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L’amylolyse – choisir sa température d’empâtage

Nous reprenons le chemin des bancs de l’école pour continuer à discuter des enzymes et plus particulièrement de l’amylolyse : La bière une histoire ‘enzymes – partie 2!

Souvenez-vous, nous vous avions présenté les enzymes et leur fonctionnement ainsi que les processus enzymatiques pendant le maltage. Cette fois-ci nous nous intéressons spécifiquement à l’empâtage.

L’amidon, le substrat de l’amylolyse

Nous vous avions déjà présenté l’amidon par ici, pourquoi ne pas retourner y chercher les bases.

Où trouve-t’on l’amidon?

L’amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polysaccharide ou polyoside) composé de chaînes de molécules de D-glucose (sucre simple). Il s’agit d’une molécule de réserve pour les végétaux supérieurs et un élément courant de l’alimentation humaine.

L’amidon est une molécule de stockage de glucides
et donc une réserve d’énergie chez les plantes.

L’amidon se trouve dans les organes de réserve de nombreuses plantes. Chez les céréales, l’amidon est contenu dans l’endosperme du grain.

Anatomie d'un grain de céréale brassage biere
Anatomie d’un grain de céréale

Composition chimique

L’amidon est un homopolysaccharide constitué par des résidus de D-glucopyranose. Ces molécules de glucose en conformation 4C1 se retrouvent sous la forme de deux structures : l’amylose et l’amylopectine.

Nous avons déjà un peu parlé des sucres dans un article, pour en savoir plus sur les glucides, carbohydrates, oses et osides, c’est par ici!

1/ L’amylose est une structure linéaire constituée par un enchaînement de résidus de D-glucose (600 à 1000). L’amylose représente 20 à 30% de la masse en amidon.

2/ L’amylopectine est une structure ramifiée plus abondante que l’amylose. La chaîne totale peut faire entre 10 000 et 100 000 unités glucose. Elle représente 70 à 80% de la masse en amidon.

L’amylopectine est constituée par 3 chaînes différentes. Le premier type de chaîne correspond à celle qui porte le résidu de D-glucopyranose. Les chaînes B les plus internes sont constituées par des enchaînements de l’ordre de 40 à 45 résidus de glucose. Les chaînes A qui viennent se greffer sur les chaînes B sont plus courtes et renferment de l’ordre de 15 à 20 résidus de glucose.

La gélatinisation de l’amidon

L’amylopectine est responsable des propriétés de gélatinisation de l’amidon.

Le chauffage, en excès d’eau, d’une suspension d’amidon à des températures supérieures à 50°C entraîne un gonflement irréversible des grains et conduit à leur solubilisation (perte de la structure) : c’est la gélatinisation.

La gélatinisation de l’amidon est un processus physico-chimique qui consiste en l’hydrolyse des liaisons intermoléculaires de l’amidon en présence d’eau et de chaleur permettant aux sites de liaisons hydrogène de se lier aux molécules d’eau.

Cette réaction irréversible dissout les granules d’amidon dans l’eau. L’eau agit comme un plastifiant et la gélatinisation permet l’attaque des enzymes sur l’amidon.

L’amidon gélatinisé est plus accessible par les enzymes diastasiques (les enzymes de l’amylolyse).

On obtient un empois qui est constitué par des grains d’amidon gonflés.

En fonction des céréales, les températures de gélatinisation de l’amidon diffèrent légèrement :

CéréaleTempératures de gélatinisation de l’amidon
Orge58 – 65°C
Blé58 – 64°C
Seigle57 – 70°C
Avoine57 – 72°C
Sorgho69 – 75°C
Maïs72 – 78°C
Riz70 -85°C

Les transformations enzymatiques pendant l’empâtage

L’amylolyse

L’amylolyse est une réaction biochimique qui aboutit à la lyse (dégradation) de l’amidon. Cette réaction optimisée en brasserie, conduit à la fragmentation de l’amidon en sucres plus simples.

L’amylolyse est la réaction qui se déroule pendant l’empâtage. Voici notre animation pédagogique qui vous explique cela de manière ludique :

La transformation enzymatique s’effectuera toujours sur un amidon qui aura subi l’étape de gélatinisation dont nous vous avons parlé dans le paragraphe précédent.

L’augmentation de la teneur en eau au niveau du grain augmente les déplacements (par diffusion) des enzymes sur les macromolécules. Cette vitesse de diffusion est d’autant plus grande que la température est plus élevée. Les conditions environnementales optimales (pH, température…) dépendront de l’enzyme.

L’amylolyse produit :

  • Des sucres fermentescibles : Certains sucres produits pendant l’amylolyse seront ensuite utilisés par les levures pendant la fermentation (les sucres fermentescibles) pour produire alcool et CO2 ;
  • Des sucres non fermentescibles : D’autres sucres (non fermentescibles) ne seront pas dégradés et seront présents dans la bière finale. Elles apporteront du corps, de la rondeur à la bière. Nous avons présenté l’utilisation de sucres non fermentescibles et leurs effets dans la fabrication de la bière.

