Bukiet i aromat piwa
| Wytwarzanie piwa jest zawiłym procesem
, który jest zależny zarówno od użytych surowców, jak również od zastosowanych
technologii oraz od znajdujących się w zakładzie urządzeń. Smak piwa i jego
aromat są podstawowym kryterium jego jakości. Degustując piwo, konsument od
pierwszej chwili powinien czuć jego aromat, pełnię smaku, odpowiednią goryczkę
oraz orzeźwiające CO2. Wszystkie te odczucia uzupełniają się nawzajem i składają się na harmonijny smak piwa. Każdy aktywny składnik zapachowy i smakowy w piwie wnosi wkład do ogólnego wrażenia. Połączenie poszczególnych substancji aromatu ze sobą przedstawia osobliwą równowagę pomiędzy substancjami ,które zostały doprowadzone do piwa w czasie procesu produkcji lub zostały wytworzone w czasie jego trwania ,a substancjami ,które są rozkładane lub usuwane albo ulegają przemianie podczas leżakowania. Jeżeli ta proporcja zostanie zakłócona, będzie to miało późniejszy skutek w ocenie organoleptycznej produktu. Wiele produktów przemiany materii u drożdży, wytwarzanych podczas fermentacji i leżakowania, przechodzi do piwa. Niektóre z nich reagują między sobą lub też ulegają zmianom pod względem ilości i składu chemicznego. Można je podzielić na dwie zasadnicze grupy. Jedną stanowią substancje tworzące bukiet młodego piwa - powstają głównie podczas fermentacji burzliwej. Nadają one piwu niemiły, nieczysty, niedojrzały, nieharmonijny smak i zapach, a przy większej zawartości obniżają jakość powstałego produktu. Podczas fermentacji i dojrzewania mogą one w wyniku przemian biochemicznych zostać z piwa usunięte. Do substancji tych zaliczamy: diacetyl, adehydy, związki zawierające siarkę. Drugą grupę stanowią substancje tworzące bukiet piwa. Tworzą one głownie aromat piwa, a ich obecność w określonych ilościach jest niezbędną cechą charakteryzującą piwa szlachetne. W odróżnieniu od bukietu piwa młodego, tych elementów aromatu metodami technologicznymi z produktu usunąć nie można. Zaliczamy do nich wyższe alkohole i estry. |
Najważniejsze składniki aromatu i bukietu piwa
|
|
Aromat piwa zależy od tworzonych przez drożdże produktów ubocznych fermentacji,
od odmiany i dawki chmielu lub jego przetworów, jak również od substancji mających
swe źródło w słodzie. Rasy drożdży różnią się bardzo zdolnością wytwarzania ubocznych
produktów fermentacji, jak alkohole i estry. Przy normalnie prowadzonej fermentacji stosunek alkoholi wyższych do estrów wynosi 3 : 1, ale w pewnych warunkach, np. przy bardzo silnym napowietrzeniu na początku , może wynosić nawet 12 : 1, dając piwo puste w smaku. Drożdże górnej fermentacji w piwach tego typu wytwarzają 2 do 3 razy więcej alkoholi wyższych i estrów niż drożdże dolnej fermentacji w piwach typu pilzneńskiego. W tych ostatnich wyraźnie wyczuwalny smak alkoholi wyższych i estrów jest cechą niepożądaną. Aromat chmielowy natomiast jest bardzo pożądany i charakteryzuje właśnie piwa typu pilzneńskiego. Pochodzi on głównie od olejków eterycznych chmielu, przy czym ważna jest nie tylko ich ilość ale także skład jakościowy. Znaczną rolę odgrywa też sposób chmielenia, wielkość dawki, sposób dawkowania oraz rodzaj produktu (czy jest to chmiel naturalny, granulat czy ekstrakty chmielowe ). Aromat chmielowy wywiera także korzystny wpływ na stabilność smaku piwa. Smak stabilizuje również dwutlenek siarki, który wpływa także pozytywnie na ogólny charakter piwa. Tworzony on jest przez drożdże z aminokwasów siarkowych brzeczki, ale także z siarczanów. Przeciwdziała on niepożądanym zmianom oksydacyjnym i z tego powodu bywa dodawany w postaci siarczynów do piwa przed rozlewem. |
Diketonem wicynalnym o najważniejszym znaczeniu jest diacetyl. Należy do grupy
związków odpowiedzialnych za niedojrzały aromat piwa. W ilościach przekraczających
próg wyczuwalności nadaje on piwu nieczysty, słodkawy, czasem nawet odpychający
smak, przypominający aromat masła. Wobec tego, że również pentadion działa w
podobny sposób, pomimo dużego progu wyczuwalności sensorycznej rozpatruje się
te związki razem.
Powstawanie i rozpad tych związków przebiega w trzech etapach.
Pierwszym etapem jest tworzenie prekursorów.
Metabolitem wyjściowym jest kwas pirogronowy, z którego tworzone są acetylohydroksykwasy.
W ten sposób z treoniny lub izoleucyny powstaje a-acetohydroksymaślan, będący
prekursorem 2,3-pentadionu, oraz z waliny powstaje a-acetomleczan - prekursor
diacetylu. Prekursory te są przez komórki drożdży wydzielane do otoczenia.
Tworzenie ich zależy od :
ˇ szczepu drożdży - etap procesu fermentacji, w którym tworzone są te substancje,
jest cechą charakterystyczną szczepu drożdży.
ˇ dawki drożdży - zwiększona dawka drożdży powoduje intensywniejsze wytwarzanie
acetomleczanów. Jednak większa dawka drożdży powoduje także szybszy i intensywniejszy
ich rozkład.
ˇ tlenu - obecność tlenu powoduje zwiększenie wytwarzania acetomleczanów przez
drożdże.
Wpływ powyższych czynników nie jest jednak tak duży, aby przez odpowiednie zabiegi
technologiczne nie można było skutecznie ograniczyć wytwarzania tych związków
przez drożdże.
Następnym etapem tworzenia ketonów wicynalnych jest konwersja prekursorów
do diketonów na drodze oksydatywnej dekarboksylacji.
Proces ten zachodzi poza komórkami drożdżowymi.
Ta przemiana zachodzi stosunkowo łatwo, a korzystne dla niej są następujące
czynniki:
ˇ obniżenie wartości pH - przy wartościach między 4,2 i 4,4 przemiana zachodzi
najszybciej, wzrost wartości pH wpływa hamująco,
ˇ podwyższenie temperatury - ogrzanie powoduje szybszą przemianę,
ˇ dopływ tlenu - kontakt piwa z powietrzem i rozpuszczenie tlenu prowadzi do
szybkiej przemiany prekursorów w pokrewne diketony. Etap ten ogranicza szybkość
dojrzewania piwa.
Trzecim etapem jest redukcja diketonów.
Diacetyl i pentadion, powstałe podczas fermentacji głównej, mogą w dalszych
etapach być przetwarzane przez drożdże na substancje nie wpływające negatywnie
na smak piwa.
