Translate

Zoeken in deze blog

dinsdag 5 januari 2016

Chemische feitelijkheden

Chemische Feitelijkheden: bier is een bekende drank, maar de biochemie erachter is minder bekend. Toch is bier ook chemisch te benaderen. Er zijn immers heel wat scheikundige formules bij betrokken die zich voltrekken tijdens het brouwproces of zelfs daarna in de fles...

Vroeger was bier weinig meer dan een gefermenteerd broodpapje. Maar noeste
arbeid van monniken en wetenschappelijke en technologische doorbraken
maakten bier tot wat het nu is: een kraakhelder brouwsel (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).

Reinheitsgebot
...de eerste warenwet: het Duitse Reinheitsgebot uit 1516, uitgevaardigd door
Wilhelm IV van Beieren. De wet bepaalde dat bier alleen mocht
worden gebrouwen van gerst, water en hop. Anders mocht het
geen bier worden genoemd. Gist was toen nog niet ontdekt en
werd later toegevoegd aan de bepaling. Pas na een klacht van de
Europese Unie – omdat het gebod vrijhandel belemmerde – is
het in 1987 afgeschaft. Duitse brouwers houden er overigens
nog krampachtig aan vast, omdat ze anders gelijk uit de Duitse
markt liggen. Gerst is echter een dure grondstof. Veel andere
brouwers voegen daarom tot meer dan 50 procent andere zetmeelbronnen
toe, zoals tarwe, mais of rijst (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).

Brouwproces
...moutkorrrels worden in een molen
geplet en met drie delen water
gemengd tot een beslag, een soort papje.
Daarbij gebruikt men niet zomaar water:
voor pils is zacht water nodig, voor amber
en donkere bieren juist hard water. Voldoet
het water niet aan de kwaliteitseisen, dan
moet het worden onthard of moeten er
juist zouten worden toegevoegd.
De temperatuur van het beslag voert men
vervolgens stapsgewijs op. Dit is nodig
om de verschillende enzymen te laten
werken. Proteases zetten bij 35 à 60 °C hoogmoleculaire eiwitten om in korte
eiwitketens en vrije aminozuren. Deze vrije aminozuren zijn nodig voor de groei
van de gist. Maar het is niet de bedoeling om álle eiwitten vrij te knippen, omdat
anders te weinig lange eiwitten overblijven die het fundament moeten vormen
voor een stevige schuimkraag. Brouwen blijft dus altijd een compromis.
Door de temperatuur verder te verhogen, stoppen de proteases en beginnen de
amylases met de omzetting van zetmeel tot vergistbare suikers. Daar zijn twee
enzymen voor nodig: de alfa-amylases hakken de zetmeelketen in kleinere fragmenten,
de bèta-amylases knippen die vervolgens in mono-, di- en trisacchariden
(respectievelijk glucose, maltose en maltotriose). De optimale temperatuur
voor alfa-amylases ligt tussen 70-75 °C, terwijl de bèta-amylases optimaal presteren
bij 60-65 °C. Bij hogere temperaturen denatureren de bèta-amylases en
nemen de alfa-amylases het verder over.
Bij de laatste temperatuurstap naar 80 °C denatureren de enzymen en stopt het
versuikeren. Het beslag wordt gefiltreerd en de vaste eiwitrijke koek die overblijft
(zogeheten draf) wordt verwerkt tot veevoer. Het filtraat is een soort suikerwater, dat afhankelijk van de grondstof 5 tot 25 procent opgelost suiker bevat. Dit noemen brouwers ‘wort’.
Het wort gaat naar de brouwketel, het hart van de brouwerij. In deze
ketel wordt het wort anderhalf uur lang gekookt. Van hop is honderd keer zo weinig
nodig als van mout: een paar gram per liter bier volstaat. Tijdens het koken
van het wort vinden tal van chemische reacties plaats. De belangrijkste is de isomerisatie
van de hopbitterstoffen, de alfazuren of humulonen. Hieruit ontstaan de
iso-alfazuren ofwel isohumulonen. Ook worden nare geuren (off flavors) uit de
vloeistof gestript, zoals dimethylsulfide dat ontstaat door afbraak van eiwitten uit
de mout en dat een kool/spruitjeslucht veroorzaakt.
(www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).

