concentratie aan waterstofionen):** pH beïnvloedt de dissociatie en hydratatie van enzymen. Elk enzym heeft een optimaal pH-gebied dat variabel kan zijn. Sterke pH-veranderingen kunnen leiden tot remming of inactivatie [37](#page=37). * **Activatoren:** Bepaalde ionen of metabolieten kunnen enzymen activeren. Voorbeelden zijn Cl⁻ en Ca²⁺ voor amylasen, en Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ voor peptidasen [37](#page=37). * **Inhibitoren:** Stoffen die de enzymactiviteit remmen (geheel of gedeeltelijk, reversibel of irreversibel). Voorbeelden zijn zware metalen, alcoholen, ether en formol. Competitieve, allosterische, substraat- en productinhibitie zijn andere vormen [37](#page=37) [38](#page=38). ### 2.3 Enzymatische afbraak De brouwerijtechnologie focust voornamelijk op enzymen die reservestoffen hydrolytisch afbreken tijdens mouten en brouwen [38](#page=38). #### 2.4 Enzymen tijdens de kieming De kieming in de mouterij is cruciaal voor de ontwikkeling van enzymen [38](#page=38). ##### 2.4.1 Doel van de kieming * Ontwikkeling van het embryo [38](#page=38). * Activering van bestaande enzymen [38](#page=38). * Vorming van nieuwe enzymen (de novo synthese) [38](#page=38). * Modificatie van het endosperm [38](#page=38). ##### 2.4.2 Het embryo en zijn groeistadia Het embryo doorloopt verschillende stadia van groei tijdens de kieming, van het 'punt' tot de volledige ontwikkeling van kiemwortels en bladkiem [39](#page=39) [40](#page=40). ##### 2.4.3 Metabolische processen in kiemende gerst Het embryo verbruikt direct beschikbare monosiden en aminozuren voor energie en bouwstoffen. Hormonen zoals gibberelline worden vrijgesteld en transporteren signalen naar de aleuronlaag waar enzymen worden geproduceerd die reservestoffen afbreken. De afbraak van zetmeel wordt idealiter in de brouwerij gemaximaliseerd [41](#page=41). ##### 2.4.4 Vorming en activering van enzymen Enzymen kunnen in gerstkorrels in verschillende vormen voorkomen: volledig actief, gedeeltelijk actief/inactief, of volledig inactief. Tijdens de kieming worden bestaande enzymen geactiveerd en nieuwe enzymen (de novo) gesynthetiseerd [42](#page=42). * **Enzymen reeds actief en onveranderd:** cellobiase, laminaribiase [42](#page=42). * **Enzymen gedeeltelijk inactief, activering tijdens kieming:** sacharase, maltase [42](#page=42). * **Enzymen volledig inactief, activering tijdens kieming:** R-enzym [42](#page=42). * **Enzymen actief en extra gevormd:** exo-β-glucanase, endo-xylase, exo-xylase, xylobiase, arabinosidase, endo-peptidase, exo-peptidase, carboxypeptidase, fosfatase, lipase, polyfenoloxydase, katalase, peroxydase [42](#page=42). * **Enzymen gedeeltelijk inactief/actief en bijgevormd:** β-amylase [42](#page=42). * **Enzymen volledig inactief en bijgevormd:** β-grensdextrinase [43](#page=43). * **Enzymen nieuw gevormd:** endo-β-glucanase, α-amylase [43](#page=43). ##### 2.4.5 Activatie van inactieve of gedeeltelijk inactieve enzymen Inactiviteit wordt vaak veroorzaakt door binding aan onoplosbare proteïnen via disulfidebruggen. Tijdens de kieming worden deze proteïnen afgebroken, waardoor het enzym oplosbaar en actief wordt [43](#page=43). ##### 2.4.6 'De novo' synthese van enzymen Nieuwe enzymen worden gevormd via translatie van DNA naar RNA en vervolgens naar eiwitten op de ribosomen. Dit proces wordt geïnitieerd door gibberellinehormonen die vanuit de kiem naar de aleuronlaag diffunderen, waar ze de synthese van enzymen uit aminozuren stimuleren [43](#page=43) [44](#page=44) [45](#page=45) [46](#page=46). * **Stappen van de novo synthese:** 1. Kiem scheidt kiemingshormonen af (o.a. gibberellinezuur) [45](#page=45). 2. Gibberellinezuur diffundeert naar de aleuronlaag [45](#page=45). 3. In de aleuronlaag worden aminozuren vrijgemaakt uit aleuroneiwit onder invloed van het hormoon [45](#page=45). 4. Via DNA en RNA worden uit aminozuren enzymen opgebouwd [45](#page=45). 5. De gesynthetiseerde enzymen verspreiden zich over het meellichaam voor reservestofafbraak [45](#page=45). ##### 2.4.6.3 De rol van gibberellinehormonen Gibberellinen fungeren als inductoren die de transcriptie van enzymcoderende genen mogelijk maken door de repressor te binden. Ze kunnen de kiemduur verkorten door hun toevoeging aan het weekwater of door besproeiing. Hoge concentraties kunnen echter leiden tot ongewenste Maillardreacties en kleurvorming [46](#page=46) [47](#page=47) [48](#page=48) [49](#page=49). ##### 2.4.7 Kiemingsparameters die de enzymen beheersen De biologische en biochemische fasen van de kieming worden beïnvloed door kiemtemperatuur, vochtgehalte, kiemlucht samenstelling, kiemduur, het gebruik van kiemremmers/activators en de kiemapparatuur [50](#page=50). ##### 2.4.8 Omzettingen in het meellichaam Enzymen in het meellichaam breken hoogmoleculaire reservestoffen af, waarvan een deel wordt verbruikt door de kiem voor energie of weefselsynthese. Het is cruciaal om verliezen aan laagmoleculaire afbraakproducten te beperken [50](#page=50). ##### 2.4.9 Afbraak van reservestoffen De afbraak van reservestoffen begint met de diffusie van enzymen uit de aleuronlaag en kiem naar het meellichaam. De afbraakproducten worden opgenomen door het schildje en gedoseerd aan de kiem. De afbraak verloopt niet homogeen en begint bij het schildje, om zich langzaam naar het einde van de korrel te verspreiden, waarbij de afbraak het snelst verloopt rond de aleuronlaag [50](#page=50) [51](#page=51). #### 2.5 Enzymen tijdens het maischen Tijdens het maischen worden de tijdens het mouten gevormde enzymen ingezet om onoplosbare moutbestanddelen om te zetten tot oplosbare en vergistbare stoffen [52](#page=52) [53](#page=53). ##### 2.5.1 Inactivatietemperatuur De inactivatietemperatuur bepaalt wanneer enzymen hun activiteit verliezen, wat invloed heeft op de omzetting van substraten. Bijvoorbeeld, β-amylase wordt geïnactiveerd voordat α-amylase optimaal werkt [55](#page=55). ##### 2.5.2 Optimale pH Elk enzym heeft een optimale pH. De gemiddelde pH van het maischproces (5.8-6.0) komt niet overeen met de optimale pH van veel enzymen, wat leidt tot verminderde activiteit. Een maisch-pH van 5.5 wordt aanbevolen voor een betere enzymwerking, wat resulteert in een hoger brouwzaalrendement en een hogere eindvergistingsgraad. Voor pilsbieren wordt een pH van 5.2 gehanteerd voor betere smaakstabiliteit [55](#page=55) [56](#page=56). ##### 2.5.3 Maischconcentratie Een dikke maisch vertraagt de enzymwerking, terwijl een dunne maisch deze versnelt, wat verband houdt met substraatinhibitie [56](#page=56). ##### 2.5.4 Maischmethode De duur en intensiteit van de maischmethode beïnvloeden de enzymwerking. Infusiemethodes met rustperiodes bij specifieke temperaturen zorgen voor enzymatische afbraak, terwijl decoctiemethodes door koken ook fysisch-chemische omzettingen bewerkstelligen [57](#page=57). ##### 2.5.5 Maischduur Een langere maischduur geeft enzymen meer tijd om te werken [57](#page=57). ##### 2.5.6 Moutkwaliteit Hoge modificatiegraad en enzymgehalte van het mout leiden tot betere enzymatische extractie tijdens het brouwen [57](#page=57). ##### 2.5.7 Werking enzymgroepen De enzymwerking kan worden ingedeeld naar temperatuurzones: * **Groep 1 (37-38 °C):** Weeken, vrijstellen van hydrolytische enzymen. Enzymwerking is beperkt; lipasen zijn weinig actief door hoog pH-optimum. Exo-β-glucanase en arabinosidase zijn actief en verminderen viscositeit [57](#page=57) [58](#page=58). * **Groep 2 (45 °C):** Actieve werking van endo- en exo-xylanases, vermindert viscositeit. Aminopeptidasen en dipeptidasen werken, ondanks minder gunstig pH-optimum, efficiënt; ook wel 'eerste peptonisatietemperatuur' genoemd [58](#page=58). * **Groep 3 (52 °C):** Zeer actieve endopeptidasen en carboxypeptidasen door gunstig pH-optimum; 'tweede peptonisatietemperatuur'. Fosfatasen