utilisation des enzyme dans l’industrie de la bière
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Utilisation des enzyme dans l’industrie de
la bière
L’application industrielle des enzymes - Les industriels se trouvent parmi les premiers à reconnaitre et exploiter l’énorme potentiel des enzymes ,
car ils ont compris que s’il était possible d’accélérer les réactions, les procédés de production
pourraient être réalisés en beaucoup moins de temps, à des températures et des pressions plus basses
ou avec des matières premières moins chères.
- Aujourd’hui le marché mondial des enzymes industrielles se développe rapidement, étant actuellement
valorisé à plus de 2 milliards d’euros par ans.
Industrie des boissons alcoolisés : Brasserie
- Le terme brasserie peut
s'appliquer à un site
industriel où la bière est
fabriquée en grande
quantité (brasseries
Kronenbourg, etc…), tout
autant qu'à un petit
producteur local,
commerçant fabriquant sa
propre bière comme cela était le cas avant l'ère
industrielle : on parle parfois
dans ce cas de brasserie
artisanale, de brasserie d'artisan.
- Dans son sens industriel, une
brasserie est souvent
composée d'un ensemble
de bâtiments où sont
stockées les matières
premières, de réacteurs où
se déroulent les différentes
opérations, et enfin de
bâtiments où est stocké et
conditionné le produit fini,c'est-à-dire la bière.
Production mondial de la Bière - L’Europe est le premier producteur mondial de bière avec une production
annuelle de 340 millions d’hectolitres représentant 25 % de la production
mondiale. La Chine est le deuxième producteur mondial de bière, avec une
production annuelle de 38 millions de tonnes , soit 20 % de la production
mondiale.
Consommation de la Bière
Les enzymes en brasserie
- En brasserie, il y deux substrat principaux : les protéines et l’amidon.
- Ces macromolécules vont être dégradées par quatres enzymes particulièrement importantes :
l’alpha amylase
la beta amylase
la maltase
Dextrinase limite
- Chacune d’elle a des conditions optimales de fonctionnement.
- La surveillance de la température et du pH sont les deux éléments clé.
- Le bon fonctionnement de ces enzymes est fondamental pour réaliser un bon brassage,
c’est pour cela que cette phase comprends plusieurs paliers de température pour un pH
qui doit se situer aux environs de 5,4 - 5,6.
- Le nom de brassage vient du fait qu’il faut continuellement tourner dans la casserole pour
que la température soit homogène dans l’entièreté du moût.
La bière est une boisson alcoolisée , Pour la produire par transformation
de matières amylacées par voies enzymatiques et microbiologiques .
Il est nécessaire d’avoir comme composés essentiels :
- Eau de très bonne qualité : l’eau constitue 80 à 90 % de la bière. Ses
qualités sont donc très importantes, elles sont à l’origine de la clarté et
du goût de la bière. Elle permet au malt et au houblon de libérer leurs
sucres et leurs arômes .
- Malt (essentiellement d’orge mais également de froment pour
la Weizenbier, et parfois d'avoine, surtout à titre de complément) .
Production de la bière
- Houblon : il contient des acides (isohumulone et lupulone ) qui stabilisent la bière et lui procurent
son amertume, ainsi que des huiles essentielles qui enrichissent ses arômes. En outre le houblon est un
conservateur naturel.
D’autre part, on peut aussi utiliser :
- Grains crus (non maltés mais cuits, notamment du froment pour la bière blanche et le lambic, du riz) .
- Epices telles que la coriandre, l’écorce d’orange, le chanvre, le miel, le caramel...
Mode de fabrication
Le maltage
4 étapes :
1. le trempage : qui consiste à mettre
l'orge à tremper pendant une dizaine
d'heures.
2. la germination : l'orge va commencer
à germer, et donc, produire des enzymes
telles que l'amylase.
3. le touraillage : sécher le malt vert (son
humidité passe de 45 % à 4 %) dans un
four à air à une température de 40 °C
durant une trentaine d'heures.
4. le dégermage : qui consiste à débarrasser le malt de ses radicelles. À l'issue de cette
étape, le « malt » peut être conservé près d'un an.
La saccharification
• La saccharification consiste à transformer les sucres
complexes (amidon) contenus dans le grain en sucres
simples fermentescibles, grâce à l'action des enzymes
du malt, activées par chauffage.
• l'infusion par palier : on chauffe l'eau avec la maische,
ou on incorpore à intervalle régulier de l'eau très
chaude.
• C'est une méthode très flexible et précise.
L'aromatisation ou houblonnage
C'est à cette étape que l'on incorpore le houblon et
parfois des épices. Le mélange est porté à
ébullition.
L'ébullition est propice à l'apparition des saveurs
amères. L'amertume provient essentiellement d'une
résine jaunâtre produite par les cônes femelles du
houblon : la lupuline.
L'ébullition a pour principal intérêt de détruire les
enzymes dont le rôle est alors terminé.
