Alfa e beta amilase.
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São a alfa e a beta amilase as enzimas principais responsáveis pela conversão do amido em açúcares durante a mostura. A grande dúvida da maioria dos cervejeiros, iniciantes principalmente, é como cada uma age e qual o resultado esperado se uma ou outra for favorecida durante a mostura.


Mas antes de falar sobre as enzimas precisamos entender o que é o amido contido no malte e o que são os açúcares que queremos produzir.


O amido é um polímero composto por diversos monomeros de açúcares diferentes arranjados das mais diversas formas.


O açúcar pode ser um monomero composto por uma só molécula de glicose.

Glicose




Ou pode ser um polímero mais simples (dissacarídeo, trissacarídeo, etc.) como a maltose e maltotriose onde duas ou mais moléculas de glicose se ligam pelo 1o e 4o átomos de carbono, chamada de ligação 1-4.

Maltose

Anotação simplificada da maltose, maltotriose e outros polissacarídeos

Outra forma que as moléculas de glicose podem se juntar é pelo 1o e 6o átomos de carbono, chamada ligação 1-6, formando um dissacarídeo chamado de isomaltose.

Isomaltose




Polissacarídeos que contem tanto ligações 1-4 como 1-6 são as chamadas dextrinas. Devida a essa complexidade as dextrinas não são normalmente metabolizados pelo fermento cervejeiro. Dextrinas dos grupos 1, 2 e 3 não reagem com o iodo, dextrinas do grupo 4 reagem com iodo produzindo uma coloração avermelhada. Cadeias mais complexas e maiores irão reagir com o iodo produzindo uma tonalidade azul escura.

Grupos de polissacarídeos




Outros grupos de carbohidratos presentes no malte e no mosto cervejeiro são a frutose (1-2% dos carbohidratos no mosto) e a sacarose (4-8% dos carbohidratos do mosto). A sacarose é normalmente invertida em frutose e glicose durante a fermentação.

Frutose




Agora vem a pergunta. O QUE TUDO ISSO TEM A VER COM AS ENZIMAS??? Tudo.


Cada uma das duas enzimas age sobre um tipo de ligação entre as moléculas de açúcar que formam as moléculas de amido (carbohidratos).


A Beta amilase quebra ligações 1-4 próximas as pontas das moléculas de amido. Ela não quebra ligações 1-6 ou ligações 1-4 próximas a ligações já quebradas (*).

Ação da beta amilase




A Alfa amilase quebra qualquer ligação 1-4 da molécula de carbohidrato.

Ação da alfa amilase




As ligações 1-6 podem ser quebradas pelas enzimas carbohidrase (limit dextrinase) ativadas durante o processo de malteação.

Ação da carbohidrase




Como várias referências já mostraram existem temperaturas e índices de pH que favorecem a atuação de uma enzima ou de outra. Sendo a temperatura o fator determinante de qual enzima será predominante.





Outra informação importante é que a enzima Beta amilase desnatura a 65oC. Portanto, uma vez sendo o grist aquecido acima desta temperatura a Beta será totalmente inativada. Não adiantando abaixar a temperatura depois.


Deste modo se olharmos o gráfico temos 3 regiões bem definidas:

60-65oC – onde as 3 enzimas estão ativas, Beta, Alfa e Carbohidrase – maior quebra das cadeias de amido e carbohidratos em açúcares mais simples, menor quantidade de dextrinas.

65-67oC- somente Alfa e Carbohidrase estão ativas – menor quebra das cadeias de amido e carbohidratos, média quantidade de dextrinas.

68-70oC- somente Alfa esta ativa, maior quantidade de dextrinas.






Assim para um mosto mais fermentável e uma cerveja mais leve (com menos corpo) possível é preciso fazer a mostura entre 60 e 65oC atentando para não deixar a temperatura passar dos 65oC evitando desnaturara a enzima Beta Amilase. Se for necessário ligar o mosto para




Para um mosto menos fermentável e uma cerveja mais encorpada é preciso fazer a mostura acima de 65oC. E para uma cerveja mais encorpada (fora da faixa da carbohidrase) acima de 67oC.




PS.: Um ponto sobre temperaturas que não tem muita coisa a ver com enzimas é que uma parada de pelo menos 15 minutos a 60oC ajuda a solubilizar o amido e as enzimas no mosto. Ou seja mesmo que queira uma cerveja com mais corpo e menos atenuada, uma breve parada a 60oC ajuda muito a aumentar a eficiência de conversão.

Processos do Milho

           O grão do milho contém grandes moléculas de polissacarídeos (amido), que são carboidratos constituídos de unidades de glicose, que interagem entre si e formam pacotes compactados de carboidrato com baixa solubilidade em água.

