пиво

Жак Ив Бухло

Затирание солода. Дополнение - температурные паузы.

Здарова, реакторчане!

После предыдущего выпуска попалась на глаза одна статья про ферменты, работающие при затирании солода и их температурные паузы, в том числе, в статье содержится много полезных нюансов. Поэтому решил поделиться с вами, так что сегодня в текстовом радио "Сам себе пивовар" рубрика "из-за бугра".

Ссылка на статью: http://byo.com/stories/item/1497-the-science-of-step-mashing

Далее вольный перевод:

Введение

Пошаговое затирание - это процесс последовательного повышения температуры затора для прохождения температурных пауз. Повсеместность использования высокомодифицированного солода отменила необходимость температурных пошагового затирания в большинстве случаев. Итак, зачем же нам знать больше о процессе и науке пошагового затирания? Всё просто. Зная точно, что вы делаете, процесс затирания будет лучше контролироваться, а результат при варке особенного пива, лучше.

Пошаговое затирание позволяет пивоварам детально управлять приготовлением сусла, получать в итоге сухое или сладкое пиво, бархатистое или пустоватое на вкус. Можно заметить, что эффективность варок увеличивается при использовании дополнительных пауз. Понимание химии и биохимии процесса помогает зерновым пивоварам самим составлять нужное расписание температурных пауз.

Модификация солода

Соложение играет ключевую роль в пивоварении. Цель затирания – это всего лишь продолжения процесса соложения, всё что происходит в солодовне должно влиять на ваш выбор способа затирания.

Основная цель соложения – начало проращивания ячменя, позже подсушивание, для прекращения прорастания. Для пивоваров это очень важный процесс, во время которого образуются основные ферменты, кроме того, он запускает 2 важных изменения в зерне. Первое – расщепляются глюканы в клеточных оболочках, второе – также расщепляются и белки, что насыщает сусло аминокислотами, необходимыми для роста дрожжей, понижая вероятность появления белковой мути в пиве, повышая его биологическую устойчивость. Степень расщепления глюканов и белков называют модификацией. В наши дни большая часть солода является полностью модифицированной. Глюканы и белки расщепляются до такой степени, что пивоварам нужно просто запустить процесс преобразования крахмала в сахара, и качественное сусло готово. Слабомодифицированный солод позволяет пивовару в большем объёме контролировать процесс приготовления сусла.

Модификация зерна размягчает эндосперм, в то же время несоложеный ячмень очень твёрдый. Многие производители имеют в своём ассортименте слабомодифицированный солод, что отражается в названии, например «Less Modified Pilsner Malt» от Briess. Имея дело с таким солодом следуют использовать отварочный или пошаговый метод затирания. Это же можно сказать и о солоде неизвестного качества.

Таблица 1

Ферменты

Ферменты – это белки, которые работают катализатором химических реакций. Существуют так же и ферменты, основанные на РНК, но в затирании они не играют первых ролей.

Белки – это длинные, неразветвлённые цепи аминокислот, насчитывающие от 50 до 8000 звеньев. Некоторые участки белка могут формироваться аминокислотами в виде спирали, другие же в виде листа. Вся последовательность спиралей и листов формирует 3-х мерные фигуры. Форма белков по большей части поддерживается силами Ван-дер-Ваальса, которые очень слабы и рвутся при изменениях температуры или pH.

Форма ферментов определяет их функцию. Ферменты специфичны субстратам. Так якорная площадка конкретного фермента подойдёт только к своёму субстратному центру. В нашем случае фермент амилаза прикрепляется к определённому элементу молекулы крахмала и ускоряет реакцию расщепления на 2 молекулы сахара.

При пошаговом затирании ферменты, расщепляющие крахмал и белки, работают по принципу гидролиза, что дословно переводится как «разламывая водой». Так фермент амилаза подсоединяется двум будущим молекулам сахара. Как только молекула воды попадает в зону непосредственной близости к связи между молекулами будущих сахаров, фермент ускоряет реакцию между водородом (H+) молекулы воды и основанием (OH-) сахара. Фактически, связь между молекулами сахара заменяется на молекулу воды, которая расщепляется, разрывая молекулу крахмала. Как только связь разорвалась, фермент освобождается, так как субстратный центр нужного типа перестаёт существовать. Далее фермент опять попадает на другой субстратный центр и продолжает своё действие.

Если разрушается любая из связей, стабилизирующая форму фермента, он не может подцепиться к субстратному центру, так как его якорная площадка изменяется. Когда структура фермента меняется под действием температуры, происходит его денатурация. После денатурации большинство ферментов, участвующий в затирании, не может возвратиться в предыдущее состояние. Т.е. денатурация полностью деактивирует фермент.

