Как подкормки для дрожжей помогают брожению
Каждый год в пивоварении появляются новые тренды: от очень плотного пива до напитков, сусло которых практически не содержит питательных веществ, например, хард-зельцера. Такие разные экстремальные условия для брожения объединяет одно — дрожжам необходимы дополнительные источники питания.
Алексей Титов, технический консультант по пивоварению компании Lallemand в России, написал для портала Profibeer статью о влиянии подкормок для дрожжей на ход брожения.
Дрожжи — это ключевая составляющая производства напитков брожения. Именно они обеспечивают пиву вкус и аромат, насыщают его углекислым газом и дают ему самое главное — спирт. В процессе метаболизма дрожжей протекают сотни реакций, на которые могут влиять различные факторы, такие как рН, давление, температура и многое другое. Если какое-то условие среды меняется, это запускает цепную реакцию. Одним из этих многочисленных факторов является состав сусла, а именно наличие веществ, без которых невозможно нормальное функционирование дрожжевых клеток.
В идеальной ситуации сусло из 100% солода должно обеспечивать все необходимые дрожжам вещества для нормального хода брожения: сахара, аминокислоты, витамины и минералы. Однако не всегда у нас есть эти идеальные условия, например, из-за низкого качества сырья и нехватки цинка. Очень плотное или кислое сусло, добавление большого количества несоложеного и сахаросодержащего сырья, использование нескольких генераций — все это оказывает дополнительное негативное влияние на дрожжи.
Когда дрожжи находятся в состоянии стресса, их производительность снижается, брожение может замедлиться или остановиться до достижения конечной степени сбраживания, возможно даже появление посторонней ароматики. Напротив, предоставление достаточного количества питательных веществ и комфортных условий для роста помогают увеличить выход спирта, сократить время брожения, улучшить жизнеспособность дрожжей, ускорить редукцию диацетила и контролировать нежелательные ароматические компоненты.
Использование подкормок для дрожжей — это надежный способ восполнения недостающих в сусле питательных веществ. Но не все подкормки усваиваются дрожжами одинаково, а некоторые из них способны вызвать столько же проблем, сколько они призваны решить. Поэтому для начала стоит упомянуть о том, что же нужно дрожжам для их жизнедеятельности и эффективного процесса брожения.
Углеводы
Углеводы — это главная составляющая метаболизма дрожжей, без которых само брожение невозможно. Дрожжи способны сбраживать простые углеводы, полученные из солода, такие как мальтоза и мальтотриоза, а также содержащиеся в небольшом количестве глюкозу, фруктозу и сахарозу.
Способность сбраживать определенные углеводы зависит от штамма дрожжей. Например, существуют штаммы, неспособные сбраживать мальтотриозу. Пиво, сброженное ими, получается с чуть более плотным телом и меньшим содержанием спирта. Штаммы для производства безалкогольного пива неспособны сбраживать никакие другие углеводы кроме глюкозы, фруктозы и сахарозы. Большинство штаммов пивных дрожжей не могут гидролизовать декстрины до простых сбраживаемых сахаров, но такие штаммы как Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus выделяют фермент, способный на это.
Кислород
Единственный раз, когда пивовар осознанно вносит кислород в свое пиво — во время аэрации холодного сусла перед началом брожения. Кислород является очень важным элементом для метаболизма дрожжей. Он необходим для эффективного деления клеток, обеспечивая достаточное их количество во время брожения.
Кислород используется для синтеза стеролов и ненасыщенных жирных кислот, которые необходимы для поддержания структуры мембран и формирования новых во время деления клеток. Стеролы и ненасыщенные жирные кислоты повышают стрессоустойчивость дрожжевых клеток, усиливая мембрану для поддержания их функций и жизнеспособности.
Дефицит кислорода, напротив, может привести к медленному брожению и увеличению содержания ацетил-коэнзима А, что увеличит количество выделяемых эфиров и в конечном счете повлияет на общий аромат пива.
Стоит отметить, что аэрация сусла обычно не требуется для стандартного брожения с использованием активных сухих пивных дрожжей (при первом использовании), так как при производстве они дополнительно насыщаются стеролами.
Азот
Без достаточного количества азота дрожжи не смогут расти или осуществлять брожение. Азот — это ключевой элемент, необходимый для правильного питания дрожжей. Масса сухого вещества дрожжей примерно на 10% состоит из азота. Его источниками в основном являются аминокислоты, ионы аммония, ди- и трипептиды.
Доступность азота особенно сильно влияет на итоговый вкус и состав продукта.
При обсуждении питания для дрожжей, наиболее распространенным термином выступает FAN — свободный аминный азот. Но что это такое? FAN — это общее содержание доступных дрожжам аминокислот и небольших пептидов в сусле. FAN плюс аммоний дает нам YAN — азот, усваиваемый дрожжами.
