Влияние концентрации заторов и ферментов на скорость осахаривания

Скорость ферментативного расщепления веществ зависит от концентрации ферментов в среде, концентрации самой среды и продуктов расщепления, накопляющихся в ней.

Можно считать, что существует прямая пропорциональность между скоростью реакции и концентрацией ферментов в среде. Такая пропорциональность обычно наблюдается в начале процесса, когда в среде имеется большой избыток веществ, расщепляемых ферментами.

По мере накопления в среде продуктов расщепления реакция замедляется и, наконец, может полностью остановиться, когда в среде накопится очень большая концентрация этих продуктов.

Таким образом, в общих чертах можно представлять ферментативный процесс как равновесный - субстрат → продукты распада, к которому приложим закон действия масс.

Процесс превращения крахмала в мальтозу идет через ряд промежуточных продуктов; поэтому зависимость между исходным продуктом - крахмалом - и конечным продуктом его расщепления - мальтозой - становится более сложной:

В каждом звене длинной цепи этих реакций в процессе существует равновесие, но это равновесие постоянно смещается в сторону уменьшения концентрации промежуточных продуктов, которое ведет к тому, что крахмал исчезнет полностью только тогда, когда до минимума сведена концентрация амилодекстрина. Последний же исчезнет при относительно малой концентрации эритродекстрина.

Практически в солодовом заторе полное исчезновение крахмала и амилодекстринов наступает тогда, когда приблизительно 75% исходного крахмала превращено в мальтозу, а 25% - в промежуточные продукты - ахро- и мальтодекстрины.

Таким образом, несмотря на то что в заторе будут присутствовать активные амилазы, нельзя получить полного превращения продуктов расщепления крахмала в мальтозу, потому что ферментативный процесс обратим и останавливается тогда, когда концентрация продуктов распада достигает определенного предела.

Если же в процессе ферментативного расщепления крахмала постоянно выводить мальтозу из среды реакции, например, путем одновременного сбраживания, то можно значительно уменьшить накопление декстринов в среде. Этим, как известно, пользуются в спиртовом производстве. При производстве пива этого не требуется, так как декстрины необходимы для получения пива определенного качества. Поэтому, как только реакция затора на йод исчезнет (т. е. когда в среде не будут присутствовать крахмал и амилодекстрины), перестают заботиться о сохранении амилолитических ферментов в заторе и сусле и инактивируют их путем повышения температуры и кипячения сусла.

Из изложенного о зависимости скорости ферментативного процесса от концентрации фермента и веществ среды, на которые действуют фермент, вытекают практически важные мероприятия, позволяющие регулировать состав сусла.

Если, например, ставится задача получить сусло с высоким содержанием мальтозы, то необходимо, помимо осахаривания при низких температурах, вести затирание солода с большим количеством воды, т. е. делать заторы более жидкие. В этом случае в затираемой массе будет меньшая концентрация мальтозы, а следовательно, и меньше декстринов. Для получения сусла с высоким содержанием декстринов и меньшим содержанием мальтозы при более высоких температурах осахаривания необходимо делать более густые заторы.

Итак, при затирании и осахаривания затора необходимо учитывать:

1) влияние карбонатов воды на понижение концентрации водородных ионов и создавать pH затора в пределах 5,5-5,3, при котором наиболее активно действуют важнейшие ферменты солода - амилазы, протеолитические и отщепляющие фосфорную кислоту из фитина;

2) влияние температуры на процесс расщепления белков и вести белковые выдержки для недостаточно растворенных солодов при температуре от 37 до 52ºC, а для солодов хорошо растворенных или перерастворенных сокращать продолжительность выдержки;

3) влияние температуры на процесс осахаривания крахмала и вести процесс осахаривания для получения сусла с большим содержанием мальтозы при температуре 63-68°С, с меньшим содержанием мальтозы и с большим содержанием декстринов - при 70-72-75°С;

4) влияние концентрации затора на скорость осахаривания и установление равновесия между количеством мальтозы и декстринами и применять густое затирание для получения сусла с меньшей степенью сбраживания и жидкое для получения сусла с высокой степенью сбраживания.