Próba jodowa. Jak to działa? robić czy nie robić?

[DanielN]

 

Próba jodowa

Jak to działa? robić czy nie robić?

Zanim zacznę, przedstawię kilku forumowiczów którzy dbają o poziom tego co czytacie. Kantor, ogromne dzięki, że zechciałeś kolejny raz zrecenzować artykuł i jak zawsze podnieść jakość merytoryczną. Dobrze mieć człowieka związanego z chemią w szeregu piwowarów. Kolejny raz dzięki Oskaliber i Undeath za krytyczne oko praktyka. Nie mogę też zapomnieć o podziękowaniach dla żony, która już chyba ma trochę dość czytania o piwie, to dzięki jej poprawkom stylistycznym można to w ogóle czytać.

 

W Internecie jest wiele źródeł o tym, jak przeprowadzić test na obecność skrobi za pomocą jodyny. Jeżeli badana próbka zmieniła kolor, to znaczy, że skrobia jest obecna i trzeba dalej zacierać. Współczesne słody, zwłaszcza te mocno rozluźnione, potrafią już po 10-15 minutach pokazać negatywną próbę jodową. Nie ma skrobii, to po co zacieramy tak długo? Czy nie pora wysładzać? Na te pytania postaram się odpowiedzieć.

 

Opiszę Ci jak działa próba jodowa i mam nadzieję, że przekonasz się, że warto poczekać dłużej z zacieraniem. W tym celu trzeba przypomnieć co to jest skrobia w rozumieniu piwowara domowego.

 

Skrobia jest polimerem, w zasadzie biopolimerem, a jeszcze dokładniej polisacharydem. Przedrostek ‘poli’ oznacza, że związek składa się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami. Stąd polimer. W skrobi merem jest cząsteczka glukozy. Zatem skrobia to wielocząsteczkowy związek, który składa się z powtarzających się cząsteczek glukozy. Ale żeby było ciekawiej, to w skrobi występują dwie frakcje:

• Amyloza, są to długie nitki glukozy. W skrobi pochodzącej ze słodów mogą liczyć liczyć nawet 2000 cząsteczek glukozy w jednym rzędzie. Cząsteczki glukozy połączone są jedna za drugą, budując długą wstążkę. Co ciekawe, odpowiednio długa wstążka zaczyna się skręcać w spiralę. Ta właściwość, jak się zaraz okaże, jest kluczowa do przeprowadzenia próby jodowej. Na pełny obrót spirali przypada 6 cząsteczek glukozy. W zależności od źródła skrobi, amyloza stanowi około 10-30% jej masy. W przypadku słodu jęczmiennego około 20%. Wygląda to tak jak na poniższym obrazku. Te sześciany wewnątrz to cząsteczki glukozy połączone atomem tlenu.
  
   
• Amylepektyna, jest o wiele bardziej złożona. Składa się z ogromnej ilości cząsteczek glukozy, dochodzącej nawet do 200 tysięcy. Amylopektyna jest rozgałęzionym tworem. W skrobi pochodzącej z jęczmienia, co 20-30 wiązanie, odchodzi kolejna nitka. Amylopektyny to około 70-90% masy skrobi. W przypadku słodu jęczmiennego to około 80%. Tak wygląda wycinek z takiej potężnej sieci amylopektyny:
  
  Wygląda to tak, że raz na jakiś czas dołącza się jedna nitka amylozy. I tak dalej i tak dalej. Jak pójdziemy po jednej z nitek, aż do samego końca, to widok się trochę zmieni. Będzie wyglądał tak:
  

Końcówki zaczną się skręcać. Czasem w podwójną spiralę, a czasem pojedynczą. Zjawisko skręcania występuje wtedy jeśli nitka jest odpowiednio długa. Skręcenia są dość rzadkie w przypadku wewnętrznej części amylopektyny.

 

Zarówno amyloza jak i amylopektyny przeplatają się ze sobą formując coś w rodzaju kłaczków.

 

Poniżej przyda się wiedza na temat działania enzymów scukrzających. W razie problemów zapoznaj się z tym artykułem. Wiele Ci wyjaśni.