Przemiana ta polega na redukcji i przebiega w następującej kolejności:,
diacetyl > acetoina > butanodiol
pentadion > acetyloetylokarbinol > pentanodiol
Dla wyczuwalności smakowej tego ostatniego związku wartość progowa leży tak
wysoko, że w piwie z reguły jest on sensorycznie nie wyczuwalny.
Ilość diketonów wicynalnych w powstającym piwie zależy od ilości ich prekursorów:
ˇ w pierwszych dniach fermentacji głównej zawartość acetylomleczanów mocno przyrasta,
ˇ jeżeli piwo jest przesyłane z fermentacji głównej do tanków leżakowych i zostanie
przy tym natlenione, to zawartość acetylomleczanów znowu rośnie,
ˇ podczas dofermentowania i dojrzewania piwa zawartość diketonów i ich prekursorów
w wyniku dalszych przemian wydatnie maleje.
Trzeba zwrócić uwagę, że każdy kontakt piwa z powietrzem, powodujący rozpuszczanie
się tlenu w fermentującym produkcie, prowadzi zawsze do zwiększenia zawartości
diacetylu, który będzie później musiał być zredukowany przez drożdże podczas
dofermentowania, czyli fermentacji wtórnej i dojrzewania piwa.
Zawartość diketonów uznano za kryterium stopnia dojrzałości piwa. Ciągłe dążenie
do skracania czasu trwania fermentacji i dojrzewania piwa, powoduje rosnące
znaczenie tej metody kontroli dojrzałości produktu.
Acetylomleczan powinien być jak najszybciej przetwarzany na diacetyl, czemu
służy
sprawna, nieprzerwana fermentacja, niemal aż do stopnia odfermentowania końcowego,
niskie pH, unikanie wszelkiego kontaktu z tlenem po nastawieniu oraz fermentacja
i dojrzewanie piwa przy podwyższonych temperaturach (nawet do 18oC przy dojrzewaniu
piw dolnej fermentacji ). Dojrzewanie piwa wymaga obecności aktywnych, żywotnych
komórek drożdżowych. Przez odpowiednie zabiegi trzeba utrzymywać wystarczającą
liczbę komórek w zawiesinie i przeciwdziałać ich osiadaniu (redukcja diacetylu
jest przyspieszona przez dobry kontakt drożdży z dojrzewającym piwem. Maksymalne
stężenie diacetylu w piwie wynosi 50 ppb.
Aldehyd octowy jest najistotniejszym aldehydem powstającym jako produkt pośredni
fermentacji alkoholowej.
Wydalany jest on do piwa zielonego przez drożdże w czasie pierwszych trzech
dni fermentacji. Odpowiedzialny jest za charakterystyczny zapach młodego piwa,
często określany jako piwniczny lub stęchły. W późniejszym okresie fermentacji
i podczas dojrzewania piwa zawartość aldehydu octowego zmniejsza się wydatnie,
co jest wynikiem zachodzących przemian. Dzięki temu zanikają również niekorzystne
cechy smakowe, charakterystyczne dla piwa młodego.
W młodym piwie zawartość aldehydu octowego waha się miedzy 20 a 40 mg/l by następnie
obniżyć się do 8 lub 10 mg/l w piwie gotowym.
Zawartość aldehydu w piwie zwiększają:
ˇ intensywna fermentacja,
ˇ podwyższona temperatura fermentacji głównej,
ˇ zwiększona dawka drożdży,
ˇ fermentacja główna pod zwiększonym ciśnieniem,
ˇ zbyt słabe natlenienie brzeczki oraz infekcje.
Przemiany usuwające wytworzony aldehyd są wspierane przez:
ˇ wszystkie zabiegi zwiększające intensywność dofermentowania i dojrzewania
piwa,
ˇ podwyższenie temperatury dojrzewania piwa, dobre napowietrzanie brzeczki nastawnej,
ˇ podwyższoną liczbę komórek drożdży w zawiesinie podczas dojrzewania piwa.
Jedną z głównych grup związków syntetyzowanych przez drożdże są wyższe alkohole.
Ogólnie uważa się je za związki ujemnie wpływające na smak i zapach piwa typu
pilzneńskiego.
Alkohole alifatyczne nadają piwu alkoholowy i rozpuszczalnikowy smak i zapach.
Także negatywnie na własności organoleptyczne piwa wpływają alkohole aromatyczne
takie jak 2-fenyloetanol, tyrozol czy tryptofol, choć według niektórych źródeł
2-fenyloetanol oddziałuje pozytywnie na smak i zapach piwa.
Wzrost zawartości alkoholi wyższych w piwie powyżej ich progu wyczuwalności
sensorycznej powoduje cierpki smak oraz niską stabilność piany. Podwyższona
zawartość alkoholu izoamylowego może powodować bóle głowy u konsumentów przy
spożyciu nadmiernej ilości piwa.
Parametry wpływające na powstawanie wyższych alkoholi.
Alkohole wyższe powstają przede wszystkim podczas fermentacji głównej. W tym
okresie wytwarza się ponad 80% ich ogólnej ilości. Podczas leżakowania piwa
ich przyrost jest już niewielki. Zawartości raz powstałych alkoholi wyższych
nie można już obniżyć zabiegami technologicznymi.
Wpływ piwowara na ten ważny element bukietu piwa ograniczony jest do odpowiedniego
kierowania przebiegiem fermentacji głównej.
Czynniki wpływające na zawartość alkoholi wyższych można podzielić na te, które
zwiększają oraz te, które zmniejszają ich zawartość w piwie.
Czynnikami zwiększającymi ich wytwarzanie są:
ˇ podwyższona temperatura fermentacji głównej,
ˇ mieszanie i przepompowywanie młodego piwa,
ˇ niska zawartość azotu alfa-aminowego w brzeczce,
ˇ intensywne napowietrzanie brzeczki nastawnej,
ˇ obfite stosowanie dodatku drożdży w fazie logarytmicznego wzrostu do dojrzewającego
piwa (dodawanie "wysokich krążków" ),
ˇ stosowanie temperatur nastawienia fermentacji powyżej 8oC,
ˇ fermentowanie brzeczek o zawartości ekstraktu powyżej 13%.
Powstawanie wyższych alkoholi hamowane jest przez:
ˇ podwyższoną dawkę drożdży nastawnych,
ˇ niższe temperatury nastawiania fermentacji,
ˇ niższe temperatury prowadzenia fermentacji głównej,
ˇ unikanie kontaktu z powietrzem po nastawieniu fermentacji,
ˇ wystarczającą ilość wolnych aminokwasów w brzeczce nastawnej.
Różne szczepy drożdży tworzą różne ilości alkoholi wyższych, dlatego z tego
również względu dobór odpowiedniego szczepu jest bardzo istotny. Zmiana szczepu
drożdży prowadzi do zmiany stężenia wszystkich związków smakowo-zapachowych
pochodzenia drożdżowego występujących w piwie.
