Тропики в пиве: как происходит биотрансформация

Пивовары охотятся за новыми вкусами и ароматами — в последние годы их главным «помощником» в этом деле стала биотрансформация. Федерико Тондини в статье для журнала Brew Your Own рассказал, из чего складывается тропический аромат IPA и как его усилить в домашних условиях.

Хмель всегда был незаменимым ингредиентом в пивоварении — растущий процент его содержания в пиве ясно отражает меняющиеся вкусы потребителей. Чтобы удовлетворить их желания и создать новые, интересные и конкурентные стили, пивовары внедряют в процесс современные технологии – например, проводят сухое охмеление во время брожения и тем самым усиливают присутствие хмеля и дрожжей в аромате. Дрожжевые клетки на самом деле могут модифицировать привычные ароматические соединения в нечто уникальное.

Биотрансформация — это общий термин для описания реакций, изменяющих вкус пива на этапе активного брожения. Тиолы, терпены и эфиры по-разному преобразуются в таких условиях: происходит этерификация соединений хмеля, гидролиз гликозидов хмеля с высвобождением полифункциональных тиолов из аминокислотных конъюгатов. Эти биохимические процессы обычно усиливают фруктовые и цветочные ароматы в пиве. Определенные штаммы дрожжей демонстрируют более высокую ферментативную активность во время биотрансформации — например, за счёт ферментов β-лиазы и β-глюкозидазы. Эти вещества участвуют в гидролизе гликозидов хмеля для высвобождения монотерпеновых спиртов и в высвобождении полифункциональных тиолов из неароматических соединений.

Влияние дрожжевой β-глюкозидазы на увеличение в пиве терпеновых спиртов остается неясным из-за противоречивых данных, а вот эффект дрожжевой β-лиазы заметен сильнее: она оказывает ощутимое влияние на аромат за счёт низкого порога ощущения тиоловых соединений. Очевидно, что этот фермент играют ключевую роль в раскрытии ароматов в пиве, попутно добавляя сложность его характеру.

В погоне за тиолами

Полифункциональные тиолы — одни из самых ярких ароматических соединений, присутствующих в напитках брожения, за счёт присутствия содержащих серу функциональных групп, что обеспечивает крайне низкий порог ощущения аромата (~2-200 нг/л).Другие часто встречающиеся полифункциональные тиолы в пиве — это 3-меркаптогексанол, 3-меркапто-гексилацетат и 3-меркапто-4-метилпентан-2-он. 3-меркаптогексанол, например, известен тем, что дает пиву грейпфрутовый и цитрусовый аромат, а 3-меркапто-гексилацетат отвечает за ноты гуавы и маракуйи. 3-меркапто-4-метилпентан-2-он, в свою очередь, может придать пиву характерный аромат черной смородины или того же грейпфрута. В общем, пиво, в котором обнаруживаются такие соединения, имеет более выраженный тропический характер.

В хмеле тиолы существуют как в свободной форме, так и в форме прекурсоров— их содержание разнится в зависимости от сорта, места произрастания и времени сбора урожая. Свободные тиолы — это летучие соединения, им не нужно преобразовываться, они уже готовы создавать ароматы. Прекурсоры же тиолов связаны с неароматическими аминокислотами, цистеином и глутатионом и, следовательно, нелетучи.

Прекурсоры встречаются в хмеле в более высоких концентрациях. Было обнаружено, что концентрация прекурсоров 3-меркаптогексанола в хмеле Cascade в 1000 раз превышает концентрацию свободного 3-меркаптогексанола. Для создания аромата эти соединения должны быть расщеплены β-лиазами дрожжей во время брожения: β-лиазы разрывают углеродно-серную связь и высвобождают летучие тиоловые соединения.

Популярность многих хмелей (например Citra, Tomahawk и Nelson Sauvin)связана с их способностью раскрывать в пиве свободные тиолы. Но другие сорта, с большим количеством сопряжённых неароматических соединений, можно заново оценить вне зависимости от объёма содержания свободных тиолов в них (например Cascade). Солод тоже насыщает пиво прекурсорами ароматических соединений за счёт цис-3-меркаптогексанола, хотя и в меньшей степени. Таким образом, учёные обнаружили в хмеле и солоде потенциально важный и прежде неиспользованный ресурс — неароматические прекурсоры могут помочь в производстве пива с сильным тропическим ароматом. Использовать для этого можно даже те сорта хмеля, в которых мало свободных тиолов.