 

Jodyna jest łatwo dostępna w aptece. Możesz ją kupić jako środek do odkażania ran lub płyn Lugola. Oba środki nadadzą się do celów piwowarstwa. Jodyna do odkażania jest dość ciemna, więc jeżeli masz wybór lepiej kupić płyn Lugola. Będzie lepiej widać, zwłaszcza w przypadku ciemniejszych piw.

Jod nie jest rozpuszczalny w wodzie, aby go rozpuścić używa się jodku potasu. Jod reaguje z anionem jodkowym, tworząc anion trójjodkowy, który jest rozpuszczalny w wodzie. Ważne: jodynę należy przechowywać w ciemnym miejscu.

 

Jod ma taką właściwość, że jak trafi na skręconą amylozę lub skręconą końcówkę amylopektyny, to potrafi wniknąć do środka i ułożyć się w rządku. Zgodnie z [1] może tak połączyć się do 7 cząsteczek, ale najczęściej jest to mniejsza liczba. Potem następuje przerwa i kolejne cząsteczki jodu.

 

Jeżeli na taką strukturę padnie światło, czyli będą bombardować je fotony, to okazuje się, że barwa zmienia się na ciemno niebieską a nawet granatową. Im więcej jodu wniknie do skręconej amylozy, tym kolor staje się ciemniejszy. Dzieje się tak na skutek pochłaniania fotonów (światła) przez taki kompleks.

 

Połączenia mostkowe w amylopektynie, są rzadko skręcone. W takiej strukturze, jodu będzie o wiele mniej. Dlatego amylopektyna barwi się jaśniej, kolor jest raczej wpadający w czerwień.

 

Dodam jeszcze kolejny składnik, czyli enzymy. Załóżmy, że robisz przerwę w temperaturze około 61°C, jest to również dolna granica kleikowania słodu jęczmiennego. Enzym Alfa-amylazy, jeżeli działa, to bardzo słabo. Za to Beta-amylaza ma się świetnie. Rozłoży sporą część amylozy i zewnętrzne części amylopektyny. Dalej Beta-amylaza zatrzyma się, bo nie umie poradzić sobie z rozgałęzieniami. Czyli zostaje dużo skrobi, nie ma skręconych amylaz, jod nie ma gdzie się schować. Przy użyciu płynu Lugola zapewne zauważysz, że jeszcze do końca się nie zatarło. Ale w przypadku jodyny do odkażania, która jest ciemna, możesz się pomylić.

 

Jest jasną sprawą, że nikt tak nie zaciera. Temperatura przerw scukrzających jest wyższa, by trafiać w optimum. Wtedy najczęściej działają zarówno Alfa jak i Beta-amylaza. Skrobia się rozkłada. Próba jodowa wyszła negatywna. Ale czy enzymy skończyły już pracę? Już pewnie się domyślasz, że nie.

 

Jeżeli będziemy mieli dużo krótkich łańcuchów cukru, albo dekstryn z rozgałęzieniami, które mają tylko kilka cząsteczek glukozy, to jodyna nie będzie w stanie się tam utrzymać. Również im krótsze rzędy ułożonej jodyny w spirali amylozy, tym kolor jest jaśniejszy. W cukrach o długości 5-6 cząsteczek, jodyna nie jest w stanie się utrzymać. Próba jodowa wychodzi negatywna a nadal jest dużo krótkich łańcuchów cukrów, na których enzymy będą jeszcze długo działały. Jeżeli przerwiesz zacieranie zaraz po próbie jodowej, to skończysz ze słabo fermentujacą brzeczką, bo drożdże nie są w stanie strawić tak długich łańcuchów cukrów jakie pozostały. Za to bakterie owszem tak. Ryzyko infekcji wówczas wzrasta.

 

Dodam kolejny puzel. Enzymy oraz skleikowana skrobia w trakcie zacierania są wypłukiwane i rozpuszczane w wodzie. Tak powstaje zupa, która będzie brzeczką. Tam zachodzi ogrom pracy enzymów. Alfa-amylaza tnie losowo długie odcinki amylopektyny i amylozy. Beta-amylaza odcina maltozę. Ilość enzymów jest stała i jest ich tyle ile było w słodzie. Część jest niszczona, denaturuje, np.: jak ucieknie Ci temperatura, albo dostaną za dużo ciepła od palnika czy grzałki. Możesz założyć, że ich ilość bardzo powoli spada w czasie zacierania. Za to ilość pracy wzrasta. Pokażę to na przykładzie. Długi polimer amylozy ma 2 tysiące cząsteczek, jest to linia ‘0’

