Głównym celem kiełkowania jęczmienia jest wytworzenie odpowiedniej ilości enzymów oraz wywołanie zmian w strukturze bielma, które przyczyniaj się do wydobycia substancji zgromadzonych w ziarnie zbożowym.

Warunkiem kiełkowania ziarna jeczmienia jest odpowiednia temperatura i stopień namoczenia oraz obecność tlenu. Niska temperatura kiełkowania 12-14°C sprzyja tworzeniu sie enzymów, gdyż budzący się do życia zarodek potrzebuje składników prostych, powstających w wyniku działania enzymów.

Powstające podczas kiełkowania enzymy hydrolizują składniki ziarna tj:

• białka
• hemiceluloza
• skrobia
• związki fosforowe

Przemiany zachodzące w ziarnie

Kiełkowanie polega na fizjologicznym rozwoju kiełka liścieniowego oraz korzonka w zarodku. Wzrost organów związany jest z powstawaniem nowych komórek. Do rozwoju zarodka niezbędna jest energia, która powstaje na skutek enzymatycznego rozpadu substancji zapasowych zgromadzonych w ziarnie. Produkty hydrolizy są zużywane przez ziarna do budowy nowych tkanek, natomiast część zostaje spalona w procesie oddychania w celu uzysku energii niezbędnej do przeprowadzania reakcji biochemicznej.

Proces kiełkowania można najogólniej podzielić na dwa etapy. Pierwszy etap trwa około 4 dni i w tym czasie tworzą się głównie enzymy. Dlatego powinny być zapewnione warunki tlenowe i niska temperatura, nie przekraczajaca 16°C. Podczas drugiego etapu, trwającego około 2-3 dni głównie działają enzymy, rozluźniajace strukturę bielma. W tej fazie ważnym czynnikiem jest odpowiednia zawartość wody w ziarnie oraz temperatura, która nie powinna przekroczyć 20°C. W celu zmniejszenia strat suchej masy, dostęp tlenu powinien być ograniczony. Ziarno, w którym jest widoczny kiełek liścienny, nazywa sie huzarem. Tworzenie huzarów podczas słodowania ze wzgledu na stratę suchej substancji, jest niedopuszczalne (Pazera, Rzemieniuk. WSiP).

Przemiany fizjologiczne

Namoczone ziarno, które dysponuje odpowiednią ilością tlenu zapoczątkowuje swój intensywni rozwój, który regulowany jest przez odpowiednie zawilgocenie, dostęp tlenu oraz regulowanie temperatury. Energia uzyskiwana jest w wyniku tlenowych przemian cukrowców i tłuszczowców.

Procesy biochemiczne przebiegają także w ziarnie suchym, niemoczonym. Ograniczają się one do oddychania, a ich intensywność jest niewielka.

W przypadku braku tlenu zachodzą procesy fermentacyjne w wyniku, których powstaje alkohol, dwutlenek węgla, aldehydy oraz estry. Nagromadzenie się tych produktów powoduje zahamowanie funkcji życiowych zarodka oraz jego wzrostu.

Jednym z ważniejszych warunków prawidłowego przebiegu procesów biochemicznych jest tzw. rozluźnienie struktury ziarnie polegające na częściowej odbudowie składników błon komórkowych endospermy (bielma). Ścianki tych komórek składają się głównie z polisacharydów – celulozy; hemiceluloz itp. W procesie słodowania pod wpływem nie zbadanych bliżej enzymów następuje rozluźnienie struktury błon komórkowych bielma. Pozwala ono na swobodniejsze przemieszanie się wewnątrz ziarna różnych związków chemicznych a także ułatwia działanie enzymów amylolitycznych oraz proteolitycznych skierowane na substancje zapasowe ziarna.

Pierwszym objawem kiełkowania dostrzega się w tarczce zarodkowej. Która łączy bielmo z zarodkiem. W wyniku przemian życiowych zachodzących w ziarnie kiełek korzonkowy przebija podstawę ziarna tworząc tzw. oczko. W miarę upływu czasu zaczątek korzonka rozrasta się i tworzy 3 do 5 rozwidleń.

