на что влияет количество дрожжей в пиве

На что влияет количество дрожжей в пиве?

Количество дрожжей в пиве влияет на скорость брожения, так же на вкус пива и на его аромат.

Рассмотрим ситуацию если дрожжей мало, тогда мы получим недостаточно дрожжевых клеток для сбраживания всего объема сахара в пиве, соответственно, на выходе мы получим недоброд: остаточные сахара в пиве, и естественно завышенную конечную плотность. В конечном итоге пиво может и добродить, но для этого потребуется очень много времени. Так же при недостатке дрожжей интенсивно выделяются ароматические вещества, которые могут быть неуместны в некоторых стилях пива.

Плюс ко всему недостаточное количество дрожжей также приведет к замедленному старту, что в свою очередь может дать размножиться диким дрожжам и бактериям. Так как надо четко для себя уяснить, что в домашнем пивоварении невозможно достичь заводской стерильности (по идее возможно, если есть отдельное специально оборудованное помещение, но это требует значительных денежных вливаний), и в нашем домашнем пиве всегда присутствует заражение в большей или меньшей степени. Поэтому нам необходимо как можно скорее охладить сусло, и задать в него здоровые дрожжи, в достаточном количестве.

Теперь рассмотрим момент излишка дрожжей в сусле. Т.к. дрожжи живые организмы, то им для питания требуется определенная кормовая база. Соответственно, если дрожжей больше чем еды, они очень быстро все скушают, но кому-то еды не достанется, и они просто помрут, при этом выделив в пиво ненужные компоненты, которые не поспособствуют улучшению вкуса и стойкости пива. При избытке дрожжей происходит так называемый автолиз дрожжей. Поэтому в пиво требуется задать как можно точное количество дрожжевых клеток.

Источник

О дрожжах в пивоварении без сложных формул

Выберите лучшие дрожжи для вашего напитка

Представитель Caspary GmbH в России Алексей Черныш написал для Profibeer статью о самых основах использования дрожжей в пиве.

Грибное царство

Брожение – жизнь без кислорода

Дрожжи – единственный эукариотический организм, способный в бескислородных условиях переключаться с дыхания на брожение. При дыхании (аэробном гликолизе) глюкоза разлагается на воду и углекислый газ:

При брожении (анаэробном гликолизе) из глюкозы образуется этиловый спирт и все та же углекислота:

Дыхание выгоднее в энергетическом плане, поэтому при наличии кислорода дрожжи дышат, так же как и другие организмы. Переход на брожение происходит в условиях недостатка воздуха. Благодаря этой особенности дрожжей у человека и появилась возможность изготовлять спиртные напитки.

Любой крепкий напиток в своей основе содержит этиловый спирт, который получается путем сбраживания углеводов различного происхождения (извлекаемых из ягод, фруктов, тростника, картофеля, зерна и т.д.). Сейчас наука позволяет производить этанол синтетически, получать его гидролизом целлюлозы и прочими способами. Но потребитель, конечно, склонен приобретать натуральный продукт, будь то водка, коньяк или виски. Поэтому крепкие напитки, получаемые перегонкой из сброженного дрожжами сырья, всегда будут востребованы. И если для напитков с высоким содержанием алкоголя дрожжи нужны только в качестве «поставщика» спирта и не имеют значительного влияния на вкус конечного продукта, то для такого напитка, как пиво, крайне важны и другие вещества, выделяемые дрожжами в процессе брожения. Поэтому с развитием пивоварения неизбежно развивается и наука о пивоваренных дрожжах.

Немного истории

Приготовление различных продуктов брожения насчитывает уже не одну тысячу лет, на протяжении которых люди, даже не догадываясь о существовании дрожжей, невольно производили их селекцию. Если говорить о пивоварении, то в каждой пивоварне была своя культура дрожжей благодаря непрерывности производства, когда снимаемая из бродильных емкостей масса раз за разом задавалась в следующую партию пивного сусла. Постоянное использование этой массы приводило к тому, что отбирались именно те дрожжи, которые наилучшим образом подходили этой пивоварне с точки зрения температуры брожения, состава сусла и прочего. Поскольку дрожжи размножаются почкованием и дочерняя клетка несет в себе все признаки материнской, то дрожжевые культуры были очень устойчивы и обеспечивали пиву каждой пивоварни уникальный вкус и аромат.

