Что нужно знать о дрожжах Brettanomyces

Блог Ed’s Beer Site систематизирует знания о дрожжах рода Brettanomyces.

Британский грибок

Brettanomyces – это важный для пивоварения род дрожжей. Название им дал Нильс Хъетте Клауссен, директор лаборатории Carlsberg, в статье, опубликованной в 1904 году в «Журнале Института пивоварения» (Journal of the Institute of Brewing). Он выделил из английских стоковых элей организмы, ответственные за созревание пива и его вкус, и назвал их Brettanomyces (британские грибки) за их тесную связь с британской пивоваренной индустрией. Стоковые эли подвергались долгому созреванию, и для этого было нужно настоящее вторичное брожение вторичными дрожжами. Использование чистой дрожжевой культуры Хансена для стоковых элей давало плохие результаты, так как в чистой культуре не было бреттаномицетов. Спрос на стоковые эли ко времени публикации работы Клауссена, тем не менее, был минимален. Их заменили майлды – пиво, которое пили вскоре после готовности. Как современное касковое пиво, оно созревало под действием сахаромицетов на остаточном сахаре или добавлении праймера без необходимости вторичного брожения бретаномицетами.

В Бельгии бретты используются для производства траппистского пива. Также они играют важную роль в производстве бельгийского кислого пива, а в последнее время интерес к ним возрос до такой степени, что некоторые пивовары используют бретты и для первичного брожения.

Современная классификация

Как и с большинством микроорганизмов, классификация видов бреттов меняется по мере расширения научных знаний. Известно, что бретты воспроизводятся бесполым размножением, но открытие Ван дер Вальтом и Керкеном аскоспор бреттов привело к тому, что их переклассифицировали как род Dekkera. Отдельные виды также изменили названия, поэтому следить за номенклатурой бывает трудно. Сегодня выделаются два вида, образующих споры: Dekkera anomala (сюда были отнесены B. claussenii) и Dekkera bruxellensis (B. lambicus). Вероятно, в будущем этот род снова получит название Brettanomyces, и среди пивоваров распространено именно оно, поэтому мы будем использовать именно его. Генетически бретты демонструют завидное разнообразие, что, без сомнений, требует внимания таксономистов. Исследователи, изучающие B. bruxellensis, обнаружили, что размер и число хромосом значительно варьируются, и что геном диплоидный, но существуют и триплоидные расы.

Другие дрожжи

Так как бретты – это не сахаромицеты, то и метаболизм у них различается. Бретты могут использовать более широкий спектр источников азота, благодаря чему получают преимущество над сахаромицетами в среде с истощенными источниками питания. Поэтому в качестве селективной среды для них используются другие составы – например, лизиновый агар.

Бретты будут сбраживать глюкозу быстрее в присутствии кислорода, чем анаэробно. Это свойство получило название «эффект Кустера» по имени учёного, который открыл его в 1940 году. В то же время они будут производить уксусную кислоту – это одна из причин, по которым бретты часто ассоциируются с кислым пивом. Однако в анаэробной среде этого не происходит, то есть можно при помощи бреттов получать пиво, которое не будет кислым. Так как часто бреттовое пиво созревает в дубовых бочках или фудерах, стоит заметить, что чем больше сосуд, тем меньше поступление кислорода на единицу объема пива. Возможно, именно этим объясняется любовь старых производителей портера к огромным чанам.

Источник углерода

Одна из широко известных характеристик бреттов – это их способность сбраживать пиво сильнее, чем обычные дрожжи, за счет использования недоступных дрожжам декстринов. Эндрюс и Гиллиланд из лаборатории Guinness описали, как при помощи использования бреттовой культуры после брожения сахаромицетами определяется предел вторичной аттенюации. Они могут производить и внутриклеточную, и внеклеточную альфа-глюкозидазу – оба эти фермента могут потенциально осуществлять гидролиз декстринов с более чем 9-12 глюкозными остатками, производить глюкозу и декстрин меньшей массы. Исследователь университета Хериота-Уатта Чад Якобсон обнаружил, что уровень глюкозы может даже расти во время брожения, когда происходит распад декстринов.

Утилизация сахаров значительно различается в зависимости от вида. Ввиду медленного роста бреттов при смешанном брожении над ними преобладают сахаромицеты, и бретты не могут полностью использовать глюкозу и мальтозу. При чисто бреттовом брожении большинство рас могут использовать оба этих сахара, хотя  это в некоторой степени снижает утилизацию декстрина и ограничивает суператтенюацию.

Медленный рост бреттов означает, что при смешанном брожении над ними преобладают сахаромицеты, и бретты В чистом бреттовом брожении обнаружено, что большинство рас могут использовать оба этих сахара, Некоторые штаммы производят бета-глюкозидазу, которая позволяет им сбраживать древесный сахар – целлобиозу. Бета-глюкозидаза также вовлечена в биотрансформацию хмелевых компонентов, что ведет к извлечению гликозидно связанных летучих вкусоароматических компонентов.

