Как свежесть хмеля влияет на вкус пива

Сегодня переработчики предлагают всё новые технологии, позволяющие лучше сохранять вкус и аромат хмеля, а пивовары стремятся использовать максимально свежее сырьё. Однако ещё несколько десятков лет назад свежесть и качество хмеля понимали совсем иначе. О том, как хранили хмель раньше, и как его свежесть сохраняют сейчас, в журнале Brew Your Own рассказывает доктор Патрисия Арон.

Исторически главной целью в процессе сбора, обработки и хранения хмеля было сохранение содержания альфа-кислот, которые в основном придают пиву горечь. Во время варки они подвергаются структурному преобразованию — изомеризации, что способствует повышению растворимости в пиве. Другие вещества, такие как бета-кислоты и полифенолы, также влияют на горечь пива. Окисление бета-кислот ведёт к образованию горьких молекул, которые вместе с полифенолами могут усиливать горечь за счёт своей вяжущей природы. И оба эти компонента будут повышать аналитическую горечь, которая измеряется путём спектрофотометрии и оценивается в единицах горечи (BU). Химия хмеля динамична, так как на накопление этих вторичных метаболитов оказывают заметное влияние генетические особенности хмеля, условия выращивания, время и способ сбора урожая. Другие химические процессы — деградация, окисление и перегруппировка — происходят после сбора урожая в ходе сушки, гранулирования и хранения. Современные технологии направлены на то, чтобы сократить воздействие этих процессов, и в результате пивовары сегодня могут использовать наиболее свежий и лучше сохранившийся хмель, чем когда-либо.

Напрашивается вопрос — что делает хмель свежим, и как это сказывается на качестве?

Индекс хранения хмеля

Индекс хранения хмеля (HSI) — это общепринятая метрика, которую используют для оценки вызванных окислением изменений во время хранения хмеля. Методологию в 1979 году разработали Никерсен и Ликенс. Это простой анализ, в ходе которого оценивают старение хмеля от сбора урожая до использования. Чем выше индекс, тем хуже хмель сохранился. Анализ метанолового экстракта хмеля производят при помощи спектрофотометра в диапазоне от 275 нм до 325 нм. HSI свежесобранного хмеля должен быть ниже 0,300. Индекс свежего хмеля зависит от сорта: многие традиционные сорта (Hallertau Mittelfrüh, Hersbrucker, Tradition, Perle, Taurus и Herkules) оцениваются ниже 0,275, благородные сорта типа чешского Saaz — чуть выше, а некоторые новые сорта, такие как Celeia — выше 0,300. В целом ароматические сорта имеют более низкий индекс, а у горьких, таких как CTZ, сразу после сбора индекс выше.

HSI растёт, пока шишки хмеля созревают на побеге, особенно у сортов с высоким содержанием альфа-кислот. Более высокая температура сушки также ведёт к повышению HSI. Например, повышение температуры обработки с 60 до 77 °C может увеличить индекс на 15%. Высокое давление при упаковке и высокая температура хранения также могут привести к увеличению HSI. Однако после гранулирования правильно упакованный в инертной среде и хранящийся при низкой температуре (от −2 до 3 °C) хмель будет иметь стабильный HSI в течение нескольких лет.

Хотя индекс хранения хмеля был предложен более 40 лет назад, он остаётся наиболее часто используемым инструментом измерения деградации альфа- и бета-кислот. Эту метрику необходимо учитывать при закупке хмеля как источника альфа-кислот.

Исследовать изменения вкуса и аромата хмеля при хранении начали недавно

Много научных работ было посвящено тому, как обработка хмеля после сбора урожая влияет на кислоты, но воздействию условий хранения на летучие компоненты и тому, как меняется придаваемые пиву вкусы и ароматы, уделяется меньше внимания. Мы знаем, что по мере разрушения хмелевых кислот и высвобождения боковых цепей образуются органические кислоты, придающие неприятный запах. Довольно быстро после окисления хмеля, контакта с высокой температурой и светом образуются изовалерьяновая кислота, напоминающая сыр и потные носки, и масляная кислота с едкими нотами детской рвоты. При деградации хмелевых кислот окисленные компоненты всё равно придают пиву горечь, но она считается менее приятной. Однако старый хмель может придать пиву приятную фруктовую ароматику. В результате этерификации органических кислот в присутствии этанола образуются приятные ноты косточковых фруктов, вишни и персика. Исторически старый хмель использовали для производства ламбиков. При очень длительном хранении хмелевые кислоты теряют свои консервирующие свойства, что позволяет работать молочнокислым бактериям и дрожжам-несахаромицетам. Образующиеся фруктовые эфиры приятно сливаются с кислыми нотами традиционных ламбиков и другого кислого фруктового пива.