breken organische fosfaten af en bufferen het wort. Sacharase en β-grensdextrinase werken optimaal, hoewel in lagere concentraties [58](#page=58). * **Groep 4 (63 °C):** Optimale werking van β-amylase [58](#page=58). * **Groep 5 (73 °C):** Optimale werking van α-amylase; 'versuikerings temperatuur' [59](#page=59). #### 2.6 Enzymen tijdens de gisting Tijdens de gisting zijn met name de enzymen van gistcellen actief. Ze zetten suikers om in alcohol, CO₂, en smaakcomponenten [59](#page=59). * **Suikermetabolisme:** Gisten gebruiken glucose als koolstofbron en zetten deze via glycolyse, de Krebscyclus en pentosefosfaatroute om. Belangrijke enzymen in alcoholische fermentatie zijn pyruvaatdecarboxylase en alcoholdehydrogenase [59](#page=59) [60](#page=60). * **Stikstofmetabolisme:** Aminozuren zijn cruciaal voor gistgroei en smaak. Proteasen breken eiwitten af tot peptiden en aminozuren [61](#page=61). * **Bijproducten:** Verschillende bijproducten, zoals diacetyl, organische zuren, vetzuren, hogere alcoholen, esters en zwavelverbindingen, worden gevormd en beïnvloeden de smaak en het aroma van het bier [61](#page=61) [62](#page=62). #### 2.7 Enzymatische afbraak van zetmeel Zetmeelafbraak is het belangrijkste enzymatische proces tijdens het maischen, na een beperkte afbraak in de mouterij [66](#page=66). ##### 2.7.1 Zetmeel Zetmeel, bestaande uit amylose (lineaire ketens) en amylopectine (vertakte ketens), is het reservekoolhydraat van gerst. De afbraak ervan wordt gevolgd met jodium, dat met amylose een blauwe kleur vormt [62](#page=62) [63](#page=63) [64](#page=64). ##### 2.7.2 Zetmeelafbraak * **α-amylase:** Een endo-enzym dat willekeurige α-(1,4)-bindingen splitst, resulterend in dextrinen, maltose en glucose. Dit enzym wordt 'de novo' gesynthetiseerd tijdens de kieming [68](#page=68). * **β-amylase:** Een exo-enzym dat aan het niet-reducerend einde α-(1,4)-bindingen splitst, voornamelijk maltose. Het is grotendeels aanwezig in gerst en wordt geactiveerd tijdens de kieming [68](#page=68). ##### 2.7.3 Evaluatie van de amylase activiteit en zetmeelafbraak De activiteit wordt geëvalueerd op afgewerkt mout middels bepaling van diastatisch vermogen, α-amylase activiteit, en gecombineerde amylase activiteit (bv. via de Congres-analyse) [71](#page=71) [72](#page=72). #### 2.8 Enzymatische afbraak van niet-zetmeel polysachariden ##### 2.8.1 Cellulose Cellulose, een structuurkoolhydraat in het kaf, wordt niet enzymatisch afgebroken tijdens mouten en brouwen omdat de benodigde enzymen (cellulasen) afwezig zijn [72](#page=72). ##### 2.8.2 Hemicellulose (β-glucaan en pentosanen) Hemicellulose, aanwezig in celwanden, wordt afgebroken door hemicellulasen (β-glucanasen en pentosanasen). Dit is cruciaal voor de afbrokkeling van meellichaamcellen en maakt zetmeel toegankelijk voor amylasen [73](#page=73) [74](#page=74). * **β-glucaan:** Gedeeltelijk wateroplosbaar, kan viscositeitsproblemen veroorzaken. Afbraak gebeurt door endo- en exo-β-glucanase, cellobiase, laminaribiase en β-glucaansolubilase [74](#page=74) [75](#page=75) [76](#page=76). * **Pentosanen:** Arabinoxylaans. Afbraak gebeurt door endo- en exo-xylanase, arabinosidase en xylobiase. Pentosanasen zijn beperkt aanwezig en dragen weinig bij aan de hemicelluloseafbraak [79](#page=79) [80](#page=80). ##### 2.8.3 Evaluatie van de cytolyse Cytolyse wordt geëvalueerd via kleuringen, korrelhardheid, maalbewerking, en analyses zoals viscositeitsbepaling en fijn-grof verschil. Een te sterke cytolyse kan leiden tot "lege" bieren, terwijl te weinig cytolyse filtratieproblemen kan veroorzaken [82](#page=82). #### 2.9 Enzymatische afbraak van eiwitten Eiwitafbraak (proteolyse) is essentieel voor de aanmaak van laagmoleculaire stikstofverbindingen die cruciaal zijn voor gistvoeding [82](#page=82) [83](#page=83). * **Belang:** Zorgt voor gistvoedingsbestanddelen (α-aminostikstof), schuimhoudbaarheid en volmondigheid [85](#page=85) [90](#page=90). * **Enzymen:** Peptidasen, waaronder endo-peptidase, exo-peptidase (carboxy- en aminopeptidasen), en dipeptidase, zijn betrokken [85](#page=85) [86](#page=86) [87](#page=87). * **Evaluatie:** Bepaald door controle van het Kolbach-getal, α-aminostikstofgehalte, en proteïnase-activiteit [90](#page=90). #### 2.10 Enzymatische afbraak van de organische fosforzuuresters Fosfatasen, met name fytase, breken fytinezuur af en leveren fosfaten die bufferend werken in het wort. De activiteit wordt gestimuleerd door een hoog vochtgehalte en hoge kiemingstemperatuur [90](#page=90). #### 2.11 Enzymatische afbraak van vet Vetten worden afgebroken door lipasen, die esterverbindingen hydrolyseren. Vetafbraakproducten worden grotendeels verademd of gebruikt voor kiemopbouw en celwandopbouw van gistcellen. Vetten kunnen negatieve invloed hebben op smaak en schuimstabiliteit van bier [91](#page=91) [92](#page=92). #### 2.12 Enzympreparaten Wanneer mout onvoldoende enzymen bevat of om de maischduur te verkorten, kunnen enzympreparaten worden toegevoegd. Deze zijn echter kostbaar en worden doorgaans alleen bij specifieke problemen ingezet [92](#page=92). #### 2.13 Effect van de enzymatische omzettingen De enzymatische omzettingen in de mouterij leiden tot een verzachte structuur van het meellichaam ('afbrokkeling' of 'oplossing'). Een deel van de afbraakproducten wordt door de kiem verbruikt, wat resulteert in een verlies van moutextract. Continue controle van grondstoffen, temperatuur, pH en omzettingen is essentieel voor een succesvol brouwerijproces. Correcte enzymatische afbraak is cruciaal voor het vermijden van problemen tijdens maischen, filtratie, gisting, lagering en de uiteindelijke bierkwaliteit [93](#page=93) [94](#page=94) [95](#page=95). --- # Gerst en mout: grondstoffen voor bier Dit hoofdstuk behandelt de gerst als primaire grondstof voor de bierbereiding, inclusief de eigenschappen, samenstelling, kwaliteitsbeoordeling en de transformatie naar mout. ### 3.1 Gerst als belangrijkste grondstof voor mouterij en brouwerij Hoewel diverse graansoorten vermout kunnen worden, is gerst (Hordeum vulgare) de meest gebruikte grondstof voor mout en bierproductie. Tarwe wordt in sommige regio's, zoals Duitsland, eveneens vermout [97](#page=97). ### 3.2 Voordelen van gerst Gerst kent zes belangrijke voordelen die het tot de voorkeursgrondstof voor bier maken: 1. **Teeltgemak**: Gerst is niet veeleisend wat betreft bodem en klimaat, waardoor het wereldwijd geteeld kan worden [97](#page=97). 2. **Snelle kieming en enzymvorming**: De aleuronlaag van gerst bestaat uit drie cellagen, wat resulteert in een hoge enzymproductie en een snelle afbraak van zetmeel tot opneembare koolhydraten [97](#page=97). 3. **Gekleed graan met beschermend kaf**: Het kaf is vergroeid met de vruchtwand en beschermt de kiem tijdens de verwerking. Het kaf is ook cruciaal als filtreerlaag tijdens de wortfiltratie [97](#page=97). 4. **Hoog zetmeelgehalte en extractrendement**: Gerst bevat circa 63% zetmeel (droge stof) en heeft een goed extractrendement [97](#page=97). 5. **Efficiënt vermoutingsrendement**: Uit 100 kg gerst wordt gemiddeld 80 kg mout verkregen [97](#page=97). 6. **Gebalanceerde koolhydraat-eiwitsamenstelling**: De inhoudsstoffen worden vlot afgebroken tot een gunstige wortsamenstelling voor de vergisting [98](#page=98). ### 3.3 Nadelen van gerst Er zijn ook enkele nadelen verbonden aan het gebruik van gerst: 1. **Hoog β-glucaangehalte**: Dit kan leiden tot verhoogde viscositeit en filtratieproblemen [98](#page=98). 2. **Polyfenolen**: Met name proanthocyanidinen in het kaf en de aleuronlaag kunnen leiden tot slechte colloïdale stabiliteit, wrange bitterheid en adstringentie [98](#page=98). 