 

Jedną amylozę może atakować na raz wiele enzymów Alfa-amylazy, ale tylko jeden enzym Beta-Amylazy. Załóżmy że linia 1 była rozcięta tylko przez jeden enzym, gdzieś około połowy. Tak powstały dwa nowe łańcuchy. Jest teraz praca dla dwóch kolejnych enzymów Beta-amylazy. W kolejnym kroku enzymy alfa-amylazy ponownie rozcieły poprzednio powstałe łańcuchy. Co powoduje, że kolejne 4 wolne enzymy Beta-amylazy mogą zacząć rozkładać długi polimer na maltozę. I tak dalej i tak dalej, ilość krótkich amylaz do pewnego czasu wzrasta wykładniczo, potem proces zwalnia, z powodu kończącej się skrobi. Alfa-amylaza jest bardzo wydajna, Beta-amylaza dostaje potężne ilości krótkich łańcuchów, z których powstanie maltoza. Owszem enzymów są duże ilości, ale po pewnym czasie o wiele więcej będzie krótkich polimerów, na których można pracować, a nie ma jeszcze kim, trzeba cierpliwie czekać. Enzymy są niesamowicie szybkie, ale jest taka ilość pracy, że mimo dużej prędkości, potrzeba im czasu by całkowicie scukrzyć zacier. Pamiętaj też, że enzymy nie mają nóg. W tym małym świecie liczą się siły przyciągania i prawdopodobieństwo i Pan Boltzmann. Nawet jak enzym jest wolny, to musi trafić na polimer i to z odpowiedniego końca w przypadku Beta-amylazy. Jako piwowar, możesz pomóc enzymom. Raz na jakiś czas powoli mieszając zacier. Możesz też zamontować mieszadło i zacierać na wolnych obrotach przez cały czas. Proces zajdzie trochę szybciej.

 

Pomimo tego, że próba jodowa, po tych 15 minutach już jest negatywna, to nadal w zacierze są potężne ilości krótkich cukrów, które jeszcze powinny być przerobione przez enzymy. To dlatego warto poczekać jeszcze godzinę, jest to dobra wypadkowa.

 

Proszę zerknij w wolnej chwili do artykułu ‘Beer-busters! Zacieranie z dwoma przerwami – czy i kiedy warto?’. Jest to opis eksperymentu, który przeprowadzał Undeath wraz z kolegami. Zwróć uwagę o ile jeszcze wzrósł ekstrakt, po stwierdzeniu negatywnej próby jodowej. Wynik eksperymentu pokazuje, że warto czekać.

 

W przypadku mocnych piw, gdzie proporcja zasypu słodu do wody wynosi około 1:2 amylazom jest trochę trudniej. W powstającej brzeczce robi szybko się tłoczno i rozpuszczalność spada. Do tego ciecz jest gęsta. Gęsty zacier powoduje mniejsze ruchy wewnątrz i enzymy trudniej trafiają na polimery glukozy, rozkład jest wolniejszy. Dlatego czas zacierania “mocarzy” często się wydłuża. Kilka godzin nikogo nie powinno dziwić.

 

Czy warto robić próbę jodową? Wg mnie próba jodowa jest warta przeprowadzenia przynajmniej w dwóch przypadkach.

