Тиоловые дрожжи. За и против

Генетически модифицированные дрожжи, стимулирующие высвобождение тиолов, в последние годы находятся в центре внимания пивоваров по всему миру. В США их активно используют, но во многих других странах, в том числе в России, ГМО-дрожжи запрещены (что не препятствует их использованию в домашнем пивоварении). Пивовар Майкл Тонсмейр в журнале Brew Your Own рассказывает о своём опыте работы с такими штаммами и замечает, что тиоловые дрожжи могут как создать яркий фруктовый вкус, так и полностью «затмить» собой хмель и другие вкусы пива. 

На нашей пивоварне Sapwood Cellars мы начали использовать вырабатывающие тиолы дрожжи в 2020 году. С тех пор мы протестировали более десятка разных штаммов в 50 разных рецептах. Мы выпустили совместные сорта с пивоварнями ещё меньше нашей и с теми, кто в сто раз больше: 3S4MP (IPA c дрожжами Cosmic Punch от Omega Yeast и хмелем Nelson Sauvin совместно с пивоварней Fidens Brewing), Cone Concentrate (DIPA с Cosmic Punch DIPA и хмелем Simcoe совместно с Other Half), Celestial Paradox (IPA с дрожжами London Tropics от Berkeley Yeast, хмелями Strata, Galaxy, Citra и Simcoe совместно с Toppling Goliath), Yasokeee (DIPA с дрожжами Omega Yeast Helio Gazer, хмелем Peacherine, Hydra и Phantasm совместно с Cushwa), Heisenberg (DIPA с Helio Gazer, Galaxy и Nelson Sauvin с пивоварней Commonwealth), а также Wedding SZN (рисовый эль с дрожжами Jasper Yeast Particle Wave Rice Ale и порошком Phantasm с пивоварней Olde Mother). Очевидно, что пивоваров крайне интересует раскрытие потенциала тиолов!

Первоначально максимизировать выработку тиолов пытались при помощи таких техник, как охмеление затора, использовали Phantasm — порошок из шкурки новозеландского винограда совиньон-блан, проводили брожение при низкой температуре. Позднее дрожжевые лаборатории вывели новые штаммы, которые могли из одного только солода производить тиолов в 200 раз больше порога чувствительности. Когда первоначальный энтузиазм прошёл, тиоловые дрожжи стали использовать экономно, только в специально разработанных для них рецептах, где тиолы усиливают уже существующие в пиве вкусы или придают им новые грани.

Далее мы подробнее поговорим о том, что такое тиолы, как контролировать их образование, и в каком пиве они проявляются лучше всего.

Что такое тиолы?

Тиолы — это одни из самых мощных ароматических веществ, существующих в природе. Они могут быть положительной характеристикой (3-меркаптогексан-1-ол, или 3MH, придаёт фруктово-цитрусовый характер), а могут — отрицательной (придающий неприятный запах «засвеченному» пиву меркаптан — это тоже тиол). Положительная роль тиолов вышла на передний план, когда лаборатории Omega Yeast и Berkeley Yeast выпустили первые штаммы генетически модифицированных дрожжей (вслед за ними  подобные продукты появились у Escarpment Labs и Jasper Yeast), способные высвободить эти компоненты из солода, хмеля, фруктов и других ингредиентов, содержащих прекурсоры.

Молекулы тиолов, содержащие серу, часто придают мощный аромат. Пивоварам нужны тропические, винные, цитрусовые тиолы. Но есть среди тиолов и крайне неприятные — они пахнут чесноком или тухлыми яйцами. Вот почему меркаптан (метантиол) добавляют в бытовой газ, чтобы предотвратить последствия утечки.

В отличие от многих других ароматических компонентов пива, концентрация которых выражается в частях на миллион или на миллиард, порог чувствительности большинства тиолов — в диапазоне 4-70 частей на триллион. Это означает, что их нужно не так много — и что высокая концентрация быстро становится чрезмерной.