Между расположенными поблизости пивоварнями происходил обмен дрожжами, и так возникали стили пива, свойственные определенному региону. В случае длительной изоляции пивоварни в ней появлялся свой штамм дрожжей, что приводило к появлению новой разновидности пива. Нередко бывало и так, что из-за перерыва в производстве пива (например, из-за войны) происходила потеря дрожжевой культуры, в результате чего мог быть утрачен какой-то пивной стиль.

В XIX веке пивоварение стало из ремесла постепенно превращаться в науку. В 1857 году Луи Пастер приступил к изучению брожения и объяснил этот процесс жизнедеятельностью дрожжей, а уже в 1883 году в лаборатории пивоварни Carlsberg была разработана методика выделения чистой дрожжевой культуры.

В память об этих открытиях вид дрожжей низового брожения в настоящий момент называется Saccharomyces pastorianus var. carlsbergensis. Другой основной вид, используемый в пивоварении, это Saccharomyces cerevisiae – дрожжи верхового брожения.

Верх и низ

Верховые и низовые дрожжи различаются как морфологически, так и физиологически. И те, и другие различия влияют на процесс производства пива.

Так, при верховом брожении дрожжевые клетки долго не разделяются при почковании, образуя большие сообщества, похожие на гроздья винограда. Углекислый газ, выделяемый при брожении, выталкивает скопления дрожжей наверх. Из-за этой особенности дрожжи верхового брожения можно снимать с поверхности бродильного чана (если, конечно, пивоварня оборудована цехом открытого брожения, а не более современными ЦКТ).

Различаются дрожжи и по температуре брожения. Низовое брожение проводят обычно в диапазоне 5–12 °С, а верховое – при 16–25 °С.

Существуют и другие различия. Но, учитывая современные тенденции в пивоварении, стоит остановиться на тех особенностях дрожжей, которые и дают пивовару возможность получать разнообразное пиво. Наибольший интерес представляют биохимические процессы, благодаря которым при брожении могут в большем или меньшем количестве появляться вещества, влияющие на вкус и аромат пива.

Побочные продукты брожения

Продуктами метаболизма дрожжей при брожении являются различные вещества. Букет молодого пива формируется преимущественно альдегидами (в особенности ацетальдегидом, определяющим вкус «зеленого яблока»), диацетилом и сернистыми соединениями. Образование этих веществ зависит скорее от температуры брожения и нормы внесения дрожжей, а не от используемых штаммов. Для процесса расщепления диацетила во время созревания пива также важна скорее общая жизнеспособность дрожжей, нежели конкретный штамм.

А вот букет готового пива, создаваемый высшими спиртами и эфирами, в значительной степени зависит от используемой расы дрожжей. Эфирные группы – это главные композиции аромата готового пива. Особенное значение эфиры имеют для сортов пива верхового брожения, которое сбраживается при высоких температурах.

Возьмем для примера популярное немецкое пшеничное пиво типа вайсбир (Weissbier). Это пиво известно своим характерным ароматом, который целиком обусловлен дрожжами. Важнейшие побочные продукты брожения в случае пива вайсбир – это 4-винилгваяколь и изоамилацетат. В зависимости от концентрации этих веществ пиво может иметь более фруктовый, банановый аромат или, напротив, фенольный, пряный. Корректировать аромат пшеничного пива можно температурами затирания, брожения, аэрацией сусла. Но невозможно получить аромат настоящего вайсбира, не используя при этом правильного штамма дрожжей.

Другой пример – белое берлинское пиво (Berliner Weisse). Также, как и баварский вайсбир, это пиво верхового брожения с использованием пшеничного солода в засыпи. Но для него используются не только дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, но и Brettanomyces bruxellensis, а также молочнокислые бактерии.

Как результат, мы имеем два совершенно разных типа пшеничного пива. И если потребителю в целом все равно, какие дрожжи были использованы, то по вкусу и аромату он безошибочно отличит баварский вайсбир от берлинер-вайсе.