3. **Micro-organismen in kaf**: Het kaf kan bacteriën en schimmels bevatten die de smaak en smaakstabiliteit van bier negatief beïnvloeden [98](#page=98). ### 3.4 De gerstplant Gerst (Hordeum vulgare) behoort tot de grassenfamilie. De korrel bestaat uit een omhulling, embryo (kiem) en meellichaam (endosperm). Na bevruchting vormt zich een graanvrucht [98](#page=98) [99](#page=99). Er worden onderscheiden gemaakt op basis van het aantal rijen korrels per aar: * **Twerijïge gerst** (Hordeum distichum): Slechts één bloem per tand bevrucht, resulterend in twee korrelrijen en symmetrische korrels [100](#page=100). * **Knikkende gerst** (nutans-type): Minder waterinsijpeling, minder kans op schot en schimmelinfecties [100](#page=100). * **Rechtopstaande gerst** (erectum-type): Meer waterinsijpeling, gevoeliger voor schot en schimmelinfecties [100](#page=100). * **Zesrijïge gerst** (Hordeum hexastichum): Alle drie de bloemen per tand bevrucht, resulterend in kleinere, asymmetrische korrels [100](#page=100). Verder onderscheidt men **zomergerst** (voorjaarsteelt) en **wintergerst** (herfstteelt). Tweerijïge knikkende zomergerst wordt beschouwd als de ideale brouwgerst vanwege grote, symmetrische korrels, fijn kaf, hoog extractrendement en laag eiwitgehalte [100](#page=100). **Eisen van mouter en brouwer aan gerst** : * Variëteit met goede mout- en brouweigenschappen. * Grote, homogene partijen. * Gelijkmatige, grote korrels. * Goede kiemkwaliteit. * Hoog zetmeelgehalte. * Relatief laag eiwitgehalte (9-10% ideaal). * Dun kaf. ### 3.5 Bouw van de gerstkorrel #### 3.5.1 Uitwendige aspecten Gerstkorrels zijn ovaal van vorm, bedekt met kaf, en hebben een buikzijde (ronder, met groef) en een rugzijde (afgeplat, met kafnaald) . #### 3.5.2 Inwendige bouw De gerstkorrel, een bedekte graanvrucht, bestaat uit drie hoofddelen : * **Omhulling**: Bestaat uit het kaf, de vruchtwand (pericarp) en de zaadhuid (testa). De testa is semipermeabel en beschermt de korrel. Het kaf, voornamelijk cellulose, is essentieel voor wortfiltratie maar bevat ook stoffen die de bierkwaliteit kunnen beïnvloeden . * **Kiem (embryo)**: Bevindt zich aan de korrelbasis en bevat de rudimentaire delen van de toekomstige plant (bladkiem, stengelorgaan, wortelkiem). Het scutellum (schildje) produceert hydrolytische enzymen en het zuigepithelium transporteert voedingsstoffen naar de kiem . * **Meellichaam (endosperm)**: Vormt het grootste deel van de korrel en bevat zetmeelkorrels ingebed in een eiwitmatrix. De celwanden bestaan uit hemicellulose (o.a. β-glucaan). Voor brouwgerst hebben variëteiten met dunne celwanden de voorkeur. De aleuronlaag aan de rand van het meellichaam bevat levende cellen waar de meeste hydrolytische enzymen worden gevormd. De sub-aleuronlaag bevat het grootste deel van het reserve-eiwit . ### 3.6 Chemische samenstelling van gerst De gemiddelde chemische samenstelling van Europese tweerijïge gerst op droge stof (% d.s.) is als volgt : * Zetmeel: 63 – 65 % * Eenvoudige suikers: 2 – 3 % * Hemicellulose: 8 – 10 % * Gomstoffen: 1 – 1,5 % * Cellulose: 4 – 5 % * Vetten: 2 – 3 % * Ruw eiwit: 9 – 12 % * Mineralen (as): 2 – 3 % #### 3.6.1 De waterinhoud van gerst Het vochtgehalte van gerst varieert (12-20%) en een gehalte van maximaal 14% is wenselijk voor langdurige bewaring. Een hoog vochtgehalte leidt tot verhoogde ademhaling, verlaagde kiemenergie, verhoogde watergevoeligheid en kans op schimmel- en bacterieontwikkeling . #### 3.6.2 De stikstofverbindingen van gerst Het eiwitgehalte van gerst varieert van 8-13,5% (d.s.). Voor brouwgerst is 9,0-11,5% ideaal, met een maximum van 11,5% om het extractgehalte niet te veel te verminderen. Te lage eiwitgehaltes kunnen leiden tot een gebrekkige voeding van de gist en onvolmondige bieren. De relatie tussen stikstofgehalte en extractwaarde kan voorspeld worden met de formule: `% E = A - 4,7 * N + 0,1 * DKG` . Eiwitten worden ingedeeld naar voorkomen: * **Gluten (aleuroneiwit)**: In de aleuronlaag . * **Histologisch eiwit (weefseleiwit)**: In de celwand van zetmeelcellen . * **Reserve-eiwit (fysiologisch eiwit)**: In het endosperm, met name de sub-aleuronlaag . Op basis van oplosbaarheid (Osborne) worden eiwitten ingedeeld in albumines, globulines, prolamines en glutelines . Gerst bevat ook andere N-componenten zoals glycoproteïnen, lipoproteïnen, nucleoproteïnen, wateroplosbare aminozuren en peptiden, en enzymen . #### 3.6.3 De koolhydraatsamenstelling van gerst De belangrijkste koolhydraten zijn zetmeel (63-65%), cellulose (5%), en hemicellulose/gomstoffen (10-11%) . ##### 3.6.3.1 Zetmeel Zetmeel bestaat uit amylose (onvertakt) en amylopectine (vertakt). Verstijfseling is essentieel voor de enzymatische afbraak van zetmeel . ##### 3.6.3.2 Cellulose Cellulose is een structuurkoolhydraat in het kaf, onoplosbaar en moeilijk afbreekbaar . ##### 3.6.3.3 Hemicellulose en gommen Deze polysacchariden (β-glucanen en pentosanen) zijn aanwezig in de celwanden en het kaf. Hemicellulose kan enzymatisch worden afgebroken, wat cruciaal is voor de modificatie van het meellichaam tijdens het mouten . ##### 3.6.3.4 Pentosanen Pentosanen zijn opgebouwd uit D-xylose-eenheden en komen voornamelijk voor in het kaf en endosperm . ##### 3.6.3.5 β-glucanen β-glucanen vormen het hoofdbestanddeel van de celwand van zetmeelcellen en hun enzymatische afbraak is essentieel voor een goede modificatie van het meellichaam (#page=116, 117). Voldoende afbraak leidt tot een lossere structuur van het meellichaam . #### 3.6.4 Vetten Vetten komen voor in het kaf, de kiem en de aleuronlaag. Ze hebben een negatieve invloed op de smaak- en schuimstabiliteit van bier . #### 3.6.5 Vitaminen Gerst en mout zijn rijk aan vitaminen (B1, B2, B6, E, C, H, etc.), essentieel voor kieming en gistgroei . #### 3.6.6 Mineralen en fosfaten Gerst bevat 2-3% mineralen, waaronder veel fosfaten en silicaten. Mineralen zijn belangrijk voor de kiemontwikkeling en gisting. Het fosfaatgehalte is hoog, deels gebonden als fytine, dat tijdens het mouten wordt afgebroken tot anorganisch fosfaat . #### 3.6.7 Polyfenolen of looistoffen Polyfenolen in het kaf en de aleuronlaag (0,1-0,3% d.s.) dragen bij aan kleur en mondgevoel, en hebben een antioxiderende werking. Echter, proanthocyanidinen kunnen leiden tot colloïdale instabiliteit, wrange bitterheid en adstringentie. Selectie op fijn kaf en de behandeling met alkalisch weekwater kunnen proanthocyanidinen reduceren . ### 3.7 Beoordeling van de gerstkwaliteit Objectieve beoordeling van gerstkwaliteit is cruciaal voor mout- en bierkwaliteit . #### 3.7.1 Beoordeling van uitwendige kenmerken Kenmerken zoals glans, kleur (strogeel), geur (fris en stroachtig) en de kwaliteit van het kaf (fijn, gering aandeel) zijn indicatoren voor de kwaliteit. Afwezigheid van vreemde granen, onkruidzaden, gekiemde korrels en andere verontreinigingen is vereist . #### 3.7.2 Fysische beoordeling * **Grootte en gelijkmatigheid van de korrels**: Grote, volbuikige korrels hebben de hoogste brouwwaarde. Een volkorengetal van minimaal 85% en een afvalfractie van maximaal 2-3% zijn wenselijk . * **Kwaliteit van het meellichaam**: Melige korrels (minimaal 80%) worden verkozen boven glazige korrels, die duiden op een hoog eiwitgehalte en moeilijk af te brokkelen meellichaam . * **Hectolitergewicht**: Vroeger een maatstaf (68-75 kg voor brouwgerst), tegenwoordig minder gehanteerd wegens beïnvloeding door diverse factoren . * **Duizendkorrelgewicht (DKG)**: De massa van duizend korrels. Een hoger DKG duidt bij gelijk stikstofgehalte op een hoger extractgehalte . #### 3.7.3 Chemische beoordeling Dit omvat de bepaling van vochtgehalte, eiwitgehalte en extractvoorspelling, vaak met behulp van gestandaardiseerde methoden zoals Kjeldahl en NIR-spectrometrie. Het extractgehalte van gerst varieert van 72-80% op d.s.. Een formule voor extractvoorspelling is: `E = A - 0,75 * P + 0,1 * DKG` . #### 3.7.4 Fysiologische beoordeling * **Kiemcapaciteit**: Het