Что касается приятных ароматов пива и вина, больше всего внимания привлекают 3MH, 4MMP (4-метил-4-меркаптопентан-2-он), 3MHA (3-меркаптогексилацетат) и 3S4MP (3-сульфанил-5-метилпентан-1-ол). Они проявляются различными нотами — от маракуйи и грейпфрута до ревеня. Именно эти интенсивные ароматические компоненты придают новозеландскому совиньон-блану его характерный аромат (при концентрации 3MH 19 тыс. частей на триллион). Также они в небольшом количестве содержатся в новозеландских сортах хмеля (и многих других со всего мира).

Большинство тиолов, содержащихся в хмеле, солоде и другом растительном сырье, связаны с аминокислотами и, следовательно, не проявляют ароматической активности. Для их высвобождения нужны ферменты. Есть штаммы винных дрожжей, которые обладают естественной способностью к этому, но для наделения ею пивных дрожжей нужно было потрудиться.

Наиболее распространённые тиолы

Одни и те же тиолы могут скрываться под разными аббревиатурами: с буквой M — «меркапто-», или S — «сульфанил-». Оба варианта допустимы. Вот некоторые из наиболее распространённых тиолов и их пороги чувствительности:

• 4MSP/4MMP — самшит, чёрная смородина (4,2 части на триллион);
  3MH/3SH — маракуйя, гуава (60 частей на триллион);
  3MHA/3SHA — маракуйя, грейпфрут (4 части на триллион);
  3M4MP/3S4MP — маракуйя, тропические фрукты (70 частей на триллион).

Немного контекста: мы сбродили три разных сорта одним из «сильных» тиоловых штаммов и измерили содержание тиолов. В Quantum Juicinator (стандартный IPA) содержалось 4 490 частей 3MH на триллион, в White Dragon (DIPA с добавлением Phantasm в вирпул) — 7 140 частей 3MH на триллион, в Passion Fruit Rings — 16 330 частей 3MH на триллион, и это единственный сорт, в котором присутствовал 3MHA в концентрации 150 частей на триллион, за счёт добавления пюре маракуйи из расчёта 120 г на 1 л.

Откуда берутся тиолы 

Связанные тиолы содержатся и в солоде, и хмеле, но концентрация их значительно варьируется. Связь, которую нужно разрушить, имеет два «вкуса» — цистеиниловые («цис») и глутатиониловые («глу»), названные по аминокислотам цистеину и глутамину соответственно. Подавляющее большинство связанных тиолов солода и хмеля (более 90%) — глутатиониловые. Ген IRC7 в некоторых винных штаммах и дрожжах Omega Cosmic Punch может работать только с менее распространённым «цис»-типом. В результате охмеление затора потенциально полезно только для Cosmic Punch, так как ферменты при затирании (особенно при температуре кислотной и белковой пауз) может преобразовать часть «глу» в «цис». К счастью, некоторые недорогие сорта хмеля содержат большое количество тиолов. Мы успешно использовали Saaz, Cascade и Calypso.

Цисгенные дрожжи Omega Cosmic Punch были получены путём внедрения гена IRC7 от штамма West Coast I и высокоактивного промотирующего агента из референсного генома Saccharomyces cerevisiae в штамм British V при помощи технологии генной модификации CRISPR/Cas9.

Более интенсивные дрожжи, в том числе штаммы из линейки Berkeley Yeast Tropics или Omega Helio Gazer, Star Party и Lunar Crush, имеют бактериальные гены. Вместо большего количества копий гена IRC7, в них внедрили совершенно другие гены, которые напрямую могут высвобождать глу-тиолы. Штаммы Omega были трансгенно модифицированы путём внедрения генов patB от бактерий в пивные дрожжи при помощи CRISPR/Cas9. Berkeley трансгенно модифицировала свои штаммы путём внедрения в дрожжи при помощи CRISPR/Cas9 бактериальных генов tnaA, которые кодируют фермент углерод-сера-лиазу.