В пивоваренной литературе можно найти оптимальный температурный диапазон для различных ферментов. (Для справки см. Таблицу 2.) Для продвинутых пивоваров важно понимать значение этих данных. Ферменты – это простые «механизмы», которые действуют отдельно друг от друга, а их действие зависит от их формы. В заторе, при столкновении фермента с субстратным центром крахмала или сложного сахара, химическая реакция расщепления молекул. При нагреве затора, скорость протекания реакции с катализатором увеличивается, так как молекулы белка (фермента) начинают двигаться быстрее и успевают сталкиваться с большим количеством субстратных центров за единицу времени. В заторе все ферменты активны, начиная с температуры замерзания и заканчивая температурой денатурации. В литературе даётся обычно оптимальная температура работы ферментов, однако, это не означает, что при иной температуре фермент бездействует. Просто эта работа идёт более медленно. Верхняя точка работы ферментов определяется температурой денатурации. Нагрев затора выше температуры денатурации не означает мгновенную остановку работы ферментов. Так например, бета-амилаза денатурируется за 40-60 минут при температуре 65 градусов. Альфа-амилаза же будет работать ещё 2 часа при поднятии температуры до 67 градусов. Имейте в виду, что повышая температуру затора, вы не мгновенно включаете-выключаете ферменты, вся эта система очень инертна.

Таблица 2

Итак, существует 4 фактора, которые определяют скорость ферментирования - концентрация фермента, плотность, температура и pH затора. Собственно пивовар может манипулировать всеми 4-мя факторами при проведении пошагового затирания.

Кислотная пауза

Кислотную паузу можно использовать следом за замачиванием при любом способе затирания. Во время кислотной паузы понижается pH затора до нужных нам значений, также разрушаются глюканы, которые превращают затор в клейстер. Типичный диапазон температур 35-45 °C, при которых фермент фитаза разрушает молекулы фитина, освобождая фитиновую кислоту, которая и понижает pH затора.

Фитаза очень восприимчива к теплу, поэтому большая её часть разрушается при нагреве во время соложения. По этой же причине фитаза присутствует только в солодах, прошедших лёгкую обжарку. Более того, по-настоящему она себя раскрывает при использовании мягкой воды с небольшим pH-буфером и слабомодифицированного солода. Как правило, для изменения pH затора, просто добавляют кислоту при добавлении вода на одну из пауз. Есть и другая причина по которой пивовары часто игнорируют эту паузу, нужен по крайней мере час, чтобы в pH затора прошли заметные изменения.

Вторая роль этой температурной паузы заключается в расщеплении глюканов. Бета-глюканы - углеводы, находящиеся в зерне вместе с крахмалом. Бета-глюканаза – фермент, расщепляющий эти углеводы. Есть целый ряд сходных ферментов, действующих при температурах до 60 °C, но самый важный из них, 1,4 бета-глюканаза, наиболее активен при 45 °C. Больше всего бета-глюканов во ржи, пшенице, овсе и слабомодифицированых солодах. Известно, что бета-глюканы ответственны за помутнение в пиве.

Бета-глюканы не должны проявлять себя в полностью модифицированных солодах, однако при проблемах с фильтрацией или помутнением пива, следует выдержать 15-ти минутную кислотную паузу.

Белковая пауза

Традиционно температурный диапазон 44–59 °C называется белковой паузой. В наши дни многие учёные от пивоварения не считают что расщепление белков должно идти во время затирания, оставляя на откуп этот процесс солодовникам. Однако нам стоит рассмотреть действие ферментов в этой температурной паузе.

В этом температурном диапазоне работает 2 фермента – протеиназа и пептидаза, известные как протеолитические, ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках.

Протеиназа работает с белками из длинных цепей аминокислот, расщепляя их до средней длинны. Пепдидаза способствует отщеплению концевых аминокислот от молекул белков. Оптимальная температура действия этих ферментов разная, поэтому мы можем предпочесть действие одного фермента другому.

Пивоварам не нужны белки из длинных цепей аминокислот в сусле. Большая концентрация таких белков ведёт к помутнению и нестабильности пива. В то же время, нам интересны белки из средних цепей аминокислот – они добавляют стойкость пене и тело пиву. Оптимальная температура для пептидазы 45-53 °C, для протеиназы - 55–58 °C. Пауза в 15-30 минут в температурном диапазоне, оптимальном для протеиназы, уменьшает помутнение и не сказывается отрицательно на пенообразовании или теле пива.

Осахаривание

Единственная температурная пауза, без которой нельзя обойтись - пауза осахаривания. При использовании полностью модифицированного солода часто ей и ограничиваются.

Преобразование крахмала проводится 2-мя ферментами, которые нападают на молекулы крахмала в разной манере. Эти ферменты называют диастатическими. Обычно паузу осахаривания проводят при 61–71°C. Иногда используют более узкий диапазон 66–70°C. Помните, что действие ферментов не прекращается полностью вне своего температурного диапазона.
Бета-амилаза откусывает концы молекул крахмала, получая на выходу мальтозу. Так как молекулы крахмала могут быть очень длинными, то процесс может занять до 2-х часов. Долгая пауза в начале температурного диапазона делает ваше пиво более сухим.

Другой фермент, альфа-амилаза, действует в более высоком температурном диапазоне 68–72 °C, хотя действие её наблюдается и при более низких температурах. Альфа-амилаза разрывает молекулы крахмала в случайных местах цепи. Этот фермент довольно громоздок и не может действовать в местах разветвления цепей, в результате чего получаются несбраживаемые сахара – декстрины. Эти сахара придают пиву тело и сладость. Короткая 20-ти минутная пауза в довольно густом заторе (2 литра воды на 1 кг солода) даст очень плотное, полнотелое пиво.

