Optimering av brunrisslikvifiering och sakkarifiering med responsytmetodik för spannmålsetanolproduktion

Varför det spelar roll att göra dryck av brunris

Brunris hyllas ofta som ett hälsosammare alternativ till vitt ris eftersom det behåller de yttre lagren som är rika på fibrer och gynnsamma växtföreningar. Men samma skikt gör det svårare att omvandla stärkelser i kornen till enkla sockerarter som jäst kan fermentera till alkohol för risvin och andra drycker. Denna studie undersöker hur man kan finjustera kokning och enzymbehandling av brunris så att det kan användas mer effektivt för att framställa spannmålsbaserade drycker som makgeolli, med potentiell förbättring av både smak och näringsinnehåll.

Från fullkorn till söt startvätska

Forskarnas arbete inleddes med att efterlikna vad ett bryggeri skulle göra i liten skala. Brunriskorn blötlades, ångkoktes tills de var mjuka och blandades sedan med vatten. Istället för att mala riset användes hela korn och tillsattes specialiserade enzymer som bryter ner stärkelse till mindre sockermolekyler. Processen sker i två steg: likvifiering, där stärkelsegranuler löses upp och delvis bryts ned, och sakkarifiering, där kvarvarande stärkelsefragment omvandlas till jäsbara sockerarter såsom glukos. Teamet ville ta reda på vilka kombinationer av surhetsgrad (pH), temperatur och tid som skulle ge mest socker på kortast praktiskt möjliga tid.

Testa många villkor med en smart design

I stället för att ändra en faktor i taget använde forskarna en statistisk planeringsmetod kallad responsytmetodik. Detta gjorde det möjligt att variera pH, temperatur och uppvärmningstid tillsammans över ett rutnät av noggrant valda villkor och sedan modellera hur dessa faktorer påverkade flera utfall: lösliga fasta ämnen (ett mått nära sötma), reducerande sockerarter, totalt socker samt de enskilda sockerarterna maltos och glukos. I likvifieringssteget testade de temperaturer från 60 till 100 grader Celsius, pH från 3,5 till 6,5 och uppvärmningstider från 1 till 4 timmar. De fann att temperatur och tid, i mycket större utsträckning än pH, styrde hur mycket stärkelse som omvandlades till lösligt material och totalsocker, med en tydlig optimal punkt kring 80 grader och flera timmars uppvärmning.

Fördjupning i sockerframställningssteget

För sakkarifiering tog de brunrisvätska som framställts under de bästa likvifieringsinställningarna och tillsatte ett annat enzym som specialiserar sig på att klyva stärkelsekedjor ner till enkelglukosenheter. I detta steg gynnade lägre pH och måttliga temperaturer runt 50–70 grader höga nivåer av reducerande socker och särskilt glukos, medan mycket lång uppvärmning ändrade balansen mellan maltos och glukos. Genom att anpassa matematiska ytor till sina data identifierade författarna ett optimalt sakkarifieringsrecept vid pH 3,5, 65 grader Celsius och ungefär 4,8 timmar, vilket maximerade önskvärda sockerhalter samtidigt som processtiden hölls rimlig.

Sätta den optimerade sirapen på prov

För att se om den optimerade processen fungerade i verklig jäsning producerade teamet en 10-liters sats brunrissocker­sirap under dessa villkor och inokulerade den med en standardvinsjäst. Under tio dagar följde de hur sockernivåerna sjönk och etanolnivåerna steg. Största delen av maltos och glukos konsumerades före dag sju, medan etanol steg stadigt och nådde cirka 62,8 milligram per milliliter vid dag tio. Jämfört med de ursprungliga lösliga fasta ämnena motsvarade detta en till synes omvandlingseffektivitet något över den teoretiska maximala för rent socker, vilket författarna förklarar med att den initiala mätningen också inkluderade icke-jäsbara lösliga komponenter.

Vad detta innebär för drycker av brunris

Enkelt uttryckt visar studien att noggrann kontroll av uppvärmningstemperatur, surhetsgrad och tid i två enzymdrivna steg kan göra brunris mycket mer lämpligt som råvara för alkoholhaltiga och fermenterade drycker. De optimerade förhållandena gav socker­rika siraper som jäst kunde omvandla till etanol på nivåer liknande traditionella risviner, trots brunrisets extra fiber och kli. Dessa fynd ger en ritning för bryggerier och dryckestillverkare som vill utnyttja fullkornets närings- och marknadsföringsfördelar utan att offra jäsningsprestanda.

Citering: Jang, SW., Yu, H.H., Kim, JC. et al. Optimizing brown rice liquefaction and saccharification using response surface methodology for grain ethanol production. Sci Rep 16, 9982 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40430-9

Nyckelord: brunrisetanol, enzymjäsning, risvin, sackarifiering, spannmålsbioetanol