percentage levende korrels (minimaal 96%) . * **Kiemenergie**: Percentage korrels die na een bepaald tijdsinterval kiemen (minimaal 95% na 5 dagen). Een hoge kiemenergie na 3 dagen is cruciaal . * **Watergevoeligheid**: De gevoeligheid voor een te sterke watertoevoer. Een watergevoeligheid van 10% of minder is wenselijk . * **Zwelvermogen of wateropnamesnelheid**: Het procentueel vochtgehalte na 72 uur weking (minimaal 45%) . ### 3.7.5 De bewaring van gerst Gerst moet na reiniging en kalibratie opgeslagen worden om de kiemrust te overbruggen en de continuïteit van de mouterij te verzekeren (#page=127, 128). Bewaring moet koel, droog en zuurstofrijk gebeuren om materiaalverlies te minimaliseren . #### 3.7.5.1 Kiemrust Kiemrust is een natuurlijk mechanisme om kieming in de aar te voorkomen. Tijdens de narijping daalt de concentratie kiemingsinhibitoren en stijgt het gehalte aan kiemingshormonen, waardoor de kiemrust verdwijnt . #### 3.7.5.2 Fundamentele kiemrust Dit is de onmogelijkheid tot kiemen, zelfs onder optimale omstandigheden. Industriële methoden om dit op te heffen omvatten toevoeging van gibberellinezuur of gebruik van alkalisch weekwater . #### 3.7.5.3 Watergevoeligheid Dit fenomeen treedt op bij een te sterke watertoevoer, wat de zuurstoftoevoer naar de kiem kan belemmeren. Watergevoeligheid kan kunstmatig verminderd worden met waterstofperoxide, kieming in zuivere zuurstofatmosfeer, of door lange droogweekperiodes. Ferulazuur wordt genoemd als mogelijke oorzaak . #### 3.7.5.4 Het zwelvermogen Het zwelvermogen (wateropnamesnelheid) is een indicator van het narijpingsproces . #### 3.7.5.5 Verandering van de kiemenergie en de watergevoeligheid tijdens gerstbewaring Tijdens bewaring bereikt de kiemenergie haar maximum, terwijl de watergevoeligheid toeneemt. Gerst is 'moutrijp' wanneer de watergevoeligheid voldoende verdwenen is . #### 3.7.5.6 Bewaaromstandigheden De ademhaling van gerst (C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 2870 kJ/mol) moet geminimaliseerd worden door een laag vochtgehalte (max. 14-15%) en lage temperatuur (onder 15 °C) (#page=133, 134) . ### 3.8 Weken van gerst #### 3.8.1 Doel van het weken Het primaire doel is om de gerst op een vochtgehalte van ± 45% te brengen voor een optimale kieming en enzymvorming. Nevendoelen zijn reiniging, verwijderen van zwemgerst, en gedeeltelijke uitloging van ongewenste stoffen . #### 3.8.2 Problemen bij het weken Gelijkmatige vochtopname is essentieel. Watergevoelige gerst vereist speciale aandacht, evenals de zuurstoftoevoer en temperatuurcontrole . #### 3.8.3 Wateropname door de gerst De testa is semipermeabel en laat water diffunderen. De kiem en het schildje nemen sneller water op. Factoren die vochtopname beïnvloeden zijn korreldikte, gerstvariëteit, klimatologische omstandigheden, temperatuur van het weekwater en het weekproces (continue natweek versus droog-natweek) (#page=139, 140, 141) . #### 3.8.4 De O2-voorziening of beluchting Verhoogd vochtgehalte stimuleert ademhaling, wat zuurstof verbruikt en CO2 produceert. Een gebrek aan zuurstof kan leiden tot alcoholische gisting en vergiftiging van de kiem . #### 3.8.5 Eisen gesteld aan weekwater Het water moet drinkwaterkwaliteit hebben en een laag ijzergehalte. Het eerste waswater moet ververst worden . #### 3.8.6 Additieven voor het weekwater * **Bevordering van de kieming**: Gibberellinen, Ca(OH)2, NaOH, H2O2, H2S . * **Vermindering van de watergevoeligheid**: H2O2 . * **Doden van micro-organismen**: H2O2, formaldehyde, sulfiet, chloorkalk . * **Uitloging van het kaf**: Alkalisch maken van het weekwater met CaO, NaOH, Na2CO3 . #### 3.8.7 Beoordeling van het weekproces * **Bepaling van de weekgraad**: Het procentueel gewichtsverlies door wateropname (#page=145, 146) . * **Verliezen bij het weken**: Stof, uitloging, ademhalingsverliezen en zwemgerst . * **Waterverbruik in de mouterij**: Circa 4-7 m3/ton gerst, met mogelijkheden voor waterrecycling . ### 3.9 Kiemen van gerst #### 3.9.1 Doel van de kieming Ontwikkeling van het embryo, activering en vorming van enzymen, en modificatie van het endosperm . #### 3.9.2 Fysico-chemische veranderingen tijdens de kieming Warmteontwikkeling door aerobe afbraak van zetmeel en vet vereist efficiënte warmteafvoer. Ook CO2 en water worden gevormd. Regelmatig keren en geconditioneerde kiemlucht zijn essentieel. Materiaalverlies wordt beperkt door retourlucht en groeiremmers . ### 3.10 Eesten van gerst #### 3.10.1 Doelstellingen Stopzetten van ademhaling en kieming door vochtvermindering en temperatuursverhoging. Ontwikkeling van kleur- en smaakcomponenten, en verwijdering van ongewenste stoffen uit groenmout (#page=149, 150) . #### 3.10.2 Biologische veranderingen Levende kiemen kunnen nog groeien onder invloed van temperatuur en vochtgehalte . #### 3.10.3 Fysische veranderingen Veranderingen in korrelvolume, kleur en vochtgehalte. Glazigheid kan ontstaan door te snelle temperatuurstijging tijdens het eesten (#page=150, 151). Maillardreacties en polyfenolveranderingen dragen bij aan kleur-, smaak- en aromaveranderingen . #### 3.10.4 Biochemische veranderingen Enzymwerking wordt geremd of gestopt door dalend vochtgehalte en hoge temperaturen. Amylasen, peptidasen, glucanasen, fosfatasen en peroxidasen worden verder gevormd, geactiveerd of geïnactiveerd . #### 3.10.5 De evolutie van de enzymactiviteit tijdens het eesten De activiteit van enzymen zoals α-amylase varieert tijdens het eesten . #### 3.10.6 Producten die gevormd worden tijdens het eesten * **Koolhydraten**: Enkelvoudige suikers stijgen initieel en dalen daarna door Maillardreacties . * **Stikstofverbindingen**: Aminozuurgehalte stijgt tijdens drogen en daalt tijdens afeesten, mede door Maillardreacties. Eiwitcoagulatie beïnvloedt de oplosbaarheid van eiwitten . * **Fosfaatinhoud**: Beperkte toename van anorganisch fosfaat, met verlaging van de pH . * **Polyfenolen**: Oplosbare polyfenolen stijgen, proanthocyanidinen dalen en stijgen weer, wat de colloïdale stabiliteit negatief beïnvloedt . #### 3.10.7 Middelen om mout te differentiëren Verschillen tussen pilsmout en donker mout worden bepaald door keuze van gerst, vermoutings- en eestomstandigheden . #### 3.10.8 Maillardreactie De Maillardreactie, tussen koolhydraten en proteïnen, is verantwoordelijk voor kleur- en aromaveranderingen. Dit proces verloopt in meerdere fasen met vorming van o.a. Amadori-producten, Streckeraldehyden en melanoïdinen (#page=155, 156, 157, 158). Factoren die de reactie beïnvloeden zijn vochtgehalte, pH, temperatuur, aard van suikers en aminozuren, en inhibitoren . #### 3.10.8.2 Betekenis van Streckeraldehyden in de bierveroudering Streckeraldehyden worden deels uitgedreven en gereduceerd, maar kunnen bij bierveroudering weer oxideren tot aldehyden . #### 3.10.8.4 Conclusies voor producten van de Maillardreactie Maillardreactieproducten zijn dominant in donkere mouten en beïnvloeden de flavour met toetsen van gebrand, karamel en biscuit . #### 3.10.9 Het DMS-verhaal Dimethylsulfide (DMS) is een typische off-flavour die ontstaat uit S-methylmethionine (SMM). Lage DMS-gehaltes worden bereikt door gerst met acceptabel SMM, lange koking, korte 'hot stand', gebruik van ongemout, geschikte gist en specifieke maischmethoden . #### 3.10.10 Pilsnermout versus Ale mout Pilsnermout heeft een lage kleur en een hoog diastatisch vermogen, terwijl Ale mout donkerder is en een hogere modificatie en hogere Kolbachindex heeft (#page=162, 163) . #### 3.10.11 Karamelmouten Gevormd door versuikering van de korrelinhoud gevolgd door karamellisatie, wat zorgt voor kleur, typische flavour en verbeterde schuimstabiliteit . #### 3.10.12 Geroosterde producten Geroosterde gerst en mout worden gebruikt voor kleur en intens aroma, waarbij zetmeel verstijfselt en β-glucaan degradeert . #### 3.10.13 Broeimout