DE3028165C2 - Process for producing a highly fermented beer - Google Patents
Process for producing a highly fermented beerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a process for producing a highly fermented beer according to the preamble of patent claim 1.
Bei der Herstellung von Bier wird Hefe dazu verwendet, um ein Substrat aus einem Gemisch von Kohlehydraten in Äthylalkohol zu vergären. Derartige Kohlehydrate, die durch Bierhefe vergoren werden können, sind in erster Linie Maltose, Glucose, Maltotriose und Spuren von Saccharose sowie Fructose. Diese Substanzen werden erhalten, indem man Malzenzym (alpha- und beta-Amylase), Stärkemoleküle aus Malz und anderen Zusätzen in die vorstehend genannten vergärbaren Zucker umwandeln läßt. Dies geschieht während des Maischens. Nach dem Maischen werden die löslichen Materialien während des Läuterns extrahiert, wobei das verbrauchte Korn zurückbleibt. Eine klare Flüssigkeit (Würze) wird erhalten, die in einen Kessel überführt und über eine Zeitspanne gekocht wird, um alle Malzenzyme zu inaktivieren. Beim Sieden wird normalerweise Hopfen zugesetzt, wonach die Würze gekühlt, belüftet und mit Hefe versehen wird, wonach man sie gären läßt. Die Zusammensetzungen der Würze hängen von der Art der verwendeten Materialien, dem Maischverfahren etc. ab. Eine typische Würze besteht aus etwa 65-80% gärbaren Kohlehydraten der vorstehend genannten Art und aus etwa 20-35% nichtgärbaren Kohlehydraten. Nach dem Gärvorgang wird ein Getränk erhalten, das normalerweise 3-5% Alkohol mit etwa gleichen Mengen an Restdextrin enthält, das den Hauptteil der gelösten Feststoffe bildet und üblicherweise als wirklicher Extrakt bezeichnet wird. Dieser Rest verbleibt infolge der Unfähigkeit der Malzamylasen, die alpha-1,6-Bindungen der Stärke zu hydrolysieren. Wenn die vorstehend beschriebene Würze vergoren wird, wird ein Produkt erhalten, das etwa 110 Kalorien pro 340 ml-Flasche mit 3,3 g Äthanol/100 g abgefüllt enthält.In the production of beer, yeast is used to ferment a substrate of a mixture of carbohydrates into ethyl alcohol. Such carbohydrates that can be fermented by brewer's yeast are primarily maltose, glucose, maltotriose and traces of sucrose and fructose. These substances are obtained by allowing malt enzyme (alpha and beta amylase), starch molecules from malt and other additives to convert into the above-mentioned fermentable sugars. This occurs during mashing. After mashing, the soluble materials are extracted during lautering, leaving the spent grain behind. A clear liquid (wort) is obtained which is transferred to a kettle and boiled for a period of time to inactivate any malt enzymes. Hops are usually added during boiling, after which the wort is cooled, aerated and yeasted and allowed to ferment. The compositions of the wort depend on the type of materials used, the mashing process, etc. A typical wort consists of about 65-80% fermentable carbohydrates of the type mentioned above and about 20-35% non-fermentable carbohydrates. After the fermentation process, a beverage is obtained which normally contains 3-5% alcohol with about equal amounts of residual dextrin which forms the majority of the dissolved solids and is usually referred to as the true extract. This residue remains as a result of the inability of the malt amylases to hydrolyze the alpha-1,6 bonds of the starch. When the wort described above is fermented, a product is obtained which contains about 110 calories per 340 ml bottle containing 3.3 g ethanol/100 g bottled.
Bei der Herstellung von hochvergorenen Bieren mit wenig Kalorien wurde bereits versucht, einen höheren Anteil an Alkohol und einen sehr viel geringeren Anteil an Restdextrin zu erreichen. Dadurch erhält man ein Bier, das nach der Vergärung ein geringeres spezifisches Gewicht besitzt als im Normalfall. Die ersten hochvergorenen Produkte wurden durch ein Verfahren gewonnen, das darin bestand, daß man ein externes Enzym im Fermenter zusetzte. Dieses spezielle Enzym, eine Glucoamylase, besitzt die Fähigkeit, sowohl alpha-1,4- als auch alpha-1,6-Bindungen der Stärke zu hydrolisieren und wird normalerweise aus dem Schimmelpilz Aspergillus niger gewonnen.Attempts have been made to produce highly fermented, low-calorie beers by using a higher alcohol content and a much lower residual dextrin content. This produces a beer that has a lower specific gravity after fermentation than normal. The first highly fermented products were obtained by a process that involved adding an external enzyme to the fermenter. This special enzyme, a glucoamylase, has the ability to hydrolyze both alpha-1,4 and alpha-1,6 bonds in starch and is usually obtained from the mold Aspergillus niger.
Aus der US-PS 42 11 842 ist eine exo-Pullulanase bekannt, die von Mikroorganismen der Art Cladosporium residiae erzeugt wird und allein oder in Mischung mit anderen stärkeabbauenden Enzymen zur Herstellung von kalorienarmen Bieren eingesetzt werden kann.US-PS 42 11 842 discloses an exo-pullulanase which is produced by microorganisms of the species Cladosporium residiae and can be used alone or in a mixture with other starch-degrading enzymes for the production of low-calorie beers.
Derartige Verfahren zur Herstellung von hochvergorenen Bieren weisen den Nachteil auf, daß die hierbei eingesetzten Enzyme teilweise viel wirksamer die alpha-1,4-Bindungen und nur in geringem Umfang die alpha-1,6-Bindungen der Dextrine hydrolysieren. Darüber hinaus sind diese Enzyme nicht aus den traditionellen Brausubstanzen, wie z. B. Malz, Getreide, Reis oder Hefe, zu isolieren bzw. kommen darin auch nicht vor, so daß sie in bezug auf diese Substanzen als exogen anzusehen sind.Such processes for producing highly fermented beers have the disadvantage that the enzymes used in these processes are sometimes much more effective at hydrolyzing the alpha-1,4 bonds and only to a lesser extent the alpha-1,6 bonds of the dextrins. In addition, these enzymes cannot be isolated from traditional brewing substances such as malt, grain, rice or yeast, and are not found in them, so they must be considered exogenous in relation to these substances.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres zur Verfügung zu stellen, das eine wirksame Spaltung der alpha-1,6-Bindungen mit einer in traditionellen Brausubstanzen enthaltenen Pullulanase ermöglicht.The present invention is based on the object of providing a process for producing a highly fermented beer which enables effective cleavage of the alpha-1,6 bonds with a pullulanase contained in traditional brewing substances.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method having the characterizing features of patent claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die alpha-1,6- Bindungen der Grenzdextrine durch eine Reispullulanase zu alpha-1,4-Dextrine hydrolisiert, die durch 1, 4-Carbohydrasen zu vergärbaren Zuckern abgebaut werden, die anschließend durch Hefe in Äthanol umzuwandeln sind. Das auf Reis basierende Enzym stammt somit aus einer traditionellen Brausubstanz und besitzt eine im Vergleich zu bekannten Enzymen größere Wirksamkeit in bezug auf die Hydrolyse der stark verzweigten Dextrinfraktionen mit hohem Molekulargewicht, worauf die guten Ergebnisse bei der Herstellung eines hochvergorenen, kalorienarmen Bieres zurückgeführt werden.In the process according to the invention, the alpha-1,6 bonds of the limit dextrins are hydrolyzed by a rice pullulanase to alpha-1,4-dextrins, which are broken down by 1,4-carbohydrases to fermentable sugars, which can then be converted into ethanol by yeast. The rice-based enzyme thus comes from a traditional brewing substance and has a greater effectiveness in hydrolyzing the highly branched dextrin fractions with a high molecular weight than known enzymes, to which the good results in the production of a highly fermented, low-calorie beer are attributed.