В некислом пиве эти характеристики менее желательны, особенно в лагерах, от которых ожидают ароматных нот, создаваемых охмелением во время варки, и в элях, которым присущи свежие хмелевые ароматы. Исследователи заинтересовались оценкой воздействия хранения на летучие компоненты хмеля в конце семидесятых - начале восьмидесятых годов. Тогда технологии переработки хмеля начали меняться, и впервые появилось оборудование для гранулирования. Удаление более 10% растительного вещества при гранулировании сделало сырьё более компактным и позволило эффективнее хранить и перевозить его. Также считалось, что гранулы — это более стабильный при хранении вид сырья. В те времена упаковки с хмелем обычно ещё не хранили в холоде, однако пивовары были заинтересованы в том, чтобы использовать гранулы, которые можно будет дольше хранить на пивоварне.

Я поговорила с Вэлом Пикоком, который долгое время работал в компании Anheuser-Busch, где занимался химией хмеля, и попросила его рассказать о том, как происходили эти изменения в отрасли. Обсуждение понятия «качества хмеля» с экспертом заставило меня по-новому посмотреть на хмель. Мой опыт с хмелем начался после появления технологий гранулирования и производства экстрактов, поэтому то, что я (или отрасль в целом) понимаю под «качеством хмеля», значительно отличается от того, что думали о хмеле пивовары 50 лет назад.

Раньше в хмелехранилищах в Германии пахло по-другому

По словам Вэла, 50 лет назад считалось, что выдержка идёт хмелю на пользу. Если бы мы спросили пивоваров семидесятых годов и ранее, мы бы узнали о существовании разногласий относительно того, какой именно аромат у благородного хмеля. Тогда пиво варили исключительно из солода, а горечь составляла 20–30 IBU. Вэл вспоминает, как знаменитый учёный в области пивоварения Мортен Мейлгард, известный прежде всего работами в области органолептики пива и разработкой колеса вкуса пива, описывал аромат благородного хмеля в пиве так: «напоминает хмель, но не хмель» — на самом деле этот аромат в пиве сохранялся не очень долго.

До внедрения холодных хранилищ в Европе, то есть до восьмидесятых годов, тюки с хмелем наполнялись не так плотно, как сегодня. Скорее это были «хмелевые подушки» — они были круглыми и довольно свободно укладывались в кучи. Полученные от фермеров мешки позднее перепаковывали более плотно и отправляли покупателям. «Тогда склады пахли по-другому, скорее табаком и кожей, чем знакомым нам сегодня запахом хмеля, который характеризует мирцен», — вспоминает Вэл.

До восьмидесятых годов мешки с хмелем в Европе набивались вдвое менее плотно, чем сегодня. Хмель помещали в мешковину (которая тоже передаёт хмелю запах). Пустой мешок был два метра в высоту и метр в ширину. Содержание влаги было выше — ближе к 14%, против стандартных для американского хмеля сегодня 10%. Эти пышные мешки хранились на складе без контроля температуры. В умеренном климате они не высыхали так, как могли бы высохнуть в более сухой американской долине Якима. В этих мешках хмель с 12-14% влаги хранился у фермеров до января, а после его отправляли клиентам.

При таком высоком содержании влаги образовывался конденсат и продолжались биологические процессы. Если хмель был слишком влажным, он мог слишком сильно нагреться. Поэтому мешки набивали неплотно и укладывали не слишком тесно, чтобы оставить циркуляцию воздуха. Всё это влияло на вкусоароматические компоненты. Вэл уточнил, что в компании Anheuser-Busch от использования мешковины отказались в девяностых годах, потому что она придавала хмелю запах. Понятие аромата благородного хмеля тогда отличалось от современного, а значит, и вкус пива был не таким, как сейчас.