Jednym z najważniejszych parametrów wpływających nie tylko na szybkość fermentacji,
ale także na walory smakowo-zapachowe piwa jest temperatura fermentacji. Na
schemacie można zaobserwować, że wzrost temperatury fermentacji powoduje wzrost
zawartości alkoholi wyższych.
Estry są najważniejszymi składnikami aromatu i bukietu piwa, decydująco wpływającymi na jego charakter. Zbyt duża ich zawartość może być jednak powodem nieprzyjemnego, gorzko-owocowego smaku piwa. W piwie wykryto około 60 różnych estrów , ale tylko jedna dziesiąta tej liczby odgrywa znaczącą rolę w kształtowaniu się smaku piwa. Octan etylu stanowi ok. 50% ogólnej zawartości estrów w piwie. Występując w zwiększonej ilości oddziałuje na substancje goryczkowe chmielu powodując powstawanie goryczy o nieprzyjemnym charakterze.
Estry tworzą się podczas fermentacji w wyniku estryfikacji kwasów tłuszczowych, a także alkoholi wyższych. Ich zawartość wzrasta głównie podczas intensywnej fermentacji. Dalszy ich przyrost podczas dojrzewania piwa zależy od przebiegu procesu dofermentowania i przy długim jego czasie trwania może nastąpić nawet podwojenie ilości estrów w produkcie gotowym.
Zawartość estrów zależy od rodzaju piwa i ekstraktu brzeczki podstawowej.
Na zwiększenie ich powstawania mają wpływ :
ˇ wyższa niż 13% zawartość ekstraktu w brzeczce nastawnej
ˇ zwiększenie stopnia odfermentowania piwa,
ˇ słabsze napowietrzanie brzeczki nastawnej,
ˇ wyższe temperatury fermentacji,
ˇ energiczny ruch i mieszanie podczas fermentacji i dojrzewania piwa.
Na zmniejszenie ilości estrów wpływają:
ˇ niskie stężenie brzeczki,
ˇ niski stopień odfermentowania piwa,
ˇ zwiększenie napowietrzania brzeczki nastawnej,
ˇ niskie temperatury fermentacji,
ˇ wzrastające ciśnienie podczas fermentacji.
Piwa dolnej fermentacji zawierają zwykle do 60 mg/l estrów . Na ich ilość produkowaną podczas fermentacji ma wpływ szczep drożdży, ponieważ poszczególne szczepy tworzą różne ilości estrów. Większa zawartość ekstraktu w brzeczce nastawnej wpływa zdecydowanie na zwiększenie ich zawartości w piwie.
Powstawanie estrów uzależnione jest od dostępu tlenu na początku fermentacji
dla drożdży, co poza ich oddychaniem ma także związek z syntezą lipidów. Tak
długo jak tworzone są kwasy tłuszczowe, zahamowana jest synteza estrów. Udowodniono,
że wzrost stężenia tlenu w brzeczce przed lub podczas fermentacji znacznie ogranicza
tworzenie estrów. Optymalizacja procesu natleniania prowadzi do poprawy szybkości
fermentacji oraz cech sensorycznych piwa.
Znaczna wysokość tanków fermentacyjnych powoduje zmniejszenie się produkcji
estrów, ponieważ wzrost ciśnienia hydrostatycznego i wzrost zawartości CO2
powoduje zahamowanie rozwoju drożdży, czego efektem jest ograniczenie wytwarzania
związków składających się na aromat i smak piwa gotowego. Powstawanie estrów
jest złożonym procesem, na który nie łatwo jest oddziaływać
Kolejną grupą związków decydujących o właściwościach organoleptycznych piwa są związki siarkowe. Progi ich wyczuwalności sensorycznej są bardzo niskie i związki te już w śladowych ilościach powodują nietypowe dla piwa charakterystyczne, nieprzyjemne zmiany bukietu produktu.
Mogą pochodzić zarówno z surowców - słodu i chmielu [siarkowe aminokwasy, metionina]
oraz z wody [aniony siarczanowe], jak i mogą być tworzone przez drożdże podczas
fermentacji [H2S, siarczyny, merkaptany].
Siarka jest ważnym składnikiem budowy komórki oraz procesu metabolizmu drożdży.
W produkcji piwa odgrywa ona szczególną rolę ze względu nato, że wiele z wytwarzanych
przez drożdże związków zawierających siarkę jest bardzo lotnych, a mają one
duży wpływ na organoleptyczne właściwości piwa.
Brzeczka zawiera zmienne ilości związków siarkowych, co wynika przede wszystkim
z różnic w stężeniu jonów siarczanowych w wodzie produkcyjnej. Jest ona największym
źródłem tych związków.
Początkowa ilość siarczynów w brzeczce chmielonej jest bardzo mała, ponieważ
podczas gotowania brzeczki większość SO2 odparowuje lub utlenia się
do siarczanów.
Obecne w piwie siarczyny wytwarzane są przez drożdże podczas fermentacji głównej
lub we wczesnej fazie procesu dojrzewania piwa. Podczas fermentacji część SO2
usuwana jest z gazami fermentacyjnymi.
Zawartość SO2 w piwie zależy od składu brzeczki: ilości aminokwasów, przede wszystkim metioniny i cysteiny, a także treoniny i izoleucyny, rodzaju węglowodanów, zawartości tlenu, stężenia lipidów, ilości ekstraktu, a zwłaszcza szczepu drożdży.
Wraz ze wzrostem ilości tlenu w brzeczce nastawnej zwiększa się ilość biomasy komórkowej, a zmniejsza się tworzenie SO2 podczas fermentacji. Wzrost stężenia lipidów w brzeczce nastawnej prowadzi do bardzo wyraźniej redukcji poziomu SO2 w młodym piwie. Zwiększenie ilości lipidów w brzeczce nastawnej z 1,7 do 25 mg/l powoduje zmniejszenie ilości SO2 w młodym piwie z 7,5 do 3 mg/l. Zawartość lipidów w brzeczce bardzo wyraźnie rzutuje na asymilację aminokwasów, a te z kolei mają wpływ na wydzielanie SO2 do środowiska. Im mniejsza jest zawartość lipidów w brzeczce tym czas, w ciągu którego wykorzystane są aminokwasy z brzeczki jest krótszy, co jednocześnie przyspiesza i zwiększa wydzielanie siarczynów. W efekcie więcej ekstraktu fermentuje po fazie wzrostu drożdży i więcej siarczynów wydziela się do środowiska.
Warunki fermentacji mogą również wpływać na ilość SO2. Obniżenie temperatury w początkowej fazie fermentacji i dodatek świeżej brzeczki 40 godzin po dodaniu drożdży powoduje ograniczenie produkcji SO2 i niższy poziom SO2 w piwie. Podczas fermentacji drożdże produkują siarczyny w ilości korelującej z ilością cukrów fermentujących w brzeczce. Piwa o wysokim ekstrakcie brzeczki nastawnej mogą zawierać więcej niż 10 mg SO2/l. Przy tym samym ekstrakcie brzeczki, rodzaj węglowodanów prowadzi do znacznych zmian zawartości SO2 w piwie.