met lage kleur (reducerende kracht) Ontstaat door ongeremde kieming, wat leidt tot veel eiwitverbindingen en Maillardreactieproducten, en geeft het bier een moutkarakter en verhoogt de reducerende kracht . #### 3.10.14 Invloed van het eesten op de moutkarakteristieken Mouttype en -karakter worden bepaald door de temperatuur en duur van het afeesten . --- # Hop in het brouwproces Hier is de studiehandleiding voor "Hop in het brouwproces": ## 4 Hop in het brouwproces Hop (Humulus) speelt een cruciale rol in het brouwproces door bij te dragen aan de bitterheid, het aroma, de schuimstabiliteit, de klaring van het wort en de antimicrobiële eigenschappen van bier . ### 4.1 Inleiding tot hop Hop behoort tot de orde van de netelgewassen (Urticaceae) en de familie van de Cannabinaceae. Binnen het geslacht Humulus zijn *Humulus lupulus* (de commercieel belangrijke hop) en *Humulus japonicus* (zonder brouwtechnische waarde) de belangrijkste vertegenwoordigers. Hoewel er chemische overeenkomsten zijn met *Cannabis sativa*, verschillen de harsen aanzienlijk; hopharsen zijn bitter en dragen bij aan de bierbitterheid, terwijl die van hennep als drugs fungeren . De opbrengst en kwaliteit van hop variëren sterk door factoren zoals variëteit, jaargang, klimaat en regio. Er zijn variëteiten met lage bitterheid maar uitstekende kwaliteit (bv. Saaz) en soorten met hoge bitterheid maar minder goede kwaliteit (bv. Brewers Gold). België, met een mild zeeklimaat en vruchtbare bodems, kent een rijke variëteit aan hop . #### 4.1.1 Soorten hop in België In België worden verschillende categorieën hop geteeld : * **Aromahoppen:** Deze geven het bier een kruidig, bloemig of citrusachtig aroma en worden laat in het kookproces toegevoegd om vluchtige oliën te behouden. Voorbeelden zijn Cascade, Fuggle, Golding, Saaz, Tettnanger . * **Bitterhoppen:** Deze zijn rijk aan alfazuren en geven het bier bitterheid en houdbaarheid. Ze worden meestal vroeg in het kookproces toegevoegd. Voorbeelden zijn Admiral, Magnum, Merkur, Nugget . * **Dubbeldoelhoppen (Dual purpose hop):** Deze combineren een hoge bitterheid met een aangenaam aroma en kunnen zowel als bitter- als aromahop dienen. Voorbeelden zijn Brewers Gold, Centennial, Chinook . Voor gedetailleerde informatie over specifieke variëteiten kan men terecht op https://www.belgischehop.be/nl/brewer/hopvarieteiten . ### 4.2 Beoordeling van hopbellen De kwaliteit van hopbellen wordt beoordeeld aan de hand van diverse criteria : #### 4.2.1 Uitzicht Gevalideerde criteria zijn: * Steeltjes: niet langer dan 0,5-1 cm; te korte stelen leiden tot ontbladering, te lange stelen zijn ballast . * Zuiverheid: vrij van bladeren, takken, leidraden en touwtjes . * Vorm en grootte: de bel moet voldoende ontwikkeld zijn voor de variëteit . * Integriteit: de bel moet gesloten en onbeschadigd zijn; openstaande dekblaadjes duiden op bevruchting of te late oogst . * Kleur: groengeel met glans is ideaal. Grasgroen duidt op te vroege oogst, geelrood tot roodbruin op overrijpheid. Mat en grijs wijst op slecht drogen, gele/bleke bellen op te veel zwavelen tijdens het eesten, en bruinachtige blaadjes op oude of slecht bewaarde hop . #### 4.2.2 Vochtgehalte Het ideale vochtgehalte na het afeesten is 10-12%. Te droge hop verliest lupuline, te vochtige hop is niet bewaarbaar en kan schimmelen of bruin kleuren . #### 4.2.3 Bevruchting Normaal is hop onbevrucht omdat zaad de ontwikkeling van bitterstoffen ten koste gaat en een onaangename bitterheid veroorzaakt. Maximaal 2% zaad is toelaatbaar. Engelse hopvariëteiten zijn vaak bevrucht, wat voor Engelse Ale-bieren minder problematisch is . #### 4.2.4 Lupuline Lupuline, het gele hopmeel, bevindt zich aan de voet van de schubben in klierachtige bekertjes. Het bevat bitterharsen en essentiële oliën. Glanzend geel en kleverig is normaal; licht gebruind tot bruin duidt op te hoge afeesting of oude bewaring . #### 4.2.5 Aroma De fijnheid van het aroma is belangrijker dan de intensiteit. Typische aroma's zijn variëteit-specifiek. Schimmelgeur wijst op slecht geëeste of te vochtige hop, olie- of rookaroma op een slechte eestbrandstof, en kaasgeur op overjaarse hop door aanwezigheid van iso-boterzuur en iso-valeriaanzuur . ### 4.3 Chemische samenstelling van hop De belangrijkste inhoudsstoffen van hop zijn : * Bitterstoffen: 15-25% droge stof (ds) * Etherische oliën: 0,5-2,5% ds * Looistoffen: 2-6% ds Andere componenten zoals koolhydraten, mineralen en stikstofhoudende stoffen zijn brouwtechnisch minder relevant. De bitterstoffen en etherische oliën zijn gelokaliseerd in de lupuline, terwijl looistoffen in de steel, spil en schubben voorkomen . ### 4.4 Bitterstoffen De hopbitterstoffen (bitterharsen) lossen op en isomeriseren tijdens het wortkoken, wat bijdraagt aan de bitterheid, antiseptische werking, schuimvorming en schuimhoudbaarheid . #### 4.4.1 Niet-specifieke fracties Deze fracties zijn niet nauwkeurig chemisch gekarakteriseerd : * **Totaal aan harsen:** Oplosbaar in koude methanol en di-ethylether (inclusief hardharsen, niet-gekarakteriseerde weekharsen, α-zuren en β-zuren) . * **Totaal aan weekharsen:** Oplosbaar in hexaan (voornamelijk α-zuren, β-zuren en niet-gekarakteriseerde weekharsen) . * **Hardharsen:** Niet oplosbaar in hexaan (berekend als het verschil tussen totaal harsen en totaal weekharsen) . * **De β-fractie:** Totaal aan weekharsen min de α-zuren . * **Niet-gekarakteriseerde weekharsen:** Het deel van de totale weekharsen dat geen specifieke verbindingen zijn . #### 4.4.2 Specifieke fracties Deze fracties hebben een bekende chemische samenstelling : * **De α-zuren:** Bestaan uit humulon, cohumulon en adhumulon . * **De β-zuren:** Bestaan uit lupulon, colupulon en adlupulon . #### 4.4.3 Ontstaan en verhouding van de verschillende fracties In de hopbel worden eerst α- en β-zuren gevormd, die oxideren tot α- en β-weekharsen. Verdere oxidatie en thermische omzettingen tijdens het eesten leiden tot hardharsen. Vooral de α-zuren, en in mindere mate de β-fractie, zijn verantwoordelijk voor de hopbitterheid. Oxidatie tijdens opslag vermindert het bitterheidsvermogen. De verhouding van deze fracties wordt sterk bepaald door de hopvariëteit en wordt beïnvloed door teelt- en eestomstandigheden . > **Tip:** Oxidatie tijdens opslag is nadelig voor het bitterheidsvermogen van hop. #### 4.4.4 Bitterheid Praktisch enkel de totale weekharsen (α-zuren en β-fractie) zijn verantwoordelijk voor de bitterheid in bier. De bijdrage van de β-fractie is ongeveer negen maal kleiner dan die van de α-zuren. Dit leidt tot de bitterheidsformule van Wöllmer : $$ \text{Bitterheidsvermogen van hop} = \alpha + \frac{\beta}{9} $$ . Hopbitterstoffen geven niet direct bitterheid aan het wort. Ze zijn nagenoeg onoplosbaar in koud wort en vereisen voldoende lange wortkoking voor isomerisatie, wat hun oplosbaarheid en bitterend effect verhoogt. Tijdens het koken worden hoofdzakelijk α-zuren geïsomeriseerd tot iso-α-zuren. De isomerisatie en oplossing van de β-fractie is minder volledig, wat de coëfficiënt van 9 in de formule van Wöllmer verklaart . #### 4.4.5 Analyse van hop De analyse van hop richt zich doorgaans op vochtgehalte, totale weekharsen, α-zuren en β-fractie. De analyse maakt gebruik van oplosbaarheidsverschillen in organische solventen en neerslagvorming met loodacetaat. Extractie met koude methanol brengt de totale harsen over naar de methanol-fase. Na aanzuren wordt de oplossing met hexaan uitgeschud; de hardharsen blijven onopgelost, terwijl de totale weekharsen in het apolaire hexaan oplossen. De totale weekharsen worden bepaald door indamping en weging van een deel van het hexaanextract. Omdat enkel α-zuren neerslaan met loodacetaat, kunnen deze gedoseerd worden via conductometrische titratie met Pb(Ac)$_2$ na een heroplossing in methanol. De β-fractie