Это особенно верно для сортов пива, которые варят из солода с низкой диастатической активностью, таких как пейл.

Автор: 
Dave Green

P.S. Фотографии с логотипом OPEN SOURCE честно украдены отсюда - http://www.opensourcebeer.ru/ В целом, очень интересный проект.

P.P.S. Держитесь, котаны! Один день остался и вечер пятницы порадует нас прекрасным пивом!)

Этапы приварке чистозернового пива. Затирание солода.

Здравствуйте начинающие/опытные пивовары и просто любители хорошего пива!!

Очередной выпуск текстового радио "Сам себе пивовар" подоспел даже раньше чем предполагалось. Ну что же, оно и к лучшему.

Сегодня мы с вами откроем небольшой (а может и большой, тут уж как пойдет) цикл статей по этапам процесса варки пенного напитка. И начнем с этапа затирания. По-хорошему, стоило начать, пожалуй, с подготовки воды, но это не самый интересный процесс и далеко не все домашние пивовары на первых этапах придают ему значение, хотя и незаслуженно. Безусловно, состав воды влияет на вкус пива, но пока скажу что достаточно использовать либо качественную бутилированную воду, либо установить бытовой фильтр. Можно еще очищать воду обратным осмосом и добавлять необходимые соли в "ручном режиме". Короче, если интересна эта тема, пишите в комменты и я посвещу ей отдельный пост. А пока двинемся дальше.

Вот уже какое-то время консультирую начинающих пивоваров в различных сетях (самая большая концентрация почему-то во вконтактике) и заметил, что для многих процесс затирания солода является чем-то загадочным и необъяснимым. А на самом деле, суть в том, что горячая вода и натуральные энзимы создают среду, в которой сложные сахара солода превращаются в более простые сахара, которые, в свою очередь, легко подвергаются ферментации (сбраживанию).

В одном из первых постов я сказал, что затирание - это замачивание зерна в воде при определенной температуре. Не сказать, чтобы это утверждение было неверным, но назвать его однозначно точным нельзя.

По сути, затирание – это превращение длинных молекул крахмалистых веществ (или полисахаридов) в гораздо более короткие молекулы сахаров. Ключевую роль в расщеплении полисахаридов играют некоторые натуральные энзимы, которые встречаются в ячменном солоде. Процесс начинается во время осолаживания, когда зерна ячменя проращиваются и сушатся. Бета-глюконаза и протеолитические энзимы делят длинные молекулы полисахаридов на более короткие цепочки. (Это мы уже с вами проходили).

Во время затирания основная работа делается диастатическими энзимами (альфа- и бета-амилазой), которые разрывают белковые и углеводные цепочки, связывающие сбраживаемые сахара. Кроме того, когда крахмалистые вещества нагреваются, они становятся более растворимыми в воде, что дает возможность извлечь их из солода и создать сладкое сусло, которое отделяется путем фильтрации. Дробление зерен перед затиранием увеличивает растворимость, делая возможным экстракцию большего процента сахаров и крахмала.

Давайте рассмотрим с вами наиболее важные энзимные группы, которые естественно присутствуют в осоложеном ячмене, и температурные диапазоны их активности:

1. Фитаза (30 – 52,2 °C) – понижает pH затора, что имеет множество положительных сторон, хотя фитазная (кислотная) пауза редко используется в современном пивоварении.

2. Деветвящий фермент (35 – 44,4 °C) – помогает увеличить растворимость крахмалистых веществ, что приводит к увеличению степени экстракции для некоторых типов солодов.

3. Бета-глюконаза (35 – 45 °C) – расщепляет клейкие тяжелые крахмалистые вещества, что улучшает стабильность и экстрактивность процесса, в особенности для солодов, богатых протеином, а также добавок, таких, как пшеница.

4. Пептидаза (45 – 55 °C) – вырабатывает свободный амидный азот, который способствует ферментации.

5. Бета-амилаза (45 – 65,6 °C) – вырабатывает мальтозу, основной ферментируемый при варке пива сахар.

6. Альфа-амилаза (67,8 – 72,2 °C) – вырабатывает разные сахара, включая мальтозу и некоторые неферментируемые сахара. Затирание у верхней границы этого температурного диапазона увеличивает количество неферментируемых сахаров и поэтому увеличивает плотность готового пива.

По количеству ферментов и тому, при каких температурах они активны (в той или иной степени), можно догадаться что в процессе затирания нужно пройти несколько температурных шагов. Ну что же - и да, и нет. Современный солод позволяет применять как многошаговое (многопаузное) затирание, так и одношаговое (однопаузное). Тут каждый решает сам. От себя скажу - большее количество пауз позволяет точнее контролировать весь процесс создания пива и получить на выходе именно то, что тебе нужно. Но и доводить до фанатизма тоже не следует.

Кроме того, помимо использования различного количества пауз, есть и две разных техники затирания - инфузионная и декокционная. Давайте по порядку.

Одношаговое затирание.