Jeżeli rozważymy czynniki obniżające wydzielanie siarczynów to: duże zawartości
tlenu i lipidów w brzeczce nastawnej oraz lepszy stan fizjologiczny drożdży
powoduje większy przyrost biomasy drożdży. Okazuje się, że im większy jest w
takich przypadkach przyrost drożdży, tym mniejszy jest poziom zawartości SO2
w piwie po fermentacji.
Praktycznie wszystkie operacje związane z przechowywaniem drożdży nastawnych, jak: przedłużenie czasu przechowywania drożdży, wysoka temperatura przechowywania, długotrwała cyrkulacja drożdży przez płytowy wymiennik ciepła, redukują zapasy glikogenu, pogarszają stan fizjologiczny drożdży, natomiast zwiększają wytwarzanie siarczynów.
Jak wynika z badań Piendla, brzeczka zawiera zwykle małe ilości SO2 do ok. 1mg/l. Dwutlenek siarki obecny w słodzie i chmielu jest usuwany podczas zacierania i gotowania brzeczki. Drożdże mają największy wpływ na poziom SO2 w piwie.
W browarnictwie wytwarzanie siarczynów podczas fermentacji brzeczki jest kontrolowane
głównie z trzech powodów:
1. nadmierny wzrost ilości siarczynów jest niekorzystny dla smaku,
2. siarczyny działają jako antyoksydanty - jako substancje zdolne do utleniania
wiążą wolne rodniki dając mniej szkodliwe jony siarczanowe dlatego uznawane
są za stabilizatory aromatu,
3. siarczyny reagując z grupami karbonylowymi mogą blokować reakcje aldehydów
i ketonów. Substancje te ulegają przemianie w nielotne dwusiarczki mające niewielki
wpływ na bukiet piwa.
Wytwarzanie siarkowodoru.
Siarkowodór pochodzi głównie z procesów metabolizmu drożdży. Podczas fermentacji
jest wydzielany z komórek do środowiska. Jest produktem rozpadu cysteiny w enzymatycznej
reakcji katalizowanej przez dwusulfhydrazę cysteinową. Tworzy się również w
wyniku redukcji siarczanów podczas namnażania drożdży i bierze udział w biosyntezie
aminokwasów siarkowych.
Dodatek treoniny lub glicyny stymuluje syntezę H2S, podczas gdy dodatek
metioniny hamuje ją. Poziom H2S podczas fermentacji obniża się wskutek
wymywania go poprzez wydzielający się intensywnie dwutlenek węgla, który ma
wpływ na usuwanie, a więc na oczyszczanie środowiska z siarkowodoru.
Wiele czynników ma wpływ na zawartość siarkowodoru.
Jego ilość jest charakterystyczna dla szczepu drożdży. W młodym piwie otrzymanym
w wyniku fermentacji różnymi szczepami drożdży tej samej brzeczki zawartość
siarkowodoru wynosiła od 0 do 30 ppb.
Drożdże dolnej fermentacji wytwarzają większą ilość tego związku. Natlenienie
brzeczki i zawartość osadów ma również znaczny wpływ. Niedostateczne natlenienie
brzeczki lub obecność osadów w brzeczce jest przyczyną wzrostu stężenia siarkowodoru.
Zmniejszenie ilości tlenu z 9 ppm do 5 ppm powoduje wzrost zawartości siarkowodoru
w młodym piwie i tę samą tendencję zaobserwowano w przypadku zwiększenia się
ogólnej ilości osadów.
Dodawanie krążków dla przyspieszenia dojrzewania piwa może również prowadzić
do wzrostu produkcji siarkowodoru.
Podobny wpływ ma natlenianie młodego piwa podczas przetłaczania go do tanku
leżakowego. Gotowe piwo normalnie nie zawiera żadnych znacznych ilości H2S
, ponieważ siarkowodór podczas fermentacji z powodu swej wysokiej lotności częściowo
zostaje usunięty, lub wiele razy reaguje z różnymi związkami w piwie. Z powstałych
produktów mogą jednak podczas leżakowania piwa oddzielać się ponownie H2S
lub grupy tiolowe.
Również niektóre drobnoustroje, przede wszystkim Zymomonas, Pectinatus lub także
Megasphera są potencjalnymi producentami siarkowodoru, w którego obecności może
występować wadliwy aromat przechodzący w gnijący. Z dwutlenkiem węgla używanym
do karbonizacji mogą również dostawać się do piwa lotne związki siarki, jeżeli
był on niedostatecznie oczyszczony przez węgiel aktywny.
Siarczek dimetylu.
Siarczek dimetylu (DMS) został wykryty w piwie w roku 1964 po zastosowaniu do
analizy chromatografii gazowej. Jest związkiem siarkowym występującym w piwie
w największym stężeniu, zazwyczaj między 14 - 144 mg/l i charakteryzuje się
progiem wyczuwalności sensorycznej rzędu 30 - 45 mg/l.
W niskim stężeniu przyczynia się do uzyskania pełnego aromatu piwa, natomiast
w stężeniach przekraczających próg wyczuwalności jest źródłem zapachu gotowanych
warzyw i kapusty.
DMS w piwie powstaje w wyniku:
ˇ termicznej degradacji S-metylometioniny (SMM),szczególnie podczas gotowania
brzeczki i leżakowania,
ˇ enzymatycznej redukcji sulfotlenku dimetylu DMSO (prekursor DMS w piwie )
przez drożdże podczas fermentacji i leżakowania ; źródłem SMM i DMSO jest słód,
przy czym ilość prekursora DMS (DMSO) w słodzie jest cechą odmianową jęczmienia,
ˇ reakcji Maillarda, jeżeli z glukozą reagują aminokwasy zawierające siarkę.
DMS ma względnie niską temperaturę wrzenia 38oC i fakt ten powoduje, że jest
on bardzo lotny.
W piwie finalnym zawartość DMS zależy od:
ˇ zawartości DMS w brzeczce nastawnej,
ˇ ilości DMS wytworzonego podczas fermentacji i leżakowania,
ˇ intensywności fermentacji, a więc od efektywności usuwania go z gazami fermentacyjnymi.
Według W. Kunzego, by uniknąć nadmiaru prekursorów DMS w brzeczce należy :
ˇ unikać słodów z ozimego jęczmienia,
ˇ nie moczyć zbyt mocno jęczmienia na słód,
ˇ nie stosować podwyższonej temperatury roszenia słodu,
ˇ nie wydłużać czasu roszenia słodu,
ˇ stosować wyższą temperaturę końcowa suszenia słodu: 85<sup>o</sup>C
w ciągu co najmniej 3 godzin,
ˇ energicznie gotować brzeczkę ( dla usunięcia DMS ),
ˇ szybko opróżniać Whirlpool i chłodzić brzeczkę, aby nie dopuścić do ponownego
tworzenia DMS.
Podczas kiełkowania jęczmienia tworzy się prekursor DMS, który jest termostabilny
i w wysokiej temperaturze ulega rozłożeniu.
Należy zadbać, żeby w czasie zamaczania i kiełkowania jęczmienia powstało możliwie
mało jego prekursorów.