Source : https://biochim-agro.univ-lille.fr/polysaccharides/co/polysaccharides_1.html

L’amylolyse est une réaction de saccharification. Les saccharifications sont les réactions biochimiques qui consistent à transformer les sucres complexes en sucres simples.

Les enzymes contenues dans les malts et responsables de l’amylolyse sont les bêta-amylases et les alpha amylases. Cependant d’autres enzymes jouent également un rôle clé dans la fabrication de la bière, nous en parlerons également.

Les enzymes diastasiques, celles qui dégradent l’amidon (l’alpha et la bêta- amylase) travaillent mieux entre 55 et 65°C. Mais la fourchette de température généralement acceptée pour la gélatinisation est de 60 et 65°C et peut monter jusqu’à 67°C en fonction de la variété d’orge et des conditions de sa culture. L’alpha amylase travaille mieux entre 60 et 70°C alors que la bêta amylase entre 55 et 65°C.

Vous l’avez compris le travail du brasseur consiste à chercher l’activation des enzymes en jouant sur les températures de son empâtage pour créer le profil de sa bière. Voyons ça de plus près!

Fonctionnement des bêta-amylases

Les bêta-amylases sont “constitutives” alors que les alpha-amylases sont “induites” (production au moment de la sortie de dormance des graines). Ceci signifie que les bêta amylases sont naturellement présentes en abondance chez les végétaux.

Ces exo-enzymes sont capables de couper les liaisons 1,4 glycosidiques à partir de l’extrémité terminale des chaînes saccharidiques (amylose ou amylopectine). Les bêta amylases vont produire du maltose (disaccharides formés de 2 unités de glucoses) lorsque les conditions environnementales se situent entre 50 et 70°C et pH 5,2.

Le maltose sera ensuite dégradé est alcool (and co.) lors de la fermentation.

L’amylose est hydrolysé à 100% alors que l’amylopectine ne sera hydrolysée qu’à 55-60%.

La bêta amylase se dégrade rapidement et de manière irréversible quand la température monte au dessus de 70°C. Si la température redescend dessous les 70°C, la bêta amylase ne sera pas activée de nouveau.

Bêta amylase
SubstratAmylose principalement et amylopectine dans une moindre mesure
ProduitSucre fermentescible : le maltose
Température de fonctionnementEntre 50 et 70°C
Pic d’activité62°C
Température de dénaturation71°C
pH optimal de fonctionnementpH 5,4 – 5,5

Fonctionnement des alpha-amylases

L’alpha amylase est produite pendant la germination et donc pendant le maltage. Souvenez-vous!

L’embryon de grain excrète un facteur de croissance (hormone),
l’acide gibbérellique (Gibberellic acid GA) qui s’oriente vers l’aleurone et
induit la formation des enzymes telles que alpha-amylases et dextrinases

L’ alpha-amylase est une endohydrolase qui coupe spécifiquement les liaisons 1,4 glucosidiques en libérant des maltodextrines de taille variable (6 à 8 résidus de glucose avec quelques fois 2 branchements en 1,6). L’alpha amylase a la particularité de produire également des sucres fermentescibles comme le maltotriose, le maltose et le glucose (respectivement 3, 2 et 1 résidu de glucose).

L’alpha amylase coupe donc les chaînes d’amylose ou d’amylopectine (elle n’est pas gênée par les embranchements) un peu partout. Elle libère principalement de grosses molécules qui ne seront pas métabolisées par les levures. Ce sont les sucres non-fermentescibles. Mais elle libère également des sucres fermentescibles.

Les conditions optimales de fonctionnement de l’alpha amylase sont des températures comprises entre 64 et 75°C et un pH entre 4,7 et 5,4.

Alpha amylase
Substratamylose et amylopectine
ProduitSucre non-fermentescible : les maltodextrines mais aussi des molécules plus petites comme le maltotriose, le maltose et le glucose
Température de fonctionnementEntre 64 et 75°C
Pic d’activité70°C
Température de dénaturation77°C
pH optimal de fonctionnementpH 5,6 et 5,8

Les paliers de température pour convertir l’amidon

Comment choisir la température pendant son empâtage?

Tout dépend de ce que l’on recherche…

Reprenons avec un graphique, les informations que nous venons d’aborder :

source : J. Palmer, Wizard, Narziss
64 et 70°C pour favoriser le fonctionnement des 2 enzymes

Le brasseur peut volontairement choisir de travailler sur la fourchette de température qui permet le fonctionnement des 2 enzymes diastasiques. La bière obtenue sera équilibrée. Le moût comportera des sucres fermentescibles et non fermentescibles. La bière sera alcoolisée et sucrée.

Le monopalier le plus classiquement réalisé se situe à 67 ou 68°C pendant 30 à 45 minutes : Bon rendement d’extraction de sucres, bonne fermentabilité (teneur en sucres fermentescibles) et bon corps (teneur en sucres non fermentescibles)

Il s’agit d’un bon compromis, facile à réaliser pour le débutant. Le brasseur effectue un monopalier, un seul palier de température moyen.
La bière est “équilibrée“.

