Пивные дрожжи. / пиво :: пивоварение :: длиннопост :: бухло :: дрожжи :: пивные дрожжи :: ингредиенты для пивоварения :: Сам себе пивовар

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!!