Ważne jest ażeby rozwój kiełka korzonkowego jak i liścieniowego był ograniczony do minimum. W ziarnie a dokładnie w bielmie – części mączystej zachodzi proces rozluźniania zwartej struktury bielma na skutek rozkładu błon komórkowych pod wpływem hemicelulaz.

Powstanie i działanie enzymów

Enzymy (czynne białaka)- to biokatalizatory, których zadaniem jest przyspieszenie lub opóxnienie reakcji. Enzymy mogą działać tylko na określony substarat i katalizuja tylko określoną reakcję. W środowisku wodnym, przy temperaturze 100°C, ulegają inaktywacji i tym m.in różnią się od katalizatorów chemicznych. Optymalne warunki działania enzymów zapewniają przebieg reakcji z maksymalną szybkością. Optymalna temperatura dla większosci enzymów słodu wynosi 50-72°C. Optymalne pH procesu zacierania słodu 5,2-5,4.

Mechanizm powstawania enzymów jest dość obszerny. Na samym początku w warstwie aleuronowej oraz endospermie następuje wytwarzanie:

• endo-ß- glukanazy
• α amylazy
• enzymów proteolitycznych

Powstawanie endo-ß- glukanazy podwyższa zawartość fosfatazy kwasowej. Istotnym czynnikiem w tworzeniu i aktywowaniu enzymów jest kształt ziarna. Najkorzystniejsze są ziarna krótkie i grube, ponieważ droga wnikania enzymów do warstwy aleuronowej jest najkrótsza.

W słodzie 7% alfa amylazy znajduje się w zarodku, natomiast większa jej część znajduje się w części bielmowej ziarna. Więcej alfa amylazy zawierają partie bielma w pobliżu tarczki zarodowej niż partie głąbiej położone

Klasyfikacja enzymów

Enzymy dzielą się na 6 podstawowych grup:

1.      oksydoreduktazy- przenoszą elektrony i wodory z substratu na jakiś akceptor

2.      transferazy- przenoszą z jednego związku na drugi określoną grupę chemiczną

3.      hydrolazy- rozkładające substrat na drodze hydrolizy (tj. z jednoczesnym przyłaczeniem cząsteczki wody. Zalicza się do nich enzymy rozczepiające białka- proteazy, celulozę- celulaza, sacharozę- inwertaza itd.

4.      liazy- rozczepiają pewne grupy, lecz bez udziału hydrolizy

5.      izomerazy- enzymy przebudowujące strokturę cząsteczki, bez jej rozkładu

6.      ligazy- katalizują łaczenie się dwu cząsteczek

Enzymy występujące w jęczmieniu oraz słodkie zaliczane są do hydrolaz, które działają na:

• wiązania estrowe
• wiązania glikozydowe
• wiązania eterowe
• wiązania peptydowe
• wiązania niepeptydowe
• wiązania bezwodników kwasowych
• wiązania węgla

Do enzymów z grupy hydrolaz zalicza się:

• hydrolazę estrów glicerolowych
• anhydrolazę fosfolipidów
• fosfohydrolazę monoestrów ortofosforanowych
• fosfohydrolazę mezo-inozylosześciofosforanu

Do grupy hydrolaz i podgrupy hydrolaz glikozydów zalicza się :

• α-amylazę
• β-amylazę
• laminaranaza
• oligo-1,6- glukozydaza

Enzymy proteolityczne znajdujące się w jęczmieniu oraz słodzie można podzielić na:

• endopeptydazy
• egzopeptydazy

Przedstawicielem endopeptydaz jest papaina, która ma zdolność do rozkładu peptydów, amidów oraz estrów.

Przedstawicielem egzopeptydaz jest hydrolaza glicyloglicyny. W wyniku działania egzopeptydaz powstają aminokwasy.

Źródło: Władysław Dylkowski.- Browarnictwo. WSiP. Warszawa; Aleksander Lempka (red.)- Towaroznawstwo produktów spożywczych. PWE. Warszawa; Tadeusz Pazera, Tadeusz Rzemieniuk- Browarnictwo. WSiP. Warszawa. 1998