• Pierwszy przypadek, gdy dopiero zaczynasz przygodę. Warto ją robić w celach edukacyjnych. Co 5 minut przez pierwsze 20 minut zacierania, najlepiej na różnych stylach. Potem już co 10 minut do końca czasu zacierania. Pamiętaj tylko, aby odbierać rzadki płyn, bez drobin słodu. Najłatwiej zrobić to sitkiem kuchennym i złapać kilkanaście kropli do łyżki i przelać na biały talerzyk. Obserwacja pokaże Ci jak szybko działają enzymy. Również pozwoli złapać Ci przypadek, że totalnie coś idzie nie tak i test jodowy ciągle wychodzi pozytywny. Wtedy sprawdź czy nie uciekła Ci temperatura, czy twój termometr jest sprawny, może zalało Ci sondę. Prawidłowo zacierane piwo z dobrze dobranym zasypem koniec końców musi wykazać negatywną próbę.
• Drugi przypadek, to użycie dużych ilości składnika niesłodowanego. Składniki niesłodowane najczęściej nie mają enzymów scukrzających. W takim przypadku na początku upewnij się, że masz minimalną siłę diastatyczną, przynajmniej 30 Linterów, chociaż lepiej około 50. W tym celu warto wybrać słody silnie diastatycznie, jak: jasny pilzneński, jasny pszeniczny, w skrajnych przypadkach można sięgnąć po jasne słody z jęczmienia sześciorzędowego czy nawet słód diastatyczny. Takie dodatki niesłodowane jak: dynia, gryka, pszenica, żyto, mają dużo beta-glukanów. Zacier staje się bardzo gęsty, nawet lekko kisielowaty. Enzymy mają bardzo trudne środowisko pracy. Mimo dobrej siły diastatycznej, będą dłużej działały. Dlatego próba jodowa jest jak najbardziej na miejscu. Będziesz wiedział, jak długo jeszcze poczekać. Sam stosuję zasadę, że minimalny czas zacierania jest trzy razy dłuższy od czasu wykazania negatywnej próby, ale nie krócej jak godzina. Czasem witbier zacierał mi się ponad dwie godziny.

 

Ponownie się trochę rozpisałem, także nie przynudzam już dłużej. Z tak prostej rzeczy jak próba jodowa wyszło małe wypracowanie. Jednakże przemyciłem kilka informacji co dzieje się w zacierze i jak to gra z próbą jodową. Teraz wiesz, że warto poczekać. Może przeczytasz podlinkowany w treści artykuł o sile diastatycznej i skusisz się na witbiera z 70% zasypem pszenicy niesłodowanej. Nie zapomnij tylko jej skleikować. Dziękuję!

 

Głównym źródłem, z którego korzystałem, to dokument: [1] The Structure of the Blue StarchIodine Complex. Zerkałem również do Malt : A Practical Guide from Field to Brewhouse oraz Principles of Brewing Science : A Study of Serious Brewing.

Edytowane 12 Lutego 2019 przez DanielN
Formatowanie, nie jest lekko poustawiać wypunktowanie i obrazki w edytorze forum.

[aldorn]

Ja taką wrzutką jako ciekawostkę, bo wszyscy już dobrze przebadali jak działają przerwy w "niskich" temperaturach. Zrobiłem piwo zacierane 90 min w 74 stopniach, czyli jak dobrze mi się wydaje, brzeczka poddana działaniu tylko Alfa-amylazy. Fermentacja z 16 BLG zeszło do 8 BLG.

[DanielN]

@aldorn zerknij w poniższy link

 

[aldorn]

@DanielN - wiem, znam, czytałem  Taką wrzutkę zrobiłem jako ciekawostkę, jaki w praktyce dało wynik zacieranie w 74 stopniach.

[Czeslaw]

Ciekawostka by była, gdyby Ci zeszło do 1 blg. Niskiego odfermentowania to akurat się spodziewaliśmy.

 

Co do próby jodowej, podziwiam zapał autora

[DanielN]

8 minut temu, Czeslaw napisał:

Ciekawostka by była, gdyby Ci zeszło do 1 blg. Niskiego odfermentowania to akurat się spodziewaliśmy.

 

Co do próby jodowej, podziwiam zapał autora

@Czeslaw kwestia drożdży. WLP590 zacirane w 72 stopniach kończyły mi pracę po około miesiącu z wynikiem 0.6P. Drożdże produkujące dużo fenoli, w tym saisonowe mają dość często na pokładzie enzymy zdolne do rozkładania bardziej skomplikowanych dekstryn, przez co odfermentowanie jest większe. Problem jest w drugą stronę, zrobienie piwa niskoalkoholowego :), bo bardzo trudno zejść  z odfermentowaniem poniżej 40%, mialem już dwa podejścia do wyizolowania Sacacharomyces Ludwigii, klapa, zobaczymy czy do trzech razy sztuka

 

Edytowane 14 Lutego 2019 przez DanielN

[koval_blazej]

To ja tylko dorzucę ciekawy pomysł: przeprowadzanie próby jodowej na kawałku kredy: http://braukaiser.com/wiki/index.php/Iodine_Test#Perfoming_an_iodine_test