Ergänzend zum Stand der Technik sei noch darauf verwiesen, daß der Literaturstelle (11) der Einsatz einer alpha-1,6- Carbohydrase oder Pullulanase kombiniert mit einer beta- Amylase mikrobiologischen Ursprungs vorgeschlagen wurde.In addition to the state of the art, it should be noted that the literature reference ( 11 ) proposed the use of an alpha-1,6-carbohydrase or pullulanase combined with a beta-amylase of microbiological origin.
Auch sind in der Literaturstelle (12) Versuche zur Isolierung von Enzymen, die eine Hydrolyse der alpha-1,6- Bindungen bewirken, beschrieben. Hierbei wurde versucht, derartige Enzyme aus zur Bierherstellung gehörenden Substanzen, wie z. B. Malz, zu isolieren, wobei jedoch eine derartige Isolierung des "R-Enzyms" bisher noch nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte.Attempts to isolate enzymes that cause hydrolysis of the alpha-1,6 bonds are also described in the literature reference ( 12 ). Attempts were made to isolate such enzymes from substances used in beer production, such as malt, but such isolation of the "R-enzyme" has not yet been successfully carried out.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres wird die Reispullulanase der Würze vor oder während der Gärung zusammen mit der 1,4-Carbohydrase zugegeben. Hierbei kann die Reispullulanase in Form von poliertem und gemahlenem Reis zugesetzt werden.In a preferred embodiment of the process according to the invention for producing a highly fermented beer, the rice pullulanase is added to the wort before or during fermentation together with the 1,4-carbohydrase. The rice pullulanase can be added in the form of polished and ground rice.
Ebenso ist es möglich, einen Reispullulanaseextrakt einzusetzen. Hierbei gelangt ein Extraktionsverfahren zur Anwendung, bei dem das Enzym aus ganzem oder in handelsüblicher Weise poliertem Reis mit einem wäßrigen Puffersystem extrahiert wird. Das Puffersystem weist einen pH-Wert von etwa 6 auf. Die Temperatur beim Extrahieren liegt zwischen 0°C und 60°C. Vorzugsweise wird eine Aufschlämmung aus dem polierten Reis in 0,1 M Kaliumphosphatpuffer - 0,2 MNaCl bei pH 6,0 und 50°C über drei Stunden hergestellt.It is also possible to use a rice pullulanase extract. This involves an extraction process in which the enzyme is extracted from whole or commercially polished rice using an aqueous buffer system. The buffer system has a pH value of about 6. The temperature during extraction is between 0°C and 60°C. Preferably A slurry is prepared from the polished rice in 0.1 M potassium phosphate buffer - 0.2 MNaCl at pH 6.0 and 50°C for three hours.
Die Pullulanase-enthaltende Aufschlämmung aus der Extraktion kann durch folgende Schritte weiter gereinigt werden:
- (1) Ansäuern des Rohextraktes; und
- (2) Ausfällen des Reisenzymes mit (NH4)2SO4.
Diese Vorgänge werden in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.The pullulanase-containing slurry from the extraction can be further purified by the following steps:
- (1) acidifying the crude extract; and
- (2) Precipitation of the rice enzyme with (NH 4 ) 2 SO 4 .
These processes are described in the following examples.
Das Enzym kann in flüssiger Form oder als gefriergetrocknetes oder sprühgetrocknetes Pulver gelagert werden. Das gefriergetrocknete Pulver wird durch Diafiltern des das Enzym enthaltenden gepufferten pH 6-Extraktes gegen 0,1 M Ammoniumbicarbonatlösung erhalten. Ammoniumbicarbonat ist ein flüchtiges Salz, das beim Gefriertrocknen sublimiert und ein salzfreies Enzympulver ergibt. Andere sublimierbare Salze, die das Verfahren nicht störend beeinflussen oder eine enzymatische Aktivität nicht verschlechtern, können ebenfalls zur Anwendung gelangen, falls dies gewünscht wird.The enzyme can be stored in liquid form or as a freeze-dried or spray-dried powder. The freeze-dried powder is obtained by diafiltering the buffered pH 6 extract containing the enzyme against 0.1 M ammonium bicarbonate solution. Ammonium bicarbonate is a volatile salt which sublimates upon freeze-drying to yield a salt-free enzyme powder. Other sublimable salts which do not interfere with the process or impair enzymatic activity may also be used if desired.
Eine derartig aus enzymatisch aktivem Reis isolierte Pullulanase kann in verschiedenen Stadien bei der Bierherstellung eingesetzt werden. So ist es z. B. möglich, den aus Reis extrahierten Extrakt der Würze zuzusetzen, die Getreideamylase aus einer geeigneten Quelle enthält. Das Enzym aus dem Reis hydrolysiert die restlichen alpha-1,6-Bindungen der Grenzdextrine, und die Getreideamylase spaltet die resultierenden linearen alpha-1,4-Polysaccharide in vergärbare Zucker auf, die dann durch die Hefe in Äthanol umgewandelt werden.Such pullulanase isolated from enzymatically active rice can be used at various stages in beer production. For example, it is possible to add the extract extracted from rice to the wort containing grain amylase from a suitable source. The enzyme from the rice hydrolyses the remaining alpha-1,6 bonds of the limit dextrins and the grain amylase breaks down the resulting linear alpha-1,4 polysaccharides into fermentable sugars, which are then converted into ethanol by the yeast.
Ebenso kann zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres der Extrakt der Maische zugesetzt werden, um zur Aufspaltung der alpha-1,6-Bindungen der Grenzdextrine beizutragen. Die natürlichen Malzenzyme hydrolysieren die alpha-1,4-Bindungen und erzeugen somit ein höheres Niveau an vergärbaren Zuckern.Similarly, to produce a highly fermented beer, the extract can be added to the mash to help break down the alpha-1,6 bonds of the limit dextrins. The natural malt enzymes hydrolyze the alpha-1,4 bonds, thus producing a higher level of fermentable sugars.
