DD263301A1 - PROCESS FOR ENRICHING BEER SPICES WITH PROTEIN PRODUCTS - Google Patents

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DD263301A1 DD30610387A DD30610387A DD263301A1 DD 263301 A1 DD263301 A1 DD 263301A1 DD 30610387 A DD30610387 A DD 30610387A DD 30610387 A DD30610387 A DD 30610387A DD 263301 A1 DD263301 A1 DD 263301A1
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Achim Beubler
Hans-Carl Wolter
Falk Schillat
Karl-Heinz Walter
Werner Koehler
Joerg-Hermann Ozegowski
Peter-Juergen Mueller
Margit Schrul
Werner Hess
Norbert Kochanowski
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Wtoez Brau & Malzind
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von Bierwuerze mit Eiweissabbauprodukten. Die Anwendung des Verfahrens ist in Brauereibetrieben moeglich. Ziel der Erfindung ist, die Bierherstellung durch Einsatz eines Nebenproduktes einer bereits technisch realisierten mikrobiellen Fermentation ohne grossen Aufwand zu erreichen, so dass zumindest die Vorteile der Anwendung von neutralen Bakterienproteasen (Verkuerzung der Gaerungs- und Reifungszeit und Verringerung des assimilierbaren Restextraktes im Bier, Verbesserung der Filtrierbarkeit und der sensorischen Eigenschaften) erreicht werden. Erfindungsgemaess wird der Maische ein proteolytischer Enzymkomplex (PEK) zugesetzt, der aus Kulturloesungen eines Mikroorganismus der Art Streptomyces griseus, bevorzugt aus Kulturloesungen von Streptomycin - bildenden Staemmen, gewonnen wird oder mit Endo-Beta-Glucanase und Alpha-Amylase gemischt und als Komplexpraeparat der Maische zugesetzt wird.The invention relates to a method for enriching Bierwuerze with protein degradation products. The application of the method is possible in breweries. The aim of the invention is to achieve beer production by using a byproduct of an already technically realized microbial fermentation without much effort, so that at least the advantages of using neutral bacterial proteases (shortening the fermentation and maturation time and reduction of assimilable residual extract in beer, improving the Filterability and sensory properties). According to the invention, the mash is admixed with a proteolytic enzyme complex (PEK) which is obtained from culture solutions of a microorganism of the species Streptomyces griseus, preferably from culture solutions of streptomycin-producing strain or mixed with endo-beta-glucanase and alpha-amylase and as a complex preparation of the mash is added.

Description

Die Eignung von PEK zur Erhöhung der Konzentration von Eiweißabbauprodukten in der Würze zeigt sich an der Erhöhung um 21% Stickstoff nach Kjeldah! und 20% Alpha-Amino-Stickstoff. Die Erhöhungen sind mit durch neutrale Bakterienprotease bewirkten Zunahmen vergleichbar.The suitability of PEK for increasing the concentration of protein degradation products in the wort is reflected in the 21% increase in nitrogen to Kjeldah! and 20% alpha-amino nitrogen. The increases are comparable to increases caused by neutral bacterial protease.

Diese Wirkung ist nicht vorhersehbar,, weil das Aktivitätsmaximum von PEK bei einem pH-Wert von 9,0 liegt, die Acidität des Maischansatzes jedoch bei pH 5,2 bis 6,1 liegt. Die überraschend hohe Aktivität von PEK ist sicherlich auf die konzertierte Wirkung der zahlreichen unterschiedlichen Proteasen von PEK gegenüber dem Komplex in Schroten gebundenen Cerealieneiweiß zurückzuführen. Diese konzertierte Wirkung wird durch die verwendete Standar.dmethode der Aktivitätsbestimmung mit gelöst vorliegenden, relativ einfach aufgebauten Casein bei pH7,0 nicht erfaßt. Vorteilhaft ist, daß die gute Wirkung von PEK unter Bedingungen erhalten wurde, die für den Eingang der neutralen Bakterienprotease als optimal gefunden worden sind. Es kann abgeleitet werden, daß bei Einstellen von PEK-spezifischen Maischbedingungen die Wirksamkeit noch verbessert werdenThis effect is unpredictable, because the activity maximum of PEK is at a pH of 9.0, but the acidity of the mash mixture is at pH 5.2 to 6.1. The surprisingly high activity of PEK is certainly due to the concerted effect of the numerous different proteases of PEK over the complex in shot-bound cereal protein. This concerted effect is not detected by the used Standar.dmethode activity determination with dissolved present, relatively simple casein at pH 7.0. It is advantageous that the good effect of PEK was obtained under conditions which were found to be optimal for the input of the neutral bacterial protease. It can be deduced that setting PEK-specific mashing conditions will further improve the effectiveness