wordt berekend als het verschil tussen de totale weekharsen en de α-zuren. Met deze gegevens kan het bitterheidsvermogen met de formule van Wöllmer berekend worden . #### 4.4.6 Dosering van hop Bij de dosering van hop in het wortkoken moet rekening gehouden worden met: * De bitterwaarde van de hop volgens de formule van Wöllmer (soms wordt enkel rekening gehouden met het α-zuurgehalte) . * De gewenste bitterheid in het uiteindelijke bier . * Het bitterstoffenrendement in de brouwerij, dat schommelt tussen 20% en 30% . Tijdens het koken gaan ongeveer 50% van de bitterstoffen verloren door incomplete oplossing en isomerisatie. Nog eens 50% van de opgeloste stoffen gaat verloren door adsorptie aan warme en koude troebel, gistadsorptie en schuimdekverliezen. Het lage rendement betekent dat ongeveer vier maal meer bitterstoffen als hop moeten worden toegevoegd dan het gewenste gehalte in het bier . > **Voorbeeld:** Om 500 hl wort te bitteren met Hallertau (bitterheidsvermogen 6,7) en Saaz (4,4) tot een iso-α-zuurgehalte van 30 mg/l in het afgewerkte bier, en met een bitterstofrendement van 25%, is 120 mg/l bitterheid per liter wort nodig. Dit komt overeen met 6 kg/500 hl of 3 kg bitterstoffen van elke hopvariëteit. Voor Hallertau vereist dit 44,8 kg hop (bij 6,7 g/100g), en voor Saaz 68,2 kg hop (bij 4,4 g/100g) . ### 4.5 Etherische oliën De etherische oliën in hop zijn verantwoordelijk voor het typische hoparoma. Verse hop bevat 65-75% terpeenkoolwaterstoffen (vooral myrceen en sesquiterpenen) en geoxideerde derivaten daarvan. Myrceen bepaalt grotendeels het aroma; de geoxideerde vorm kan smaakstabiliteitsproblemen veroorzaken. Afbraakproducten van α- en β-zuren kunnen ook het aroma beïnvloeden tijdens opslag . Hopoliën zijn slecht wateroplosbaar en vluchtig met waterdamp, waardoor ongeveer 90% vervluchtigt tijdens het koken. Kleine fracties blijven echter achter en zorgen voor de typische hopreuk en -smaak . Om een bijzonder hoparoma te bekomen, kan aromahop laat in de kook worden toegevoegd, of kan men gebruikmaken van 'dry hopping' waarbij hop in de hopbak of lagertank wordt toegevoegd. Het hoparoma heeft niets te maken met de bitterheid van het bier; aroma komt van essentiële oliën, bitterheid van geïsomeriseerde bitterstoffen . ### 4.6 Looistoffen Hoplooistoffen bevinden zich voornamelijk in de dekblaadjes, maar ook in de steeltjes en lupuline. Ze bestaan voor ongeveer 80% uit condenseerbare looistoffen zoals anthocyanidinen, wat ze reactiever maakt dan moutlooistoffen bij het vormen van eiwit-looistofverbindingen. Tijdens opslag en koken oxideren anthocyanidinen gedeeltelijk tot roodbruine flobafenen, die een wrange smaak en verhoogde kleur aan het bier geven . Eiwit-looistofverbindingen zijn warmte-oplosbaar en koud-moeilijk oplosbaar (koude troebel). Eiwit-flobafenen zijn zowel warm als koud moeilijk oplosbaar (warme en koude troebel). Oxidatie tot flobafenen verloopt beter in alkalisch milieu, waardoor minder zure wort donkerder kleurt tijdens het koken. Looistoffen dragen ook bij aan colloïdale troebels in bier . ### 4.7 Hoppreparaten Hop kan in verschillende vormen worden toegevoegd : * **Hop en natuurhop:** Natuurlijke, gedroogde hopbellen . * **Hoppoeder:** Preparaten verkregen door hop te malen zonder mechanische concentratie . * **Geconcentreerd hoppoeder:** Preparaten verkregen door hop te malen met mechanische concentratie . * **Hopextract:** Preparaten gemaakt door hop te extraheren met een oplosmiddel . * **Geïsomeriseerd hopextract:** Preparaten gemaakt door extractie met een oplosmiddel, waarin de α-zuren reeds geïsomeriseerd zijn . ### 4.8 Functie van hop Hop wordt toegevoegd voor de volgende functies : * Bier voorzien van een typisch bitterkarakter (voornamelijk door alfa-zuren) . * Bier een typisch hoppig aroma geven (door etherische oliën) . * Bijdragen aan de schuimstabiliteit (vorming en kleefbaarheid) . * Helpen bij de klaring van gekookt wort (warme troebel, door looistoffen) . * Bijdragen aan de sterilisatie van wort . * Preventie tegen infecties . --- # Gist: rol en fasen van de gisting Gist speelt een cruciale rol in de transformatie van zoet wort naar bier, waarbij het vier belangrijke veranderingen teweegbrengt: de vorming van alcohol, de verlaging van de pH door de aanmaak van zuren, de carbonisatie door CO2-productie, en de ontwikkeling van diverse metabolische producten die bijdragen aan de smaak en het aroma van bier. Brouwers hechten veel waarde aan hun giststammen, die vaak traditioneel worden aangeduid als 'ale' gist (Saccharomyces cerevisiae) of 'lager' gist (Saccharomyces carlsbergensis), ondanks taxonomische classificaties. Gistgroei bij het brouwen vindt plaats onder strikte, vaak anaerobe en relatief lage-temperatuur omstandigheden, wat resulteert in een relatief kleine hoeveelheid nieuwe gistmassa en een accumulatie van metabolische bijproducten, alcohol en CO2. Het optimaliseren van zowel de wortkwaliteit als de gistingsomstandigheden is essentieel voor consistente biersmaak en -kwaliteit . ### 5.1 Nomenclatuur bij de hoofdgisting Er bestaan verschillende terminologieën die gebruikt worden om de stadia en metingen tijdens de gisting te beschrijven . * **Extract van het wort/stamwort:** De totale hoeveelheid opgeloste en onopgeloste stoffen in wort, uitgedrukt in gram per 100 gram . * **Schijnbaar extract:** Het gemeten extractgehalte in ontkoolzuurd bier, waarbij de aanwezigheid van alcohol de dichtheid beïnvloedt . * **Werkelijk extract:** Het extractgehalte na destillatie van de alcohol en aanvulling met gedestilleerd water tot het oorspronkelijke gewicht . * **Hoofdgisting:** De eerste fermentatiefase van stamwort tot jongbier . * **Nagisting/Lagering:** De tweede fermentatiefase van jongbier tot gelagerd bier . * **Stamwort:** Wort in de gistkuip vóór het toevoegen van de gist . * **Ingisten:** Het toevoegen van zetgist aan het stamwort . * **Zetgist:** De hoeveelheid gist die gebruikt wordt voor het ingisten . * **Gistend bier:** Bier tijdens de fase tussen ingisten en jongbier . * **Jongbier:** Bier aan het einde van de hoofdgisting . * **Slangen:** Het overbrengen van jongbier naar de lagertank . * **Geoogste gist:** De hoeveelheid gist die na de hoofdgisting wordt verzameld . * **Gelagerd bier:** Niet-gefiltreerd bier aan het einde van de nagisting . * **Bier:** Helder, gefiltreerd, afgewerkt bier . #### 5.1.1 Vergistingsgraad De vergistingsgraad meet het verloop van de gisting en wordt uitgedrukt als het percentage vergist extract ten opzichte van het stamwortextract . $$ \text{vergistingsgraad} (\%) = \frac{\text{extract stamwort} - \text{extract monster}}{\text{extract stamwort}} $$ . Er wordt onderscheid gemaakt tussen de werkelijke vergistingsgraad en de schijnbare vergistingsgraad, afhankelijk van of het werkelijke of schijnbare extract van het monster wordt gebruikt . * **Werkelijke V.G. (%):** $$ \frac{\text{extract stamwort} - \text{werkelijk extract monster}}{\text{extract stamwort}} $$ . * **Schijnbare V.G. (%):** $$ \frac{\text{extract stamwort} - \text{schijnbaar extract monster}}{\text{extract stamwort}} $$ . De **eindvergistingsgraad** is de maximaal haalbare schijnbare vergistingsgraad voor een specifiek wort, bepaald in het laboratorium onder optimale omstandigheden . ### 5.2 De cytologie van de gistcel Een gistcel is een eukaryote cel met een celwand, een cytoplasmatisch membraan, cytoplasma met organellen (mitochondriën, vetkorrels, vacuolen, Golgi-apparaat) en een celkern (nucleus). De celwand geeft de cel vorm en stevigheid. Het plasmamembraan reguleert het transport van stoffen in en uit de cel. De celkern bevat het erfelijk materiaal . ### 5.3 Gistcelvermenigvuldiging Gisten vermenigvuldigen zich voornamelijk door **knopvorming** (aseksueel) waarbij een dochtercel zich vormt aan de moedercel. Eén