Die Menge der Reispullulanase bzw. des Extraktes, die im Brauvorgang zugesetzt wird, hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise dem enzymatischen Gehalt des Reises, der Aktivität des Enzyms, dem Stadium des Brauvorganges, bei dem die Zugabe stattfindet, und den Bedingungen des Brauvorganges, d. h. pH, Temperatur und Zeit. Normalerweise handelt es sich hierbei um eine Menge, die den Gehalt der restlichen Grenzdextrine im wirklichen Extrakt um etwa 30 bis etwa 80% reduziert. Zur Vorumwandlung der Dextrine vor der Vergärung wird normalerweise Extrakt oder Reis, der etwa 100 Einheiten bis etwa 300 Einheiten an Pullulanaseaktivität pro Liter enthält, der Würze zugegeben, oder etwa 300 Einheiten bis etwa 700 Einheiten pro Liter der Maische. Geringere Mengen, die etwa zwei Einheiten bis etwa 75 Einheiten an Pullulanaseaktivität pro Liter enthalten, sind wirksam, wenn sie der Würze im Fermenter zugesetzt werden. Größere Mengen als diese normal verwendeten können Anwendung finden, falls dies erwünscht oder erforderlich sein sollte. Um die genauen Mengen zu bestimmen, können einige Versuche erforderlich sein. Die Durchführung derartiger Versuche liegt jedoch durchaus im Rahmen des Fachkönnens des Brauereifachmanns.The amount of rice pullulanase or extract added in the brewing process depends on many factors, such as the enzymatic content of the rice, the activity of the enzyme, the stage of the brewing process at which the addition takes place, and the conditions of the brewing process, i.e. pH, temperature and time. Typically this is an amount that will reduce the level of residual limit dextrins in the actual extract by about 30 to about 80%. To pre-convert the dextrins prior to fermentation, extract or rice containing about 100 units to about 300 units of pullulanase activity per liter is normally added to the wort, or about 300 units to about 700 units per liter of the mash. Lower amounts containing about two units to about 75 units of pullulanase activity per liter are effective when added to the wort in the fermenter. Larger quantities than those normally used may be used if desired or necessary. Some experimentation may be necessary to determine the exact quantities, but such experimentation is well within the skill of the brewer.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Enzym dem Fermenter zusammen mit einer Carbohydrase zugesetzt, beispielsweise einer Getreidediastase. Diese Kombination ist erforderlich, da das Reisenzym die hochverzweigten alpha-1,6-Grenzdextrine aufspaltet und die zugesetzte Carbohydrase die resultierenden alpha-1,4-Dextrine in Zucker aufspaltet, die durch Hefe vergoren werden können. Die wirksame Menge eines jeden zugesetzten Enzymes hängt von dem Gehalt an Grenzdextrinen ab, der normalerweise vorhanden ist. Normalerweise liegt das abbauende Enzym in einer Menge von etwa 2 Einheiten bis etwa 60 Einheiten an Pullulanaseaktivität pro Liter Würze und die Carbohydrase oder Getreidediastase in einer Menge von etwa 20 Einheiten bis etwa 140 Einheiten an Amylaseaktivität pro Liter Würze vor.In one embodiment of the process, the enzyme is added to the fermenter together with a carbohydrase, such as a grain diastase. This combination is necessary because the rice enzyme breaks down the highly branched alpha-1,6 limit dextrins and the added carbohydrase breaks down the resulting alpha-1,4 dextrins into sugars that can be fermented by yeast. The effective amount of each enzyme added depends on the level of limit dextrins that is normally present. Typically, the degrading enzyme is present in an amount of from about 2 units to about 60 units of pullulanase activity per liter of wort and the carbohydrase or grain diastase is present in an amount of from about 20 units to about 140 units of amylase activity per liter of wort.
Bei noch einer anderen Ausführungsform wird die Zugabe des Reisextrakts zum Fermenter mit der Zugabe einer Glucoamylase verbunden, beispielsweise einer solchen, die von Aspergillus niger herrührt und sowohl in bezug auf alpha-1,6- als auch alpha-1,4-Bindungen aktiv ist. Durch die Einführung der Kombination dieser beiden Enzyme im Gärungsstadium wird die Gärzeit, die normalerweise zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres erforderlich ist, in signifikanter Weise reduziert, d. h. von 12 auf 7 Tage. Obwohl beide Enzyme Abbaufähigkeiten besitzen, ist das Reisenzym wirksamer als Glucoamylase, woraus eine Reduzierung der Gärzeit resultiert. Die Konzentration des Reisenzyms in einem derartigen Gemisch kann geringer sein als im Normalfall, d. h. 2-4 Einheiten von Pullulanase, und die Glucoamylase ka n in etwa 2 Einheiten bis etwa 10 Einheiten an Glucoamylaseaktivität pro Liter vorliegen.In yet another embodiment, the addition of the rice extract to the fermenter is combined with the addition of a glucoamylase, for example one derived from Aspergillus niger and active with respect to both alpha-1,6 and alpha-1,4 linkages. By introducing the combination of these two enzymes at the fermentation stage, the fermentation time normally required to produce a highly fermented beer is significantly reduced, i.e. from 12 to 7 days. Although both enzymes have degradation capabilities, the rice enzyme is more effective than glucoamylase, resulting in a reduction in fermentation time. The concentration of the rice enzyme in such a mixture may be lower than normal, i.e. 2-4 units of pullulanase, and the glucoamylase may be present in about 2 units to about 10 units of glucoamylase activity per liter.
Bei dem Reis, der in erfindungsgemäßer Weise als Enzymquelle eingesetzt werden kann, handelt es sich um Reis mit Nahrungsmittelqualität, der zur Erhaltung der enzymatischen Aktivität unter ausreichend milden Bedingungen behandelt wurde. Es kann entweder Saatreis oder polierter trocken gemahlener Reis Anwendung finden. Das Enzym kann aus einer großen Vielzahl von Reisarten extrahiert werden, beispielsweise LaBele, LeBonnet, Nato Starbonnet oder Brazos. Es wird jedoch handelsüblicher polierter trockengemahlener Reis für Brauereizwecke bevorzugt.The rice which can be used as the enzyme source in accordance with the invention is food grade rice which has been treated under sufficiently mild conditions to maintain enzymatic activity. Either seed rice or polished dry milled rice can be used. The enzyme can be extracted from a wide variety of rice varieties, such as LaBele, LeBonnet, Nato Starbonnet or Brazos. However, commercially available polished dry milled rice is preferred for brewing purposes.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hochvergorenen Bieres wirtschaftlicher zu gestalten, kann der extrahierte, und somit enzymfreie Reis als Stärkequelle beim Maischen oder für eine Zusatzsirupformulierung eingesetzt werden.In order to make the process according to the invention for producing a highly fermented beer more economical, the extracted and thus enzyme-free rice can be used as a starch source during mashing or for an additional syrup formulation.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bier unter Verwendung einer Reispullulanase bzw. des entsprechenden aus enzymatisch aktivem Reis gewonnenen Extraktes weist in jedem Falle einen größeren Alkoholanteil und entsprechend weniger Kalorien im Vergleich zu einem Bier auf, das ohne Zusatz einer derartigen Pullulanase hergestellt worden ist.The beer produced by the process according to the invention using a rice pullulanase or the corresponding extract obtained from enzymatically active rice has in any case a higher alcohol content and correspondingly fewer calories compared to a beer produced without the addition of such a pullulanase.
Die folgenden analytischen Verfahren kamen bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen zur Anwendung.The following analytical procedures were used in the examples described below.
Protein wurde durch das von Miller (1) modifizierte Lowry-Verfahren bestimmt. Die Pullulanaseaktivität wurde durch Hydrolyse von 0,5% G/V Pullulan bei pH 5,0 und 50°C bestimmt. Die Amylaseaktivität wurde durch Hydrolyse von 0,5% G/V lösliche Stärke bei pH 5,0 und 50°C ermittelt. Das Auftreten von reduzierten Zuckern wurde durch das Dinitrosalizylsäure-Verfahren von Bernfield (2.) überwacht. Eine Aktivitätseinheit wurde bei beiden Prüfungen als das Auftreten von 1 mg reduziertem Zucker (als Maltose)/ Minute definiert. Spezifische Aktivitäten wurden als Einheiten/mg Protein ausgedrückt.Protein was determined by the Lowry method modified by Miller (1). Pullulanase activity was determined by hydrolysis of 0.5% w/v pullulan at pH 5.0 and 50°C. Amylase activity was determined by hydrolysis of 0.5% w/v soluble starch at pH 5.0 and 50°C. The appearance of reduced sugars was monitored by the dinitrosalicylic acid method of Bernfield (2). One unit of activity was defined as the appearance of 1 mg reduced sugar (as maltose)/minute in both assays. Specific activities were expressed as units/mg protein.
Die Glucoamylaseaktivität wurde durch eine Modifizierung des Verfahrens von Pazur (3.) bestimmt, wobei Maltose als Substrat bei pH 5,0 und 25°C eingesetzt wurde. Das Auftreten von Glucose wurde unter Einsatz der gekoppelten Glucose-Oxidase-Peroxidase-Reaktion mit o-Dansidin als Indikatorfarbstoff überwacht (3.). Eine Aktivitätseinheit wurde als Hydrolyse von einem Mikromol Maltose/ Minute unter diesen Bedingungen definiert.Glucoamylase activity was determined by a modification of the method of Pazur (3.), whereby Maltose was used as substrate at pH 5.0 and 25°C. The appearance of glucose was monitored using the coupled glucose oxidase-peroxidase reaction with o-dansidin as indicator dye (3.). One unit of activity was defined as the hydrolysis of one micromole of maltose/minute under these conditions.