Большинство начинающих пивоваров начинают (простите за тавтологию) с одношагового инфузионного затирания. Процесс состоит в нагревании воды до определенной температуры, несколько превышающей целевую, и затем в добавлении дробленого зерна. Если расчеты были сделаны правильно, то температура полученного затора обычно находится в диапазоне 64,4-68,9°C. При этой температуре комбинация альфа- и бета-амилаз расщепляет высокомолекулярные сложные сахара, содержащиеся в ячмене, на простые сахара, которые легко сбраживаются. Изменение температуры влияет также на тело получаемого пива.

Обычно этот процесс занимает от 30 до 90 минут. Для поддержания температуры часто используют кулер или чан с теплоизоляцией, а также более сложные системы с использованием рециркуляционного насоса и нагревательного элемента.В конце процесса затирания для отделения горячего сусла делается промывка затора горячей водой через зерновой слой и фильтрующее устройство, и полученное сусло затем кипятится.

Многошаговое затирание.

При многошаговом затирании делаются паузы при различных температурах - обычно в последовательности от более низких к более высоким, до тех пор, пока не достигается температура в диапазоне 63,9-69,9 °C, при которой происходит расщипление сложных сахаров, и затем делается сцеживание (фильтрация).

В этом случае процесс может занимать до 1,5-2 часов. Исторически, применение такого метода было обусловлено тем, что нужно было создать оптимальные условия для работы энзимов. Современный солод позволяет обойтись без использования нескольких пауз и тем не менее, если вы хотите максимально контролировать все нюансы вкуса будущего пива - применяйте многошаговое затирание, как минимум 2-4 шага.

Теперь немного по техникам затирания (сильно расписывать не буду, если будет интересно, пишите в комменты). Различные методы затирания оказывают значительное влияние на варку пива в домашних условиях. Использование особой техники затирания для разных типов пива улучшит вкус, цвет и характер готового продукта.

Инфузионное затирание.

При инфузионном затирании можно использовать как одношаговый способ, так и многошаговый. Суть данной техники заключается в том, что проход по паузам происходит в результате добавления горячей воды к затору. Это иногда бывает не очень удобно, так как в итоге не остается промывочной воды для фильтрации сусла. По своему опыту могу сказать, что больше трех пауз таким методом мне сделать было проблематично. 

Декокционное затирание.

Декокционное затирание является продолжительным процессом, разработанным еще до того, как точные термометры стали широкодоступными. Вместо добавления воды при фиксированных температурах, часть затора забирают и варят в несколько шагов, постепенно поднимая температуру сусла для каждого последующего шага. 
Декокционное затирание - всегда многоступенчатый процесс (как минимум 2 ступени) и требует дополнительных емкостей для варения порции затора. Результатом таких действий становится более насыщенный цвет, запах и вкус пива. За частую, многие темные сорта варятся именно с применением такой техники.

Итог.

При одношаговом и многошаговом затирании есть главный шаг, который называется осахариванием. Основную работу в процессе затирания выполняют ферменты альфа- и бета-амилаза, они активны (в разной степени) в стандартном диапазоне для осахаривания 64,4 – 70,0 °C.

Затирание при температуре, близкой к нижней границе этого диапазона, т.е. при 64,4 – 66,7 °C, увеличивает активность бета-амилазы, что увеличивает количество мальтозы, получаемой при осахаривании. Дрожжи предпочитают именно мальтозу, которая с этой точки зрения является самым важным сахаром, поэтому пониженная температура затирания приводит к увеличенному проценту ферментирующихся сахаров и в целом к получению пива с чистым послевкусием, с более полным сбраживанием, с повышенным содержанием алкоголя и с меньшей плотностью. Чтобы бета-амилаза завершила свою работу, обычно требуется немного большее время, поэтому при низких температурах следует увеличивать продолжительность шага осахаривания.

Затирание у верхней границы этого температурного диапазона, то есть при 67,8 – 70,0 °C активирует альфа-амилазу, что приводит к выработке не только мальтозы, но и других, неферментируемых сахаров. Меньшее количество сахаров ферментируется, сбраживание получается неполным и повышается плотность готового пива. Альфа-амилаза заканчивает процесс ферментации быстрее, чем бета-амилаза, поэтому можно использовать более короткий по времени шаг осахаривания.

Конечно же, по итогам затирания проводится сцеживание сусла, или, правильнее сказать, фильтрация, с добавлением промывочной воды. Промывочная вода добавляется для того, чтобы вымыть как можно больше сахаров из дробины, тем самым повысив экстрактивность сусла и увеличив общую эффективность варки.

Фильтрация затора.

Добавление промывочной воды.

Итак, сегодня мы с вами разобрали первый этап в приготовлении домашнего пива. Рассказать обо всех нюансах и тонкостях, увы, не представляется возможным в рамках одной статьи, да и нет в этом большого смысла. Лично я убежден, что все должно познаваться на практике! До тех пор, пока вы не сварите свое первое пиво, понять какое ваше действие и на какой показатель будет влиять, довольно сложно. Пробуйте, экспериментируйте, творите!

Хорошей рабочей недели, Реактор! И конечно же вкусного пива!

Пивные дрожжи.

Рад всех снова приветствовать!! 

Для начала хочу поблагодарить тех, кто принял участие в голосовании.Лидирующие позиции на данный момент занимает "Fenrir", следомс большим отрывом идут "The Literary bar" и "Паровойкотел", остальные финишировали на старте.