50 et 70°C pour favoriser le fonctionnement de la bêta amylase

Le brasseur peut également choisir d’effectuer un monopalier pour favoriser la production d’alcool. Dans ce cas il choisit de placer son palier entre 50 et 70°C pour activer la bêta amylase.

Vous obtiendrez une grande proportion de sucres fermentescibles (maltose). Ces sucres seront métabolisés par les levures et seront donc à l’origine de la production d’alcool.

Le palier le plus classiquement réalisé pour activer la bêta-amylase se situe à 62°C pendant 30 à 60 minutes : on dit que la fermentabilité de ce moût est plus élevée (plus haute teneur en sucres fermentescibles). La bière aura moins de corps.

Un palier entre 50 et 70°C favorise donc l’obtention de bière alcoolisée et peu sucrée.
La bière est dite “sèche“.

64 et 75°C pour favoriser le fonctionnement de l’alpha amylase

Le brasseur peut choisir d’effectuer une monopalier pour favoriser la production de sucres non fermentescibles. Il choisit de placer son palier entre 64 et 75°C pour activer préférentiellement l’alpha amylase.

Vous obtiendrez une grande proportions de sucres non fermentescibles (malto dextrines). Ces sucres ne seront pas métabolisés par les levures et apporteront donc de la rondeur, du corps à votre bière.

Le palier le plus classiquement réalisé pour activer l’alpha amylase se situe à 70°C pendant 30 minutes. Le rendement d’extraction des sucres est toujours bon, la fermentabilité est plus faible. Ce palier est utilisé pour obtenir des bières faibles en alcool (ales légères) ou les bières riches avec du corps (“heavy body beers”).

Un palier entre 64 et 75°C favorise l’obtention de bière sucrée.
La bière est dire “ronde“, elle a du “corps“.

Le multipalier pour travailler l’alcoolisation et la rondeur de la bière à la fois

La méthode d’infusion en monopalier est la plus simple à mettre en œuvre et vous donnera de très bons résultats. Mais vous avez également la possibilité d’effectuer plusieurs paliers de températures : c’est la méthode multipalier.

Le brasseur a la possibilité d’effectuer un premier palier entre 55 et 60°C pour favoriser le fonctionnement de la bêta amylase. Il effectue ensuite un second palier entre 65 et 70°C pour favoriser le fonctionnement de l’alpha amylase.

C’est en passant plus ou moins de temps sur chaque palier que le brasseur accentue le profil de sa bière.

L’amidon produit ainsi des sucres fermentescibles et non fermentescibles.
La bière résultante sera à la fois alcoolisée et ronde.
La bière est “complexe“.

Vous avez noté que nous ne parlons ici que de la température. Or le fonctionnement des enzymes est également dépendant d’autres facteurs dont le pH et le ratio d’empâtage (la quantité d’eau par rapport à la quantité de céréales). La température est le facteur le plus influant et le plus facile à travailler et à maîtriser, commencez donc par là!

Pour mieux connaître le ratio d’empâtage, nous vous conseillons la lecture de notre article : calculer son volume d’empâtage. Pour le pH, c’est un vaste sujet que nous n’avons pas encore abordé, coming soon!

Savez-vous que plus le malt est coloré ou “touraillé”,
moins il libérera de sucres pendant l’empâtage?
Pour en savoir plus : les malts de base.

Les autres paliers de température pendant l’empâtage

Les limite-dextrinases

Les limites-dextrines sont les résidus d’amidon que les alpha et les bêta amylases n’arrivent pas à hydrolyser. Ce sont ces petites “parties” correspondantes aux embranchements.

Les limites-dextrinases catalysent l’hydrolyse des liaisons osidiques α-D-(1→6) de l’amylopectine. Le plus petit glucide qu’elle peut libérer à partir d’une liaison α-(1→6) est le maltose. Les limites-dextrinaes sont des enzymes diastasiques, elles participent à la conversion de l’amidon.

Pour activer son fonctionnement, un palier entre 55 et 60°C
à un pH d’environ 5,1 est nécessaire.

L’activité des limites dextrinases pourrait réduire les maltodextrines produites par les alpha amylases (moins de sucres fermentescibles, perte de la rondeur de la bière). Or le passage de la température au-dessus des 65°C inactive cette enzyme. L’action des limites-dextrinases est donc assez réduit dans notre cas.

Limite-dextrinase
SubstratLimite-dextrines (embranchements de l’amylopectines)
ProduitMaltose
Température de fonctionnementEntre 60 et 67°C
Pic d’activitéEntre 60 et 65°C
pH optimal de fonctionnementpH 4,8 et 5,4

Les phytases

Les phytases font partie des nombreuses enzymes naturellement présentes dans les céréales.

À des températures de 30 à 52°C, les phytases convertissent la phytine en acide phytique,
abaissant ainsi le pH du moût.