Die Gärprozesse wurden über die Abnahme des spezifischen Gewichtes unter Verwendung des Mettler DMA-45 Rechendensitometers überwacht. Wenn man zu der Annahme gelangte, daß der Gärprozeß der Biere beendet war, wurden die Brechungsindizes an einem Zeiss Immersionsrefraktometer gemessen. Diese Messungen wurden zur Bestimmung des Alkoholgehaltes (4., 5., 6.) und des wirklichen Extrakts (5., 6.) der Biere durchgeführt. Der Wärmeinhalt wurde nach dem Verfahren von Helbert (7.) bestimmt.The fermentation processes were monitored by the decrease in specific gravity using the Mettler DMA-45 densitometer. When it was considered that the fermentation process of the beers was finished, the refractive indices were measured on a Zeiss immersion refractometer. These measurements were used to determine the alcohol content (4., 5., 6.) and the real extract (5., 6.) of the beers. The heat content was determined according to the method of Helbert (7.).
Kohlenhydratprofile wurden durch Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie auf Bio Rad Q 155 Harz erhalten, wie vom ASBC Subcommittee on brewery sugars and syrups (8.) und von Scobell et al. (9.) beschrieben. Wenn nicht anders beschrieben, wurden alle Diafiltrationen auf einem Amicon DC-2 Apparat durchgeführt, der mit einer H-1P-10 Patrone (m. w. cutoff = 10 000) ausgerüstet war.Carbohydrate profiles were obtained by high pressure liquid chromatography on Bio Rad Q 155 resin as described by the ASBC Subcommittee on brewery sugars and syrups (8.) and by Scobell et al. (9.). Unless otherwise stated, all diafiltrations were performed on an Amicon DC-2 apparatus equipped with an H-1P-10 cartridge (m.w. cutoff = 10,000).
In den Beispielen 1-5 werden die Isolation und einige Eigenschaften von Reispullulanaseextrakt verdeutlicht.Examples 1-5 illustrate the isolation and some properties of rice pullulanase extract.
500 g LaBelle-Reis (Saatgutqualität) wurden in 0,1 M Kaliumphosphatpuffer-0,2 M NaCl, pH 6,0 unter Verwendung eines Waring-Mischers vermischt. Das vermischte Korn wurde in ein Gefäß in einem Bad überführt, das bei 50°C gehalten und unter zwei Litern des Puffers drei Stunden lang gerührt wurde. Das verbrauchte Korn wurde durch Mullfiltration entfernt, und das Filtrat wurde durch Zentrifugieren geklärt.Five hundred grams of LaBelle rice (seed grade) was blended in 0.1 M potassium phosphate buffer-0.2 M NaCl, pH 6.0 using a Waring blender. The blended grain was transferred to a jar in a bath maintained at 50°C and stirred under two liters of the buffer for three hours. The spent grain was removed by gauze filtration and the filtrate was clarified by centrifugation.
Eine weitere Klärung kan dadurch erreicht werden, daß man den pH-Wert des Extraktes auf 5,0 herabsenkt. Die resultierende Ausfällung wurde durch Zentrifugieren entfernt, und der pH-Wert der Aufschwemmung wurde wieder auf 6,0 eingestellt.Further clarification can be achieved by lowering the pH of the extract to 5.0. The resulting precipitate was removed by centrifugation and the pH of the slurry was readjusted to 6.0.
Der Extrakt kann durch (NH4)2SO4-Fraktionierung gereinigt und konzentriert werden. Dieses Salz wurde der pH-eingestellten Aufschwemmung mit einer Menge von 40 g festem (NH4)2SO4 pro 100 ml Lösung zugegeben. Die Suspension wurde eine Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt, und die Ausfällung wurde durch Zentrifugieren entfernt. Der Niederschlag wurde im Extraktionspuffer gelöst und gegen diesen diafiltriert.The extract can be purified and concentrated by (NH 4 ) 2 SO 4 fractionation. This salt was added to the pH-adjusted slurry at a rate of 40 g of solid (NH 4 ) 2 SO 4 per 100 ml of solution. The suspension was stirred for one hour at room temperature and the precipitate was removed by centrifugation. The precipitate was dissolved in the extraction buffer and diafiltered against it.
LaBelle-Reis aus Beispiel 1 wurde geperlt, und es wurden die folgenden Fraktionen isoliert:
- (1) Schalen;
- (2) brauner oder entschalter Reis;
- (3) Reiskleie; und
- (4) polierter weißer Reis.
Jede Fraktion wurde, wie im Beispiel 1 für ganzen Reis beschrieben, extrahiert und geklärt. Die Analyse dieser Extraktion ergab, daß der größte Anteil der Pullulanaseaktivität im Endosperm (polierter Reis) aufgefunden wurde. Hinzu kam, daß diese Zubereitung eine viel größere spezifische Aktivität besaß als die von ganzem oder braunem Reis hergestellten Präparate. Folglich ist polierter Reis die bevorzugte Enzymquelle.LaBelle rice from Example 1 was pearled and the following fractions were isolated:
- (1) shells;
- (2) brown or de-hulled rice;
- (3) rice bran; and
- (4) polished white rice.
Each fraction was extracted and clarified as described in Example 1 for whole rice. Analysis of this extraction showed that the majority of the pullulanase activity was found in the endosperm (polished rice). In addition, this preparation had a much higher specific activity than the preparations made from whole or brown rice. Consequently, polished rice is the preferred enzyme source.
2 kg handelsüblichen polierten Reises wurden in einer Barley-Mühle zu 0,02 Zoll gemahlen. Der gemahlene Reis wurde in vier Liter Extraktionspuffer pH 6 eingemischt, und die Suspension wurde 3 Stunden lang bei 50°C gerührt.2 kg of commercial polished rice was ground to 0.02 inches in a barley mill. The ground rice was mixed into four liters of extraction buffer pH 6 and the suspension was stirred for 3 hours at 50°C.
Der pH-Wert des Extraktes wurde auf 5,0 eingestellt, und die resultierende Aufschwemmung wurde durch Zentrifugieren geklärt. Der pH-Wert der Aufschwemmung wurde wieder auf 6,0 eingestellt.The pH of the extract was adjusted to 5.0 and the resulting slurry was clarified by centrifugation. The pH of the slurry was readjusted to 6.0.
Für eine Langzeitspeicherung war es wünschenswert, das Präparat als salzfreies Pulver zu erhalten. Dies wurde durchgeführt, indem die Aufschwemmung aus dem pH-Einstellungsschritt gegen 1,0 M NH4HCO3 diafiltriert wurde. Dieses Salz wurde deswegen ausgewählt, weil
- (1) das Präparat Salz benötigt, um in Lösung zu verbleiben; und
- (2) NH4HCO3 sublimiert und durch nachfolgendes Gefriertrocknen entfernt wird.
Nach der Diafiltration gegen 4 Volumeneinheiten von 0,1 M NH4HCO3 wurde das Retentat gefriergetrocknet.For long-term storage, it was desirable to obtain the preparation as a salt-free powder. This was done by diafiltering the suspension from the pH adjustment step against 1.0 M NH 4 HCO 3 . This salt was chosen because
- (1) the preparation requires salt to remain in solution; and
- (2) NH 4 HCO 3 is sublimated and removed by subsequent freeze-drying.
After diafiltration against 4 volumes of 0.1 M NH 4 HCO 3 , the retentate was freeze-dried.
