Que sont les enzymes brassicoles et quel est leur rôle pendant l’empâtage ?

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Les enzymes sont définies comme des catalyseurs biologiques complexes de nature protéique, qui déclenchent des réactions sans être modifiés par elles ni apparaître dans le produit final.

Les enzymes s’activent et se désactivent dans certaines conditions, et c’est l’empâtage qui permet de manipuler ces conditions. Les enzymes qui interviennent dans le brassage de la bière se développent ou s’activent à l’intérieur du grain pendant le maltage.

Le malteur fait croire au grain que le moment est venu de germer, en l’humidifiant et en lançant la germination. À l’intérieur du grain d’orge, la nature a disposé une multitude d’enzymes prêtes à favoriser le développement du germe.

Quelles sont les enzymes qui comptent pour brasser la bière ?

Les enzymes qui nous intéressent sont celles qui décomposent l’amidon du grain et donnent au germe accès au sucre obtenu comme nourriture, jusqu’à ce que la plante atteigne la surface et puisse produire sa propre nourriture par la photosynthèse.

Ces enzymes, qui se forment pendant la germination et se conservent pendant le touraillage, sont utilisées par le brasseur pour transformer le malt concassé en un liquide sucré pendant l’empâtage.

Le liquide sucré est séparé du grain et tous les sucres disponibles sont récupérés pendant le rinçage des drêches. Ce liquide est ensuite porté à ébullition dans la cuve avec le houblon pour achever le moût.

Une fois refroidi, il est ensemencé avec de la levure et, une fois la fermentation terminée, nous avons de la bière.

Tableau 1. Température et activité des enzymes

Enzymes protéolytiques et diastasiques

Ceci est une version simplifiée de ce qui se passe avant et pendant le brassage de la bière. Les enzymes qui intéressent le brasseur sont celles qu’il peut contrôler.

Il s’agit des protéases, ou enzymes protéolytiques, qui, comme leur nom l’indique, dégradent les protéines. L’autre groupe d’enzymes qu’il nous importe de contrôler est celui des diastases, ou enzymes diastasiques, qui dégradent l’amidon.

Les molécules de protéines sont de longues chaînes complexes qui contiennent de l’azote. Elles sont formées d’acides aminés liés en chaînes tridimensionnelles de plusieurs milliers d’atomes.

Les enzymes protéolytiques du malt raccourcissent ces chaînes d’une manière bénéfique pour notre bière. Les protéines sont très importantes pour nous. Pour commencer, les levures ont besoin d’acides aminés libres pour se développer.

Certaines protéines qui restent dans la bière sont responsables du corps et de la sensation en bouche. D’autres sont responsables de la formation de la mousse et de sa tenue.

D’autres encore provoquent un trouble dans la bière. Enfin, l’azote des protéines combiné aux glucides pendant le maltage est à l’origine de nombreuses saveurs de la bière.

Protéases et peptidases

Deux groupes d’enzymes protéolytiques sont importants dans le brassage de la bière, les protéinases ou protéases et les peptidases.

Les protéases fragmentent les grosses molécules de protéines en chaînes d’acides aminés plus courtes, qui favorisent la tenue de la mousse et réduisent le trouble.

Les peptidases libèrent des acides aminés individuels aux extrémités des protéines, qui servent de nourriture aux levures. L’étape pendant laquelle les enzymes protéolytiques sont actives est appelée palier protéinique ou protéolytique.

La plupart des protéines du moût ne deviennent solubles qu’une fois atteinte la plage de température de 45 à 55°C du palier protéinique.

Les plages des deux enzymes se chevauchent, et la température idéale pour un palier protéinique est de 50°C. Au-delà de cette plage, les enzymes protéolytiques se dénaturent progressivement. La plage de pH idéale est un peu inférieure à celle, habituelle, de l’empâtage, de 5,2 à 5,8, mais elles fonctionnent assez bien dans cet intervalle, et il n’est donc pas nécessaire de chercher à abaisser le pH.

Tableau 2. pH optimal des enzymes brassicoles

1. Palier protéinique

Le palier protéinique n’est plus aussi nécessaire qu’autrefois, car la plupart des malts sont aujourd’hui entièrement modifiés.

Un maltage plus long permet aux enzymes protéolytiques de dégrader les protéines du malt jusqu’à un certain point, et c’est pourquoi le palier protéinique est peu utilisé de nos jours.

Si le trouble au froid des bières blondes vous préoccupe, ou si vous utilisez un malt peu modifié ou une grande proportion de flocons ou de grains non maltés (>25%), un palier protéinique peut alors être intéressant.

Réaliser un palier protéinique avec des malts bien modifiés peut conduire à dégrader les protéines responsables de la tenue de la mousse ou du corps, et donner une bière aqueuse et sans mousse.

2. Température

Un peu en dessous de cette plage travaillent les bêta-glucanases, qui ne sont pas protéolytiques. Elles dégradent les bêta-glucanes, des gommes présentes dans les parois cellulaires de l’albumen du grain qui, si elles ne sont pas dégradées, donnent un moût visqueux et épais.

Lorsqu’on utilise plus de 25% de grains non maltés, un palier entre 37 et 45°C, en dessous du palier protéinique, pendant 20 minutes, peut être intéressant pour casser les bêta-glucanes sans toucher aux protéines qui contribuent au corps et à la tenue de la mousse.

Enzymes diastasiques

Les enzymes diastasiques dégradent et convertissent l’amidon (l’albumen du grain) en sucres fermentescibles et en dextrines non fermentescibles.