PEK kann als Nebenprodukt der Streptomycinherstellung auf bekanntem Weg (DD-PS 248141; DD-PS 248604) in Form fester oder flüssiger Präparate hergestellt werden. Das Temperaturoptimum von PEK liegt bei pH 7,0 mit Casein als Substrat bei einer Temperatur von 45-550C und ist mit dem der neutralen Bakierienprotease vergleichbar.PEK can be prepared as a by-product of Streptomycinherstellung in a known way (DD-PS 248141; DD-PS 248604) in the form of solid or liquid preparations. The temperature optimum of PEK is at pH 7.0 with casein as substrate at a temperature of 45-55 0 C and is comparable to that of the neutral Bakierienprotease.

Im Temperaturbereich der Maltoserast (63°C) sind noch etwa 25% der Gesamtaktivität vorhanden. Bei der Abmaischtemperatur wird PEK wie auch die Bakterienprotease in wenigen. Minuten inaktiviert Bei pH 6,0 werden noch etwa 30% der am pH-Optimum von pH 9,0 gegenüber Casein als Substrat vorhandenen Aktivität bestimmt.In the temperature range of Maltoserast (63 ° C) are still about 25% of the total activity available. At the mashing temperature PEK as well as the bacterial protease in a few. Inactivated minutes At pH 6.0, about 30% of the activity present at the pH optimum of pH 9.0 compared to casein as substrate is still determined.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand folgender Ausführungsbeispiele dargelegt werden:The invention will be explained with reference to the following embodiments:

I.BeispielI.Beispiel

Das verarbeitete Malz war von mi ttlererenzymatischer Qualität (Extraktdifferenz zwischen der Sch rot-und der Mehlanalyse 2,8% bezogen auf Trockensubstanz; Verzuckerung 10min; Viskosität 1,698mPa · s; Gehalt an löslichem Stickstoff 89,1 mg/100 ml bezogen auf 10% Extrakt; Eiweißlösungsgrad nach Kolbach 37,4; Diastatische Kraft in WK0 304; Hartongzahl 5,4).The processed malt was of a high menzerenzymatischer quality (extract difference between the Sch rot and flour analysis 2.8% based on dry matter, saccharification 10min, viscosity 1.698 mPa · s, soluble nitrogen content 89.1 mg / 100 ml based on 10% Extract, protein solubility according to Kolbach 37.4, diastatic power in WK 0 304, Hartong number 5.4).

80kg Malzschrot und 101 kg Gerstenschrot wurden mit einem Einmaischverhäitnis von 1:3,5 nach dem Infusionsverfahren mit Rasten bei 35°C, 5O0C (60 min), 640C (60 min), 72°C und 76°Cinsgesamt 190 min gemaischt. Beim Einmaischen wurden je kg Schüttung 80TE des PEK (bestimmt als neutrale Metalloprotease) sowie 183IE Beta-Giucanase (mit nicht standardisierter Nebenaktivität Alpha-Amylase) zugesetzt. Die Acidität der Maische betrug während der 50-°C-Rast pH 6,1 und während der80kg grist and 101 kg of barley meal was mixed with a Einmaischverhäitnis of 1: 3.5 after the infusion process with detents at 35 ° C, 5O 0 C (60 min), 64 0 C (60 min), 72 ° C and 76 ° Cinsgesamt 190 min. During the maceration, 80 μg of the PEK (determined as neutral metalloprotease) and 183 IU beta-glucanase (with non-standardized secondary activity alpha-amylase) were added per kg of bedding. The acidity of the mash during the 50 ° C snap was 6.1 and during the

64-°C-Rast pH 5,8. 64 ° C-stop pH 5.8.