Por isso, é preciso degradar o amido e transformá-lo em açúcares solúveis (glicose e maltose) que serão usados na fermentação para gerar o álcool.

Na maioria dos países, inclusive no Brasil, a fermentação é o método mais utilizado para a obtenção de etanol. 

O processo é feito em três etapas: preparo do substrato, fermentação e destilação.

No preparo do substrato, o milho é tratado para que dele se obtenha os açúcares. 

Na fermentação, os carboidratos são transformados em álcool pela ação de micro-organismos.

 Finalmente, na destilação, o etanol é separado e purificado.

Preparo do substrato

No preparo do substrato, deve-se conhecer as propriedades fisiológicas do fermento, para que, se necessário, adicione-se elementos nutritivos exigidos, corrigindo o meio.Para ocorrer a fermentação e a destilação, é preciso que o milho passe primeiramente pelos seguintes processos:

• Moagem - os materiais amiláceos (grãos), como é o caso do milho, têm boa quantidade de material com potencial fermentativo e precisam de uma moagem inicial para expor o amido. Os equipamentos utilizados para a moagem são: moinhos de discos, moinhos de martelos, moinhos de rolos e moinhos combinados.

• Gelatinização – é o aquecimento do amido em água para que os grânulos de amido estejam sujeitos à ação das enzimas na sacarificação. Nos processos industriais, o aquecimento é feito a vapor, onde a pressão diminui o tempo e aumenta a temperatura do processo.

• Sacarificação – é o processo de hidrólise no qual o amido é convertido em açúcares fermentáveis.

 Essa hidrólise pode ser feita por maltagem, por adição de enzimas ou pela ação de ácidos.

Na hidrólise ácida, um ácido concentrado é adicionado (sendo geralmente o ácido clorídrico), quebrando as moléculas do amido para transformá-lo em moléculas menores.

Com o aumento da temperatura, percebe-se um aumento também na velocidade da reação.As desvantagens desse processo são: a corrosão de equipamentos, a necessidade de posterior neutralização da solução açucarada, a provocação de certa destruição dos açúcares e o fato de o processo gerar alguns açúcares não fermentáveis, diminuindo o rendimento da fermentação. 

A hidrólise enzimática ocorre pela catálise das enzimas. A α-amilase é a enzima que quebra o amido para produzir a dextrose, enquanto a maltose é produzida pela β-amilase. Junto com a glucoamilase a conversão do amido pode chegar a 100% de glicose.

• Fermentação

Para iniciar a fermentação, é necessário misturar um inóculo de leveduras, que são micro-organismos capazes de produzir álcool. 

A levedura mais importante é a Saccharomyces cerevisiae.

Para uma boa produção de álcool, as leveduras devem ter: alta relação entre o álcool produzido e o açúcar disponível, alta velocidade de fermentação, alta tolerância ao álcool, alta tolerância a altas temperaturas e estabilidade.Além disso, o tempo de fermentação é de, normalmente, dois a cinco dias, podendo variar de acordo com o micro-organismo, pH e temperatura, entre outros aspectos. O rendimento de fermentação depende de vários fatores químicos, físicos e microbiológicos.

• Destilação

O mosto fermentado contém de 7% a 10% em volume de álcool. A purificação é obtida através da destilação, que é o processo de separação dos componentes de uma mistura pela evaporação em uma dada temperatura e pressão.

Na destilação, a mistura é aquecida até a ebulição e os vapores são resfriados até sua condensação.A temperatura de ebulição do etanol é de 78,4 ºC e da água é de 100,0 ºC, ao nível do mar.

 Quanto mais próxima de 78,4ºC a temperatura do meio estiver, melhor será a purificação do álcool.Quanto à secagem, existem duas classes diferentes de álcool: o álcool hidratado e o álcool anidro. O hidratado contém uma pequena parcela de água em sua composição e, para retirá-la, é necessário que ele passe por um processo de desidratação.

Os três métodos utilizados atualmente para desidratação ou secagem são: destilação azeotrópica, destilação extrativa e destilação com peneiras moleculares.

Rendimento

Para cada hectare de milho plantado é possível produzir cerca de 8 a 11 toneladas de grãos, sendo que de cana são produzidas 90 toneladas, pois esta ocupa menos espaço no terreno.Para essa quantidade de milho, são produzidos de 3,2 a 4,5 mil litros de etanol, enquanto que a cana produz cerca de 7,5 mil litros.

Eficiência energética

O balanço energético da produção de etanol de milho é desfavorável. Este grão produz combustível que oferece apenas 20% a mais de energia do que ele consome para ser produzido, sendo que a cana oferece 700% a mais.Além disso, a substituição de energia fóssil é somente de 35% da energia renovável; o restante é gás natural e carvão, enquanto que na cana a substituição é de 80%