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B-590.18.112 [2020-10] Glucose, Fructose und Saccharose – enzymatisch

Der Extraktgehalt einer normalen Bierwürze besteht gewöhnlich zu etwa 90 % aus Kohlenhydraten, weshalb diesen bei der Bierherstellung auch die größte Bedeutung zukommt.

Die teils beim Mälzen, hauptsächlich aber während des Maischens gebildeten löslichen Kohlenhydrate lassen sich als Abbauprodukte der ursprünglich im Gerstenkorn als Reservestoff eingelagerten Stärke in drei Gruppen aufgliedern:

Durch Bierhefe vergärbare Zucker (Maltose, Maltotriose, Saccharose, Glucose und Fructose)
Unvergärbare Oligosaccharide mit 4–20 Glucose-Einheiten, mit Iod nicht reagierend
Dextrine mit mehr als 20 Glucose-Einheiten, mit Iod reagierend

Mono-, Di- und Trisaccharide bestimmen in ihrer unterschiedlichen Menge die Angärung, Vergärung und den Vergärungsgrad von Würze und Bier. Ein Defizit an Monosacchariden erschwert die Angärung, ein Mangel an Disacchariden verzögert die Gärung und verringert den Endvergärungsgrad.

Während die Menge an Würzezuckern über die Gärung einen großen Einfluss auf die Qualität des Bieres ausübt, stellen die Oligosaccharide eine durch Bierhefe unvergärbare Fraktion dar. Man misst ihnen jedoch als Bestandteile der Kältetrübung, Aromaträger sowie Dispersionsmittel eine gewisse Bedeutung zu. Auch lassen sich aus Zusammensetzung und Konzentration dieser Stoffgruppe in der resultierenden Würze Rückschlüsse über den Verlauf der Amylolyse während des Maischprozesses ziehen.

Höhermolekulare Abbauprodukte (Dextrine) der letzten Gruppe kommen in Würze und Bier kaum vor.

Die Bestimmung von Zucker ist besonders bei der Ermittlung des Nährwertes von Bedeutung. Hauptsächlich vorkommende Zucker sind Glucose, Fructose und Saccharose. Maltose, Maltotriose und Dextrine werden in Sportlergetränken als Energielieferant eingesetzt. D-Sorbit kommt in Kern- und Steinobst vor.

Die Zuckerbestimmung kann mittels HPLC und refraktometrischer Detektion, Ionenchromatographie und gepulster amperometrischer Detektion oder mittels enzymatischer Analyse durchgeführt werden.

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Die Bestimmung von Glucose ist insbesondere bei der Untersuchung von ...

... hochvergorenen Bieren mit dem Ziel einer Kohlenhydratreduzierung von Bedeutung. Für die Beurteilung und Bewertung von Malzgetränken und Nährbieren ist u. a. Glucose maßgebend. Für die Hefe ist sie ein leicht verwertbares Kohlenhydrat und kann somit den Gärverlauf beeinflussen.

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Aufgabenstellung/Zweck

Bestimmung von Glucose, Fructose, Saccharose mittels Enzymatik

Anwendungsbereich

Geeignet für Würze, Bier, Malzgetränke, Nährbier, Biermischgetränke, AFG, Säfte und Getränke

Prinzip

Der D-Glucosegehalt wird vor und nach enzymatischer Hydrolyse der Saccharose bestimmt. D-Fructose wird im Anschluss an die D-Glucose-Bestimmung gemessen.

D-Glucose-Bestimmung vor Invesion:

Glucose wird durch das Enzym Hexokinase (HK) und Adenosin-5’-triphosphat (ATP) zu Glucose-6-phosphat (G-6-P) phosphoryliert:

In Gegenwart des Enzymes Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6P-DH) wird G-6-P von Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat (NADP) zu Gluconat-6-phosphat oxidiert. Es entsteht reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat (NADPH):

Die während der Reaktion gebildete NADPH-Menge ist der Glucosemenge äquivalent. NADPH ist Messgröße und wird aufgrund seiner Absorption bei 334, 340 oder 365 nm bestimmt.

D-Fructose-Bestimmung:

Hexokinase katalysiert die Phosphorylierung von D-Fructose mit ATP zu D-Fructose-6-phosphat

Nach Ablauf der Reaktion wird F-6-P durch Phosphoglucose-Isomerase (PGI) in G-6-P überführt:

G-6-P reagiert wiederum mit NADP unter Bildung von Gluconat-6-Phosphat und NADPH. Die zusätzlich gebildete NADPH-Menge ist der Fructosemenge äquivalent und wird aufgrund seiner Absorption bei 334, 340 oder 365 nm photometrisch bestimmt.

Enzymatische Inversion:

Saccharose wird durch das Enzym β-Fructosidase (Invertase) bei pH 4,6 zu Glucose und Fructose hydrolysiert:

Die D-Glucose-Bestimmung nach Inversion (Gesamt D-Glucose) erfolgt wie oben beschrieben.

Aus der Differenz der Glucose-Konzentration vor und nach enzymatischer Inversion wird der Gehalt an Saccharose berechnet.