Vordem Kochen wurden 22 kg Zucker der Würze zugesetzt. Die Anstellwürze (Stammwürzegehalt 11,0%) enthielt 75,0 mg löslichen Stickstoff und 11,8 mg Alpha-Amino-Stickstoff je 100 ml — 20% mehr als die Vergleichssude ohne Zusatz von PEK.Before cooking, 22 kg of sugar were added to the wort. The Anstellwürze (original wort content 11.0%) contained 75.0 mg of soluble nitrogen and 11.8 mg of alpha-amino nitrogen per 100 ml - 20% more than the comparative figure without the addition of PEK.

Die-Hauptgärzeitvon7d war bei einer Temperaturführung von 6,3-8,5-6,00C um 24h kurzer als bei den Vergleichssuden. Die Differenz zwischen dem scheinbaren End-und Aussjtoßvergärungsgrad des Bieres verringert sich von 8,5 auf 4,5%.The major fermentation time of 7d was 24h shorter at a temperature run of 6.3-8.5-6.0 0 C than in the comparison wells. The difference between the apparent final and outward fermentation degree of the beer decreases from 8.5 to 4.5%.

Bei dsr sensorischen Prüfung der Biere bevorzugten 17 Prüfungen von insgesamt 20 das Bier mit PEK (SignifikanzniveauIn the case of sensory testing of beers, 17 examinations out of a total of 20 the beer with PEK (significance level

2. Beispiel2nd example

Der Rohstoffeinsatz und die Prozeßbedingungen entsprechen denen des !.Beispieles. Die Dosierung des PEK wurde auf 315TE je kg Schüttung erhöht, wodurch ein föslicher Stickstoffgehalt von 97,5 mg und ein Aipha-Amino-Stickstoffgehalt von 15,8 mg je 100 ml Anstellwürze erreicht wurde. Als Folge davon verkürzte sich die Hauptgärzait um 36h gegenüber den Vergleichssuden.The use of raw materials and the process conditions correspond to those of the! Example. The dosage of the PEK was increased to 315 units per kg of bed, resulting in a soluble nitrogen content of 97.5 mg and an Aipha-Amino-nitrogen content of 15.8 mg per 100 ml set-up wort. As a result, the Hauptgärzait shortened at 36h compared to the comparison.

Claims (1)