Notre intérêt porte sur deux enzymes diastasiques actives pendant l’empâtage, l’alpha-amylase et la bêta-amylase.

Ces enzymes travaillent ensemble pour dégrader ces longues chaînes complexes d’amidon soluble (ou gélatinisé) en sucres et en dextrines.

Les molécules d’amidon sont, pour l’essentiel, de longues chaînes de molécules de glucose, mais en raison des liaisons entre elles, elles ne sont pas fermentescibles.

Les dextrines sont des chaînes de quatre molécules de glucose ou plus, issues de l’amidon partiellement dégradé pendant l’empâtage. La levure ne peut pas les fermenter et elles n’ont presque pas de goût, mais elles apportent du corps et de la sensation en bouche à la bière.

L’alpha-amylase coupe les molécules d’amidon au hasard en fragments sur lesquels la bêta-amylase peut travailler. Tant que ces molécules ne sont pas fragmentées davantage, elles ne sont pas fermentescibles et on les appelle dextrines.

Ce que fait l’alpha-amylase est un processus appelé liquéfaction. Physiquement, elle liquéfie l’amidon et le prépare à une action enzymatique supplémentaire.

1. Programmes d’empâtage

Les programmes d’empâtage qui favorisent l’action de l’alpha-amylase (avec un optimum à 70°C) produisent un moût riche en sucres non fermentescibles, ou dextrines.

La bière ainsi obtenue est ronde, avec plus de corps et plus de sensation en bouche. La bêta-amylase, elle, détache des unités de maltose (deux molécules de glucose) aux extrémités des chaînes d’amidon et de dextrines, et le maltose est le principal sucre fermentescible du moût.

L’action combinée des deux enzymes laisse aussi du glucose et du maltotriose (trois molécules de glucose), que la levure peut fermenter.

Les programmes d’empâtage qui favorisent l’activité de la bêta-amylase (optimum entre 60 et 65°C) produisent un moût très fermentescible. La bière obtenue aura une bouche plus sèche, une atténuation plus élevée et une teneur en alcool plus forte.

2. Température

Il est important de comprendre que, même si chaque enzyme diastasique a une température optimale, les deux fonctionnent sur une plage de températures assez large et que, la plupart du temps, leurs activités se chevauchent.

L’alpha-amylase et la bêta-amylase travaillent ensemble entre 63 et 70°C. Ainsi, en règle générale, si vous voulez une bière moins corsée, plus sèche et plus alcoolisée, vous pouvez empâter dans le bas de la plage.

Si vous voulez une bière plus corsée et plus riche en dextrines, il faut empâter dans le haut de la plage. On adopte souvent des températures d’empâtage intermédiaires, autour de 67°C.

Questions fréquentes (FAQ)

1. Comment le pH de l’empâtage influe-t-il sur l’efficacité des enzymes ?

Le pH influe sur la forme des enzymes et sur leur capacité à agir sur l’amidon. Dans la plage habituelle de 5,2 à 5,8, un pH proche de 5,2 favorise la bêta-amylase et donne des moûts plus fermentescibles, tandis qu’un pH un peu plus élevé avantage l’alpha-amylase. En dehors de cette plage, les enzymes perdent de leur activité et la conversion de l’amidon est moins efficace.

2. Que se passe-t-il si l’on prolonge trop le palier protéinique avec des malts modernes ?

Un palier protéinique prolongé (45 à 55°C) avec des malts « bien modifiés » (la plupart des malts de base actuels) est contre-productif. Les protéases dégraderont trop les protéines à longue chaîne, essentielles à la tenue de la mousse et au corps de la bière. Le résultat sera une bière d’aspect « pauvre », avec une mousse qui disparaît vite et une sensation en bouche aqueuse.

3. Pourquoi ma bière est-elle trop sucrée alors que j’ai empâté à la bonne température ?

Une cause fréquente est la désactivation prématurée de la bêta-amylase. Si, au début de l’empâtage, la température dépasse 70°C avant de se stabiliser dans le bas de la plage, la bêta-amylase se dénature rapidement et ne se rétablit pas. Sans elle, l’alpha-amylase laisse une proportion bien plus grande de dextrines, et la bière finit avec une densité finale plus élevée et davantage de sucre résiduel.

4. Quand un palier bêta-glucanase est-il vraiment nécessaire ?

Ce palier (37 à 45°C) est recommandé lorsqu’on utilise plus de 25 ou 30% d’adjuvants non maltés, comme le blé, l’avoine ou l’orge en flocons. Les bêta-glucanes sont des gommes qui augmentent la viscosité. Sans leur dégradation enzymatique, le brasseur risque un « stuck mash » (empâtage bloqué), où le liquide ne s’écoule plus à travers le lit de drêches pendant le rinçage.

5. Qu’est-ce que le « pouvoir diastasique » et pourquoi est-il important pour les enzymes ?

Le pouvoir diastasique mesure la réserve enzymatique d’un malt pour convertir l’amidon en sucre. Les malts de base (comme le Pilsner ou le Pale Ale) ont un pouvoir diastasique élevé et peuvent convertir leur propre amidon et celui des adjuvants. Les malts spéciaux (caramel, torréfiés), en revanche, ont perdu leurs enzymes sous l’effet de la chaleur de torréfaction. Si une recette contient trop d’adjuvants et trop peu de malt de base, il n’y aura pas assez d’enzymes pour achever la conversion, et il restera de l’amidon dans la bière.

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