Так как ферменты, вырабатываемые этими трансгенными штаммами, гидролизуют глу-тип и могут быть просто использованы в стандартном рецепте с охмелением затора или без него, они оказывают более выраженное воздействие, чем Cosmic Punch. На пивоварне Sapwood Cellars, которую мы со Скоттом Дженишем открыли в 2018 году, мы сварили кеттл-саур с добавлением лишь небольшого количества изомеризованного хмелевого экстракта Hexalone для стойкости пены и сбродили его дрожжами Berkeley London Tropics. У пива был настолько интенсивный характер маракуйи, что его можно было бы спутать с фруктовым пивом — при этом фруктовый характер был создан только тиолами из солода, так как хмелевой экстракт тиолов не содержит.

Генетически модифицированные дрожжи во многих странах запрещены (в том числе в России, в Европе, в Новой Зеландии). В Канаде можно использовать цисгенные штаммы типа Cosmic Punch, но не трансгенные (Berkeley’s Yeast Tropics или Omega Helio Gazer, Star Party и Lunar Crush). В результате некоторые лаборатории работают с дикими изолятами, способными высвобождать тиолы (например, CHR Hansen SmartBev NEER, позиционируемые прежде всего для безалкогольного пива), и со штаммами пивных дрожжей, обладающими повышенной способностью к высвобождению тиолов (например, Escarpment). Omega первоначально работала над выведением гибрида английских элевых дрожжей и дикого штамма, способного высвобождать тиолы. Наши пробные варки с этим штаммом (в том числе Designer Baby и Cheaper Hops) были интересными, но в них было слишком много специфических особенностей винного штамма (прежде всего низкая флокуляция)

Аргументы против тиолов

Далее я буду излагать своё личное мнение, которое у меня сложилось на основании многих десятков варок с тиоловыми дрожжами. Не принимайте всё это на веру.

Главной проблемой тиолов я считаю то, что в деликатном пиве они могут проявиться слишком одномерно. На мой взгляд, Berkeley Tropics и Omega Helio Gazer слишком сильно доминируют в пиве, если им ничто не противопоставлено. Получается мощный аромат маракуйи, но без кислотности или сладости. Это полностью затмевает деликатный солодовый или хмелевой характер, а также другие ароматы брожения. Результат больше напоминает добавление «натуральной» маракуйи в безликое базовое пиво.

Даже в сильно охмелённом IPA или DIPA, где тиолы не доминируют, мне кажется, что эти выразительные штаммы имеют свойство «замутнять» чистоту вкуса хмеля. Мне нравятся «сортовые» ароматы — например IPA с Simcoe, в котором выражены ноты мангового мороженого и смолы. Высокое содержание тиолов придаёт всем мутным IPA «типовой» тропический вкус. Это не проблема, если вам нужно просто яркое фруктовое пиво, но все ваши сорта будут похожими на вкус.

Ещё одна потенциальная проблема с этими штаммами может возникнуть при сборе и повторном внесении — если вы предпочитаете использовать поколения дрожжей в разных пивных стилях. Последующие поколения дрожжей работают хорошо, но, в отличие от других штаммов, которые можно использовать для мутных IPA (типа London Ale III или Conan), их не стоит использовать в стауте, биттере, браун-эле и т. д. Конечно, эта проблема более актуальна для промышленных пивоварен, которые повторно используют дрожжи для экономии средств. Менее экспрессивный штамм, такой как Cosmic Punch, можно было бы использовать, если отказаться от охмеления затора, но сам я с этим не экспериментировал. Хотелось бы, чтобы разработали фасованные ферменты, способствующие высвобождению тиолов, которые можно было бы добавлять в отдельные партии, и повторно использовать дрожжи без фермента. В некоторых случаях тот же результат может дать добавление экстрактов вместо получения вкуса в результате брожения, которое не всегда можно чётко контролировать.

Не всегда, но часто пиво, сброженное тиоловыми штаммами, имеет более выраженную сернистую ароматику (тухлые яйца, горелые спички и т. д.). Это особенно актуально для лагерных штаммов, которые удерживают больше серы. Нам пришлось продувать одну из крупных партий тиолового лагера пузырьками углекислого газа, чтобы убрать серу. Добавление меди, которым некоторые пивоварни снижают содержание серы, также катализирует окисление положительных тиоловых характеристик.