- I - £UO OU I- I - I UO OU I Erfindungsanspruch:Invention claim: Verfahren zur Anreicherung von Bierwürze mit Eiweißabbauprodukten unter Verwendung von Malz, ungemälzter Cerealien und Enzymen in der Maischebereitung, gekennzeichnet durch Zusatz eines proteolytischen Enzymkomplexes (PEK) zur Maische, der aus Kulturlösungen eines Mikroorganismus der Art Streptomyces griseus, bevorzugt aus Kulturlösungen von Streptomycin-bildenden Stämmen, gewonnen wird oder mit Endo-Beta-Glucanase und Alpha-Amylase gemischt und als Komplexpräparat der Maische zugesetzt wird.A process for the fortification of wort with protein degradation products using malt, unmalted cereals and enzymes in the mash preparation, characterized by addition of a proteolytic enzyme complex (PEK) to the mash, which consists of culture solutions of a microorganism of the species Streptomyces griseus, preferably from culture solutions of streptomycin-producing strains , or is mixed with endo-beta-glucanase and alpha-amylase and added as a complex to the mash. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Bierherstellung auf der Stufe der Würzebereitung. Die Erfindung ist ausschließlich im Brauereiwesen einsetzbar.The invention relates to a process for improving beer production at the stage of wort preparation. The invention can be used exclusively in the brewing industry. Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution Die Anreicherung der Bierwürze mit Abbauprodukten des Cerealien-, vorzugsweise Gersteneiweißes durch Enzympräparate wird derzeitig nur mit neutraler Protease aus den Kulturflüssigkeiten ausgewählter Stämme von Bacilius subtilis {Bakterienprotease) erreicht. Diese Präparate werden in speziellen Fermentations- und Aufarbeitungsverfahren gezielt produziert und die Proteasen kommerziell gehandelt.The enrichment of the wort with degradation products of cereal, preferably barley protein by enzyme preparations is currently achieved only with neutral protease from the culture fluids of selected strains of Bacilius subtilis {bacterial protease). These preparations are specifically produced in special fermentation and processing methods and the proteases are commercially traded. 10 bis20%dercaseoiytisch bei 25°C und neutraler Acidität von pH 7,0 bestimmten Gesamtaktivität der Bakterienprotease sind Serinproteai;en,ciie mitPhenylmethylsulfofluorid (PMSF) hemmbar sind (Farney und Gold: J. Americ. Chem. Soc.,35, [1963] 990-1000). Dieser Anteil sit in den Maischen, die einen Anteil ungemälzter Cerealien, insbesondere Gerste enthalten, praktisch unwirksam. Wirksam sind vor allem die neutralen Metalloproteasen, deren Anteil 80-90% der Gesamtaktivität beträgt. Das Temperaturoptimum der neutralen Bakterienprotease in Maische beträgt 45-55°C. Bei 63°C (Maltoserast) ist noch eine Restaktivität von etwa 50% vorhanden. Bei 78°C (Abmaischtemperatur) wird das Enzym in wenigen Minuten inaktiviert. Im pH-Bereich der Maischen (in Abhängigkeit von der Wasserhärte des Brauwassers pH 5,2-6,1) sind etwa 50-90% der beim pH Optimum von pH7,0 vorhandenen Aktivität wirksam.From 10% to 20% of total bacterial protease activity determined at 25 ° C and neutral acidity of pH 7.0 are serine proteases which are inhibitable with phenylmethylsulfofluoride (PMSF) (Farney and Gold: J. Americ. Chem. Soc., 35, [1963 ] 990-1000). This proportion is practically ineffective in mashes containing a proportion of unmalted cereals, in particular barley. Especially effective are the neutral metalloproteases, which account for 80-90% of the total activity. The temperature optimum of the neutral bacterial protease in mash is 45-55 ° C. At 63 ° C (Maltoserast) is still a residual activity of about 50% available. At 78 ° C (mashing temperature), the enzyme is inactivated in a few minutes. In the pH range of the mash (depending on the water hardness of the brewing water pH 5.2-6.1), about 50-90% of the activity present at the pH optimum of pH 7.0 is effective. Bei einer mittleren Malzqualität und einem Malz/Gerste-Verhältnis von 1:1 werden der Maische 90 Tyrosin-Einheiten neutrale MetalloproteasefNach Hemmung derSerinproteasemit PMSF-Bestimmung nach Kunitz, M.: J. gen. physiol.30 [19471,291. Bergmeyer, H. U.: Method of Enzymmatic Analysis, Verlag Chemie International [Dearfield Beach/Florida] 2. Ausgabe [1S74]. TGL 43049/02, November 1985) je kg Schüttung (Malz, Gerste) beim Einmaischen zugesetzt. Unter den angeführten Bedingungen liegt die Zunahme der löslichen Eiweißverbindungen im Bereich von 15-20% (gemessen in der Anstellwürze als Stickstoff nach Kjeldahl) und zwischen 13 und 26% (gemessen als Alpha-Amino-Stickstoff; Analytica EBC, Zürich, Verlag Schweizer Brauereirundschau, 3. Auflage [1975] D 62-63).At a medium malting quality and a malt / barley ratio of 1: 1, mash 90 tyrosine units are neutral metalloprotease. After inhibition of serine protease with PMSF determination according to Kunitz, M .: J. gen. Physiol. 