Der optimale pH-Bereich wurde für Reispullulanase bestimmt, die nach dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren isoliert worden war. Die nachfolgenden Puffersysteme fanden dabei Verwendung:
- (1) pH 4,0-5,5-0,1 M Essigsäure eingestellt auf den richtigen pH-Wert mit NaOH;
- (2) pH 6-7 0,1 M KH2PO4 eingestellt auf den richtigen pH-Wert mit NaOH.
Gelagertes Pullulan (10% G/V in H2O) wurde im geeigneten Puffer auf 1% G/V verdünnt. Reispullulanase wurde dann über den pH-Bereich 4-7 unter Standardbedingungen geprüft. Die Ergebnisse zeigten an, daß eine optimale Aktivität im pH-Bereich von 5-6,5 erhalten wird.The optimal pH range was determined for rice pullulanase isolated according to the procedure described in Example 3. The following buffer systems were used:
- (1) pH 4.0-5.5-0.1 M acetic acid adjusted to the correct pH with NaOH;
- (2) pH 6-7 0.1 M KH 2 PO 4 adjusted to the correct pH with NaOH.
Stored pullulan (10% w/v in H 2 O) was diluted to 1% w/v in the appropriate buffer. Rice pullulanase was then assayed over the pH range 4-7 under standard conditions. The results indicated that optimal activity was obtained in the pH range 5-6.5.
Reispullulanase, die nach Beispiel 3 hergestellt worden war, wurde auf eine Endkonzentration von 2 mg/ml im 0,1 M Azetatpuffer, pH 5,0 eingestellt. Stichproben dieses Gemisches wurden über Zeitspannen von 10-60 min auf einen Temperaturbereich von 40-70°C erhitzt. Stichproben der erhitzten Proben wurden abgezogen, gekühlt und dem Standardpullulanasetest unterzogen. Die Ergebnisse zeigten an, daß das Enzym bei Temperaturen oberhalb von 40°C inaktiviert wurde. Vollständige Inaktivierung trat nach 10 Minuten bei 60°C auf.Rice pullulanase prepared according to Example 3 was adjusted to a final concentration of 2 mg/ml in 0.1 M acetate buffer, pH 5.0. Samples of this mixture were incubated for periods of 10-60 min at a temperature range of 40-70°C. heated. Grab samples of the heated samples were removed, cooled and subjected to the standard pullulanase test. The results indicated that the enzyme was inactivated at temperatures above 40°C. Complete inactivation occurred after 10 minutes at 60°C.
Die in Beispiel 3 hergestellte Pullulanase wurde auf eine Konzentration von 1 mg/ml in 0,1 M Azetat, pH 5,0 eingestellt. Stichproben dieses Präparates (ausreichend für eine Endkonzentration von 0,2 mg/ml Inkubat) wurden in Röhren eingeführt, die Pullulan und 0,1 M Azetatpuffer (pH 5,0) enthielten und die auf die gewünschte Temperatur ausgeglichen worden waren. Bei jeder Temperatur (von 40°C bis 70°C) wurden Stichproben von 1 ml nach 10, 20 und 30 Minuten Erhitzen abgezogen und inaktiviert, indem sie in die für Farbentwicklung verwendete Dinitrosalizylsäurelösung eingeführt wurden. Die reduzierten Zucker wurden nach der Standardmethode bestimmt.The pullulanase prepared in Example 3 was adjusted to a concentration of 1 mg/ml in 0.1 M acetate, pH 5.0. Samples of this preparation (sufficient to give a final concentration of 0.2 mg/ml incubate) were introduced into tubes containing pullulan and 0.1 M acetate buffer (pH 5.0) equilibrated to the desired temperature. At each temperature (from 40°C to 70°C), 1 ml samples were withdrawn after 10, 20 and 30 minutes of heating and inactivated by introduction into the dinitrosalicylic acid solution used for color development. The reduced sugars were determined by the standard method.
Aus den Ergebnissen dieser Versuche geht hervor, daß das Enzym bei Vorhandensein von Substrat bis auf 60°C über 30 Minuten beständig ist. Dies steht im Gegensatz zu der Temperaturbeständigkeit des Enzyms allein, wie im Beispiel 5(A) beschrieben. The results of these experiments show that the enzyme is stable up to 60°C for 30 minutes in the presence of substrate. This is in contrast to the temperature stability of the enzyme alone as described in Example 5(A).
In den Beispielen 6-15 wird nachfolgend die Anwendung des Reispullulanaseextrakts bzw. Reispullulanase in Verbindung mit dem Brauverfahren beschrieben. Die Beispiele 7-12 verdeutlichen die Verwendung des Enzymes in Verbindung mit verschiedenartigen alpha-1,4-Carbohydrasen bei im Gärprozeß befindlichen Bier, während die Beispiele 13 und 14 dessen Verwendung vor dem Gärprozeß verdeutlichen. In allen Fällen war die Würze als nur aus Malz bestehende Würze gemaischt und vor dem Gärprozeß mit einem handelsüblichen umgewandelten Getreidesirup auf etwa 12° bis 15° P eingestellt. In den nachfolgenden Beispielen war das ursprüngliche spezifische Gewicht konstant. Die Würzen wurden mit S. uvarum auf eine Endkonzentration von 1 × 107 Zellen/ml gebracht und bei 15°C vergoren.Examples 6-15 below describe the use of rice pullulanase extract or rice pullulanase in conjunction with the brewing process. Examples 7-12 illustrate the use of the enzyme in conjunction with various alpha-1,4-carbohydrases in beer undergoing fermentation, while Examples 13 and 14 illustrate its use prior to fermentation. In all cases, the wort was mashed as malt-only wort and adjusted to approximately 12° to 15° P with a commercially available converted grain syrup prior to fermentation. In the following examples, the original specific gravity was constant. The worts were brought to a final concentration of 1 × 10 7 cells/ml with S. uvarum and fermented at 15°C.
High-gib distiller's Malz wurde in einer Standard Barley- Mühle gemahlen. Das Pulver (150 g) wurde in 1,5 Liter 0,1 M Azetatpuffer (pH 5,0) eingegeben. Die Aufschwemmung wurde zwei Stunden lang bei 50°C gerührt, und die Aufschwemmung wurde in der für den Reisrohextrakt (Beispiel 1) beschriebenen Weise gewonnen.High-gib distiller's malt was milled in a standard barley mill. The powder (150 g) was added to 1.5 liters of 0.1 M acetate buffer (pH 5.0). The slurry was stirred for two hours at 50°C and the slurry was recovered in the manner described for the crude rice extract (Example 1).
Das Enzym wurde weiter gereinigt, indem (NH4)2SO4 bis auf eine Endkonzentration von 40 g/100 ml zugesetzt wurde. Der Niederschlag wurde durch Zentrifugieren gewonnen und in 0,1 M Azetatpuffer (pH 5,0) wieder suspendiert. Die Suspension wurde durch Diafiltration gegen den gleichen Puffer geklärt, konzentriert und bei 4°C gelagert.The enzyme was further purified by adding (NH 4 ) 2 SO 4 to a final concentration of 40 g/100 ml. The precipitate was collected by centrifugation and resuspended in 0.1 M acetate buffer (pH 5.0). The suspension was clarified by diafiltration against the same buffer, concentrated and stored at 4°C.