Отдельное спасибо хочу выразить Smart777. Чувак, идеяохренительная! Уверен - такого бара нет точно, пока непонятно как в интерьервпишется варочный порядок, да и опасаюсь, что варить там будут не пиво, а тех,кто не оплачивает счет. Ну и еще не уверен что смогу донести всюпривлекательность до инвесторов. Поэтому, прости, но идея пока внеконкурса. 

В данное время на обсуждении еще несколько вариантов, но они буду в следующемвыпуске, а пока...

А пока поговорим о еще одном ингредиенте в пивоварении, без которого необойтись - пивные дрожжи. Разберем их виды, строение, химический состав, на чтоони влияют и какие могут возникнуть проблемы. 

Дрожжи - это одноклеточные простейшие, обладающие рядом свойств клеток болеевысокоорганизованных организмов. Будучи эукариотами, они обладают настоящимклеточным ядром и цитоплазматическими органеллами, в частности митохондриями.

Таксонометрически дрожжи относят к царству грибов. По виду размножениядрожжи делятся на две большие группы в зависимости от возможности образованияспор - спорообразующие и неспорообразующие. Пивные дрожжи относятсяк спорообразующей группе дрожжей, в которой различают две большие подгруппыкультурных пивоваренных дрожжей, принципиально отличающихся своим поведением:дрожжи верхового брожения (Saccharomycescercvisiae) и дрожжи низовогоброжения (Saccharomycescarlsbergensis).

Дрожжи верхового брожения в зависимости от конкретного штаммасбраживаются при температуре 15-25 °С, образуя почечные сообщества; во времяинтенсивного брожения они поднимаются наверх, образуя шапку пены (деку)молодого пива. Они способны дополнительно образовывать споры и сбраживаюттрисахарид рафинозу лишь на одну треть.

У дрожжей низового броженияспособность к образованиюспор менее выражена, они не образуют почечных сообществ и к концу брожения,протекающего при температуре 5-10 ⁰C, оседают на дно.

Наряду с культурными пивоваренными дрожжами существуютмногочисленные «дикие дрожжи», часть которых относится к виду S.cerevisiae. Они вызывают помутнение пива и изменение его вкуса.

Немного морфологии.

Дрожжи представляют собой одноклеточные микроорганизмы округлойили овальной формы длиной 5-12 мкм и шириной 5-10 мкм. Площадь поверхностиодной клетки составляет в среднем около 150 мкм². При обычномвнесении дрожжей в количестве 0,5 л дрожжей/гл число клеток составляет 1,5млрд, что соответствует площади 225 м², а в результатечетырехкратного размножения активная поверхность клеток составляет 900 м²/гл.

Клеточнаястенка у дрожжевой клетки составляетпримерно около 20 % ее массы. Образована эта стенканесколькими слоями, состоящими главным образом из β-1,3-глюкана,β-1,6-глюка-на, α-маннана, а также из липидов, белковых веществ, неорганическихсоединений (обычно фосфатов), а также гексозоаминов. Соотношение β-глюканов кманнану варьирует в зависимости от штамма дрожжей и зависит от условий ихразмножения.

Поверхностьклеточной мембраны покрыта слизистой оболочкой, которая преимущественно состоитиз маннана. Состав клеточной мембраны в процессе брожения изменяется.

Протоплазма клетки состоит из ядра и собственно протоплазмы (цитоплазмы). Ядро составленоиз базовой плазмы и нескольких хромосом, содержащих гены (носителинаследственных признаков). Протоплазма клетки также состоит избазовой плазмы, в которую «встроены» мембранная система эндоплазматическойсети, а также такие структурные частицы, как, например, митохондрии, рибосомы илизосомы. Митохондрии состоят из липопротеидов и содержат рибонуклеиновуюкислоту (РНК) и большое количество витаминов. Они являются носителями рядаферментов, необходимых для обмена веществ в процессе дыхания клетки. Лизосомысодержат ферменты, отвечающие за синтез протеинов, а рибосомы богаты РНК.Цитоплазма преимущественно содержит белковые вещества, изменяющееся количестворезервного углевода (гликогена), а также жиры. В стареющих дрожжевых клеткахизначально небольшие вакуоли (пространства, заполненные внутриклеточнойжидкостью) увеличиваются в размере и постепенно вытесняют плазму. 

Химический состав дрожжей.

Прессованные сухие дрожжи содержат 65-85 % воды, 60 % которой связановнутриклеточно, а 10-30 % - в виде гидратационной воды. В пересчете на сухоевещество получается следующий состав: азотсодержащие соединения - 38-60 %,углеводы - 15-37%, жиры - 2-12%, 6-12 % минеральных веществ, а также следывитаминов.

Примерпрессованных дрожжей.

Азотсодержащиевещества примернона 90 % состоят из белков, необходимых для построения новых клеток - альбумина,фосфорглобулина и нуклео-протеина. Остальные 10 % - это свободные аминокислоты,нуклеиновые кислоты и их производные.

