Die Enzyme
Enzyme sind komplexe, hochmolekulare Proteine, die chemische Reaktionen katalysieren. Sie sind von äußerster Wichtigkeit für den Stoffwechsel lebender Organismen. Größtenteils werden biochemische Reaktionen von Enzymen gesteuert. Sie sind in der Lage, organische Substanzen abzubauen, gleichzeitig bleiben sie dabei unverändert.Enzyme bestehen entweder aus einer Proteinkette (Monomere), oder aus mehreren (Oligomere). Sie sind subtrat- und wirkungsspezifisch, sie synthetisieren und spalten Substratmoleküle. Weiterhin bestimmen sie Art, Richtung und Geschwindigkeit der Umwandlungen.Auch in der Bierherstellung, während des Mälzens, Maischens und Gärens kommt ein spezifisches Enzym zu Einsatz, welches sich mit dem abzubauendem Komplex vereinigt und diesen dann in das Spaltprodukt umwandelt. Das unveränderte Enzyme greift anschließend in den
nächsten Reaktionsprozess ein.Die Wirkung der Enzyme ist von Umwelteinflüssen abhängig und kann durch Inhibitoren (hemmende oder verlangsamende Substanzen) beeinträchtigt werden. Jedes Enzym hat seine optimale Temperatur. Mit steigenden Werten, verliert es jedoch an Wirksamkeit. Die meisten Enzyme vertragen Maximaltemperaturen von 60-80°C. Auch der pH-Wert ist ein wichtiger Faktor. Die Acidität des Substrates beeinflusst ebenfalls die Effizienz des Enzyms. Eine hemmende Wirkung üben Schwermetalle, wie Kupfer und Zinn, aus. Auch Alkohol ist n höheren Konzentrationen schädlich. Salze, Säure und andere Stoffe können hingegen förderlich sein.
Beim Ablauf chemischer Reaktionen, speziell beim Abbau energiereicher Verbindungen, muss ein Energiewall überwunden werden, damit die Energie gelöst werden kann. Das Ziel der meisten Lebensvorgänge ist der Energiegewinn (z.B. die Verbrennung von Kohlenhydraten). Um diesen Prozess zu starten, muss man z.B. Wärme zuführen, der Energiewall wird so überwunden. Ohne notwendige Überwindungen eines solchen Energiewalls wäre das Leben nicht möglich, denn alle Stoffe würden sich bald im Gleichgewicht befinden. Leben bedeutet also Energiegewinn.
Soll ein Substrat, welches eine bestimmte Energiemenge beinhaltet, aus dem energiereichen Zustand (A) in den energieärmeren Zustand (C) überführt werden, so muss es erst durch die Energiezufuhr in den aktiveren Zustand (B) versetzt werden. Die dafür erforderliche Energie bezeichnet man als Aktivierungsenergie (E). Erst nach Überwindung dieses Energiewalls kann der niedrigere Zustand (C) erreicht werden. Energie wird frei gesetzt. Bei der Anwesenheit von spezifischen Enzymen ist der Aufwand viel geringer, um auf das Niveau C zu kommen.
Beim Mälzen und beim Brauprozess wandeln verschiedene Enzyme hochmolekulare Stoffe in lösliche und verwertbare um. Bei den unterschiedlichen Vorgängen, kommen folgende Prozesse in Gang:
Mälzen
Bildung von Enzymen, Abbau der Zellwände, Abbau von Eiweißstoffen, teilweiser Abbau von Stärke
Maischen/Sudprozess
Abbau von Eiweißstoffen und Umwandlung von Stärken in Zucker – vor allen Dingen Malzzucker
Gären
Umwandlung von vergärbarem Zucker in Alkohol und in Kohlensäure
Reifen
Umwandlung von unangenehmen Gärungsnebenprodukten
So wird Gerste in Bier umgewandelt. Zu den biochemischen Vorgängen kommen physikalische und technologische Prozesse als Hilfsmittel hinzu.
Hier einige wichtige Enzyme:
Amylasen Stärkeabbau (Amylum-Stärke)
Peptidasen Eiweißabbau (Peptid-Eiweißstoff)
Glucanasen Abbau von Zellulose
Lipasen Fettsäureabbau (Lipide-Fette)