Die gemäß Beispiel 6(A) hergestellte Malzdiastase enthält sowohl alpha- als auch beta-Amylase, wobei alpha- Amylase in der größten Konzentration vorliegt. Malz- alpha-Amylase kann bei saurem pH-Wert (9) selektiv inaktiviert werden. Der pH-Wert eines Anteils der Malzdiastase, die wie in Beispiel 6(A) beschrieben hergestellt worden war wurde auf 3,6 eingestellt und zwei Stunden lang auf 35°C erhitzt. Die Lösung wurde durch Zentrifugieren geklärt, und der pH-Wert der Aufschwemmung wurde wieder auf 4,0 eingestellt.The malt diastase prepared according to Example 6(A) contains both alpha- and beta-amylase, with alpha-amylase being present in the greatest concentration. Malt alpha-amylase can be selectively inactivated at acidic pH (9). The pH of a portion of the malt diastase prepared as described in Example 6(A) was adjusted to 3.6 and heated to 35°C for two hours. The solution was clarified by centrifugation and the pH of the slurry was readjusted to 4.0.
Ganze Sojabohnen wurden in einer Wiley-Mühle unter Verwendung eines Siebes von 20 mesh gemahlen. 10 g Pulver wurden in 100 ml 0,1 M Azetatpuffer (pH 5,2) bei 55°C eine Stunde lang gerührt. Die Lösung wurde durch Zentrifugieren geklärt, wonach unter Verwendung einer Filterhilfe filtriert wurde. Die Aufschwemmung wurde vierfach verdünnt, gegen H2O diafiltriert und auf das ursprüngliche Volumen konzentriert. Das Konzentrat wurde bei 4°C gelagert.Whole soybeans were ground in a Wiley mill using a 20 mesh sieve. 10 g of powder was stirred in 100 ml of 0.1 M acetate buffer (pH 5.2) at 55°C for 1 hour. The solution was clarified by centrifugation, after which it was filtered using a filter aid. The slurry was diluted four-fold, diafiltered against H 2 O and concentrated to the original volume. The concentrate was stored at 4°C.
Weisendiastase wurde aus geperltem harten Winterweizen isoliert, der wie in Beispiel 6(B) für Sojabohnendiastase gemahlen worden war. Das Pulver (50 g) wurde in 100 ml 0,1 M Phosphatpuffer-0,1 M NaCl (pH 6,0) eingegeben, und die Suspension wurde drei Stunden lang bei 50°C gerührt. Danach wurde sie, wie in Beispiel 1 für das Reisenzym beschrieben, geklärt.Wheat diastase was isolated from pearled hard winter wheat milled as described in Example 6(B) for soybean diastase. The powder (50 g) was added to 100 ml of 0.1 M phosphate buffer-0.1 M NaCl (pH 6.0) and the suspension was stirred at 50°C for three hours. It was then clarified as described in Example 1 for the rice enzyme.
Die Aufschwemmung wurde gegen 0,02 M Phosphatpuffer-0,2 M NaCl und danach Wasser dialysiert.The suspension was dialyzed against 0.02 M phosphate buffer-0.2 M NaCl and then water.
Bei der in den nachfolgenden Versuchen verwendeten Glucoamylase handelte es sich um Novo 150.The glucoamylase used in the following experiments was Novo 150.
Die aus Malz gemaischte und mit Getreidesirup auf etwa 12° P bis etwa 15° P eingestellte Würze wurde vergoren:
- (1) ohne Enzymzusatz (Bier + 1), um die Gärungsgrenze festzustellen;
- (2) mit Zusatz von Glucoamylase (8,1 U/l, Bier + 2), um die Gärungsgrenze festzustellen; und
- (3) unter Zusatz von Reispullulanase (15,3 U/l) und Malzdiastase (140 U/l Bier + 3).
In allen Fällen wurden die Würzen mit Hefe versetzt und belüftet, wonach die entsprechenden Enzyme zugesetzt wurden. Die Biere wurden bei 15°C vergoren.The wort, which was mashed from malt and adjusted to about 12° P to about 15° P with grain syrup, was fermented:
- (1) without enzyme addition (beer + 1) to determine the fermentation limit;
- (2) with the addition of glucoamylase (8.1 U/l, beer + 2) to determine the fermentation limit; and
- (3) with the addition of rice pullulanase (15.3 U/l) and malt diastase (140 U/l beer + 3).
In all cases, the worts were mixed with yeast and aerated, after which the appropriate enzymes were added. The beers were fermented at 15°C.
Das enzymfreie Vergleichsbier enthielt 0,5-0,6 g weniger Alkohol pro 100 g Bier als Bier + 2 oder Bier + 3, die jeweils mit Glucoamylase und Reispullulanaseextrakt Malzdiastase hochvergoren wurden. Bei 3,3% Äthanol war der wirkliche Extrakt im Bier + 3 um etwa 1,0 g/100 g gegenüber dem von Bier + 1 abgesenkt und entsprach nahezu dem bei der Verwendung von Glucoamylase erhaltenen Wert (Bier + 2). Bei dieser Alkoholkonzentration enthalten die Biere + 2 und +3 92-93 cal/340 g, während das Bier + 1 im Vergleich dazu 108 cal/340 g aufweist.The enzyme-free control beer contained 0.5-0.6 g less alcohol per 100 g of beer than Beer + 2 or Beer + 3, each of which was highly fermented with glucoamylase and rice pullulanase extract malt diastase. At 3.3% ethanol, the true extract in Beer + 3 was reduced by about 1.0 g/100 g compared to that of Beer + 1 and was almost equal to the value obtained using glucoamylase (Beer + 2). At this alcohol concentration, Beers + 2 and + 3 contain 92-93 cal/340 g, while Beer + 1 has 108 cal/340 g in comparison.
Die Kohlehydratprofile zeigten, daß die Biere + 2 und +3 nahezu identische Kohlehydratzusammensetzungen aufweisen und daß in beiden Bieren + 2 und +3 die nicht vergärbaren Zucker gegenüber den von Bier + 1 beträchtlich herabgesetzt waren.The carbohydrate profiles showed that the beers + 2 and +3 had almost identical carbohydrate compositions and that in both beers + 2 and +3 the non-fermentable sugars were considerably reduced compared to those of beer + 1.
Diese Würze wurde wie in Beispiel 7 beschrieben belüftet und mit Hefe versehen. Reispullulanaseextrakt (15,3 U/l) und Sojabohnendiastase (140 U/l) wurden zugegeben. Das Bier wurde wie in Beispiel 7 beschrieben, vergoren.This wort was aerated and yeasted as described in Example 7. Rice pullulanase extract (15.3 U/l) and soybean diastase (140 U/l) were added. The beer was fermented as described in Example 7.
Das vollständig vergorene Bier, das 5,3 U/l Reispullulanaseextrakt und 140 U/l Sojabohnendiastase (Bier + 4) enthielt, war etwa auf den gleichen Wert wie das Glucoamylase- Vergleichsbier (Bier + 2) hochvergoren, was ein Bier von 93,4 cal/340 g bei Abfüllung mit 3,3 g/100 g Äthanol ergab. Das Kohlenhydratprofil nach 12 Tagen Gärung zeigte, daß die nicht vergärbare Fraktion nahezu der des Glucoamylase-Vergleichsbieres (Bier + 2) entsprach.The fully fermented beer containing 5.3 U/l rice pullulanase extract and 140 U/l soybean diastase (beer + 4) was highly fermented to approximately the same level as the glucoamylase control beer (beer + 2), yielding a beer of 93.4 cal/340 g when bottled with 3.3 g/100 g ethanol. The carbohydrate profile after 12 days of fermentation showed that the non-fermentable fraction was nearly equal to that of the glucoamylase control beer (beer + 2).
Die Würze wurde wie in Beispiel 7 beschrieben belüftet und mit Hefe versehen. Reispullulanaseextrakt (15,3 U/l) und Weizendiastase (140 U/l) wurden zugesetzt. Das Bier wurde wie in Beispiel 7 beschrieben bei 15°C vergoren.The wort was aerated and yeasted as described in Example 7. Rice pullulanase extract (15.3 U/l) and wheat diastase (140 U/l) were added. The beer was fermented at 15°C as described in Example 7.