Углеводы присутствуют в мембране в видеглюканов (8 %) и маннана (2,5-10 % как гумми-вещества дрожжей), а также вплазме в форме гликогена. Последний используется главным образом как резервныйуглевод. Его содержание (3-15 %) растет при обильном поступлении питательныхвеществ, а при их дефиците он потребляется дрожжами. В небольшом количествеприсутствует также трегалоза - дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы.

Содержаниежиров вдрожжах зависит от возраста дрожжей и условий их размножения. В молодых клеткахоно невелико и может повыситься в особых условиях разведения с 2 - 5 до 40 %.Липиды дрожжей содержат наряду со средне- и высокомолекулярными (насыщенными иненасыщенными) жирными кислотами ацилглицириды, фосфолипиды, стерины(эргостерины) и т. п.

В пересчетена 100 г CBсодержание минеральных веществ составляет: 2000 мгфосфатов, 2400 мг калия, 20 мг кальция, 200 мг натрия, 2 мг магния, 7 мг цинка(минимальное количество - 3,5 мг) а также следов железа, марганца и меди.

Витамины встречаются в дрожжах в следующихколичествах (на 100 г CB): тиамин (B₁) - 6-20 мг, витамины В₂-комплекса- рибофлавин (2-8 мг), никотиновая кислота (30-100 мг), фо-лиевая кислота (2-10мг), пантотеновая кислота (2-20 мг), а также пиридоксин (B₆) вколичестве 3-10 мг, биотин (витамин Н) - 0,1-1 мг и витаминоподобные вещества -инозит и холин (200-500 мг).

Ферменты дрожжей.

Дрожжибогаты ферментами, содержащимися в клеточных стенках, цитоплазме, вакуоле иядре клетки. Они способствуют усвоению питательных веществ, их превращению и,соответственно, росту и размножению клеток. В дрожжах различают 6 группферментов - гидролазы, трансферазы, оксидоредуктазы, лиазы, изомеразы и лигазы,в частности синтетазы или синтазы.

1. Гидролазы-вызывают гидролитическое расщеплениевеществ, причем соединения гликозида, сложного эфира и пептида расщепляются врезультате присоединения радикалов воды. Гидролазы состоят чаще всего из одногопротеина, причем область реакции зависит от функциональных групп различныхаминокислот.

Примерреакции, катализируемой гидролазой.

2.Трансферазы - переносятгруппы атомов (фосфорил-, амино-, гликозил-группы и т. д.) от одной молекулы(донора) к другой молекуле (акцептору). Транс-фосфорилазы способствуютпереносу остатков фосфата и осуществляют тем самым важную функцию впромежуточном обмене веществ. Кроме того, дрожжи содержат гексокиназу,фосфоглицерат-и пируваткиназу. Все эти ферменты участвуют в спиртовомброжении. Также присутствуют ферменты, катализирующие перенос остатковфосфата на рнбозу, аденозан, холин и т.д. Транс - гликозидазыучаствуют в синтезе гликогена, а транс-аминазы переносятаминогруппы.

Примерреакции, катализируемой трансферазой.

3.Оксидоредуктазы - переносят водород или электроны от одного субстрата к другому. Следуетразличать дегидрогеназы, которые могут действовать как аэробные (атом водорода,отщепленный от субстрата, переносится на кислород) или анаэробные ферменты(атом водорода переносится на другую молекулу, не накислород). Оксидазы переносят атомы водорода на молекулярныйкислород, а оксигеназы катализируют встраивание молекулы кислорода в субстрат.К первой группе относятся пероксидазы и каталазы.

4. Лиазы- разрываютодну химическую связь (например, С - С - ) без присоединения воды. Ихподразделяют на декарбоксилазы (кетокислотные и аминокислотные декарбоксилазы)и дегидратазы (энолазу, фумаразу). К первой группе относитсяпируват-декарбоксилаза, обычно обозначаемая как «карбоксилаза». Она вызываетотщепление карбоксильной группы (декарбоксилирование) пировиноградной кислотыдо ацетальдегида с образованием углекислоты (то есть, этот фермент отвечаетза карбонизацию пива).

Примерреакции.

5. Изомеразы - катализируют внутримолекулярнуюперегруппировку атомов в молекуле с возможной внутримолекулярнойокислительно-восстановительной реакцией (например, превращение глюкозы вофруктозу). В случае внутримолекулярной перегруппировки фосфорильная группапереносится с первого на шестой атом углерода молекулы глюкозы. Таким образом,следует различать фосфогексозоизомеразы и фосфомутазы. Если проще,то этот фермент позволяет дрожжам расщеплять сложные сахара на простые, которыеидут в пищу.

Примерреакции.

6.Лигазы (называмые также синте-тазами и синтазами) - позволяют осуществлять соединениедвух молекул, причем для такого соединения необходима энергия. К ним относятсявсе ферменты, способные синтезировать связи C-N-, C-S-, C - O - и С-С-. 

Для примера.

Размножение дрожжей.

Обычнодрожжи размножаются почкованием, редко путем спорообразования. При почкованииклетка образует на поверхности почку, которая на поздней стадии ростаразделяется на материнскую и дочернюю клетки. После почкования каждый разостается почечный рубец - его можно наблюдать под электронным микроскопом.

Почкование.