En raison de sa sensibilité à la chaleur, la phytase n’est présente que sur les malts séchés à basse température (les malts de base). Le processus de conversion est lent et nécessite au moins 60 minutes pour que le pH change de façon significative.

Traditionnellement, un palier “phytase” ou palier acide était utilisé pour les malts de pilsner sous-modifiés (peu de capacité à convertir l’amidon) dans des profils d’eau douce (pils tchèques). Aujourd’hui, les acides de qualité alimentaire ou le malt acidulé peuvent être utilisés à la place de ce palier.

Phytase
SubstratPhytine
ProduitAcide phytique
Température de fonctionnementEntre 35 et 45°C
Pic d’activité35°C
Température de dénaturation60°C
pH optimal de fonctionnementpH 4,5 et 5,2

Les glucanases

Les bêta glucanes sont des glucides présents dans la couche protéique entourant les molécules d’amidon dans les céréales. Ces bêta glucanes sont présents en plus grande proportion dans le seigle, le blé, l’avoine, les malts sous modifiés et les céréales non maltées.

Réaliser un palier à 40 à 48°C pendant 20 minutes permet de
diminuer le trouble apporté par les bêta glucanes ainsi que d’éventuels problèmes de filtration.

Les bêta-glucanases sont les enzymes qui dégradent les bêta-glucanes. Il existe de nombreuses glucanases, la plus importantes est la 1,4 bêta glucanase dont la température optimale de fonctionnement se situe à 45°C;

Bêta glucanase
Substratbêta glucane
Produit
Température de fonctionnementEntre 40 et 48°C
Pic d’activité45°C
Température de dénaturation60°C
pH optimal de fonctionnementpH 4,5 et 5,5

Les protéinases et peptidases

Pour réaliser un palier protéolytique, portez votre moût à 45-50°C pendant 10 à 30 minutes.

Le palier protéolytique permet la lyse (dégradation) des protéines. Le but est de placer le moût à la température d’activation des enzymes dégradant les protéines : les protéases et les peptidases.

Les protéines sont naturellement présentes dans votre moût, elles sont apportées par vos malts. Selon les céréales que vous aurez choisies, votre moût comportera plus ou moins de protéines. Les protéines apportent de la turbidité au moût et donc à la bière.

Les bières au blé (bières blanches, bières de froment, weiss, weizen, witbier) sont réputées pour leur forte teneur en protéines. En effet, les céréales telles que le blé, l’avoine, le seigle apportent plus de protéines que l’orge.

De manière générale, les grains crus (non maltés) sont riches en protéines.

Ces protéines ont également un rôle dans la tenue de votre mousse ou rétention de tête. Si vous dégradez vos protéines, votre bière sera plus limpide mais arborera moins de mousse.

Ce palier protéolytique permet la libération de produits de dégradation des protéines : les peptides et les acides aminés.

Le « Free Amino Nitrogen » (FAN) est l’azote aminé libre en français. Ces FANS seront des nutriments pour nos levures pendant la fermentation.

Protéase ou protéinase
Substratprotéines
Produitpeptides
Température de fonctionnementEntre 20 et 65°C
Pic d’activitéEntre 45 et 55°C
Température de dénaturation68°C
pH optimal de fonctionnementpH 5 et 5,5
Peptidase
Substratpeptides
Produitacides aminés, FAN
Température de fonctionnementEntre 20 et 67°C
Pic d’activitéEntre 45 et 55°C
Température de dénaturation63°C
pH optimal de fonctionnementpH 5 et 5,5

Le mash-out

Le mash-out est le palier de température réalisé à la fin de l’empâtage. La température est en général montée jusqu’à 76 à 80°C pendant 10 à 15 minutes dans le but d’inactiver les enzymes.

Ceci aurait pour conséquences de figer le profil de sucres du moût, de solubiliser les sucres tout en diminuant la viscosité du moût (et donc d’améliorer la filtration), d’accélérer l’entrée en ébullition.

Ce palier est controversé.

Pour connaître plus en détail le mash-out et avoir notre avis sur le sujet : mash-out!

Petit brasseur, où en es-tu?

Pour aller plus loin :

Es-tu incollable sur les enzymes de l’amylolyse?

Es-tu “team monopalier” ou “team multipalier”?

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La bière, une histoire d’enzymes – partie 1

Glucosidase_enzyme brassage biere

Les enzymes pendant le brassage de la bière : vaste sujet.

On souhaite vous apporter des réponses à vos questions sur les processus enzymatiques pendant le brassage! Cependant comment parler amylases, amylolyse et palier de température et pH si nous n’avons pas commencé par présenter ce qu’est une enzyme… ?

Cet article devenant très rapidement énorme!! Nous avons décider de le partager un 2 parties.

Cette semaine, les protagonistes sont les enzymes bien évidemment, on vulgarise tout ça : Comment les a-t’on découvertes, quel est leur fonctionnement, comment leur structure joue t’elle un rôle dans tout ça et comment sont-elles inactivées ?

Nous vous présenterons également une partie des processus enzymatiques qui se déroulent pendant le maltage.