Hop
Er bestaan twee hopsoorten: de ‘bitterhoppen’
en ‘aromahoppen’. Eerstgenoemden
geven hun bittere smaakstoffen af aan
het brouwsel. Omdat er tijd nodig is om
de isohumulonen te vormen (via isomerisatie)
worden bitterhoppen aan het begin
van het wortkoken toegevoegd. De aroma’s
die erin zitten, zijn tegen het eind van het
brouwen verdampt. Aromahoppen zijn 
de fijnere soorten die aan het einde van de
kookstap worden toegevoegd. De ‘RollsRoyce’
onder de aromahoppen komt uit
Tsjechië: de Saaz. Na anderhalf uur koken
gaat het gehopte wort naar een whirlpool
om de vaste deeltjes te verwijderen. 
...
De belangrijkste stoffen in hop zijn de alfa-zuren
of humulonen. Deze stoffen smaken zelf niet bitter,
maar worden gedurende het koken van het gehopte
wort omgezet in isohumulonen die wél zeer bitter
zijn. Er zitten ook bèta-hopzuren of lupulonen in hop,
maar die zijn slecht oplosbaar in water en spelen geen
rol bij het bierbrouwen. De vorming van isohumulonen
is een van de belangrijkste stappen in het brouwproces:
ze geven bier niet alleen de typische smaak,
maar zorgen ook voor een stevige schuimkraag en een
anti-bacteriële werking. De hoeveelheid isohumulonen
in bier varieert van 10 tot ruim 100 mg/l ...
De hopcomponenten zijn derivaten van terpenen. Terpenen
en afgeleide terpenoïden hebben isopreen (2-methylbutadieen)
in het molecuulskelet. ...Linalol is aanwezig in bieren met hop. Het is een terpeenalcohol met een aangename bloemige geur. (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).



Schuim
Net als bier bevat cola CO2, maar na het
inschenken van de frisdank zakt het schuim
gelijk weer in. Bij bier is dat niet zo. De opstijgende
CO2-bellen worden gevangen in de schuimmatrix.
Voor zo’n mooie stabiele schuimkraag is een sterk
vliesje nodig dat de bubbels omringt. Gerst, hop
en water bevatten alles wat daarvoor nodig is.
Eiwitten uit mout en bitterstoffen uit hop (de isohumulonen)
vormen samen een complex, terwijl
tweewaardige metaalionen uit water (magnesium,
calcium en ijzer) op hun beurt complexeren met
de isohumulonen. Deze verbindingen vormen de
schakel in de opbouw en stabiliteit van de schuimkraag:
ze ‘lijmen’ de binnen- en buitenkant van
het vlies rond de CO2-bellen aan elkaar. Voor een
goede schuimkraag die ten minste drie minuten op
het bier staat, is 20 mg/l isohumulonen het minimum.
Uiteindelijk zakt het bier door de zwaartekracht
tussen de koolzuurbelletjes naar beneden
(drainage), de vliesjes worden allengs dunner en
de CO2-bellen vloeien samen tot grotere bellen
(coalescentie) en knappen open.
Vet aan het glas verstoort de vorming van een
stabiel complex, waardoor het bier dood slaat. Het
vet verdringt de isohumulonen, waardoor de ‘lijmstof’
in de vliezen verdwijnt. Vandaar dat elk nieuw
biertje eigenlijk in een nieuw glas hoort: ook vetverbindingen
die via de mond op het glas komen
doen afbreuk aan de stabiliteit van het schuim. Het
effect van vet is een van de belangrijkste redenen
waarom alleen de onbevruchte vrouwelijke hopbellen
worden gebruikt bij het bierbrouwen. In de
wijde omtrek van een ‘vrouwelijk’ hopveld mag
geen mannelijke hop worden geteeld, want na
bevruchting worden in de vrouwelijke hopbellen
zaadjes gevormd die veel vet en olie bevatten. In
Engeland denken ze daar trouwens anders over:
Britse brouwers gebruiken gewoon bevruchte hopbellen.
Daar moet een ‘pint’ bier echt een pint zijn
– voor schuim betalen Britten niet.
...
De schuimkraag van bier zakt in elkaar volgens een eerste
orde kinetiek (van 100% naar 50%, van 50% naar 25%, van
25% naar 12,5%, etcetera). Elke stap kost globaal eenzelfde

Troebeling
van gekoeld bier – ook wel koude trub of chill
haze genoemd – willen brouwers koste wat kost
vermijden. De troebeling bestaat uit eiwitresten
die bij lagere temperatuur complexen vormen met
polyfenolen. Door pilsbier bij 0 °C te lageren wordt
dit proces gestimuleerd (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf)..Daarna wordt het gefilterd via kalkzandsteen of via membraanfiltratie. 