Размножениедрожжевой клетки предполагает наличие соответствующей питательной среды(состава сусла). При размножении дрожжей различают следующие стадии:

1. Латентнаяфаза, продолжающаяся несколько часов, в которой размножения еще не происходит;этот период тем продолжительнее, чем более ослаблены дрожжи.

2.Экспоненциальная (логарифмическая, лог-фаза), при которойпроисходит логарифмическое размножение дрожжей; брожение начинается.

3. Фазазамедления размножения,при которой под воздействием продуктовметаболизма размножение постепенно замедляется, но брожение еще продолжается.

Продолжительностьгенерации - этовремя, необходимое для удвоения числа клеток. В период интенсивного роста онасоставляет в зависимости от различных факторов 6-9 часов.

Оптимальныйдиапазон температур дляразмножения дрожжей находится в пределах 25-30 °С; при температурах выше 40 °Сразмножение прекращается, а жизнедеятельность дрожжей подавляется. Более низкиетемпературы замедляют их размножение, но не подавляют жизнедеятельностьдрожжей.

Содержание спирта вконцентрации более 6% оказывает на размножение дрожжейотрицательное действие, однако дрожжи способны адаптироваться к повышеннойконцентрации спирта. Кроме того, тормозят размножение дрожжей следующиефакторы: наличие высших спиртов, нитриты как продукты восстановления нитратов(начиная с содержания 40 мг/л пивоваренной воды), а также большое количествотяжелых металлов. Подавлять жизнедеятельность дрожжей могут дезинфицирующиесредства, хотя некоторые из них тормозят лишь размножение, но не собственнопроцесс брожения, причем к определенным дезинфицирующим средствам дрожжиспособны адаптироваться.

Автолиз дрожжей.

Авто́лиз, ауто́лиз, самоперева́ривание —саморастворение живых клеток и тканей под действием их собственныхгдролитических ферментов, разрушающих структурные молекулы. Происходит ворганизме при некоторых физиологических процессах, в очагах омертвения, а такжепосле смерти. Автолиз микроорганизмов происходит при старении микробнойкультуры или повреждении клеток различными агентами.

Автолиздрожжей происходит при неправильном их хранении, а также при определенныхусловиях в ходе брожения и хранения пива. Ферменты дрожжей расщепляют углеводыклетки и азотистые вещества, разрушая структуру дрожжевой клетки, а вакуолиувеличиваются за счет цитоплазмы. Субстрат насыщается аминокислотами и другимипродуктами расщепления белка, особенно нуклеотидами; значение pH возрастает,особенно вследствие выделения щелочных аминокислот и связывания ионов водородапродуцируемыми фосфатами и протеинами. Кроме того, происходит выделениесреднемолекулярных жирных кислот (C₆-C₁₂) И ИХ СЛОЖНЫХэфиров, а также протеаз дрожжей и других ферментов. Первые расщепляютвысокомолекулярные белковые вещества с увеличением содержания α-аминного азота,что негативно отражается на пенообразующих свойствах пива. Эти явления,происходящие в конце процесса брожения, при дображивании (особенно приповышенных температурах), а также при длительном холодильном хранении сусла свысоким содержанием дрожжей, являются лишь начальной стадией автолиза, котораяорганолептически проявляется в появлении резкого вкуса, отчасти напоминающего«старые дрожжи». Сильный автолиз дрожжей может вызывать появление в пиве дажепривкуса креозота.

Дрожжи,подвергшиеся автолизу.

Продукты метаболизма и их влияние на качество пива.

Во времяспиртового брожения образуется множество различных химических соединений -высшие спирты, эфиры, альдегиды, диацетил, ацетоин и др., являющихся продуктамиметаболизма и способные влиять на аромат и вкус пива.

1. Высшие спирты - образуютсяиз аминокислот, которые в ходе реакций трансаминирования превращаются всоответствующие α-кетокислоты, а через декарбоксилирование и восстановление - вспирты. Образование высших спиртов происходит преимущественно в ходеглавного брожения в зависимости от используемой расы дрожжей, состава сусла иусловий брожения. Дрожжи верхового брожения образуют существенно большепобочных продуктов, чем дрожжи низового брожения. Ароматические высшиеспирты способны влиять на вкус и аромат пива. Например, фенилэтиловыйспирт придает пиву специфический навязчивый «цветочный»привкус. Триптофол образуется в ходе брожения, а при хранениивновь расщепляется. Он обладает слабым горьким (в определенныхусловиях слегка фенольным) вкусом. Тиросол характеризуется интенсивнымгорьким, слегка желчным вкусом и похожим на фенольныйзапахом.

2. Сложныеэфиры - являются важнейшими участниками формированияаромата. Как продукты метаболизма дрожжей они образуются внутри клетки черезкатализированные ферментами реакции при участии алкоголь-ацетил-трансферазы изацетил-коА и соответствующих спиртов. Их развитие тесно связано с ростомдрожжей и образованием высокомолекулярных жирных кислот.Действие алкоголь-ацетилтрансферазы, локализованной в клеточной мембране,ингибируется ненасыщенными жирными кислотами и эргостерином. При традиционномдображивании пива содержание сложных эфиров может существенно повыситься врезультате реакций нелетучих и летучих кислот со спиртами. При более длительном периоде дображивания,особенно у крепкого пива, формируется приятный эфирный аромат. 