W czasie moczenia i kiełkowania tworzy się tym większa ilość tych prekursorów:
ˇ im wyższy jest stopień namoczenia,
ˇ im wyższa jest temperatura kiełkowania.
Znaczna część prekursorów wędruje do kiełków korzeniowych, tak że w gotowym
wysuszonym, polerowanym słodzie ilość ich jest znacznie mniejsza.
Jednak w czasie suszenia słodu zawartość prekursorów ulega ponownym zmianom.
Pod wpływem ciepła ( suszenie, zacieranie, gotowanie brzeczki ) ulega rozpadowi
tworząc lotny DMS, z którego po utlenieniu powstaje "nieaktywny" prekursor -
sulfotlenek dimetylowy (DMS-O ):
ˇ DMS-O to substancja o bardzo wysokiej temperaturze wrzenia, w związku z czym
w czasie zacierania słodu przechodzi całkowicie do brzeczki. Czasami drożdże
lub bakterie przetwarzają go w DMS.
ˇ "nieaktywny" prekursor SMM jest przez drożdże wchłaniany, nie jest jednak
przekształcany w DMS.
Podwyższona temperatura podsuszania słodu redukuje zawartość DMS. Duży wpływ
na jego zawartość ma również temperatura dosuszania. Dosuszanie w temperaturze
70oC nie jest wystarczające do usunięcia DMS. Nawet przy zwykle stosowanej
temperaturze wynoszącej 80oC przez 5 godzin nie zostaje on całkowicie usunięty.
Przez podniesienie temperatury suszenia słodu z 80 do 85oC i utrzymanie jej przez 4 godziny można uzyskać zmniejszenie zawartości prekursora DMS w słodzie o około 40%. Inną zaletą stosowania wyższej temperatury suszenia słodu jest również rozległa inaktywacja lipooksygenaz zawartych w słodzie. Enzymy te katalizują utlenianie kwasów tłuszczowych do wodoronadtlenków, z których następnie tworzą się związki karbonylowe odpowiedzialne za smak i zapach "starego" piwa.
Problem z wysokim stężeniem prekursora DMS znacznie łatwiej jest rozwiązać w słodowni, aniżeli w browarze, tym bardziej, że w browarach istnieje tendencja do zmniejszania czasu i temperatury gotowania brzeczki, co uniemożliwia rozłożenie i usunięcie dużych ilości prekursora DMS. Ulatnia on się całkowicie, jeżeli gotuje się 75 do 80 min w temperaturze 106 do 107oC. Obecnie nikt tego nie będzie już stosował i nie byłoby to dobre ze względu na obciążenie termiczne. Obecnie gotuje się 60 do 70 min w 102 do 104oC i już wtedy wchodzi się w problematyczne zakresy.
Podczas gotowania brzeczki w kotle warzelnym nie jest możliwe nadrobienie niewystarczającego
usunięcia DMS podczas wytwarzania słodu, dlatego wymaga się, żeby zawartość
SMM ( prekursora DMS ) w słodzie wynosiła maksymalnie 1-5 mg w 1g ( czyli 1-5
mg/kg słodu.
Usiłuje się uintensywnić odparowanie lotnych składników, szczególnie DMS, przy
pomocy specjalnych parasoli do rozdzielania brzeczki i "dynamicznego gotowania".
Przy tym systemie gotowania nie należy utrzymywać stałej wysokiej temperatury
103-105oC, lecz stosować "odpuszczanie" brzeczki poprzez zmienne ciśnienie.
Skutkiem tego ujednorodnia się brzeczka w kotle warzelnym, ponieważ wznoszące
się pęcherzyki pary z rozprężania brzeczki powodują jej silne mieszanie.
Jednocześnie wznoszące się pęcherzyki pary "przemywają gazowo" całą objętość
brzeczki, co powoduje w konsekwencji szybsze usuwanie strąconych nieszlachetnych
związków aromatycznych. Dzięki temu może być zredukowany czas gotowania i całkowite
odparowanie bez negatywnego wpływu na osiągnięcie głównych celów gotowania brzeczki.
Bardzo ważne jest, aby gotowania nie traktować w sposób wyizolowany. Uwzględnione
muszą być również okresy utrzymania gorącej brzeczki przed i po gotowaniu. Nie
ma wątpliwości, że w tej fazie odtwarzają się związki DMS, także związki furfuralowe,
co wpływa negatywnie na stabilizację smakową i trwałość piwa.
Dlatego nowe rozwiązanie przewiduje schłodzenie brzeczki przy wybijaniu. Podczas
przepompowywania brzeczki do Whirlpoola poprzez wymiennik płytowy jest ona schładzana
do 88oC, a chłodząca woda browarnicza o temp. 13oC jest ogrzewana do 80oC.
Brzeczka pozostaje w temperaturze 88oC, co spowalnia 4-krotnie odtwarzanie DMS
i innych związków.
Po normalnej obróbce w Whirlpoolu brzeczka będzie jak zwykle schłodzona do zadanej
temperatury, przy czym woda browarnicza o temperaturze 80oC oddawana jest do
rezerwy wody gorącej.
Oprócz koagulacji substancji białkowych i przemiany goryczek chmielowych sposób
przeprowadzenia gotowania brzeczki określa w dużej mierze odparowanie DMS.
Półokres rozpadu zostaje przedłużony przez niższe pH; dlatego pH brzeczki nastawia
się krótko przed wybiciem.
Przemiany SMM w DMS przebiegają także po gotowaniu brzeczki, a mianowicie
tym bardziej,
ˇ im jest utrzymywana wyższa temperatura ,
ˇ im dłużej jest utrzymywana.
Także ze względu na dalsze wytwarzanie produktów Maillarda należy utrzymywać
obciążenie termiczne na możliwie najniższym poziomie, np. przerwa w Whirlpoolu
i chłodzenie brzeczki powinny być możliwie krótkie.
Także podczas fermentacji jest jeszcze wydzielany DMS. Maksymalna jego synteza
ma miejsce w końcowej fazie wzrostu drożdży w 80-120 godzinie fermentacji. Zespół
pod kierunkiem Leemansa stwierdził w warunkach prowadzonych doświadczeń, że
53% DMS z brzeczki nastawnej było usuwane przez dwutlenek węgla podczas fermentacji,
a 80% DMS stwierdzonego w gotowym produkcie (piwie) zostało wytworzone podczas
fermentacji i leżakowania.
Podczas fermentacji drożdże normalnie redukują mniej niż 25% DMSO i rozmiar
przemian DMSO do DMS zależy od właściwości szczepu drożdży, temperatury fermentacji,
stężenia ekstraktu brzeczki i jej składu.
Szczep drożdży ma bardzo duży wpływ na poziom DMS w piwie. Również pobieranie
DMSO przez drożdże zależy od szczepu.
Jakkolwiek jest jasne, że nie ma bezpośredniego związku między pobieraniem DMSO
i poziomem zawartości DMS w piwie.