Зачастую границы между стилями пива проходят по концентрациям специфических продуктов брожения, выделяемых определенными дрожжевыми штаммами. Таким образом, используемый штамм может являться критерием стиля пива.

Штаммы дрожжей

В XX веке началась планомерная работа по выделению различных штаммов дрожжей. Большой вклад в эту работу внесла немецкая дрожжевая лаборатория Hefebank Weihenstephan, существующая с 1940-х годов. Изначально в задачах лаборатории было выделение дрожжей низового брожения для промышленного пива. Так появился известнейший штамм W-34/70, изолированный из проб пива конкретной швейцарской пивоварни. Затем стала вестись работа по изолированию штаммов для различных немецких типов и сортов пива. Впоследствии в коллекцию вошли штаммы дрожжей из различных стран. Работа по выделению новых штаммов продолжается и сейчас, причем намного более интенсивно, чем в прошлом. И это не удивительно, учитывая серьезные требования к разнообразию ассортимента пива на современных производствах.

Бум на рынке малого пивоварения привел к появлению тысяч новых пивоварен, у многих из которых нет собственных микробиологических лабораторий, а, следовательно, и возможности поддерживать у себя чистые дрожжевые культуры. На помощь таким пивоварням приходят лаборатории, подобные Hefebank Weihenstephan, где можно подобрать и регулярно обновлять штамм, соответствующий поставленным целям.

Бывает и так, что, используя свои дрожжи долгое время, пивовар получает пиво с необычными свойствами. Остается только выделить чистую культуру и оставить ее на хранение в дрожжевом банке. Так даже на базе известных штаммов появляются новые, с уникальными характеристиками.

Работая над рецептами, пивовары обычно уделяют много внимания солоду и хмелю, но зачастую мало задумываются о влиянии дрожжевого штамма на вкус и аромат пива. А ведь чистый штамм – это залог неизменности стиля пива.

В мире существует несколько известных дрожжевых лабораторий, готовых предложить дрожжи для самого разного пива с гарантированным качеством штаммов. Коллекции штаммов в них во многом схожи, поэтому можно выбирать любой известный бренд. Главное – не ограничивать себя «сухим предложением», ведь далеко не каждый дрожжевой штамм может быть высушен!

Источник

Биотрансформация: история дрожжей, хмеля и ферментов

Выберите лучшие дрожжи для вашего напитка

Пивоварение возникло тысячи лет назад и во все времена славилось разнообразием рецептур и активным развитием технологий. Быстро меняющийся мир, запросы потребителей на разнообразие вкусов и качественный продукт побуждают технологов со всего мира изучать и создавать новые способы достижения высоких вкусовых и ароматических характеристик пива.

Эту статью нам передали представители компании Lallemand. С их благоволения мы перевели для вас материалы научных исследований Джоана Монтаселла (Lallemand Brewing). В конце публикации мы прикрепили для вас оригинальный текст статьи.

Изучение новых способов достижения отличного вкуса и аромата пива

Кто не слышал о «биотрансформации»? В настоящее время это слово распространилось по всему миру и включено в словарь крафтовых пивоваров, но действительно ли этот сложный предмет известен и понятен? Действительно ли этот процесс влияет на наше пиво? И что более важно, какую пользу мы можем извлечь из него?

Биотрансформация определяется как «химическая модификация соединения, производимая организмом». Хотя этот термин обычно используется в фармакологии и токсикологии, с точки зрения пивовара он обозначает взаимодействие двух ингредиентов, используемых в пивоварении: дрожжей и хмеля.

Будет подробно обсуждаться роль обоих ингредиентов в биотрансформации, а также использование экзогенных ферментов, которые влияют на аромат и вкус хмеля в пиве.

Роль хмеля

Хорошо известно, что хмель играет важную роль в производстве пива, в основном из-за его влияния на аромат и горечь. Помимо воды, целлюлозы и различных белков, химический состав хмеля состоит из танинов (полифенолов), хмелевых смол и хмелевых масел, каждый из этих компонентов определяет органолептический профиль получаемого пива (Таблица 1).