Dans notre article de la semaine prochaine, nous vous présenterons les processus enzymatiques pendant l’empâtage.

Bonne lecture :

Les enzymes : des catalyseurs

Une enzyme est une protéine dotée de propriétés catalytiques. Presque toutes les biomolécules capables de catalyser des réactions chimiques dans les cellules sont des enzymes.

Le préfixe “bio” dans le terme Bio-molécules exprime l’idée de “vivant”.
Les bio-molécules sont les molécules que l’on retrouve dans les êtres vivants.

Les enzymes sont donc des catalyseurs du monde vivant.

Vous ne savez pas ce qu’est un catalyseur? Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction chimique ou biochimique (maintenant vous comprenez cette distinction).

En biologie, dans les cellules, les enzymes, très nombreuses, jouent ces rôles d’accélérateur (de catalyseurs) dans les processus biochimiques : métabolisme digestif, de la reproduction, de la transcription de l’information génétique, les sciences du génome, le yaourt, la pâte à pain… ET la fabrication de la bière!

La plupart du temps, les enzymes ont un nom doté du suffixe -ase :
hydrolase, invertase, oxydoréductase, lyase, ligase, isomérase, transférase etc. etc.
Très sexy non?

Découverte des enzymes

La première enzyme, la diastase, a été isolée en 1833 par Anselme Payen et Jean-François Persoz. Après avoir traité un extrait aqueux de malt à l’éthanol, ils précipitèrent une substance sensible à la chaleur et capable d’hydrolyser l’amidon, d’où son nom de diastase forgé à partir du grec ancien ἡ διάστασις (à vos souhaits) désignant l’action de cliver.

Il s’agissait en réalité d’une amylase.

Anselme Payen

COCORICO, deux chimistes français sont à l’origine de la découverte de la première enzyme! Et en plus, cette enzyme est celle qui nous intéresse tout particulièrement, celle qui catalyse l’hydrolyse de l’amidon, l’amylase!

Une diastase est une glycoside-hydrolase qui catalyse l’hydrolyse de l’amidon, essentiellement en maltose. Ce terme recouvre à l’origine plusieurs amylases :

  • α-amylase,
  • β-amylase,
  • γ-amylase.

Mais alors que signifie le terme pouvoir diastasique ?

On parle parfois de malt à “pouvoir diastasique”.

Il s’agit des malts dont le potentiel de dégradation de l’amidon est élevé : ces malts comportent beaucoup d’amidon et beaucoup d’enzymes de dégradation de l’amidon.

Vous avez déjà compris que plus le malt est coloré plus son pouvoir diastasique est faible. Nous allons comprendre ceci dans quelques minutes.

Fonctionnement des enzymes

Une enzyme agit en abaissant l’énergie d’activation d’une réaction chimique, ce qui accroît la vitesse de réaction.

Est-ce que vous me suivez toujours ?

Autrement dit :

Les enzymes permettent à des réactions de se produire des millions de fois plus vite qu’en leur absence. Un exemple extrême est l’orotidine-5′-phosphate décarboxylase, qui catalyse en quelques millisecondes une réaction qui prendrait, en son absence, plusieurs millions d’années.

Attention, ça pique les neurones (seulement pour les curieux scientifiques) :

Diagramme d’une réaction catalysée montrant l’énergie E requise à différentes étapes suivant l’axe du temps t. Les substrats A et B en conditions normales requièrent une quantité d’énergie E1 pour atteindre l’état de transition AB, à la suite duquel le produit de réaction AB peut se former. L’enzyme E crée un microenvironnement dans lequel A et B peuvent atteindre l’état de transition AEB moyennant une énergie d’activation E2 plus faible. Ceci accroît considérablement la vitesse de réaction.

Intéressant non ?

L’enzyme n’est pas modifiée au cours de la réaction.

Les molécules initiales (A et B dans notre exemple précédent) sont les substrats de l’enzyme, et les molécules formées à partir de ces substrats sont les produits de la réaction (le produit AB).

Prenons un autre exemple de réaction :

Presque tous les processus métaboliques de la cellule ont besoin d’enzymes pour se dérouler à une vitesse suffisante pour maintenir la vie. Les enzymes catalysent plus de 5 000 réactions chimiques différentes. L’ensemble des enzymes d’une cellule détermine les “voies métaboliques” possibles dans cette cellule.

Métabolique : provient du métabolisme.
Métabolisme : Ensemble des transformations chimiques et biologiques qui s’accomplissent dans l’organisme.

L’étude des enzymes est appelée enzymologie.

Le site actif des enzymes change de forme en se liant à leurs substrats. Ainsi, l’hexokinase présente un fort ajustement induit qui enferme l’adénosine triphosphate et le xylose dans son site actif. Les sites de liaison sont représentés en bleu, les substrats en noir et le cofacteur Mg2+ en jaune.

Structure et dénaturation des enzymes

Les enzymes sont généralement des protéines globulaires (=de forme sphéroïde) qui agissent seules ou en complexes de plusieurs enzymes ou sous-unités.