30 [19471,291. Bergmeyer, H.U.: Method of Enzymmatic Analysis, Verlag Chemie International [Dearfield Beach, Florida] 2nd Edition [1S74]. TGL 43049/02, November 1985) per kg of bedding (malt, barley) during mashing. Under the conditions mentioned, the increase in soluble protein compounds is in the range of 15-20% (measured in terms of pitch as nitrogen according to Kjeldahl) and between 13 and 26% (measured as alpha-amino-nitrogen; Analytica EBC, Zurich, Verlag Schweizer Brauereirundschau 3rd edition [1975] D 62-63). Die Zunahme an löslichen Eiweißverbindungen ist von der Größe der Enzymdosage bzw. deren spezifischer Aktivität gegenüber den in Form von Schrot vorliegenden komplexen Cerealienprotein abhängig. Hohe Werte, erkennbar beispielsweise an einem hohen Gehalt an Alpha-Amino-Stickstoff, sind für den weiteren Prozeß der Bierbereitung, insbesondere in Hinsicht auf die Ernährung der Hefe von entscheidender Bedeutung (Sollwert 15-16mg NH2-N/100ml Anstellwürze). Eine unzureichende Ernährung der Hefe führt zur Bildung vor. geschmacksbeeinträchtigenden Substanzen und zu längeren Gärungs- und Reifungszeiten.The increase in soluble protein compounds depends on the size of the enzyme dosage or its specific activity compared to the complex cereal protein present in the form of shot. High values, recognizable, for example, by a high content of alpha-amino nitrogen, are of decisive importance for the further process of beer production, in particular with regard to the nutrition of the yeast (nominal value 15-16 mg NH 2 -N / 100 ml pitch). Inadequate nutrition of the yeast leads to the formation. taste-affecting substances and longer fermentation and maturation times. Typisch für die Bacillus subtilis-Proteasen sind die relativ hohen Nebenaktivitäten an Aipha-Amylasen und Endo-Beta-Glucanase, .Typical of the Bacillus subtilis proteases are the relatively high side activities on Aipha-amylases and endo-beta-glucanase,. Ziel der ErfindungObject of the invention Die Erfindung beinhaltet das Ziel, die Bierherstellung durch Einsatz eines Nebenproduktes einer bereits technisch realisierten mikroblellen Fermentation auf einfachem und billigem Weg so weit zu verbessert, daß zumindest die Vorteile der Anwendung von neutralen Bakterienproteasen (Verkürzung der Gärungs· und Reifezeit, Senkung des assimilierbaren Restextraktes im Bier, Verbesserung der Fiitrierbarkeit und der sensorischen Eigenschaften) erreicht werden.The aim of the invention is to improve beer production by using a by - product of a technically realized microbial fermentation in a simple and cheap way so that at least the advantages of using neutral bacterial proteases (shortening the fermentation and ripening time, lowering the assimilable residual extract in the Beer, improvement of the filterability and sensory properties). Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, liegt darin, ein Verfahren zur Anreicherung von Eiweißabbauprodukten in Bierwürze anzugeben, das eine volkswirtschaftlich günstige Alternative zur Verwendung von neutraler Bakterien-Protease darstellt. Die Erfindung beruht auf dem überraschenden Befund, daß mit.Hilfe des proteolytischen Enzymkomplexes (PEK) aus Kulturlösungen von Mikroorganismen der Art Streptomyces griseus eine vergleichbare Wirkung erreicht wird, wie mit der neutralen Metalloprotease aus Bacillus subtilis, wenn die Dosierung auf der Grundlage der nach Hemmung mit PMSF bei pH 7,0 und 25°C caseolytistfh bestimmbaren gleichen Aktivitäten erfolgt. (Bestimmungsmethode: Farney, Gold: J. Americ. Chem. Soc. 85 [1963] 990-1000). Der proteolytische Enzymkomplex kann auch mit Endo-Beta-Glucanase und Alpha-Amylase gemischt als Komplexpräparat der Maische zugesetzt werden.The object, which is solved by the invention, is to provide a method for the enrichment of protein degradation products in beer wort, which represents an economically favorable alternative to the use of neutral bacterial protease. The invention is based on the surprising finding that a comparable effect is achieved with the aid of the proteolytic enzyme complex (PEK) from culture solutions of microorganisms of the species Streptomyces griseus, as with the neutral metalloprotease from Bacillus subtilis, when the dosage based on that after inhibition with PMSF at pH 7.0 and 25 ° C caseolytistfh identifiable same activities. (Determination Method: Farney, Gold: J.A. Chem. Soc. 85 [1963] 990-1000). The proteolytic enzyme complex can also be mixed with endo-beta-glucanase and alpha-amylase mixed as a complex preparation of the mash. Die Herstellung der Würze erfolgt durch Maischen in an sich bekannter Weise. Malz und Gerstenschrot, Zucker und die Enzyme Beta-Glucanase und Alpha-Amylase werden mit Wasser eingemischt. Ein Ansatz wird verfahrensgemäß mit PEK versetzt. Die Bedingungen des Maischens entsprechen der Vorgehensweise für die Verwendung von neutraler Bakterienmaterieloprotease.The wort is produced by mashing in a manner known per se. Malt and barley meal, sugar and the enzymes beta-glucanase and alpha-amylase are mixed in with water. One approach is offset according to the procedure with PEK. The mashing conditions are the same as for the use of neutral bacterial material toprotease.
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