В формировании аромата пива участвуют такжеэтиловые эфиры низкомолекулярных жирных кислот (гексановой, октановой и декановойкислот), так называемый «яблочный эфир». Последний является важнейшим эфиром«дрожжевого масла»; его содержание значительно возрастает при длительномдображивании, при использовании некоторых способов дображивания при повышенныхтемпературах, а также при брожении под давлением. 

3. Альдегиды. Ацетальдегидобразуется как промежуточный продукт метаболизма дрожжей из пирувата в ходе егодекарбоксилирования в первые 48 ч главного брожения, а затем в ходе брожения идображивания его содержание снижается параллельно исчезновению вкуса молодогопива. Высокие нормы внесения дрожжей, незначительнаяаэрация, повышенные начальные температуры сусла при внесении дрожжей и главногоброжения способствуют образованию альдегидов, однако при высоких температурахих содержание убывает быстрее, чем в условиях нормального брожения. Этообъясняется не только восстановлением до этилового спирта, но и испарением(точка кипения 21 °С), а также удалением CO₂.

4. Органические кислоты. Летучие кислоты - к ним относитсяуксусная кислота, содержащаяся в пиве в количестве 20-150 мг/л, и муравьинаякислота (20-40 мг/л), образующиеся в результате расщепления глюкозы.Образованию уксусной кислоты способствуют высокие нормы внесения дрожжей,высокая температура брожения и интенсивная аэрация сусла (в зависимости от расыдрожжей). В ходе дображивания наблюдается дальнейшее увеличение содержаниялетучих кислот.

Нелетучие кислоты - пировиноградная, яблочная,лимонная, молочная - образуются в процессе обмена веществ при брожении, а такжепутем дезаминирования аминокислот. Значение органических кислот заключается ввозможности образования ими сложных эфиров.

При брожении, дображивании и созревании пивамолочная кислота этерифицируется, что выражается в более высоком содержанииэтилового эфира молочной кислоты. Здесь заслуживает внимания глицерин какпродукт брожения - его содержание составляет от 1300 до 2000 мг/л в зависимостиот количества сброженных cахаров, и поэтому у темного пива отмечаетсяпониженное, а у светлого крепкого пива высокое содержание глицерина.

5. Низкомолекулярные свободные жирные кислоты - как продукты метаболизма дрожжей образуются в ходесинтеза жирных кислот в первые 3-4 сут главного брожения. Речь идет огексановой (капроновой), октановой (каприловой), декановой (каприновой) идодекановой (лауриновой) кислотах. При ускоренных способах брожения, как этопроисходит при интенсивной ступенчатой аэрации, повышенной норме внесениядрожжей и повышенных температурах, образование этих жирных кислот снижается ипроявляется отчетливое влияние используемой расы дрожжей. При автолизе дрожжейсодержание жирных кислот значительно возрастает.
Впиве, сброженном под давлением, также обнаруживается повышенное содержаниежирных кислот, выделяемых дрожжами на стадии созревания пива. На содержаниесвободных жирных кислот влияет физиологическое состояние дрожжей, способныхотрицательно повлиять на вкус (появлется дрожжевой привкус) и пенообразование.

6. Вицинальные дикетоны -диацетил (2,3-бутадион) и 2,3-пентадион - являются продуктами метаболизмадрожжей. Диацетил явнымобразом негативно сказывается на вкусе пива, тогда как 2,3-пентадион благодарясущественно более высокому значению его порогового восприятия оказывает гораздо меньшее влияние. Диацетил придает пиву вкус и запах сливочного масла.

7. Сернистые соединения - способны существенно влиять на аромат и вкус пива,так как обладают очень низкими пороговыми значениями восприятия. В пиве ониприсутствуют в виде сероводорода, диоксида серы, сульфидов (диметил-сульфида,диметилдисульфида, диметилтрисульфида), спиртов (например, метионола), сложныхэфиров (этилтио-ацетата, метилтиоацетата, этилового эфира 3-метилтиопропионовойкислоты), а также в виде низкомолекулярных меркаптанов (этил- иметилмеркаптан). Общее содержание серы (представленное преимущественно пептидамис серосодержащими аминокислотами) снижается благодаря отделению осадка взвесейгорячего и охлажденного сусла и осаждению мути при главном брожении;серосодержащие аминокислоты, как и другие органические и неорганическиеисточники серы, абсорбируются параллельно приросту биомассы дрожжей. Наконец,летучие сернистые соединения удаляются вместе с газами, выделяющимися приброжении.

Итог.

Ну что же, на этом и закончим. Как мы смогли убедиться, дрожжи играют далеко не последнюю роль в формировании органолептических показателей пива. При этом, используя тот или иной штамм дрожжей или же различные способы брожения и дображивания, мы можем прогнозировать определенные показатели вкуса и запаха.

Конечно, информации куда больше, чем мне удалось рассказать в рамках данной статьи, но и этого пока достаточно. В следующих выпусках мы с вам пройдем все этапы варки пенного напитка.

Всем хороших выходных и как всегда вкусного пива!!