Полифенолы хмеля: полифенолы также играют важную роль в процессе пивоварения из-за их вклада в небиологическое помутнение (взаимодействие белок — полифенол). Хотя их также можно найти в солоде, они составляют до 4% от общего веса высушенных шишек хмеля. Их уровень зависит от сорта хмеля, местности произрастания, техники уборки и степени выдержки.

Смолы хмеля: смолы хмеля, а также эфирные масла содержатся в лупулиновых железах женских шишек хмеля. В основном они состоят из твердых смол и мягких смол, содержащих горькие кислоты. В общем, горечь — один из наиболее специфических вкусов, который ассоциируется с пивом, в основном из-за изомеризованных молекул α-кислот, образующихся в процессе кипячения сусла, известных как изо-α-кислоты.

Хмелевые масла: количество эфирных масел, присутствующих в хмеле, очень низкое, но их вклад в профиль аромата пива значительный. Это связано с низким порогом чувствительности летучих веществ, особенно тиолов (серная группа масел хмеля), обнаруживаемых при очень низких концентрациях.

Высушенный хмель содержит от 0,5% до 3% по весу масла в зависимости от сорта, и они присутствуют в сложном составе, включающем до 1 000 соединений, все из широкого диапазона химических классов.

Хмелевые масла подразделяются на три группы: углеводородная фракция, кислородсодержащая фракция и серная фракция. Линалоол, монотерпеновый спирт оксигенированной фракции, в течение нескольких лет считался ключевым индикатором вкуса хмеля в пиве. Тем не менее, хмелевой аромат и привкус пива не следует приписывать или связывать с каким-то одним веществом, поскольку они являются результатом взаимодействия многих соединений и синергии между ними.

По данным Такой и др. (2010), хмелевые масла, такие как гераниол и β-цитронеллол, влияют на общий вкус, тогда как линалоол присутствует в избытке, создавая синергетический эффект, значительно способствуя более ощутимому фруктовому и цитрусовому вкусу пива.

Хмель содержит еще одно соединение, которое также играет важную роль в биотрансформации, известное как гликозид. По определению, гликозиды — это молекулы, в которых молекула сахара гликозидно связана с другой молекулой. В природе они обычно встречаются в растениях, а с биологической точки зрения они играют многочисленные роли в живых организмах, например, накапливают химические вещества или даже транспортируют углеводы через растение и высвобождают их путем гидролиза.

В пивоварении гликозиды, полученные из хмеля, в основном образуются из монотерпенового спирта и углеводов, которые в их объединенном состоянии представляют собой молекулу, не имеющую ни аромата, ни сладости.

Кроме того, считается, что гликозидно-связанные вкусовые соединения хмеля вносят вклад в хмелевой аромат пива.

С 2009 года наблюдается четкая тенденция к росту высоко-ароматических сортов хмеля, а не сортов с высоким содержанием альфа-кислот, которые за последние десять лет сократились, как показано на Рисунке 1. Кроме того, за последнее десятилетие увеличилось количество более высоких доз хмеля, что связано с ростом интереса к пиву с ярким хмелевым ароматом.

Этот высокий спрос на ароматные сорта, среди других факторов производства, побудил пивоваров искать новые и инновационные способы улучшения аромата и вкуса хмеля. Другими словами, биотрансформация хмеля может стать потенциальным решением для оптимизации его использования за счет изменения соотношения определенных ароматических соединений и, следовательно, изменения разнообразия вкусов и ароматов в пиве.

Роль дрожжей

Нет дрожжей — нет пива. Этот микроорганизм отвечает за превращение сусла в пиво, за биохимический процесс, при котором происходит алкогольное брожение, а также за выделение углекислого газа (CO₂) и ароматических соединений.

Однако дрожжи — это гораздо больше. В 2003 году Кинг и Дикинсон впервые открыли новую биотрансформацию соединений хмеля с дрожжами, которая оказала значительное влияние на формирование вкуса. Кроме того, дрожжи ответственны за серию реакций, изменяющих структуру монотерпеновых спиртов во время ферментации, что показывает, насколько сложна и разнообразна биотрансформация (Рисунок 2).

