Enzimler ve Mayşeleme
Enzimler, canlı dokuların bileşiminde az miktarda bulunan, fakat çok önemli rolleri olan organik katalizörlerdir. Yapılarını esas olarak proteinler oluşturduğu için, enzimlere metabolik proteinler de denmektedir.
Enzimler reaksiyonları başlatmazlar, başlamış reaksiyonları hızlandırırlar. Reaksiyonları başlatan ise aktivasyon enerjisidir.
Enzimler, hücre içinde sentezlenirler; hücre içi ve hücre dışı ortamlarda çalışırlar.
Enzimler etkilerini maddenin dış yüzeyinden başlatırlar; maddelerin yüzeyi ne kadar geniş olursa etkinlikleri o kadar hızlı olur. Örneğin, kırılmış malta enzimin etkisi aynı miktarda tane malttan daha hızlıdır.
Enzimlerin etkinlikleri son derece hızlıdır. Örneğin katalaz enzimi, bir saniyede 0 0C’de 5 milyon H2O2 (hidrojen peroksit) molekülünü parçalayabilir. Katalaz enziminin parçaladığı hidrojen peroksiti demir atomu yalnız başına ancak 300 senede parçalayabilir.
Enzimler genellikle spesifik olup, her enzim belli bir reaksiyonu katalizler. Enzimin etki ettiği maddeye “substrat” denir. Etkilenen madde enzimin yüzeyine anahtarın kilide uyması gibi yapı bakımından uygunluk gösterir. Reaksiyon sonunda çıkan madde üründür. Enzimler reaksiyon sonunda değişmeden çıkar ve aynı reaksiyon için tekrar tekrar kullanılabilirler.
Enzimler takım halinde çalışırlar. Birinin son ürünü kendisinden sonraki enzimin substratı (etkilediği madde) olabilir. Örneğin amilaz enzimi nişastayı iki glikozlu maltoza, maltaz enzimi de maltozu glikoza parçalar. Yani, reaksiyonların her basamağında ayrı bir enzim görev alır.
Ortamda yeterli miktarda substrat var ise; reaksiyonun hızı, enzim konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak artar.
Substrat Konsantrasyonu
Ortamda yeterli miktarda enzim bulunduğu durumda, substrat miktarını artırmaya devam ettiğimiz taktirde bir müddet sonra reaksiyonun hızı sabitleşir. Çünkü ortamda bulunan enzimlerin tümü substratlarla reaksiyona girmiş olur.
Sıcaklık
Sıcaklığın düşmesi reaksiyonu yavaşlatır, ancak, enzimlerin yapısına tesir etmez. Sıcaklık yükseldikçe reaksiyonlar hızlanır, sıcaklığın belli bir dereceden sonra artması, enzimlerin yapısını bozacağından reaksiyon durur. Çünkü enzimler protein yapısında olduğundan yüksek sıcaklığa dayanamazlar.
Ortam pH’ı
Her enzimin en iyi çalıştığı bir pH aralığı vardır. Düşük ve yüksek pH dereceleri enzimlerin çalışmasını engeller.
Ortamdaki su miktarı
Enzimler sulu ortamda etkili olup, genellikle su miktarının %18’in altında olduğu ortamlarda çalışmaz.
Mayşelemedeki Enzimler
Alfa amilaz
Beta amilaz
Beta glukan
Protaz
Buğday, çavdar gibi arpanın çimlendirilmesi ile malt elde edilir. Önce tahıl (tohumlar) yaklaşık yüzde 12 ila yüzde 45 oranında suya doyacak şekilde ıslatılır sonra köklensinler diye 3-5 gün dinlendirilirler, en sonunda bu çimlenme kurutma yoluyla sonlandırılır. Nem oranı yüzde 4’e kadar düşürülür. Bazı enzimler zaten arpada mevcuttur, örn. β - amilaz (beta amilaz) olanlar. Ama büyük çoğunluğu çimlendirme sırasında üretilir, örn. α –amilaz (alfa amilaz) ve protein üreten protazlar ve en sonunda bu tahıllar mayşeleme sürecinde nişastayı çevirebilecek enzimlere kavuşur. (Resim 1 ve 2)
Resim: Maltlama sürecinde enzim üretimi, ref. Aastrup et al. (2004)
Malt enzimlerini kullanmak için bazı kısıtlamalara uymak gerekir. Malt enzimleri ancak bazı sıcaklıklarda ve pH değerlerinde çalışabilir ve belirli bir zamanda belirli bir işi yapmaları için aktive olurlar.
Birayapım Süreci
Geleneksek olarak bira öğütülmüş arpa maltı ve sıcak suyun mayşeleme kazanında mayşeleme yapılarak üretilir. Arpa maltının yanı sıra diğer nişastalı tahıllar da bu sürece dahil edilir (mısır, sorgum, pirinç, buğday vs. ya da doğrudan saf nişasta). Bunlar katkı (adjuncts) olarak bilinir.
Kademeli Mayşeleme
Lager biralar için uygulanan kademeli mayşeleme yönteminde değişik sıcaklık aşamaları uygulanır ve bu aşamalar değişik malt enzimi aktivitesini tetikler. Hücre duvarının β-glukan enzimini ortaya çıkarması için en düşük sıcaklık gereklidir (45 ºC). Protazlar en iyi 52 ºC’de çalışır. β-amilaz en iyi 63 ºC’de ve α-amilaz 72°C’de çalışır. Son aşama enzim aktivitesinin durdurulduğu 78 ºC’dir.
Resim: Geleneksel mayşelemede malt enzimleri için geçerli olan sıcaklık profili
Sabit Sıcaklıkta Mayşeleme
Eğer geleneksel ale bira yapımına gelecek olursak sabit sıcaklıkta mayşeleme yöntemiyle 65-71°C arası başarı elde etmeye yeterlidir. Bu derecelerde beta glukan ve protein yeterince aktive edilir.
Mayşeleme sırasında nişasta dekstrin ve fermante edilebilen şekerlere parçalanır. Alfa amilaz yumuşayan nişastayı sıvılaştırır. Beta amilaz enzimleri de sıvılaşmış nişasta zincirlerine saldırarak maltozu harekete geçirir.
Enzim eksikliği
Enzim kaynağı maltın kendisidir. Mayşede eğer çok az enzim aktivitesi olursa istenmeyen sonuçlara yol açar: maltın verimi düşer, mayşe ayrışması çok düşük olur, fermantasyon yavaşlar, çok az alkol elde edilir, bulanık bir bira olur ve kalitesiz bir bira elde edilir.
Kaynak: http://www.biokemi.org/biozoom/issues/522/articles/2368 Çeviren: Sertaç Akar