Comme toutes les protéines, les enzymes sont constituées d’une ou plusieurs chaînes polypeptidiques repliées pour former une structure tridimensionnelle.

Un polypeptide est une chaîne d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. On parle de polypeptide lorsque la chaîne contient entre 10 et 100 acides aminés.
Et pour aller plus loin, sachez que les protéines sont elles constituées de plusieurs chaînes de polypeptides (la boucle est bouclée).

La séquence en acides aminés de l’enzyme détermine la structure de cette dernière, structure qui, à son tour, détermine les propriétés catalytiques de l’enzyme. Ce qui signifie que si la structure de l’enzyme est dégradée, l’enzyme n’a plus d’effet catalytique.

On parle de dénaturation.

La structure des enzymes est altérée (dénaturée) lorsqu’elles sont chauffées ou mises en contact avec des dénaturants chimiques, ce qui a généralement pour effet de les inactiver.

Dans le cas de nos enzymes pendant le maltage, la montée en température qui permet la coloration du grain de céréale va donc inactiver les enzymes. Le pouvoir diastasique est moindre dans les malts colorés!
Et pendant l’empâtage, le mash-out cette hausse de la température du moût permet également d’inactiver les enzymes de l’amylolyse!

Les enzymes dans la fabrication de la bière

Quand on s’intéresse à la fabrication de la bière, les enzymes, on en entend parler en permanence !

Le malteur crée un réveil enzymatique.

Le malteur avec sa germination forcée, veut préparer nos petits soldats à jouer leur rôle pendant le brassage. Pour cela, il travail sur les conditions environnementales du grain : l’humidité, la température, la teneur en oxygène.

L’embryon puise dans ces réserves d’amidon pour commencer à se développer;

Des protéinases et des peptidases entrent en action pour commencer la dégradation de l’albumen du grain.

Source : ETUDE DU MALTAGE ARTISANAL DE L’ORGE BRASSICOLE POUR SON DÉVELOPPEMENT EN CIRCUIT COURT EN WALLONIE – Hugo Robert – 2016-2017

L’embryon de grain excrète un facteur de croissance (hormone), l’acide gibbérellique (Gibbérellic acid GA) qui s’oriente vers l’aleurone et induit la formation des enzymes telles que alpha-amylases et dextrinases. Les bêta-amylases existent déjà dans l’endosperme. Ces enzymes sont nécessaires pour dégrader l’amidon dans l’albumen et les faire migrer vers l’embryon en profitant de l’eau absorbée.

Cependant le malteur doit stopper le travail des enzymes pour conserver le pouvoir diastasique du grain afin qu’il puisse être utilisé par le brasseur. Il opère cela par élévation de température, c’est le touraillage.

Pour aller plus loin, vous pouvez accéder à notre formation les secrets des malts.

Le brasseur réalise l’amylolyse pendant l’empâtage

Pendant l’empâtage ensuite, le brasseur en plongeant ses malts dans de l’eau et en réalisant différents paliers de température déclenche l’amylolyse.

L’amylolyse est le processus de dégradation de l’amidon. Cette dégradation est réalisée par des enzymes, les amylases qui scindent les molécules d’amidon en de plus petites molécules.

Dans notre article l’amylolyse, choisir son palier d’empâtage, nous vous présentons comment se déroule l’amylolyse, quelles sont les enzymes clés de cette réaction, comment fonctionnent-elles et quel rôle peut avoir le brasseur au milieu de tout ça!

On récapitule

Les enzymes :

  • Une enzyme est une molécule qui accélère les réactions biochimiques.
  • En général son nom se termine par le suffixe -ase.
  • L’enzyme accélère la vitesse de la réaction en abaissant son énergie d’activation.
  • L’enzyme “fonctionne” grâce à sa structure en 3D, si elle perd sa structure elle ne “fonctionne” plus. C’est la dénaturation de l’enzyme.
  • Les enzymes sont dénaturées par, entres autres, la chaleur.
  • Le pouvoir diastasique d’un malt correspond à sa capacité à produire beaucoup de sucres pendant l’empâtage. Un pouvoir diastasique élevé caractérise un malt riche en amidon et en enzymes de dégradation de l’amidon.

Petit brasseur, où en es-tu?

Alors moi je m’éclate à écrire ce type d’articles, celui où j’essaie de vulgariser les termes scientifiques qu’on peut rencontrer dans le quotidien ou dans le brassage. Dans l’article sur les sucres de brassage par exemple, j’abordais les notions de glucides, oses, osides.

Mais toi qu’en penses-tu? Utile, intéressant, hors sujet?

Une question que tu aimerais voir traiter sur notre blog, n’hésite pas à nous contacter pour en discuter!

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3 méthodes d’empâtage/filtration

Empâtage, quelle méthode choisir?

