Как рН влияет на работу дрожжей

Алексей Титов, технический консультант по пивоварению компании Lallemand в России, написал для портала Profibeer статью о влиянии значения pH на дрожжи.

Что дает пивовару правильный pH

Важность поддержания определенного pH на каждом этапе процесса пивоварения сложно переоценить. Чтобы описать все преимущества подкисления затора и сусла, нужна отдельная статья, но мы остановимся на основных.

Всем нам известно, что правильный pH во время затирания позволяет достичь оптимальной активности присутствующих в солоде ферментов для эффективного расщепления различных соединений. Для каждого фермента существует свой оптимальный диапазон рН, при выходе за пределы которого активность фермента снижается.

Следующим важным этапом, на котором нужно контролировать уровень рН, является фильтрация сусла. При высоком pH увеличивается извлечение полифенолов и дубильных веществ из солодовой шелухи, что негативно влияет на качество пива.

Также pH влияет и на кипячение сусла. Многие процессы лучше и быстрее протекают при пониженном значении рН: горечь становится более приятной и деликатной, улучшается коагуляция белково-дубильных соединений. pH оказывает влияние на цвет пива, поскольку он связан со многими реакциями потемнения (например, Майяра). При низких значениях рН цветность сусла повышается меньше. С другой стороны, при более высоком значении рН улучшается изомеризация альфа-кислот хмеля.

Помимо прочего, важно правильно сбалансировать конечный вкус пива.

В дополнение к этому корректный уровень pH важен и жизненно необходим для наших любимых друзей — дрожжей.

Как меняется рН во время брожения

После внесения дрожжей в пивное сусло начинается процесс обмена веществ, что в итоге приводит к снижению pH окружающего субстрата с 5,1-5,3 до 4,2-4,6 в готовом пиве. Причиной этого является поглощение определенных соединений, таких как первичные фосфаты и ионы аммония, с одновременным образованием некоторых органических кислот через дезаминирование с последующим выделением их в бродящее сусло.

Низкий pH способствует метаболизму дрожжей для получения различных питательных веществ. Для этого дрожжи могут высвобождать в сусло некоторое количество ионов H+ благодаря протонным насосам на клеточной стенке. Это приводит к снижению pH во внешней матрице и увеличению его в самой дрожжевой клетке.

Эти протонные насосы необходимы для правильной работы дрожжей и в действительности являются наиболее распространенными белками на клеточной мембране. Разница pH между внешней и внутренней сторонами плазменной мембраны способствует усвоению мальтозы. Фактически, у дрожжевой клетки есть разные способы транспортировки в нее питательных веществ, и один из них — это особый активный транспорт, называемый симпортом. Симпортер — это интегральный мембранный белок, который участвует в транспорте различных типов молекул одновременно через клеточную мембрану. Дрожжи могут использовать эти белки для переноса внутрь клетки мальтозы, связанной с потоком протонов, создаваемым разницей внутреннего и внешнего pH, расходуя при этом минимальное количество энергии.

Это основная причина, по которой дрожжи работают эффективнее в кислой среде, и вот почему их способность снижать pH имеет фундаментальное значение для их активности и защиты от стресса.

Почему важно соблюдать норму засева

Достаточное количество внесенных дрожжей гарантирует быстрое снижение pH, способствуя быстрой активации механизмов, описанных выше, что, в свою очередь, поможет сократить длительность лаг-фазы, обеспечить необходимую скорость брожения и предотвратить его остановку.

Еще один момент, о котором нужно упомянуть, касается небольших пивоварен, где пиво не пастеризуется. Известно, что, помимо спирта и хмелевых смол, pH ниже 4,5 предотвращает рост многих патогенных микроорганизмов, что является еще одной причиной, по которой так важно быстрее достичь правильного pH. К тому же достаточное количество дрожжей обеспечит эффект антибиоза, при котором дрожжи подавляют микроорганизмы-вредители.

Помимо этого, недозасев дрожжей может привести к повышенному образованию побочных продуктов брожения.

Определить необходимое количество сухих дрожжей Lallemand можно по их массе. Использование калькуляторов нормы засева, предусмотренных для жидких дрожжей, приведет к существенному превышению количества клеток. Для помощи с расчетом нормы задачи воспользуйтесь Pitch Rate Calculator (калькулятор нормы засева), адаптированным для штаммов сухих дрожжей LalBrew® Premium.

Дрожжи подсказывают нам, что делать… мы просто должны знать, что они говорят

Истощенные или подвергшиеся стрессу дрожжи будут иметь низкую жизнеспособность, а, следовательно, недостаточную способность активировать протонные насосы и снижать pH: сначала в пивном сусле, а затем в готовом продукте. Напротив, длительная лаг-фаза, свойственная некоторым штаммам (например, Lallemand LalBrew Köln и LalBrew New England), на фоне снижающегося рН не является поводом для беспокойства — брожение началось.

В конце брожения мы можем заметить небольшое повышение pH из-за автолиза дрожжей (высвобождение внутренних соединений из дрожжевых клеток). Этот процесс свидетельствует о поздно проведенном съеме дрожжей, поэтому в конце брожения их необходимо удалять из бродильной емкости как только их консистенция будет достаточной. Увеличение рН может быть уравновешено образованием СО₂ в процессе брожения, который растворяется в пиве в виде угольной кислоты, снижая pH на несколько десятичных знаков.

Из того, что было сказано, ясно, насколько важно контролировать pH на протяжении всего процесса пивоварения, особенно во время брожения, поскольку несоответствие стандартного изменения pH может быть признаком неправильной деятельности дрожжей.

Всю необходимую информацию о пивных дрожжах Lallemand — норма засева, оптимальная температура брожения, вкусо-ароматический профиль и многое другое — вы найдете на нашем сайте www.lallemandbrewing.com.