Wzrost temperatury fermentacji zmniejsza znacznie poziom DMS w piwie. Również
pH brzeczki nastawnej ma wpływ na jego poziom, który rośnie gdy pH jest wyższe.
Skład brzeczki wpływa także na wytworzenie DMS podczas fermentacji.
Zwiększenie stężenia ekstraktu w brzeczce powoduje nieproporcjonalny wzrost
jego ilości w gotowym produkcie.
Ponadto, jeżeli przy tej samej zawartości ekstraktu w brzeczce część słodu zostanie
zastąpiona dodatkiem np. maltozy, ilość DMS w piwie znacznie wzrośnie. Jest
to prawdopodobnie spowodowane zmniejszeniem ilości substancji odżywczych, szybszym
wyczerpaniem się metioniny i wykorzystywaniem siarczanów jako źródła siarki.
DMS może być wytwarzany przez drożdże podczas leżakowania. Oprócz słodu źródłem siarczku dimetylu może być zakażenie bakteryjne w szczególności bakteriami Obesumbacterium proteus. Wytwarzają one siarczek dimetylu i siarczek dietylu jako produkty uboczne przemiany materii. Te drobnoustroje występują przy niedostatecznym myciu kotłów warzelnych lub naczyń fermentacyjnych, przewodów, pomp, szkieł wziernych.
Również przy ponownym wykorzystywaniu osadów łatwo może dojść do zakażenia wymienionymi bakteriami, które przede wszystkim rozwijają swą działalność przed spadkiem pH podczas fermentacji, a więc przy wyższych wartościach pH. Drożdże piwne również mogą być zakażone tymi drobnoustrojami i tu dobrą pomoc może dać kwaśne przemycie drożdży. W piwie obok wymienionych związków występują inne organiczne związki siarki, ale w mniejszych ilościach, takie jak: tiole, tioestry, siarczki i polisiarczki. Składniki te bardzo aktywnie oddziałują na smak i zapach piwa, chociaż występują w śladowych ilościach, ale mają znaczący wpływ na organoleptyczne właściwości piwa.
Dwumetylotrójsiarczek nadaje piwu charakterystyczny posmak cebuli, gotowanych
jarzyn lub spieczonej gumy. Cechuje go bardzo niski próg wyczuwalności smakowej
0,1 ppb. Takie związki siarki, jak tiole i tioestry wytwarzane są głównie podczas
fermentacji, natomiast siarczki i polisiarczki pochodzą z brzeczki. Te dwa ostatnie
związki według danych literaturowych są w znacznej mierze redukowane w czasie
fermentacji.
Merkaptany są tioalkoholami. Są to związki, w których grupa -OH alkoholu została
zastąpiona przez grupę -SH. Należą one do substancji najbardziej szkodliwych
dla aromatu piwa. Są one także w części odpowiedzialne za tzw. smak świetlny
piwa.
Związek odpowiedzialny za zapach skunksowy w piwie został zidentyfikowany jako 3-metylbutyl-2-ene-1-tiol przez Kufoiwę i Hashimoto w 1961r. Związek ten jest produktem degradacji izohumulonów w obecności siarkowodoru. Związek ten może się tworzyć także z S-prenyl-L-cysteiny w obecności światła. Związek ten ma istotny wpływ na własności sensoryczne piwa, bowiem jego próg wyczuwalności sensorycznej wynosi zaledwie 0,001mg/l.
Aromat chmielowy jest szczególnie pożądany w piwach typu pilzneńskiego.
Pochodzi on głównie od olejków eterycznych chmielu , przy czym rolę odgrywa
nie tylko ich zawartość, ale także skład jakościowy.
Istotny jest też sposób chmielenia, wielkość dawki, moment i sposób dawkowania
oraz rodzaj produktu (chmiel naturalny, granulat, ekstrakty chmielowe). Olejki
z szyszeczek chmielowych oraz granulatów łatwiej przechodzą do roztworów niż
z ekstraktów. Po dodaniu chmielu do brzeczki w kotle warzelnym znaczna część
olejków przechodzi w formę rozpuszczalną.
Chmiel odmian wysoko goryczkowych, mniej szlachetnych, powinien być dodawany
na początku, aby mniej pożądana część olejków ulotniła się w czasie gotowania
z parą wodną.
Najlepszy jakościowo chmiel aromatyczny dodaje się na końcu gotowania, aby maksymalna
ilość jego aromatu pozostała w brzeczce.
Przy jednogodzinnym gotowaniu brzeczki dawki chmielu dzieli się następująco:
ˇ 25% na początku gotowania
ˇ 25% w 20 minut po rozpoczęciu gotowania
ˇ 25% na 20 minut przed końcem gotowania ˇ 25% (chmiel aromatyczny) na 5 minut
przed końcem gotowania.
Czystość aromatu chmielowego w piwie zależy od:
ˇ jakości chmielu lub granulatu chmielowego,
ˇ dostępu powietrza w czasie gotowania brzeczki (w obecności tlenu powstaje
niepożądany kwas izowalerianowy o zapachu sera),
ˇ rozlewu piwa w warunkach beztlenowych.
Podczas gotowania brzeczki z chmielem, lub też granulatem czy ekstraktem w
kotle warzelnym ponad 90 % olejków chmielowych ulatnia się.
Jak wykazują jednak wyniki badań prowadzone w wielu placówkach naukowo-badawczych,
takie składniki olejków jak linalool, geraniol i a-terpineol oraz tlenopochodne
humulenu: tlenek humulenu I, tlenek humulenu II, humulol i humulol-2 występują
w każdym piwie, najwięcej jest ich w piwie mocno chmielonym typu pilzneńskiego.
Niektóre z nich powstają także podczas gotowania brzeczki, jak np. tlenki humulenu
oraz humulenol-2 i humulol z humulenu, a tlenek kariofilenu z kariofilenu. Związki
te charakteryzują się niskim progiem wyczuwalności smakowej i zapachowej w piwie
(od kilkudziesięciu do kilkuset mg/l).
Ponieważ stężenia te są porównywalne, a często nawet niższe od stężeń w jakich
związki te występują w piwach, ich wpływ na zapach i smak piwa jest znaczący.
Linalool i a-terpineol wywierają istotny wpływ na powstanie w piwie charakterystycznego
bukietu kwiatowo-chmielowego.
Geraniol z kolei, szczególnie w wyższych stężeniach może powodować powstawanie
w piwie nieprzyjemnego, perfumeryjnego zapachu i smaku.
Tlenki humulenu, humulenol-2 i humulenol oraz tlenek kariofilenu zaliczane są
do związków tworzących w piwie charakterystyczny zapach i smak chmielowy. Nie
bez znaczenia jest zatem skład ilościowy tych związków w chmielu, granulacie
lub ekstrakcie stosowanym do produkcji piwa. Całkowita zawartość olejków chmielowych
w chmielu waha się od 0,6 do 2 ml/100 g chmielu. Odmiany chmielu goryczkowego
zawierają z reguły więcej olejków niż odmiany aromatyczne.