Согласно Лю (2015), биотрансформация кислородсодержащих терпенов, по крайней мере частично объясняет различия в аромате хмеля между сырым хмелем и готовым пивом, а также некоторыми другими летучими веществами, обнаруженными в пиве. Более недавнее исследование Шарпа (2017) также привело к выводу, что пивные дрожжи (Saccharomyces spp.) обладают более широким спектром способностей к гидролизу гликозидов, чем считалось ранее.

Другие исследования показали важность дрожжей в биотрансформации, основанной на катализе гликозидных связей при производстве хмелевого пива.

Во время ферментации, когда клетки очень активны, дрожжи естественным образом внеклеточно секретируют ферменты β-глюкозидазы, которые отвечают за реакцию гидролиза. На Рисунке 3 показан механизм расщепления неароматического соединения на глюкозу и линалоол с получением большего количества ароматических соединений и сбраживаемых сахаров, полученных из молекулы линалилгликозида.

Высвобождение терпенов из гликозидов — не единственное взаимодействие между дрожжами и хмелем, есть и другие примеры, показанные ниже:

Этерификация: по определению сложные эфиры представляют собой связь между карбоновой кислотой и спиртом. В научных исследованиях сообщалось, что дрожжи обладают эстеразной активностью, что приводит к этерификации ряда соединений хмеля. Например, гераниол и цитронеллол, которые в природе содержатся в хмеле, превращаются в их ацетатные формы, геранилацетат и цитронеллилацетат соответственно.

Тиолы: также известные как меркаптаны, тиолы представляют собой семейство ароматических соединений, которые в природе содержатся в хмеле, либо в свободном виде, либо в форме нелетучих предшественников без запаха, которые могут высвобождаться с ферментом β-лиазой.

В настоящее время они набирают популярность благодаря своему вкладу в аромат пива, несмотря на их низкую концентрацию (менее 1% хмелевого масла), а также низкий порог восприятия (частей на триллион или нг/л). Как заявляет доктор Шеллхаммер, «тиолы в 10 000 раз более эффективны, чем гераниол, но они содержатся только в хмеле в небольших количествах».

Три наиболее распространенных молекулы тиола в пивоварении — это 3SH (3-сульфанил-гексан-1-ол, также известный как 3MH), который дает ноты цитрусовых и грейпфрута, его ацетатная форма 3SHA (также известная как 3MH-A), которая дает ноты маракуйи и 4MSP (4-метил-4-сульфанилпентан-2-он, также известный как 4MMP), который отвечает за аромат черной смородины.

Во время ферментации Saccharomyces cerevisiae способен поглощать и расщеплять предшественников с высвобождением свободных тиолов, таких как 4MSP, за счет активности β-лиазы (Рисунок 4).

Кроме того, дрожжи обладают разной способностью обнаруживать летучие тиолы в зависимости от их генетического фона и соответствующей ферментативной активности. Тиолы на протяжении десятилетий глубже изучались в винных исследованиях, чем в пивных, что свидетельствует о том, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять их огромный потенциал в отношении пивного аромата.

Другие взаимодействия: взаимодействие дрожжей и хмеля также может привести к нежелательным эффектам, которые в основном зависят от режима сухого охмеления во время ферментации. Добавление хмеля при пост-ферментации практикуется на многих пивоварнях, но дрожжи в этом случае могут не участвовать в биотрансформации. Краткое изложение относительно времени сухого охмеления показано в Таблице 2.

Иногда биотрансформацию можно спутать с другим взаимодействием, в котором участвуют дрожжи и хмель, известным как эффект «ползучести хмеля». Этот феномен подробно описывается как повторное брожение, наблюдаемое в полностью сброженном пиве после сухого охмеления, и его первые исследования были опубликованы в 1893 году Брауном и Моррисом.