…и за тиолы

Тиоловые штаммы дают больше аромата, более выраженный характер без значительного увеличения расходов. Они позволяют сэкономить за счёт сокращения объёма фруктов или хмеля, который понадобился для того, чтобы сварить пиво со столь же сильным характером. Тиолы — это не отдельный вкусоароматический компонент, который «добавляется» в пиво. Они попадают в сусло из солода и хмеля и могут создавать самые разные ароматы, некоторые из которых ещё даже не идентифицированы!

Одни из лучших результатов мы получили, когда углубились в ароматику. Вот Tropical Pop — кеттл-саур с замороженным манго и маракуйей. Базовое пиво без добавления фруктов уже могло бы сойти за фруктовое пиво, но с добавлением весьма сдержанного количества фруктов результат получился умопомрачительным. Аналогично, использование тиоловых штаммов в IPA, охмелённом сортами с характером маракуйи, типа Galaxy или Hydra, делает вкус пива более «сортовым».

На практике нам нравится Cosmic Punch ещё и потому, что он не настолько экспрессивный, чтобы доминировать в пиве. Скотт Джениш, мой коллега и автор книги The New IPA, считает, что этот штамм делает IPA «ярче», не придавая напоминающие тесто, насыщенные ноты ванили, которые привносит наш домашний английский штамм. Также с ним получается интересная основа для выдержанного в бочке пива смешанного брожения. Моим фаворитом стал Field Learning, коллаб с пивоварней Bissel Brothers: мы использовали Hallertau Blanc и Phantasm, выдержали пиво в бочках из-под совиньон-блана и добавили местный белый виноград. Без тиоловых дрожжей использование прекурсоров типа Phantasm — это просто выброшенные деньги: по нашему опыту, они сами по себе дают очень мало характера.

Тиолы и окисление

Тиолы могут быть очень сильно подвержены окислению, а значит, это хороший повод отладить техники сухого охмеления, перекачки и розлива пива. Но, опять же, практика показала, что даже выдержанное в бочке тиоловое пиво после более чем года микрооксигенации сохраняет характер тропических фруктов.

О том, насколько «протективное» воздействие тиолы оказывают на пиво, до сих пор спорят. С учётом крайне низкой концентрации (от 10 до 1000 частей до триллион), их вряд ли будет достаточно для снижения оксидации, которая часто выражается концентрацией 50-100 частей на миллиард (50-100 тысяч частей на триллион).

Тиолизируем это

Тиоловые дрожжи могут стать полезным инструментом в арсенале пивоваров. Если их использовать в подходящем рецепте, они создают «вау-эффект» и помогают извлечь максимум из используемого сырья. Однако они улучшают не все IPA и фруктовые сауры. Эти штаммы — всего лишь наиболее заметный этап современной тенденции к генетической модификации дрожжей. На рынке уже присутствуют штаммы, модифицированные для выработки конкретных эфиров, молочной кислоты, мутности, или же лишённые способности образовывать побочные вкусы — диацетил, фенолы и прочие. Конечно, использовать их не обязательно, но технологии всегда двигали вперёд и музыку, и искусство — с пивоварением та же ситуация. Будь то новые сорта хмеля от старательных селекционеров, чёрный «патентованный» солод, полученный в новом обжарочном барабане, … или дрожжи, полученные в лаборатории, а не в результате случайной мутации.

Рецепт Sapwood Cellars & Bissel Brothers Brewing Co. Field Learning 

Характеристики

Объём: 19 л
Начальная плотность: 1,052 (до добавления винограда)
Конечная плотность: 1,008
Горечь: 0 IBU
Цвет: 4 SRM
Крепость: 6,3% (после добавления винограда)

В это пиво в самом конце мы внесли свежий виноград, чтобы добавить ещё один слой вкуса после использования порошка Phantasm в начале брожения.