Bardzo istotny jest skład w chmielu, granulacie i ekstrakcie dwóch głównych
komponentów olejków: niepożądanego myrcenu i pożądanego z punktu widzenia cech
sensorycznych piwa - humulenu. Myrcen, którego udział w odniesieniu do całkowitej
zawartości olejków wynosi 25-50 % jest niezwykle reaktywnym łańcuchowym węglowodorem
nienasyconym.
Bardzo szybko ulega utlenieniu podczas gotowania brzeczki (a także podczas przechowywania,
głównie chmielu, w mniejszym stopniu granulatu) do związków, których wpływ na
cechy sensoryczne piwa jest niekorzystny. Powodują one podobnie jak sam myrcen,
powstawanie w piwie ostrej, nieprzyjemnej i pozostającej goryczki, a także mniej
szlachetnego zapachu i smaku chmielowego.
Humulen z kolei jest reaktywnym pierścieniowym węglowodorem nienasyconym, którego
procentowa zawartość w olejkach chmielowych, podobnie jak myrcenu wynosi 25-50%
i który podobnie jak myrcen (lecz w mniejszym stopniu) ulega utlenianiu do wspomnianych
już, korzystnych z punktu widzenia jakości zapachu i smaku chmielowego w piwie
tlenopochodnych. Podobny wpływ przypisywany jest innemu składnikowi - kariofilenowi,
którego poziom w olejkach chmielowych wynosi 6-12 % oraz produktowi jego utlenienia
- tlenkowi kariofilenu.
Do produkcji piwa, a w szczególności piwa pilzneńskiego o szlachetnym zapachu
i smaku chmielowym, niezbędne jest stosowanie odmian chmielu i otrzymanych z
nich granulatów, ekstraktów lub wyciągów olejkowych, o niskiej zawartości myrcenu
lecz wysokiej humulenu.
Stosunek procentowej zawartości w olejkach chmielowych humulenu do myrcenu jest
ważnym wskaźnikiem jakościowym chmielu. Dla odmian chmielu aromatycznego wynosi
on 1,2 - 1,8 i jest z reguły wyższy niż dla odmian chmielu goryczkowego. Zastosowanie
różnych odmian chmielu powoduje wyczuwalne zmiany sensoryczne. Można więc w
ten sposób uzyskiwać charakterystyczny dla danego typu piwa zapach i smak.
W wykorzystaniu składników goryczkowych, jak i substancji aromatycznych zawartych
w chmielu dużą rolę odgrywa rodzaj wyposażenia warzelni. Istotne znaczenie ma
kształt kotła warzelnego oraz rodzaj systemu grzewczego - wewnętrznego czy zewnętrznego.
Także duże znaczenie ma sposób postępowania z brzeczką gorącą po gotowaniu.
Innym czynnikiem wywierającym wpływ na jakość goryczy i przyjemny aromat piwa
jest utrzymanie odpowiedniego pH brzeczki. Zaleca się, żeby za pomocą zakwaszenia
ustawić pH brzeczki na 5,25 - 5,30 . Wówczas w piwie gotowym pH będzie wynosiło4,35-
4,40. W celu uzyskania optymalnego efektu praktycy zalecają przeprowadzać zakwaszenia
brzeczki przy pełnym kotle. Uzyska się wtedy łagodną , przyjemną goryczkę przyjemny
aromat. Tak przeprowadzone zakwaszenie zapewni ponadto lepsze wytrącanie substancji
białkowych.
Chmiel naturalny w postaci sprasowanej jest surowcem bardzo wrażliwym na warunki
otoczenia, a jego jakość obniża się w wyniku zachodzących procesów starzenia,
pomimo jego sprasowania i zakonserwowania dwutlenkiem węgla oraz najlepszych
warunków przechowywania. W chmielu zwiększa się zawartość żywic twardych oraz
tzw. niespecyficznych żywic miękkich, obniża się natomiast zawartość najbardziej
cennych składników goryczkowych chmielu - alfa - kwasów, a także beta - kwasów.
Ponadto powstaje kwas izowalerianowy o nieprzyjemnym serowym zapachu i smaku.
Związki lotne powstające w procesie starzenia się piwa.
Z upływem czasu smak piwa pogarsza się, nawet kiedy jest biologicznie utrwalone i stabilizowane koloidalnie - piwo smakowo starzeje się. Proces starzenia może być zauważalny już po krótkim czasie, lecz może to trwać także kilka miesięcy. Podczas przechowywania w piwie występują zmiany zapachowe i smakowe, które są oznaczane jako smak starzenia lub utlenienia, lecz także jako kartonowy lub porzeczkowy, koci i sherry.
Wśród możliwych reakcji, które mogą prowadzić do substancji aromatycznych starzenia
najważniejszymi są procesy utleniania, przy czym różne formy starzenia i posmaków
występują w zależności od ilości wniesionego tlenu. Najczęściej występującymi
substancjami starzenia są karbonyle (karbonyle starzenia). Prawie wszystkie
odznaczają się niską wartością progu smakowego.
Karbonyle (aldehydy) są produktami powstałymi w wyniku różnych przemian:
Enzymatyczna i nieenzymatyczna degradacja tłuszczów.
Związki karbonylowe mogą między innymi powstawać w wyniku enzymatycznej i nieenzymatycznej
degradacji tłuszczów. Podczas procesu zacierania, w wyniku działania lipaz,
z tłuszczów pochodzących ze słodu powstają kwasy tłuszczowe. Ponieważ nie są
one rozpuszczalne i występują w formie zdyspergowanej, ich zawartość można łatwo
zredukować przez prawidłowo prowadzony proces wysładzania i efektywne oddzielenie
osadów.
Jednakże nawet małe ilości nienasyconych kwasów tłuszczowych wprowadzonych do
piwa oraz ich estrów etylowych powstających podczas fermentacji piwa mogą negatywnie
wpływać na stabilność smakową gotowego wyrobu.
a) samoutlenianie kwasów tłuszczowych.
Nieświeży smak i zapach piwa mogą powodować związki powstające w wyniku samoutleniania kwasów tłuszczowych. Jednakże tylko nienasycone kwasy tłuszczowe utleniają się na tyle szybko, aby powodować niekorzystne zmiany własności sensorycznych. Im więcej wiązań podwójnych zawiera kwas tłuszczowy, tym szybciej ulega utlenieniu. Np. kwas linolenowy utlenia się od 3 do 4 razy szybciej niż kwas linolowy, który z kolei utlenia się 30 razy szybciej niż kwas oleinowy. Proces samoutleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych jest reakcją rodnikową. Jony metali ciężkich tj. Cu, Fe pełnią rolę katalizatorów. Szybkość reakcji wzrasta w wysokiej temperaturze, przy niskim pH oraz w obecności utleniaczy.
b) fotoutlenianie kwasów tłuszczowych.