Dieses Bier (Bier + 5) wurde auf die gleiche Stufe hochvergoren wie das Glucoamylase-Vergleichsbier (Bier + 2). Bei einer Abfüllung mit einer Alkoholkonzentration von 3,3 g/100 g Äthanol enthält das Bier 29,5 cal/340 g. Die Kohlenhydratzusammensetzung zeigte an, daß die nicht vergärbare Fraktion nahezu der von Bier + 2 entsprach.This beer (Beer + 5) was highly fermented to the same level as the glucoamylase control beer (Beer + 2). When bottled at an alcohol concentration of 3.3 g/100 g ethanol, the beer contains 29.5 cal/340 g. The carbohydrate composition indicated that the non-fermentable fraction was almost the same as that of Beer + 2.
Die Würze wurde wie bei Beispiel 7 belüftet und mit Hefe versehen. Reispullulanaseextrakt (15,3 U/l) und Malz-beta-Amylase (140 U/l) wurden zugegeben, und das Bier wurde bei 15°C in üblicher Weise vergoren.The wort was aerated and yeasted as in Example 7. Rice pullulanase extract (15.3 U/l) and malt beta-amylase (140 U/l) were added and the beer was fermented at 15°C in the usual manner.
Die Ergebnisse zeigten an, daß bei diesem Bier (+6) der Gärprozeß in 8 Tagen beendet war, d. h. eher als bei dem Glucoamylase-Vergleichsbier (Bier + 2) oder irgendeinem der mit Reispullulanaseextrakt in Verbindung mit den anderen Getreidediastasen hergestellten Biere. Wiederum war die Kohlehydratzusammensetzung der des Glucoamylase- Vergleichsbieres ähnlich. Folglich scheint eine beta- Amylase den in den vorstehenden Beispielen eingesetzten Diastasen (die sowohl alpha- als auch beta-Amylase enthalten) überlegen zu sein.The results indicated that this beer (+6) completed the fermentation process in 8 days, i.e. sooner than the glucoamylase control beer (beer +2) or any of the beers made with rice pullulanase extract in conjunction with the other cereal diastases. Again, the carbohydrate composition was similar to that of the glucoamylase control beer. Thus, a beta-amylase appears to be superior to the diastases used in the previous examples (which contain both alpha- and beta-amylase).
Polierter +4 Braureis und high-gib distiller's Malz wurden auf eine Korngröße von 20 mesh in einer Wiley- Mühle gemahlen. Das erhaltene Mehl wurde der wie vorstehend beschriebenen belüfteten und beladenen Würze zugesetzt. Eine Würze (Bier + 7) enthielt 5,2 g Reismehl und 0,12 g Malzmehl/Liter, während die andere Würze (Bier + 8) doppelt so viel von jedem Mehl enthielt. Die Würzen wurden wie vorstehend beschrieben vergoren. Die Kornzusätze zu Bier + 7 wurden so berechnet, daß sich 15,4 Einheiten Pullulanase pro Liter und 140 Einheiten Malzdiastase pro Liter auf der Grundlage der in den Beispielen 3 und 6(A) verdeutlichten Extraktion ergaben.Polished +4 brewer's rice and high-gib distiller's malt were milled to 20 mesh in a Wiley mill. The resulting flour was added to the aerated and loaded wort as described above. One wort (Beer +7) contained 5.2 g rice flour and 0.12 g malt flour/liter, while the other wort (Beer +8) contained twice as much of each flour. The worts were fermented as described above. Grain additions to Beer +7 were calculated to give 15.4 units pullulanase per liter and 140 units malt diastase per liter based on the extraction illustrated in Examples 3 and 6(A).
Die für die Biere + 7 und +8 erhaltenen Ergebnisse zeigten an, daß beide Biere auf das gleiche Niveau vergärten wie das Glucoamylase-Vergleichsbier (Bier + 2) und die in den Beispielen 7-11 aufgeführten Biere, bei denen Enzymextrakte Anwendung fanden.The results obtained for beers +7 and +8 indicated that both beers fermented to the same level as the glucoamylase control beer (beer +2) and the beers listed in Examples 7-11 where enzyme extracts were used.
Würze wurde eingesetzt, um fünf verschiedene Gärprozesse durchzuführen. Alle Würzen wurden belüftet und beimpft, wonach Reispullulanaseextrakt (2,0 U/l; 4,0 U/l oder 8,1 U/l) und Glucoamylase (3,8 U/l oder 15,3 U/l) zugesetzt wurden. Die Ergebnisse zeigten an, daß durch den Zusatz von Reispullulanaseextrakt die Gärungszeit sogar bei reduzierter Glucoamylase oder Pullulanasekonzentration gegenüber dem Glucoamylase-Vergleichsbier beträchtlich verkürzt wurde.Wort was used to perform five different fermentations. All worts were aerated and inoculated, after which rice pullulanase extract (2.0 U/L; 4.0 U/L or 8.1 U/L) and glucoamylase (3.8 U/L or 15.3 U/L) were added. The results indicated that the addition of rice pullulanase extract significantly reduced the fermentation time compared to the glucoamylase control beer, even at reduced glucoamylase or pullulanase concentration.
Nach dem Sieden wurde eine nur aus Malz bestehende Würze erhalten. Drei Proben der Würze wurden mit Malz beta-Amylase (1450 U/l) in Verbindung mit abnehmenden Konzentrationen von Reispullulanaseextrakt (150 U/l; 75 U/l und 38 U/l) umgewandelt. Eine andere Probe der Würze wurde umgewandelt, indem Reispullulanaseextrakt in Verbindung mit Glucoamylase eingesetzt wurde.After boiling, a malt-only wort was obtained. Three samples of the wort were converted using malt beta-amylase (1450 U/L) in conjunction with decreasing concentrations of rice pullulanase extract (150 U/L; 75 U/L and 38 U/L). Another sample of the wort was converted using rice pullulanase extract in conjunction with glucoamylase.
In allen Fällen war das Verfahren das gleiche. Die Würzen wurden bei 60°C unter Rühren in einem Wasserbad ins Gleichgewicht gebracht. Die Würzen wurden 30 Minuten lang erhitzt, wonach sie in einen Glaskolben gegeben wurden, der in einem heftig siedenden Wasserbad enthalten war. Man ließ die Würze darin zwei Stunden lang stehen, um die Enzyme zu inaktivieren.In all cases, the procedure was the same. The worts were equilibrated in a water bath at 60°C with stirring. The worts were heated for 30 minutes, after which they were placed in a glass flask contained in a vigorously boiling water bath. The wort was left to stand for two hours to inactivate the enzymes.
Danach wurden die Würzen gekühlt, und die resultierende Trübe wurde durch Zentrifugieren entfernt.The worts were then cooled and the resulting slurry was removed by centrifugation.
Das Malz/Sirup-Zusatzverhältnis wurde auf den gleichen Wert eingestellt wie bei der in den Beispielen 7-12 beschriebenen Würze. Die Würzen wurden dann beimpft, belüftet und wie in Beispiel 7 beschrieben vergoren.The malt/syrup addition ratio was adjusted to the same value as for the wort described in Examples 7-12. The worts were then inoculated, aerated and fermented as described in Example 7.
Die Biere waren im Vergleich zu dem enzymfreien Vergleichsbier (Bier + 1) hochvergärt. Bei einer Abfüllung mit 3,3 g/100 g Äthanol lag der Wärmeinhalt dieser Biere etwa bei 98 Kalorien, d. h. etwa 10 Kalorien weniger als bei Bier + 1, das ohne Enzymzusatz hergestellt wurde.The beers were highly fermented compared to the enzyme-free comparison beer (Beer + 1). When bottled with 3.3 g/100 g ethanol, the heat content of these beers was around 98 calories, i.e. around 10 calories less than Beer + 1, which was produced without the addition of enzymes.