Азот необходим для эффективного брожения, поскольку внутри дрожжей он встраивается в ключевые белки, ответственные за функции клетки. Большая часть FAN обеспечивается за счет соложеного ячменя. Этот процесс, совершенствуемый годами, обеспечивает сусло необходимым количеством углеводов, свободного аминного азота и ферментов для проведения затирания. Примерно 70% FAN формируется на этапе соложения.
Если вы варите пиво из 100% солода, то добавление источников азота требуется не всегда. Однако если в производстве используются несоложеные зернопродукты или сахаросодержащее сырье, количество FAN снижается, и в этом случае подкормка станет очень важным подспорьем для эффективного брожения. Азот может быть представлен в виде дрожжевого экстракта/автолизата дрожжей или неорганических источников азота, таких как аммоний и мочевина.
Типичная подкормка для дрожжей представляет собой комплекс витаминов и минеральных солей, включающих в себя диаммоний фосфат, — соль аммония. При выборе первоочередного источника азота дрожжи всегда отдадут предпочтение солям аммония. Их быстрое поглощение приводит к быстрому росту дрожжевых клеток. Это может истощить доступный азот и фактически приведет к его дефициту. Не имея достаточного количества питательных веществ, дрожжи начнут поглощать собственные аминокислоты, что в итоге вызовет серную и постороннюю ароматику другой природы.
Мочевина является другим вариантом доступного азота для дрожжей. Однако в ходе реакции с этиловым спиртом при нагреве она способна образовать вещество этилкарбамат — соединение, считающееся канцерогеном.
Дрожжевые автолизаты представляют собой органические источники азота, образующиеся в результате частичного автолиза дрожжевых клеток. Автолизаты производятся по схожей технологии, что и дрожжевые экстракты, но клеточные стенки при этом не удаляются, что делает их частично растворимыми в воде.
Автолизаты являются органическим источником аминокислот, витаминов, минералов и другим микроэлементов. По сравнению с минеральными солями автолизаты дрожжей являются биологически доступным источником азота, который будет медленно потребляться дрожжами на протяжении всего процесса брожения.
Потребность дрожжей в азоте зависит от штамма. Некоторым из них нужно в четыре раза больше свободного аминного азота чем другим, чтобы бродить с той же скоростью. Минимально необходимый уровень FAN составляет около 150 мг/л, но он может варьироваться в диапазоне от 100 до 300 мг/л или ppm.
Витамины
Витамины необходимы для общего здоровья дрожжей. Они играют роль кофакторов для ферментативных реакций, поддерживая правильную структуру ферментов.
Биотин
Биотин входит в витамины группы В. Он является катализатором многих важных реакций метаболизма аминокислот, биосинтеза жирных кислот и энергетического обмена. Биотин также является кофактором ферментов, катализирующих транспорт углекислого газа. Пивное сусло должно содержать достаточное количество всех витаминов кроме биотина, поэтому его добавление желательно в большинстве случаев, особенно при сбраживании сусла с добавлением сахаросодержащего сырья.
Пантотеновая кислота
Нехватка этого витамина может вызвать дисбаланс биосинтеза аминокислот, приводящий к избыточному поглощению сульфатов и выделению сероводорода. Проведенные исследования доказали, что добавление к суслу 0.01 ppm пантотеновой кислоты успешно подавляет формирование этого постороннего запаха. Добавление этого витамина также снижает концентрацию диоксида серы и ацетальдегида во время брожения.
Минералы
Фосфаты, калий, кальций, магний и, особенно цинк — важные элементы эффективного брожения. В общем и целом, они нужны в следовых количествах, но при этом выступают кофакторами ферментативных реакций, таких как гликолиз или синтез спирта. Цинк очень важно отметить, поскольку его может не хватать даже в сусле из 100% солода из-за его высоких потерь (до 95%) во время фильтрации сусла.
Цинк является кофактором многих реакций и, что особенно важно, активирует фермент алкогольдегидрогеназу, преобразующий ацетальдегид до этилового спирта. Нехватка цинка может привести к проблемам с брожением и флокуляцией.
Достаточное количество цинка в сусле (0.15-0.3 мг/л) позитивно влияет на усваивание мальтозы и мальтотриозы, способствует синтезу белков и росту дрожжей, защищает ферменты и стабилизирует белки и мембранные комплексы, что в итоге обеспечит более быстрое брожение и лучшую флокуляцию. Сократить дефицит этого важного минерала можно добавлением в сусло сульфата цинка, подкормок, содержащих цинк или обогащенных цинком дрожжей.