Как подробно описано ранее, молекулы глюкозы высвобождаются в результате гидролиза гликозидов, хотя с точки зрения пивовара это не представляет проблемы, поскольку они метаболизируются во время ферментации. Однако эффект «ползучести хмеля» также подразумевает высвобождение молекул глюкозы под действием амилолитических ферментов, естественным образом содержащихся в хмеле, которые обладают способностью расщеплять неферментируемые углеводы (материал декстрина) до сбраживаемых сахаров.

В крафтовом пивоварении большинство сортов пива не фильтруется, а это означает, что некоторые дрожжевые клетки все еще находятся во взвешенном состоянии в конечном продукте. Следовательно, комбинация свободной глюкозы и дрожжевых клеток может привести к брожению в упакованном пиве, что приведет к чрезмерной газированности пива, присутствию диацетила и более высокому содержанию алкоголя, что создает проблему качества для охмеленного пива.

Как недавно было предложено Стокгольмом и Шеллхаммером (2020), существует несколько факторов, которые могут продвигать или уменьшать эффект «ползучести хмеля», чтобы преодолеть эту проблему в пиве с сухим охмелением, включая разработку рецептуры (состав сусла), выбор штамма дрожжей (высокая или низкая флокулентность), его суспензия во время сухого охмеления и метод сухого охмеления (время контакта и температура).

Возможность взаимодействия дрожжей и хмеля вызвала больший интерес в последние годы, и некоторые поставщики дрожжей постарались лучше понять потенциальную ценность коммерчески доступных штаммов дрожжей в влиянии на биотрансформацию и влиянии на аромат и вкус пива.

Пример этого показан на Рисунке 5, где коммерчески доступные штаммы пивных дрожжей характеризовались их β-глюкозидазной активностью с помощью анализа секретируемого фермента при комнатной температуре. Тем не менее, существуют также связанные с клетками ферменты, которые также могут вносить вклад в биотрансформацию — когда дрожжи и хмель контактируют во время ферментации. Что касается штаммов верхового или низовогого брожения, Шарм и др. (2017) пришли к выводу, что нет никаких свидетельств того, что дрожжи для лагера или эля проявляли более высокую активность, чем другие.

Использование экзогенных ферментов β-глюкозидазы

В том же исследовании, проведенном Шарпом и др., всего были протестированы и классифицированы 80 штаммов дрожжей в соответствии с их способностью трансформировать соединения хмеля. Хотя результаты не были очень обнадеживающими, добавление чистых ферментов также было изучено, показав более интересный потенциал для биотрансформации, чем у ферментов, естественным образом секретируемых дрожжами.

Ссылаясь на одно из своих исследований, Шеллхаммер сообщил, что «свободный хмелевой аромат, вероятно, составляет около 90% от общего хмелевого аромата в пиве, а гликозиды, вероятно, составляют всего 10%». Однако он также упоминает, что значительная часть аромата хмеля может высвобождаться из этих гликозидов.

Совсем недавно Мейнерс и Каванна (2020) также протестировали использование коммерческих ферментов, таких как β-глюкозидаза и β-лиаза, для ускорения биотрансформации терпенов и тиолов соответственно. Результаты показали, что использование ферментов дает реальную возможность изменить аромат и/или вкус IPA, хотя рецепты следует корректировать в зависимости от разновидностей и количества хмеля.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять сложность реакций, возникающих при использовании экзогенных ферментов, и их влияние на органолептический профиль пива. Кроме того, также важно учитывать многие другие факторы, которые могут иметь значение, такие как выбор дрожжевого штамма, год урожая хмеля, сорт и состав масла, время его добавления, время/температура контакта дрожжей и хмеля.

Подводя итог, можно сказать, что вселенная биотрансформации действительно увлекательна, и правильный выбор штаммов дрожжей, сортов хмеля и их использования, а также добавление экзогенных ферментов дает пивоварам больше возможностей для изучения новых способов достижения великолепного вкуса и аромата в пиве.

Статья написана Джоаном Монтаселом (Joan Montasell), магистром наук и дипломированным пивоваром, Technical Sales Manager’ом компании Lallemand Brewing в Испании и Португалии, и ранее опубликована в журнале Brewer and Distiller International. Оригинал статьи можно прочесть по ссылке.

Источник