Da die in Beispiel 13 genannten Biere nicht auf das gleiche Niveau hochgegoren waren wie die in den Beispielen 7-12 beschriebenen Biere, wurden verschiedenartige Enzyme zugesetzt, um festzustellen, ob die Hochgärungsgrenze abgesenkt werden kann. Die Hefe wurde durch Zentrifugieren entfernt, und das geklärte Bier wurde in zwei gleiche Teile aufgeteilt, die mit Bier + 14A und Bier + 14B bezeichnet wurden. Beide Biere wurden wieder mit Hefe versehen. Bier + 14A wurden 140 U/l Malz beta-Amylase und Bier + 14B 15,3 U/l Reispullulanase und 140 U/l Malz beta-Amylase zugesetzt. Der Gärprozeß wurde dann bei 15°C fortgesetzt.Since the beers in Example 13 were not highly fermented to the same level as the beers described in Examples 7-12, various enzymes were added to determine if the high fermentation limit could be lowered. The yeast was removed by centrifugation and the clarified beer was divided into two equal parts designated Beer + 14A and Beer + 14B. Both beers were re-yeasted. Beer + 14A was added with 140 U/L malt beta-amylase and Beer + 14B was added with 15.3 U/L rice pullulanase and 140 U/L malt beta-amylase. The fermentation process was then continued at 15°C.
Die Biere + 15A und +16A wurden nicht wieder mit Hefe versehen. Statt dessen wurden die Enzyme direkt in die gärenden Biere eingegeben. Bier + 15A wurden 15,3 U/l Reispullulanase und Bier + 16A 15,3 U/l Reispullulanase und 140 U/l Malz beta-Amylase zugesetzt.Beers +15A and +16A were not re-yeasted. Instead, the enzymes were added directly to the fermenting beers. Beer +15A was added with 15.3 U/l rice pullulanase and beer +16A was added with 15.3 U/l rice pullulanase and 140 U/l malt beta-amylase.
Durch Zusatz der alpha-1,4-Carbohydrase, Malz-beta-Amylase, wurde das spezifische Gewicht (Bier + 14A) nicht merklich reduziert, da der größte Teil der nicht vergärbaren Zucker alpha-1,6-Bindungen enthielt. Im Gegensatz dazu vergor Malz beta-Amylase in Verbindung mit Reispullulanase (Biere + 14B und +16A) oder Reispullulanase allein (Bier + 15A) die Biere auf das gleiche Niveau wie Glucoamylase (Bier + 2) oder bei den in den Beispielen 7-12 beschriebenen Bieren.Addition of the alpha-1,4-carbohydrase, malt beta-amylase, did not noticeably reduce specific gravity (beer +14A) because most of the unfermentable sugars contained alpha-1,6 linkages. In contrast, malt beta-amylase in conjunction with rice pullulanase (beers +14B and +16A) or rice pullulanase alone (beer +15A) fermented the beers to the same level as glucoamylase (beer +2) or the beers described in Examples 7-12.
Gemäß Beispiel 3 hergestellter Reispullulanaseextrakt wurden 400 ml Wasser zugesetzt, so daß eine Endkonzentration von 520 U/l bei 46°C erhalten wurde. Danach wurden 129,6 g helles Malz eingeführt, und die Maische wurde dem nachfolgenden Maischverfahren unterzogen:
- (1) 46°C über 30 min; und
- (2) 60°C über 120 min.
Die Maische wurde bei 77°C abgemaischt, wonach das verbrauchte Korn durch Mullfiltration entfernt wurde. Die erste Würze wurde durch Zentrifugieren geklärt, verdünnt und zwei Stunden lang in einem kochenden Wasserbad gehalten. Alle nachfolgenden Schritte wurden wie in Beispiel 11 beschrieben durchgeführt.Rice pullulanase extract prepared according to Example 3 was added to 400 ml of water to give a final concentration of 520 U/l at 46°C. Then 129.6 g of pale malt was added and the mash was subjected to the following mashing procedure:
- (1) 46°C for 30 min; and
- (2) 60°C for 120 min.
The mash was mashed at 77°C, after which the spent grain was removed by gauze filtration. The first wort was clarified by centrifugation, diluted and kept in a boiling water bath for two hours. All subsequent steps were carried out as described in Example 11.
Dieses Bier vergor zu einem endgültigen spezifischen Gewicht von 1,0019 (0,49° P) gegenüber 1,0029 (0,75° P) für Bier + 1, dem ohne Enzymzusatz hergestellten Vergleichsbier des Beispiels 7. Folglich wurde durch die Einarbeitung von Reispullulanase in die Maische die Gärungsgrenze um 0,26° P herabgesetzt.This beer fermented to a final specific gravity of 1.0019 (0.49° P) compared to 1.0029 (0.75° P) for Beer + 1, the control beer of Example 7 produced without enzyme addition. Consequently, the incorporation of rice pullulanase into the mash reduced the fermentation limit by 0.26° P.
In der vorstehenden Beschreibung wurde auf die nachfolgenden Veröffentlichungen Bezug genommen:
- 1. Miller, C., Anal. Chem. 31, 964, 1959
- 2. Bernfield, P., Advances in Enzymology XII (Nord, F., ed.) 379, Intersciences Publishers, New York, 1951
- 3. Pazur, J., Methods in Enzymology XXVIII, Ginsberg, V. (ed.) 931, Academic Press, 1975
- 4. Kneen, E., (ed.), "Alcohol Determined Refractometrically" in Methods of Analysis of the American Society of Brewing Chemists, 7th revised edition, published by the Society, 1976
- 5. Olshausen, J., Brewers Digest 27, 45, 1952
- 6. Olshausen, J., Brewers Digest 27, 53, 1952
- 7. Helbert, J. R., J. Amer. Soc. Brew. Chem. 36, 66, 1978
- 8. Martinelli, L. (Chairman), ASBC Journal 35, S. 104, 1978
- 9. Scobell, H., Brobst, K. und Steele, F., Cereal Chem. 54, S. 905, 1975
- 10. Greenwood, C. and A. MacGregor, J. Inst. Brew. 71, 408, 1965
- 11. MBBA Technical Quarterly, Vol. 14, 1977, S. 105
- 12. Boyer (ed.), The Enzymes, 3rd Edition, V, 1971, S. 191 ff.
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- 2. Bernfield, P., Advances in Enzymology XII (Nord, F., ed.) 379, Intersciences Publishers, New York, 1951
- 3. Pazur, J., Methods in Enzymology XXVIII, Ginsberg, V. (ed.) 931, Academic Press, 1975
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN108138097A (en) * | 2015-10-07 | 2018-06-08 | 克里斯托夫.迪蓬佩奥 | Process for producing beer with reduced carbohydrate content and related beer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0920179A2 (en) * | 2008-10-15 | 2019-09-24 | Novozymes As | processes for making a must and for making beer |
| CN116144436A (en) * | 2023-02-23 | 2023-05-23 | 北京燕京啤酒股份有限公司 | Preparation method of low-acetaldehyde and high-fermentation degree dry beer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4211842A (en) * | 1978-04-03 | 1980-07-08 | Lifeline Products, Inc. | Starch-degrading benzymes derived from Clacosporium resinae |
-
1980
- 1980-07-25 DE DE19803028165 patent/DE3028165C2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108138097A (en) * | 2015-10-07 | 2018-06-08 | 克里斯托夫.迪蓬佩奥 | Process for producing beer with reduced carbohydrate content and related beer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3028165A1 (en) | 1982-03-04 |
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