Влияние подкормок на ход брожения
Исследование, проведенное компанией Lallemand и опубликованное в статье «Влияние подкормок для дрожжей на эффективность брожения и качество пива» под авторством Sylvie Van Zandycke и Tobias Fischborn, в полной мере демонстрирует важность добавления подкормок, особенно при использовании нескольких генераций дрожжей. Для этой работы были отобраны пять различных подкормок и оценены результаты их воздействия на восемь генераций дрожжей при сбраживании сусла из 100% солода и высокоплотного сусла (60% солода и 40% сахаросодержащего сырья).
В этом исследовании использовались: сульфат цинка (минеральный цинк), обогащенные цинком дрожжи и комплексные подкормки для дрожжей № 1-3: широко используемые продукты разных брендов, заданные в рекомендуемом производителем объеме, содержащие в своем составе источники азота, цинка и витамины.
Как было упомянуто ранее, сусло из солода не всегда требует добавления подкормок. Из графика 1 видно, что кривая брожения контрольного образца не сильно отличается от тех, в которые добавили подкормки. Однако по мере роста числа генераций, эта разница становится все более существенной. На графике 2 видно, что комплексные подкормки и обогащенные цинком дрожжи способствуют более быстрому и эффективному брожению по сравнению с контрольным образцом.
В случае плотного сусла с большим количеством сахаросодержащего сырья приведенные графики 3 и 4 демонстрируют разницу в ходе брожения уже на первой генерации. К восьмой преимущество использования подкормок становится очевидно.
Обратите внимание, что представлены результаты исследования, проведенного в лабораторных условиях. Это означает, что брожение в масштабах пивоварни не обязательно будет идти по тому же графику.
Компания Lallemand предлагает три варианта подкормок для дрожжей, разработанных для различных условий сусла и поставленных задач.
Servomyces™
В основу названия Servomyces™ заложен интересный факт. Активные дрожжи добавляются в котел в качестве жертвы и служат (англ. to serve) тем самым «носителями цинка» для выбранного штамма дрожжей. Это активные естественно обогащенные цинком дрожжи Saccharomyces cerevisiae, содержащие от 50 000 до 60 000 ppm цинка в своей клеточной структуре.
Преимущества использования:
- исключает медленное брожение и его остановку;
- улучшает седиментацию дрожжей.
В каком случае использовать:
- высокоплотное пивоварение;
- пропагация;
- использование семенных дрожжей.
YeastLife Extra™
Комплексная питательная смесь, содержащая органические и неорганические источники азота, минералы (Zn, Mg, Ca) и витамины. YeastLife Extra™ обеспечивает полноценное питание для обеспечения здоровых дрожжевых клеток в каждом поколении, снижая тем самым постороннюю ароматику, ускоряя редукцию диацетила и в целом способствуя более эффективному брожению.
Преимущества использования:
- исключает медленное брожение и его остановку;
- помогает при высокой плотности сусла и добавлении большого количества несоложеного или сахаросодержащего сырья.
В каком случае использовать:
- сусло с низким содержанием питательных веществ / добавление большого количества несоложеного или сахаросодержащего сырья;
- низкое / непостоянное качество солода;
- стрессовые условия для дрожжей.
YeastLife O™
Это 100% органический источник биодоступных аминокислот и пептидов, маннопротеиновой фракции и микронутриентов, таких как витамины и минералы, подходящий для органических напитков брожения. Его уникальная формула из различных фракций автолизированных дрожжей обеспечивает дрожжам хорошо сбалансированное питание.
Преимущества использования:
- исключает медленное брожение и его остановку;
- исключает возникновение посторонней ароматики;
- улучшает вкус.
В каком случае использовать:
- сбраживание высокоплотного сусла на основе простых сахаров (хард-зельцер, сидр и медовуха);
- для производства органических напитков;
- сусло с низким содержанием питательных веществ / добавление большого количества несоложеного или сахаросодержащего сырья.
Пытаясь разобраться какую подкормку выбрать для брожения своего напитка, спросите себя: какие дрожжи я собираюсь использовать? Большая ли плотность у моего сусла? Буду ли я добавлять несоложеное сырье? А если у вас останутся вопросы — обратитесь к производителю или поставщику дрожжей и подкормок для них.
Конечно же, брожение протекает и с добавлением подкормок, и без них. Однако, для лучших результатов высокоплотного пивоварения и для обеспечения неизменности процесса на протяжении многих генераций, подкормки — очевидный выбор. Дрожжи — это живые клетки, и пивовар контролирует параметры среды, в которой они окажутся. Создайте для них идеальные условия, и они сделают свою работу для вас.
Lallemand Brewing
We Brew With You
Приобрести продукцию AB Vickers вы можете у официальных дистрибьюторов Lallemand в России: ПРОБРЮСЕРВИС СТРАТЕГИЯ 21
+7 (495) 790-50-01 8 (800) 550-73-12