Licht (en de gele kleur van bier)
Licht is funest voor het aroma van bier, want het laat smaakbedervers ontstaan.
Onderzoekers denken hiervoor een oplossing te hebben gevonden: ze voegen
verbindingen toe die lichtenergie afvangen...Hoofdverantwoordelijke voor het smaakbederf
is de zwavelverbinding 3-methyl-2-
buteen-1-thiol (MBT), één van de sterkste
geurstoffen die bestaan. De geurdrempel
van MBT is met 4 nanogram per liter
bier zeer laag, waardoor de vorming van  ee verbinding al binnen enkele minuten
waarneembaar is. Dezelfde stof is prominent
aanwezig in de geur die stinkdieren
verspreiden als verdediging bij dreigend
gevaar.
MBT is afkomstig van de bitterstoffen
uit hop: de isohumulonen, die tijdens
het brouwen van het wort zijn ontstaan
uit de humulonen. Isohumulonen zijn
kleurloos en kunnen daarom geen zichtbaar
licht absorberen. Andere stoffen in
bier, de flavines, kunnen dat wel. Het
belangrijkste flavine is riboflavine ofwel
vitamine B2, dat lichtenergie met golflengten
van 350 tot 500 nm absorbeert.
Deze verbinding is wateroplosbaar en
geeft helder bier de typische gele kleur. In
het zichtbare licht treedt fotosensibilisatie
op, waarbij riboflavine optreedt als een
katalysator voor de afbraakreactie van isohumulonen.
Riboflavine komt dan in een
aangeslagen toestand, waardoor het een
elektron onttrekt aan de isohumulonen. Door het afstaan van hun elektron veranderen
isohumulonen in radicalen die een
scala aan chemische reacties teweeg kunnen
brengen – waaronder het verbreken
van chemische bindingen, waarbij weer
nieuwe radicalen ontstaan. De isohumulonen
splitsen zich in kleinere brokstukken
en reageren met zwavelhoudende
verbindingen uit mout onder vorming
van het stabiele MBT. Donkere bieren
hebben hier minder snel last van, want
daarin wordt het licht ook door andere
kleurstoffen geabsorbeerd.(www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).


Bierbuik
Dat bier een dikmaker is, is eigenlijk nog nooit
bewezen. Het caloriegehalte in bier wordt
bepaald door het alcohol- en suikergehalte. Net als
koolhydraten en vet levert alcohol energie. Een glas pils bevat ongeveer 90 kcal. Dat is vergelijkbaar met een glas halfvolle melk (100 kcal) of appelsap (96 kcal), of een droge bruine boterham. Een bruine boterham mét boter en kaas loopt al aardig op en
telt ongeveer 357 kcal. Speciaalbieren tikken iets
harder aan door hun hogere alcoholgehalte.
Helemaal onschuldig is bier ook weer niet. Het probleem
zit hem vooral in de hoeveelheid waarmee
het soms wordt gedronken en de lekkere hapjes die
erbij worden gegeten. Wie drinkt, krijgt trek. De bitterstoffen
uit hop stimuleren de maagsap­productie,
en daardoor ga je (meer) eten. Ons lichaam verbrandt
echter eerst de alcohol, en pas later het vet.
Bij overdadig drinken en daarnaast flink eten of
snacken blijft het vet over en wordt het opgeslagen.
Het gevolg: een dikke buik (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).

Chemische Feitelijkheden: actuele
encyclopedie over moleculen,
mensen, materialen en milieu.
Losbladige uitgave van de KNCV,
verschijnt drie maal per jaar met in
totaal tien onderwerpen.
 (www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/Bier-239.pdf).



Geen opmerkingen:

Een reactie posten