Nous avons décidé de vous montrer, en vidéos, 3 méthodes d’empâtage et filtration. Nous comparons pour vous les avantages et inconvénients de chacune de ces techniques :

  • une cuve de brassage puis passage en cuve filtrante,
  • une cuve de brassage avec la méthode de “brew in a bag” (BIAB) ou brassage en sac,
  • une cuve automatisée de type Klarstein, Brewmonk, Ace, Arsegan, EasyBrew, Brewbacon, Brewdevil.

Attention, cette liste n’est pas exhaustive. Il existe d’autres méthodes et d’autres matériels pour empâter. Nous présentons ici notre manière de faire et comme tu le sais déjà, tu en trouveras autant qu’il n’y a de brasseurs 😉 L’idée est de t’inspirer et de tester puis de t’approprier et de créer ta méthode à toi!

Mais commençons par la théorie. L’empâtage est l’étape qui permet d’extraire les différents sucres des céréales afin d’obtenir le moût, ce “jus” sucré dont raffolent les levures.

La méthode à l’extrait de malt

Nous avons précédemment évoqué que les sucres peuvent être obtenus à partir d’un extrait de malt fabriqué par des industriels. Le principe de cette méthode consiste donc à réhydrater une poudre ou à diluer un liquide visqueux.

Pour fabriquer cette matière première, les industriels ont réalisé un empâtage tout grain (voir paragraphe suivant) et ont concentré ou déshydraté le moût pour faciliter le brassage.

Pour illustrer ces 2 techniques, nous avons testé pour vous :

Si tu souhaites créer ta propre bière de A à Z, intéresse-toi donc à la méthode tout grain.

L’empâtage “tout grain”

L’empâtage tout grain est la vraie méthode traditionnelle de brassage, certes plus complexe. Elle consiste à obtenir les sucres fermentescibles à partir de céréales.

Concassage de notre bière de noël

L’amidon

Replongeons-nous aux origines du brassage avec notre article “Point d’orge” pour comprendre que :

  • La molécule clé renfermée par les céréales est l’amidon ;
  • Grâce à sa dégradation (l’amylolyse) pendant l’empâtage, des molécules glucidiques sont créées : les maltoses et les dextrines ;
  • Les maltoses, sucres simples sont fermentescibles, la levure pourra les utiliser comme substrat pour produire alcool et CO2 ;
  • Les dextrines, sucres plus complexes, sont non fermentescibles. Ils apporteront de la rondeur à la bière.

Ces deux types de sucres ont donc leur importance dans une bière.

Les enzymes et paliers de température associés

L’empâtage est l’étape qui consiste à infuser dans de l’eau chaude des céréales préalablement maltées et concassées. Le brasseur, en réalisant divers paliers de températures, va libérer les enzymes nécessaires à l’extraction des sucres qu’il recherche :

  • L’Alpha-amylase dont l’action sur l’amidon va produire des sucres non fermentescibles :  apportera donc de la rondeur à ta bière. Sa température optimale d’activité est de 70°C (68-75°C).
  • La Bêta-amylase : favorise l’apparition des sucres fermentescibles. Les levures prennent le relai et assureront la transformation des sucres fermentescibles en alcool et gaz carbonique. Sa température optimale d’activité est à 62°C (60-65°C).

Il existe d’autres paliers de température qui peuvent avoir un impact sur le profil de la bière finale. Nous réaliserons un article dédié.

L’activation des enzymes

Le monopalier est la méthode la plus simple et aboutit néanmoins à la création de très bonnes bières. Le principe consiste à créer un palier de température situé entre 65 et 67°C pendant toute la durée de l’empâtage.

Cette température permet de libérer des alpha- et des bêta-amylases et donc d’obtenir un profil de moût comportant des sucres fermentescibles ou non, en proportion plus ou moins équivalente.

Le multipalier consiste à monter progressivement la température en réalisant des paliers plus ou moins longs aux cibles. Ce process permet la fabrication de bières plus complexes : bières légères ou plus alcoolisées, bières plus rondes ou à l’inverse plus sèches.

Les méthodes de montée en température

L’empâtage se réalise :

  • Par infusion en chauffe directe. Avec cette méthode, les céréales concassées sont placées dans un grand volume d’eau chaude placée sur une source de chaleur. Le brasseur utilise une marmite/cuve sur un brûleur au gaz ou il peut utilise une cuve électrique par exemple.
  • Par infusion en contenant thermiquement isolé. C’est la méthode de la glacière. Le principe consiste à monter la température de son eau puis d’y verser les céréales. L’infusion se réalise. Si la température doit être ajustée, le brasseur ajoute de l’eau froide ou chaude en prenant note des quantités ajoutées pour réaliser ses calculs de volume de rinçage.
  • Par décoction. Ici, une partie du mélange eau/céréale est prélevée et montée en température avant d’être réinjectée dans le mélange. La température de l’extrait prélevé est montée très haut afin d’obtenir la température cible dans le contenant global. Ces bières possèdent donc un caractère très malté.

De notre côté, nous brassons en infusion par chauffe directe depuis nos débuts et ça reste la méthode la plus largement utilisée en brassage amateur. La glacière est plus largement connue outre-Atlantique mais commence à arriver de nos contrées.