La fermentation
La fermentation est l'étape à laquelle on ajoute des levures afin de produire l'alcool. Le « levain » est la quantité de levure nécessaire pour ensemencer tout ou partie du moût destiné à la fermentation.
la fermentation basse : elle se déroule à une température comprise entre 5 °C et 14 °C. L'une des levures utilisée est la Saccharomyces uvarum.
la fermentation haute : elle se déroule à une température comprise entre 15 °C et 20 °C. L'une des levures utilisée est la Saccharomyces cerevisiae.
la fermentation spontanée : la fermentation spontanée : elle se déroule sans ajout de levures cultivées, seulement par contamination « sauvage»
Le conditionnement
Il faut absolument éviter tout contact avec des
agents pathogènes et avec l'oxygène afin de
minimiser la dégradation de la bière.
Ainsi, la bière est stockée dans des réservoirs
réfrigérés avec une contre pression de CO2.
Mécanisme enzymatique
Mécanisme enzymatique
La conversion de l'amidon est un processus enzymatique dans lequel 4 types
d'enzymes ont leur rôle. Les deux plus connues sont les α et β-amylases. Celles-ci
travaillent sur les liaisons α-glycosidiques des molécules de l'amidon et des dextrines.
Une autre enzyme, la dextrinase limite, est capable de détruire les liaisons α-1-6
glycosidiques qui forment les embranchements dans la molécule d'amylopectine.
L'α-amylase est une enzyme qui peut séparer
toutes les liaisons α-1-4 de l'amidon et des
dextrines à l'exception de celles situées à un
point de ramification. Cette opération de
transformation des liaisons glycosidiques est
appelée hydrolysation parce qu'elle consomme
une molécule d'eau pour y arriver
L’α-amylase
La β-amylase s'attache à l'extrémité non réductrice
d'une chaîne de glucose et coupe des molécules de
maltose les unes après les autres jusqu'à arriver à
un point de ramification (lien α 1-6). Pour que la β-
amylase puisse travailler sur les chaînes de glucose
après les points de ramification, elle doit profiter
de l'activité de l'α-amylase qui créée une extrémité
non réductrice à chaque fois qu'elle sépare une
chaîne de glucose
La β-amylase
Dextrinase limite
La dextrinase limite, c’est une enzyme capable
de détruire les liaisons α-1-6-glycosidiques qui
forment les embranchements dans la molécule
d'amylopectine.
Les températures sont aussi gérées en fonction d'autres enzymes : les
amylases (α et β). Ces amylases sont des catalyseurs biologiques qui vont
simplifier la molécule très complexe de l’amidon, elles vont être un outil
précieux pour le brasseur. L'amidon va, par hydrolyse, se dégrader en
plusieurs sucres qui sont : le fructose, le maltose et comme vous allez le
découvrir, le glucose. L'hydrolyse est un principe de chimie faisant
intervenir les ions H+ et OH-, provenant de la dissociation de l'eau, pour
rompre les liaisons, et par conséquent «découper» la molécule. Cet amidon
va donner par hydrolyse des dextrines. Ces dextrines sont des «morceaux»
de la molécule d’amidon. Elle va encore se simplifier pour donner le
glucose (c’est ainsi que l’on peut dire que l’amidon est un polymère du
glucose). Ces réactions ont lieu en quelques heures de brassage... Une fois
que le brasseur a extrait de ce mélange ce qu'il voulait, il porte le moût à
ébullition.
Les réactions chimiques et enzymatiques
Les divers paramètres qui influence la fabrication de la bière :
Au cours de la fabrication de la bière plusieurs paramètres influences le
rendement de produits finales, on agissant sur les enzymes qui intervient
dans la fabrication du bière.
Parmes ces paramètres on trouve le pH et la températures qui influences
l’activité enzymatique.
Quel est l'intérêt de la température ?
La température est spécifique à l'action de certaines enzymes, mais elle
est aussi élevée pour optimiser leur efficacité. Pour des températures
trop faibles (ici inférieures à 10°C), l'enzyme ne catalyse pas l'amidon.
Pour des températures trop fortes (supérieures à 70°C), l'enzyme est
dénaturée de manière irréversible. Le brasseur recherche donc toujours
les températures optimales pour optimiser son «tôt d'extraction».
Quel est l'intérêt du pH ?
En effet, le pH modifie la charge ionique des acides aminés de la
protéine. Ces modifications touchent ensuite la structure spatiale
de l'enzyme, ce qui peut entrainer une perte des capacités de cette
dernière.
Remarque : les modifications les plus néfastes sont celles touchant
au site actif de l'enzyme (lieu de reconnaissance du substrat).
Pour un pH trop faible (inférieur
à 3) ou pour un PH trop élevé
(supérieur à 8), l'enzyme n'agit
plus. Là encore, le brasseur va
rechercher le pH optimal de
manière à optimiser sont taux
d'extraction, mais aussi pour ne
pas endommager les enzymes.
CONCLUSION
Conclusion
- Les utilisations des enzymes restent soumises aux conditions du marché.
- La place des enzymes dans l’agroalimentaire qui a déjà progressé du fait de la
rationalisation des procédés .
- Les industries agroalimentaires devraient émarger pour une part majeure dans la 70 % de
progression du marché des enzymes attendues dans les dix prochaines années .
Merci de votre attention