cel kan tot honderd keer uitspruiten, en het aantal knopvormingslittekens op de celwand kan een indicatie geven van de ouderdom van de cel. De generatietijd (tijd voor vorming van een dochtercel) is afhankelijk van temperatuur, voeding en de fysiologische toestand van de gist. Optimale vermenigvuldiging vindt plaats tussen 25-30 °C. Hogere suikerconcentraties (>20%) kunnen leiden tot plasmolyse, tenzij het osmofiele gisten betreft. Koolgas remt vermenigvuldiging, zuurstof stimuleert dit sterk. Alcohol remt groei vanaf 6% concentratie . Onder ongunstige omstandigheden kan gist zich vermenigvuldigen door **sporevorming** (seksueel). Biergist behoort tot de ascosporogene gisten en vormt één tot vier ascosporen in de moedercel. Vóór sporevorming vindt meiose plaats, waarbij diploïde kernen (16 paar chromosomen) worden omgezet in haploïde kernen (16 enkele chromosomen). Elke ascospore is haploïd . ### 5.4 Saccharomyces cerevisiae en Saccharomyces carlsbergensis Dit zijn de twee belangrijkste cultuurgisten in de brouwerijwereld, beide behorend tot het geslacht Saccharomyces . * **Saccharomyces cerevisiae (bovengist):** Vergist bij relatief hoge temperaturen (15-25 °C) en stijgt naar boven tijdens intensieve gisting, vormend een gistdek. Kenmerkend is de vorming van sterk vertakte celketens tijdens knopvorming. Bovengist kan raffinose slechts voor een derde vergisten, omdat het enzym melibiase ontbreekt . * **Saccharomyces carlsbergensis (ondergist):** Vergist bij lagere temperaturen (5-10 °C) en bezinkt na de gisting. Dochtersellen komen gemakkelijk los van de moedercel, wat resulteert in geïsoleerde of gepaarde cellen. Ondergist vergist raffinose volledig doordat het enzym melibiase aanwezig is . #### 5.4.1 Fysiologische verschillen Naast de vergisting van raffinose, verschillen deze gisten ook in hun vermogen om sporen te vormen en hun ademhalingsstofwisseling . #### 5.4.2 Gistingstechnische verschillen Figuur 64 illustreert verschillen in vergistingstemperatuur, gistingsbeeld en gistoogst tussen onder- en bovengist . ### 5.5 Ademhaling en gisting Koolhydraten zijn de primaire energiebron. In **aeroob** milieu worden koolhydraten verbrand tot CO2 en H2O via de **Krebs-cyclus**, wat veel ATP en warmte oplevert, essentieel voor gistvermenigvuldiging en groei. In **anaeroob** milieu worden suikers omgezet naar alcohol en CO2 via de **EMP-cyclus (glycolyse)**, waarbij veel minder energie vrijkomt. In dit anaeroob milieu zal de gist zich slechts zeer langzaam vermenigvuldigen . #### 5.5.1 Vergistbare suikers Gist kan voornamelijk hexosen vergisten. Polymeren van hexosen worden vergist tot en met triosen. Maltose wordt door maltase gesplitst in twee glucosemoleculen. Maltotriose wordt door maltase omgezet in drie glucosemoleculen. Sacharose wordt door invertase gesplitst in glucose en fructose. Mannose wordt gefosforyleerd en vervolgens geïsomeriseerd tot fructose-6-fosfaat. Galactose vereist meerdere enzymen om te worden omgezet in glucose-6-fosfaat . De EMP-cyclus (glycolyse) zet elke molecuul glucose of fructose om in twee moleculen pyruvaat, met een netto winst van 2 ATP. Pyruvaat is een sleutelpositie: in aeroob milieu gaat het de Krebs-cyclus in, in anaeroob milieu wordt het grotendeels omgezet naar ethanol en CO2. De energieproductie in anaeroob milieu (2 ATP per mol glucose) is onvoldoende voor substantiële groei en vermenigvuldiging . ### 5.6 Gistingsmetabolieten Tijdens de gisting worden diverse metabolieten gevormd, waaronder hogere alcoholen, esters, aldehyden, diacetyl en pentaan-2,3-dion, die de smaak en het aroma van het bier sterk beïnvloeden . ### 5.7 Keuze van de gist De keuze van de giststam is cruciaal en afhankelijk van vele factoren, waaronder de gewenste vergistingssnelheid, eindvergistingsgraad, vermenigvuldigingssnelheid, zuurstofbehoefte, stabiliteit, de aard en hoeveelheid van gevormde gistingproducten, en de invloed op bierkleur, schuimhoudbaarheid, volmondigheid en bitterheid. Ook de weerstand tegen infecties en de manier van gisten (bv. in cylindroconische tanks) spelen een rol. De wortsamenstelling kan de gistselectie beïnvloeden . ### 5.8 Isoleren en bewaren van reinculturen Een reincultuur is afkomstig van één enkele gistcel en vereist strenge steriele technieken zoals de druppelcultuur, uitstrijkmethode of micromanipulator voor isolatie. De bekomen reinculturen worden getest op de gewenste eigenschappen en bewaard in een gistbank. Bewaring kan plaatsvinden op vloeibaar of vast medium (bv. MYPG), in sucrose- of lactose-oplossing, of door lyofiliseren (vriesdrogen) . ### 5.9 Gistgroei Gistgroei omvat zowel de toename in celmassa als het aantal cellen. De groei verloopt doorgaans in de volgende fasen : * **Lag-fase (aanpassingsfase):** Een periode waarin de cellen zich voorbereiden op deling, enzymen aanmaken en voedingsstoffen opnemen, zonder significante celdeling . * **Log-fase (exponentiële/logaritmische fase):** Cellen delen zich met een constante, exponentiële snelheid. De groeisnelheid wordt bepaald door de generatietijd . * **Negatieve versnellingsfase:** De groeisnelheid daalt langzaam naarmate voedingsstoffen uitgeput raken en/of toxische stoffen zich ophopen . * **Stationaire fase:** Het aantal levende cellen blijft constant, omdat de vorming van nieuwe cellen gelijk is aan de afsterving . * **Afstervingsfase:** Meer cellen sterven af dan er gevormd worden, mede door de accumulatie van toxische stoffen en autolyse . #### 5.9.1 Gistgroei in relatie tot gistpropagatie Bij gistpropagatie is het doel om de gist zo veel mogelijk in de log-fase te houden, door tijdig overenten in vers medium. Propagatie dient aerobe omstandigheden te hebben om voldoende energie voor groei te verkrijgen. Belangrijke voorwaarden voor propagatie zijn steriliteit van het medium, temperatuurcontrole (10 °C voor ondergist, 20-25 °C voor bovengist), adequate beluchting en het type gist (ondergist gaat minder generaties mee dan bovengist) . ### 5.10 Veranderingen aan het wort tijdens de hoofdgisting De hoofdgisting zorgt voor significante veranderingen in het wort: * **Extractdaling:** Het vergistbare extract wordt omgezet in alcohol, CO2 en andere nevenproducten. De schijnbare eindvergistingsgraad is een vaste waarde voor een bepaald wort en kan niet worden beïnvloed door gistras of wijze van gisten. Voor een goede bewaarbaarheid moet de vergistingsgraad aan het einde van de lagering de eindvergistingsgraad zo dicht mogelijk benaderen . * **pH-daling:** De pH van het wort daalt van ongeveer 5,2-5,3 naar 4,3-4,6 door de productie van organische zuren door gist en verschuivingen in buffermechanismen . * **Veranderingen in stikstofverbindingen:** Gist assimileert laagmoleculaire stikstofverbindingen (aminozuren, ammoniak, peptiden) voor celopbouw. Een FAN-gehalte van minimaal 130 mg/l is vereist voor optimale gistgroei . * **Daling van de redoxpotentiaal (rH):** De rH daalt van 20-26 naar 8-12, wat duidt op een hogere concentratie reducerende stoffen en minder oxiderende stoffen in jongbier en bier . * **Vorming van gistingsnevenproducten:** Hogere alcoholen, esters, aldehyden, diacetyl etc. worden gevormd, die smaak en aroma beïnvloeden . * **Daling van het gehalte aan bitter- en looistoffen:** Deze stoffen slaan neer of worden geadsorbeerd door de gist en CO2-belletjes, wat bijdraagt aan de colloïdale stabiliteit van het bier . * **Kleurvermindering:** De kleur van het wort daalt door de pH-daling, de migratie naar het schuimdek en adsorptie aan gistcellen . * **Gistingsbeeld:** Het visuele aspect van de hoofdgisting verschilt tussen hoge en lage gisting . --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Mouterij-Brouwerij | Een combinatie van een mouterij, waar gerst wordt verwerkt tot mout, en een brouwerij, waar uit mout bier wordt gebrouwen. | | Groenmout | Gekiemde