Ингредиенты

2,7 кг солода Weyermann Pilsner
0,73 кг солода короткого ращения BEST Chit Malt
0,73 кг овсяного солода Crisp Naked Oat Malt
0,73 кг белого пшеничного солода Rahr
71 г хмеля Hallertau Blanc (hop stand)
113 г порошка Phantasm (hop stand)
6,8 кг винограда шардоне (отделить гребни, раздавить), либо бутылка белого вина на ваш выбор
28 г дубовых кубиков средней степени обжига
дрожжи Omega Yeast OYL-402 (Cosmic Punch)
осадок из бутылки Bissell Brothers (или бленд дрожжей типа Yeast Bay Mélange, Bootleg Biology Sour Solera Blend, Wyeast Lambic)
5 г винных дрожжей Lalvin 71B
1-1,25 чашки кукурузного сахара (для прайминга)

Шаг за шагом

Затирайте при 69 °C, добавьте достаточное количество хлорида кальция для получения концентрации хлорида 150 ppm. При необходимости добавьте молочную или фосфорную кислоту для достижения pH затора 5,2. Соберите сусло, кипятите 60 минут. Охладите до 71 °C, добавьте хмель и Phantasm. Оставьте на 20 минут.

Охладите до 20 °C, аэрируйте, внесите дрожжи Cosmic Punch и закисляющую культуру. Оставьте на две недели при 21 °C. Перелейте на вторичное брожение в бочку из-под белого вина, либо добавьте дубовые кубики. Когда плотность стабилизируется (это займёт 6-12 месяцев), перелейте в продутую углекислым газом ёмкость поверх винограда. Внесите свежие регидрированные дрожжи 71B. Оставьте сбраживаться в течение месяца. Или же можно добавить белое вино на ваш вкус (интересный и богатый тиолами вариант — новозеландский совиньон-блан). Перелейте в кег, либо разлейте по шампанским бутылкам с добавлением праймера в нужной для желаемой карбонизации дозировке (3-4 объёма углекислого газа).

Рецепт Sapwood Cellars Cosmic Rings

Характеристики

Объём: 19 л
Начальная плотность: 1,068
Конечная плотность: 1,022
Горечь: 5 IBU
Цвет: 5 SRM
Крепость: 6%

Нам нравится сочетание Galaxy и Citra, но когда у нас не получается закупить хороший Galaxy, использование тиоловых дрожжей совместно с Citra даёт аналогичный баланс тропических, цитрусовых и «дэнковых» нот.

Сырьё

3,6 кг двурядного солода Briess
1,1 кг солода пейл-эль Briess
0,68 кг белого пшеничного солода Great Western
0,68 кг овсяных хлопьев
0,34 кг солода короткого ращения BEST Chit Malt
14 г хмеля Taiheke (новозеландский Cascade) (охмеление затора)
57 г хмеля Taiheke (hop stand)
35 г хмеля Idaho 7 (hop stand)
35 г хмеля Columbus (hop stand)
283 г хмеля Citra (сухое охмеление)
дрожжи Omega Yeast OYL-402 (Cosmic Punch)
3/4 чашки кукурузного сахара (для прайминга)

Шаг за шагом

Затирайте при 69 °C с добавлением хмеля. Используйте достаточное количество хлорида кальция и гипса для получения концентрации хлорида 150 ppm и сульфата 75 ppm. При необходимости добавьте молочную или фосфорную кислоту для достижения pH затора 5,2. Соберите сусло, кипятите 60 минут. Охладите до 82 °C, добавьте хмель. Оставьте на 20 минут.

Охладите до 20 °C, аэрируйте, внесите дрожжи Cosmic Punch. Оставьте на две недели при 21 °C. Когда плотность стабилизируется, охладите до 1 °C. Оставьте на два дня, перелейте в продутую углекислым газом ёмкость, добавьте хмель для сухого охмеления и оставьте на три дня при 1 °C, раз в день взбалтывая, чтобы вернуть хмель во взвесь. Если такой возможности нет, добавьте хмель в ёмкость для первичного брожения, когда брожение замедлится, чтобы сократить оксидацию. Перелейте в кег либо разлейте по бутылкам с карбонизацией 2,4-2,5 объёма углекислого газа.