Comment réaliser votre empâtage?

Une fois la théorie de l’empâtage en tête, passons à la pratique. Nous avons décidé de vous montrer en vidéos les 3 méthodes d’empâtage/filtration que nous utilisons à la maison.

Si tu as besoin de refaire un point sur le matériel dont tu as besoin pour brasser à la maison, notamment si tu souhaites utiliser un maximum ton matériel de cuisine : Brasser sa bière, les étapes, la matériel.

Un article hyper complet pour t’aider à calculer tes volumes d’eau d’empâtage et de rinçage.

Avant de commencer votre empâtage, vos céréales doivent être concassées.
Pour en savoir plus : Le concassage n’a plus de secret pour toi.

Empâtage en cuve puis passage en seau de filtration

C’est la méthode que nous avons utilisée pendant 5 ans avant de nous intéresser à autre chose! Elle est donc éprouvée et fonctionne bien.

Le matériel

Vous aurez besoin de :

Les avantages

  • Le coût est intermédiaire;
  • Le rendement d’extraction des sucres est bon.

Les inconvénients

  • Cette technique utilise beaucoup de matériel différent. Vous aurez plus de vaisselle à faire et votre brassage sera plus ‘encombrant” dans votre cuisine. Vous devrez donc être organisé!
  • Vous allez jongler entre les différentes contenants (nombreux transferts).

Consultez notre FAQ empâtage.

Empâtage et filtration en Brew In A Bag (Brassage en sac)

Le matériel

Vous aurez besoin :

  • La cuve de brassage électrique ou non d’une cinquantaine de litres. En effet, sans étape de rinçage, vous devez prévoir réaliser votre empâtage dans un plus grand volume d’eau qu’avec les autres techniques ;
  • Le sac de brassage.

Les avantages

  • Le coût est le plus bas des 3 méthodes comparées ici;
  • L’encombrement est minime;
  • Si vous travaillez correctement vous n’aurez pas de rinçage à réaliser, cette étape est donc également la moins chronophage!

Les inconvénients

  • Le poids du sac rempli de céréales : si vous brassez des bières très maltées ou des plus gros volumes de bière, vous aurez parfois jusqu’à 7kg voir plus de céréales à extraire. Et si vous êtes seul, vous devrez redoubler d’ingéniosité pour réussir à placer votre grille de four (certains utilisent des systèmes de poulies.
  • Le rendement d’extraction des sucres est légèrement moins bon.
  • Le volume de la cuve de brassage doit être plus important.

Consultez notre FAQ brew in a bag.

Empâtage et filtration avec une cuve automatisée

Nous t’avons préparé une chouette vidéo (oui, pour toi, et toi et toi aussi qui nous l’avez demandé!), agrémentée d’astuces et de conseils qui nous semblent indispensables! Mais pour en savoir plus commence par lire notre article de présentation d’une cuve automatisée.

Le matériel

Vous aurez besoin :

  • La cuve de brassage automatisée, mais il y a de nombreuses marques et modèles. Si tu penses que ça peut t’être utile nous pouvons te préparer un article comparatif. Fais-nous signe en commentaire.

Les avantages

  • Tout en un : 1 seul équipement pour l’empâtage, la filtration et la suite de votre brassage;
  • Les rendements sont les plus efficaces grâce à la recirculation du moût;
  • Le contrôle des températures beaucoup plus facile à gérer.

Les inconvénients

  • Le coût : c’est la méthode la plus onéreuse;
  • Vous aurez quand même besoin d’une cuve pour faire chauffer l’eau de rinçage;
  • La prise en main du matériel n’est pas aussi simple que pour les deux précédentes.

Voici une présentation de notre cuve Klarstein Mundschenk en vidéo pour vous expliquer les différents éléments si besoin.

Pour débuter le Brew in a Bag nous semble être la solution la plus économique et la plus facile à mettre en œuvre. Et puis si tu souhaites augmenter ta capacité ou améliorer tes rendements, tu pourras ensuite passer à la méthode avec seau de filtration. Mais si tu as le budget, le confort de la méthode en cuve automatisée, te laissera l’esprit libre pour tenter plein d’expérimentations dans un moindre encombrement. C’est vraiment agréable!

Avant de passer à l’ébullition, sais-tu que dès que tu récupères tes premières gouttes après filtration, tu peux procéder à un houblonnage atypique et peu connu?

Petit brasseur où es-tu?

Quelle méthode d’empâtage utilises-tu? Quels sont les avantages et inconvénients qui ont justifié ton choix?

Si tu as encore des questions, laisse-nous des commentaires!

Tu l’auras compris nous mettons les bouchées doubles sur le format vidéo. Nous allons améliorer petit à petit notre technique pour filmer, faire des prises de sons, rendre le tout dynamique et monter tout ça en un minimum de temps (oui pour l’instant j’y passe de nombreuses heures)!

Si tu souhaites ne rien louper, penses à t’abonner à notre Chaîne Youtube pour recevoir une notification à chaque nouvelle vidéo.

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A très vite