gerst die nog niet is gedroogd of geëest. | | Eesten | Het drogen van groenmout met warme lucht om de kieming te stoppen, het vochtgehalte te verminderen en kleur- en smaakstoffen te ontwikkelen. | | Schroten | Het mechanisch verkleinen van mout tot schroot, waarbij het kaf zo min mogelijk beschadigd wordt. | | Beslaan | Het mengen van schroot met water in een maischkuip om het enzymatische extractieproces te starten. | | Maischen | Een extractieproces waarbij moutbestanddelen door enzymen worden afgebroken en in oplossing gaan om moutextract (wort) te vormen. | | Wortfiltratie | Het scheiden van de vloeibare wort van de vaste draf, meestal met behulp van het kaf als filtreermiddel. | | Wortkoken | Het koken van het wort met hop om bitterheid en aroma toe te voegen, het wort te stabiliseren en te steriliseren. | | Wortklaren | Het verwijderen van onopgeloste stoffen zoals hopdraf en eiwitneerslag uit het gekookte wort. | | Wortkoelen | Het afkoelen van het geklaarde wort tot de juiste gistingstemperatuur. | | Gisting | Een biochemisch proces waarbij gist suikers omzet in alcohol en koolzuurgas. | | Hoofdgisting | De eerste vergistingsfase van wort tot jongbier, waarbij de meeste vergistbare suikers worden omgezet. | | Nagisting of lagering | De tweede vergistingsfase waarbij jongbier rijpt, klaart en aan koolzuur wordt verzadigd. | | Bierfiltratie | Het verwijderen van resterende troebelstoffen uit het bier om het helder te maken. | | Enzymen | Biochemische katalysatoren, meestal eiwitten, die chemische reacties versnellen zonder zelf verbruikt te worden. | | Amylase | Een enzym dat zetmeel afbreekt tot suikers, zoals alfa-amylase en bèta-amylase. | | Proteolyse | De afbraak van eiwitten tot kleinere peptiden en aminozuren door proteolytische enzymen (peptidasen). | | Cytolyse | De afbraak van celwanden, voornamelijk bestaande uit hemicellulose, om de reservestoffen toegankelijk te maken. | | Carbohydrasen | Enzymen die de hydrolyse van glycosidische bindingen in koolhydraten katalyseren, zoals amylasen. | | Peptidasen | Enzymen die peptidebindingen hydrolyseren, verantwoordelijk voor eiwitafbraak. | | Hemicellulose | Een structuurkoolhydraat, voornamelijk bestaande uit β-glucanen en pentosanen, dat de celwanden stevigheid geeft. | | β-glucanen | Een component van hemicellulose, die bij onvoldoende afbraak kan leiden tot visositeitsproblemen in wort en bier. | | Pentosanen | Een component van hemicellulose, opgebouwd uit pentosen, die ook bijdraagt aan de structuur van celwanden. | | Lupuline | Het gele hopmeel in hopbellen dat bitterharsen en essentiële oliën bevat, verantwoordelijk voor de bitterheid en het aroma van bier. | | α-zuren | Een groep van bitterstoffen in hop (humulon, cohumulon, adhumulon) die na isomerisatie de bitterheid aan bier geven. | | β-zuren | Een groep van bitterstoffen in hop (lupulon, colupulon, adlupulon) die minder bijdragen aan de bitterheid dan α-zuren. | | Etherische oliën | Vluchtige aromatische bestanddelen in hop die verantwoordelijk zijn voor het typische hoparoma. | | Looistoffen | Polyfenolen in hop die bijdragen aan de klaring van wort en die een negatieve invloed kunnen hebben op de colloïdale stabiliteit van bier. | | Saccharomyces cerevisiae | De gistsoort die wordt gebruikt voor bovengisting (ale-bieren), gekenmerkt door een gisting bij hogere temperaturen en het vormen van een gistdek aan het oppervlak. | | Saccharomyces carlsbergensis | De gistsoort die wordt gebruikt voor ondergisting (lager-bieren), gekenmerkt door een gisting bij lagere temperaturen en het bezinken op de bodem. | | Knopvorming | De aseksuele vermenigvuldigingswijze van gist, waarbij kleine uitstulpingen (knopjes) aan de moedercel ontstaan. | | Sporevorming | Een seksuele vermenigvuldigingswijze van gist, waarbij duurzame sporen worden gevormd onder ongunstige omstandigheden. | | Glycolyse (EMP-cyclus) | De biochemische route waarbij glucose wordt afgebroken tot pyruvaat, wat energie (ATP) en reducerende equivalenten oplevert. | | Krebs-cyclus (citroenzuurcyclus) | Een centrale metabolische route die bij aeroob metabolisme wordt gebruikt om energie te produceren uit pyruvaat. | | Adenosinetrifosfaat (ATP) | Een energierijke molecuul die door cellen wordt gebruikt om diverse processen aan te drijven. | | Vergistingsgraad | Een maatstaf voor het verloop van de gisting, die aangeeft hoeveel van het extract is vergist. | | Lag-fase | De aanpassingsfase van gist in een nieuw medium, waarin het aantal cellen nog niet significant toeneemt, maar wel metabole activiteit plaatsvindt. | | Log-fase | De fase van exponentiële groei, waarin het aantal gistcellen snel toeneemt met een constante verdubbelingstijd. | | Stationaire fase | Een groeifase waarin het aantal levende gistcellen constant blijft, omdat de celvorming gelijk is aan de celafbraak. | | Afstervingsfase | De fase waarin het aantal gistcellen afneemt door celafbraak, vaak veroorzaakt door toxische stoffen of gebrek aan voedingsstoffen. | | Maillardreactie | Een chemische reactie tussen aminozuren en reducerende suikers bij verhitting, die leidt tot de vorming van kleur- en smaakstoffen (melanoïdinen). | | Streckeraldehyden | Reactieve carbonylverbindingen die ontstaan uit Maillardreacties en bijdragen aan aroma en kleurontwikkeling. | | Dimethylsulfide (DMS) | Een off-flavour in bier die ontstaat door thermische degradatie van S-methylmethionine (SMM). | | Colloïdale troebel | Fijne, moeilijk uitvlokkende deeltjes in bier die de helderheid negatief beïnvloeden, vaak veroorzaakt door eiwit-looistofcomplexen. | | Diastatisch vermogen | De enzymatische activiteit van mout, voornamelijk bepaald door de amylase-activiteit, die de omzetting van zetmeel naar suikers bevordert. | | Kolbach-getal | Een maatstaf voor de eiwitafbraak tijdens het mouten, gedefinieerd als de verhouding van oplosbaar eiwit tot totaal eiwit. | | Fytinezuur | Een fosforzuurverbinding die in gerst voorkomt en tijdens het mouten door fytase wordt afgebroken tot anorganisch fosfaat. | | Polyfenolen (looistoffen) | Stoffen in hop en gerst die bijdragen aan de kleur, het mondgevoel en de stabiliteit van bier, maar ook negatieve effecten kunnen hebben op de colloïdale stabiliteit. | | Kiemrust | De periode na de oogst waarin gerst nog niet kiemkrachtig is, wat overwonnen moet worden door bewaring. | | Kiemenergie | Het percentage gerstkorrels dat na een bepaalde incubatietijd effectief kiemt, een indicator voor de vitaliteit van de kiem. | | Watergevoeligheid | De gevoeligheid van gerst voor te veel water tijdens het weken, wat kan leiden tot verminderde kieming. | | Zwelvermogen | De snelheid waarmee gerst water opneemt tijdens het weken, een indicator voor moutrijpheid. | | Broeimout | Mout dat tijdens de kieming niet gekoeld wordt, waardoor de temperatuur oploopt en het meellichaam sterk oplost. | | Karamelmouten | Mouten die na het kiemen worden verhit en gedroogd, waardoor suikers karamelliseren en karakteristieke smaak- en kleurstoffen ontstaan. | | Geroosterde producten | Granen (gerst of tarwe) die bij hoge temperaturen worden geroosterd, wat zorgt voor specifieke aroma's en kleuren. | | Iso-α-zuren | Geïsommeriseerde α-zuren die verantwoordelijk zijn voor de bitterheid van bier. | | Drooghoppen | Het toevoegen van aromahop aan het bier na de gisting om het hoparoma te versterken. | | Extractverlies | Het verlies aan oplosbare stoffen uit de gerst gedurende het mouten, voornamelijk door ademhaling van de kiem en verwijdering van wortelkiemen. | | FAN (Free Amino Nitrogen) | Vrije amino stikstof, een maat voor de hoeveelheid assimileerbare stikstofverbindingen in wort die essentieel is voor gistgroei. | | rH (redoxpotentiaal) | Een maatstaf voor de redoxstaat van een oplossing, die verandert tijdens de gisting door de activiteit van gist. |