Aldehydy mogą również powstawać w wyniku fotoutleniania kwasów tłuszczowych. Szybkość tej reakcji zależy jedynie od ilości tlenu i od zawartości tzw. Uczulaczy optycznych takich jak ryboflawina, chlorofil, pochodne porfiryny. Fotoutlenianie kwasów tłuszczowych przebiega znacznie szybciej niż ich samoutlenianie. Aby zmniejszyć ilość powstających w piwie aldehydów należy więc m.in. chronić go przed dostępem światła.
c) enzymatyczne utlenianie kwasów tłuszczowych.
W wyniku działania lipooksygenazy z udziałem tlenu, z kwasu linolowego i linolenowego powstają wodoronadtlenki, z których w różnych etapach produkcji piwa tworzą się związki karbonylowe
Jeżeli powstają one przed lub w czasie fermentacji, to drożdże rozkładają je
do odpowiadających im alkoholi.
Związki karbonylowe powstałe po procesie fermentacji pozostają natomiast w piwie,
negatywnie wpływając na jego własności organoleptyczne. Ilość powstających drogą
enzymatyczną związków karbonylowych wzrasta, jeżeli do produkcji brzeczki stosowane
są słody o wysokiej aktywności lipooksygenazy oraz gdy proces zacierania prowadzony
jest w niskich temperaturach.
Reakcja Maillarda i degradacja aminokwasów Streckera.
Zarówno reakcja Maillarda jak i degradacja aminokwasów Streckera zachodzą głównie
w czasie suszenia słodu, ale także podczas procesu zacierania i gotowania brzeczki.
Zbyt wysoka barwa słodu, a zwłaszcza zbyt wysoka barwa brzeczki po gotowaniu
z chmielem, zbyt wysoka temperatura gotowania brzeczki, zbyt wysoka temperatura
na powierzchniach grzewczych, zbyt długie gotowanie oraz zbyt długie chłodzenie
brzeczki po gotowaniu prowadzi do powstania produktów Maillarda, szczególnie
przy wysokim pH brzeczki. Zwiększona zawartość melanoidyn powstaje również przy
słabym odfermentowaniu ekstraktu.
Degradacja aminokwasów Streckera ma miejsce również w czasie pasteryzacji piwa,
czego wynikiem jest tzw. posmak chlebowy w pasteryzowanym piwie. Stwierdzono,
że degradacja aminokwasów zachodzi w obecności zwiększonej ilości aminokwasów.
Kondensacja aldolowa aldehydów.
Alkenale takie jak, 2-butenal, 2-pentyl-2-butenal, trans-2-nonenal tworzone
są w reakcji kondesacji aldolowej aldehydu octowego z aldehydem octowym lub
heptanalem w mieszaninie zawierającej prolinę. Tworzenie 2-butenalu, 2-etyl-2-
butenalu, trans-2-heksenalu i 2-etyl-2-heksenalu z aldehydu octowego i n-butenalu
następuje w obecności alaniny. Katalizatorami reakcji kondensacji aldolowej
są aminokwasy.
Wtórna oksydacja długołańcuchowych nienasyconych aldehydów.
Ekspozycja piwa w butelkach i poddanie go działaniu światła powoduje powstawanie
skunksowego/siarkowego/świetlnego zapachu. Światło ultrafioletowe o długości
fali 350 - 500 nm może rozerwać wiązanie w łańcuchu bocznym izo-alfakwasów w
pozycji C-4 dając w rezultacie 3-metyl-2-buten. Związek ten reaguje gwałtownie
z grupą tiolową aminokwasów siarkowych dając w rezultacie 3-metyl-2-buten-1-tiol
(prenylomerkaptan). Próg wyczuwalności sensorycznej tego związku w piwie określono
na poziomie 0,1 ppb.
Reakcja ta zachodzi bardzo gwałtownie w zielonych lub bezbarwnych butelkach,
jednak zachodzi też w butelkach z brązowego szkła pod działaniem światła naturalnego
lub sztucznego. Rolę fotosensybilizatora pełni w tej reakcji ryboflawina .
Tlenowy rozkład izohumulonów.
W wyniku tlenowego rozkładu izohumulonów w piwie, szczególnie przechowywanych
w wysokiej temperaturze, powstają takie związki karbonylowe jak: propan-2-on,
2-metylopropanal, 3-i 4-metylobutan-2-on oraz 2-metylo-3 -buten-2-on. Zawartość
tlenu w gotowym piwie ma wyraźny wpływ na szybkość tej reakcji. Utlenianie izohumulonów
ma miejsce nie tylko w gotowym piwie, ale już począwszy od procesu gotowania
brzeczki. Jednakże wpływ związków karbonylowych powstających podczas tego procesu
na smak i zapach piwa jest niewielki, ponieważ po pierwsze zawartość tych lotnych
związków maleje w wyniku ich odparowywania, po drugie zaś są one rozkładane
przez drożdże w czasie fermentacji. Wszystkie te reakcje zachodzą równolegle.
Starzenie piwa to nadzwyczaj zawiła sprawa.
Zależnie od wrażenia sensorycznego w starzeniu piwa biorą udział różne związki
chemiczne. W przebiegu leżakowania wzrasta stężenie pewnych składników posmaku.
W dalszym przebiegu leżakowania te składniki mogą jednak znowu ulec częściowemu
rozkładowi i ewentualnie nie są wtedy już znaczne, podczas gdy przeważają nowo
powstałe związki z innymi wrażeniami smakowymi. Ponieważ tlen jest czynnikiem
wywołującym wytwarzanie karbonyli starzenia lub ich prekursorów, należy konsekwentnie
unikać dostępu tlenu od początku wytwarzania piwa aż do jego obciągu. Należy
jednakże zwrócić uwagę na to, że szereg przemian przebiega również bez dostępu
tlenu.
Większość kwasów organicznych, które występują w piwie, pochodzi z deaminacji
aminokwasów przez drożdże. Rozwijające się komórki drożdżowe wykorzystują z
aminokwasów ich grupę aminową -NH2, która służy im do budowy ich własnych białek
komórkowych, a utworzone w ten sposób, pozbawione grupy aminowej kwasy organiczne
pozostają w piwie.
Daje to w rezultacie, obok wyższych alkoholi, które powstają w podobnym cyklu
przemian, także szeroką paletę kwasów organicznych, które wraz z nimi składają
się na bukiet i smak piwa.
Do głównych kwasów organicznych wydzielanych przez drożdże podczas fermentacji
należą: kwas octowy, kwas pirogronowy, kwas mlekowy, kwas bursztynowy, kwas
cytrynowy, kwas jabłkowy. Wszystkie te kwasy nadają piwu kwaśny zapach i smak,
choć część z nich ma dodatkowo własne cechy smakowo-zapachowe.
Materiały do strony o aromacie piwa pochodzą z pracy inżynierskiej Marioli,
którą napisała na Akademii Rolniczej w Poznaniu, pod kierunkiem prof. Zbigniewa
Czarneckiego.
Temat pracy :
"CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE WŁAŚCIWOŚCI SMAKOWO-ZAPACHOWE
PIWA
ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ZWIĄZKÓW SIARKOWYCH".
Praca została wykonana i obroniona "na piątkę" w roku 2000, w czerwcu.