Дрожжевой эффект

У дрожжей Saccharomyces cerevisiae и pastorianus ген IRC7 кодирует фермент S-конъюгата цистеина, который может высвобождать полифункциональные тиолы из цистеина и тем самым раскрывать аромат тиолов в пиве. Высвобождение летучих тиолов из конъюгированных прекурсоров во время сбраживания пива дрожжами напрямую связано с IRC7, участвующим в метаболизме серы, биосинтезе аминокислот и азотной катаболитной репрессии (если есть достаточный источник азота, например аммоний, то IRC7 начинает подавляться).

Если создается дефицит азота для дрожжей, то на первый план выходит β-лиаза — дрожжам нужны аминокислоты, связанные с нелетучими тиолами. Также на высвобождение тиолов влияет кодирующая область IRC7. Большинство существующих штаммов пивных дрожжей имеют ограниченную способность к высвобождению полифункциональных тиолов из-за делеции 38 пары оснований в гене IRC7 — вырабатывается фермент, который может лишь ограниченно преобразовывать нелетучие соединения в летучие и ароматические.

Говоря о менее традиционных штаммах, в S.uvarum и Torulaspora delbrueckii отмечается повышенная активность β-лиазы. Для пивоваров такие дрожжи — хорошая альтернатива.

Что делать пивовару?

В целом, количество прекурсоров тиолов в сусле зависит от выбранных пивоваром хмеля и солода, а еще больше — от дрожжей. Пивоваренные дрожжи не всегда усиливают биотрансформацию, из-за этого часть прекурсоров тиолов остается в виде неароматических соединений. Соответственно, пиво теряет тропические ноты. Так как ген IRC7 напрямую связан с высвобождением тиолов, при выборе подходящего штамма для вашего рецепта можно опираться на техническую информацию об активности β-лиазы. Есть и другой вариант — использование чистого фермента для стимуляции активности во время брожения или аналогичных добавок (таких как Phantasm — порошок из отходов винограда совиньон-блан).

Вот несколько штаммов дрожжей с активной β-лиазой:

• Omega Yeast OYL-405 (Helio Gazer Ale)
• Omega Yeast OYL-402 (Cosmic Punch)
• LalBrew Verdant IPA
• Berkeley Yeast Vermont Tropics
• Escarpment Laboratories Thiol Libre
• AEL Levulia Torula (не сахаромицеты, нужно использовать совместно с дрожжами)

Рецепт Tropical Punch IPA

Объём: 19 л
Начальная плотность: 1,060
Конечная плотность: 1,012
Горечь: 10 IBU
Цвет: 4 SRM
Крепость: 6,2% ABV

Ингредиенты

4,5 кг североамериканского двурядного светлого солода
0,68 кг овсяных хлопьев
0,45 кг североамериканского красного пшеничного солода
28 г хмеля Cascade (затирание)
57 г хмеля Cascade (хмелевая пауза)
28 г хмеля Citra (хмелевая пауза)
57 г хмеля Cascade (первое сухое охмеление)
57 г хмеля Citra (второе сухое охмеление)
28 г хмеля Cascade (второе сухое охмеление)
50 мл добавки Berkeley Yeast Thiol Boost или 70 г порошка Phantasm
1 мл добавки AEB ENDOZYM Thiol (по желанию)
дрожжи Omega Yeast OYL-405 (Helio Gazer Ale), Omega Yeast OYL-201 (Cosmic Punch) или LalBrew Verdant IPA
⅔ стакана кукурузного сахара (для прайминга)

Шаг за шагом

Затирайте при 68 ℃, предварительно смешав хмель с солодом. Профильтруйте как обычно, собрав в котле около 26,5 л сусла. Доведите сусло для кипения, по желанию используйте несколько гранул хмеля для стабилизации пены.

Кипятите сусло 60 минут. Охладите до 80 ℃, затем добавьте хмель. Оставьте в вирпуле в течение 15 минут, затем дайте постоять ещё 15 минут, быстро охладите до температуры внесения дрожжей и внесите выбранный штамм.

Сбраживайте столько, сколько рекомендуют поставщики дрожжей. Когда брожение завершится на треть, начните сухое охмеление. В это же время по желанию можно добавить Thiol Boost или Phantasm. После завершения брожения слейте пиво и добавьте к нему вторую партию хмеля для сухого охмеления, а также ENZODYM по желанию. Выдерживайте пять дней, после чего карбонизируйте до уровня 2,4 объёма и разлейте по кегам или бутылкам.

Заметки пивовара

Некоторые необязательные ингредиенты, указанные в рецепте, домашним пивоварам трудно найти. На то они и «необязательные» — их влияние на конечный продукт не столь велико.

Также в рецепте указано, что горечь пива — 10 IBU, но во время хмелевой паузы и сухих охмелений появится дополнительная горечь, не учтенная в виде изо-альфа-кислот.