Эфиры и эстеразы

Исследователи, изучающие сложный мир брожения ламбиков, обнаружили, что все изолированные штаммы дрожжей демонстрируют активность эстераз, который нет у сахаромицетов. Эстеразы, которые обнаружены в бреттах, не только разрушают эфиры, но и синтезируют их. В ламбиках после размножения бреттов были обнаружены высокие уровни этилацетата (ноты фруктов и растворителя) и этиллактата (фруктовые, сливочные ноты), но очень низкий уровень изоамилацетата (банан). Схожая ситуация происходит с пивом, которое проходит вторичное бреттовое брожение после первичного брожения сахаромицетами. Меняется эфирный профиль пива –  этого не происходит, если для созревания используются сахаромицеты. Со вкусом ламбиков также ассоциируются другие эфиры, такие как этилкапроат (ананасовые) и этилкаприлат (фруктовые, винные, восковые ноты), вероятно, образуемые бреттами.

Фенольные компоненты

Среди характерных вкусоароматических компонентов, производимых бреттами – фенолы. Среди них – 4-винилгвайяколь (гвоздика), 4-винилфенол (скотный двор, лекарства, пластик) и 4-винилкатехол (пластик, горечь, дым). В отличие от сахаромицетов, бретты выделяют фермент винилфенолредуктазу, который разлагает эти компоненты до соответствующих этиловых соединений: 4-этилгвайяколь (пряности, гвоздика), 4-этилфенол (лекарства) и 4-этилкатехол (лекарства, скотный двор). Если в пиве концентрация 4-этилфенола ниже, чем 4-этилгвайяколя, то в вине ситуация обратная.

Другие вкусовые компоненты

Мышиные побочные ноты бретты могут давать ввиду образования 2-этилтетрагидропиридина и 2-ацетилтетрагидропиридина. Количество этих веществ зависит от расы, хотя стимулирует их образование присутствие кислорода. Во время анаэробного роста бретты производят несколько жирных кислот, некоторые из которых дают сырные или козьи вкусы и ароматы – в частности, изовалериановую, капроновую и каприловую кислоты.

Как видно, не все вкусоароматические характеристики, производимые бреттами, желательны. На то, какие именно вкусы и ароматы образуются, влияет несколько факторов: раса, норма внесения, состав сусла и условия брожения. Вкусы также могу меняться со временем – например, ввиду этерификации жирных кислот. Если бреттовое пиво созревает в течение долгого времени, нужно регулярно брать пробы для дегустации, чтобы проверить, развился ли желаемый вкусовой профиль. Впоследствии некоторые пивоварни прибегают к пастеризации перед розливом, чтобы избежать дальнейших изменений.

Брожение

Бретты могут использоваться для брожения различными способами. При использовании B. clausenii (WLP645) для вторичного брожения (примерно так, как было впервые описано Клауссеном), я обнаружил, что плотность пива снизилась еще на полградуса Плато, и брожение завершилось через два месяца при комнатной температуре. Как знают многие пивовары, даже небольшое количество бреттов может давать большой эффект, и рекомендуемая норма для вторичного брожения варьируется от 100 до 2 000 000 клеток на миллилитр. Я использовал примерно 500 000 клеток на миллилитр.

Чисто бреттовое брожение начинается медленно ввиду невозможности образования глицерола, но завершается в течение нескольких недель, и большинство рас дают видимое сбраживание около 80-90%. Без глицерола чисто бреттовое пиво также может быть «тоньше» по вкусу, чем обычное. Так как бретты имеют лучший доступ к питательным веществам и получают меньше стресса в отсутствие конкурирующих организмов, есть данные, что развитие вкуса будет приглушенным в сравнении с использованием бреттов для вторичного брожения. Для первичного брожения рекомендованы такие же нормы внесения, что и для сахаромицетов. Некоторые пивовары проводят аэрацию так же, как обычно, а другие ограничивают ее, чтобы создать стресс для дрожжей и увеличить производство вкусовых компонентов. Некоторые пивовары сбраживают при температуре около 20 градусов, а другие позволяют ей подняться до 27-28 градусов, чтобы увеличить производство эфиров.

При спонтанном брожении ламбиков и похожего пива может пройти до восьми месяцев, прежде чем бретты начнут преобладать над сахаромицетами, но в дальнейшем, установив превосходство, они могут продолжать расти годами. Использование смешанных культур с лактобактериями ведет к повышенной аттенюации, также как и добавление молочной кислоты в сусло.

Несмотря на долгую историю пивоварения, весь потенциал использования бреттов раскрывается только сегодня, и нужно еще многое изучить об этом интересном организме.