В начале 1990-х годов способ хранения хмеля изменили и в Германии. Напоминающие подушки мешки были заменены прямоугольными, которые упаковывались на 50% плотнее. Такие мешки можно было складывать в намного более высокие стопки, а значит, они занимали меньше места на складе. Тогда пивоваренную отрасль больше волновала экономика, а не аромат хмеля, поэтому главной целью было избежать потери альфа-кислот во время хранения. Эти плотно набитые мешки были более подвержены образованию конденсата, а накопление тепла могло привести к спонтанному возгоранию.

Тогда большинство складов не охлаждались — но и сегодня в мире много складов не оборудованы системой охлаждения. Это не только вредит хмелю, но и действительно опасно. Спонтанное возгорание хмеля стало причиной многих пожаров на складах. Ещё в 2006 году в долине Якима из-за слишком влажного хмеля сгорело несколько складов, ущерб составил 4 млн долларов. В пожаре было потеряно около 4 процентов всего американского урожая хмеля.

Когда холодное хранение распространилось шире, природа аромата хмеля также изменилась. Промышленные пивовары были довольны: их в основном волновали придающие горечь смолы, а хранение в холоде способствовало снижению потери альфа-кислот.

Тридцать-сорок лет назад американские пивоварни около трети хмеля закупали в Европе, а остальное — в США. В восьмидесятые годы пиво становилось всё легче, всё менее горьким. Возьмём, например, Miller Lite. Первоначально в нём было около 20 единиц горечи, а сегодня — всего 10. В столь лёгком пиве было недостаточно солода, чтобы замаскировать ноты табака, а стойкая грубая горечь при таком небольшом количестве единиц горечи была неприемлема — это стало для хмелеводов ещё одним толчком к внедрению охлаждаемых складов.

В 1980-х годах хмель использовали в основном в виде шишек. Шишки поставляли из Европы или из долины Якима и вплоть до двух лет хранили в холоде на пивоварне. Процесс сбора урожая, сушки, упаковки и доставки на пивоварню морем из Европы или по железной дороге занимал много месяцев.

По словам Вэла, Anheuser-Busch перешла на гранулы в 2003 году. Coors использовала цельные шишки до девяностых годов, а Miller уже в пятидесятых использовала экстракты. В девяностых крупным производителям лагера пришлось переключиться на гранулы, которые занимали меньше места на складе, были более эффективны и  хранились лучше, чем цельные шишки.

«Органолептика тогда не была проблемой, хмель стали использовать менее старый, и горечь ощущалась более мягкой. Потребители были не против или не оставляли отзывов — никто не звонил и не заявлял: “Вы испортили мне пиво!”», — рассказывает Вэл.

Этому изменению в культуре пивоварения никто особенно не сопротивлялся. Anheuser-Busch тестировала гранулы в течение десяти лет, прежде чем окончательно перешла на них. Coors и Miller начали изучать гранулы и хмелепродукты ещё раньше. Именно в процессе перехода с цельных шишек на гранулы пивовары ощутили необходимость изучить, как гранулирование и менее длительное хранение влияют на свойства хмеля и вкус пива.

Как изменились практики хранения хмеля в США

Ненадолго вернёмся к упаковке. Узнав об истории упаковки хмеля в Европе, я решила узнать больше о том, как делали в США, и обратилась к Диане Гудинг из компании Gooding Farms в штате Айдахо. Там хмель складывали в мешки, и крупный, тяжёлый человек их в буквальном смысле утаптывал. Мешки набивали неплотно, они весили около 32 кг. (Диана отметила, что в Испании хмелеводы до сих пор используют такие мешки.) Хмель сушили и хранили на складе в кучах, зимой упаковывали, а весной отправляли пивоварам. Тюковый пресс приводили в движение лошади или волы, которые ходили по кругу. Как и в Европе, между сбором и упаковкой хмеля проходило много времени.

Сегодня, рассказывает Гудинг, от момента снятия хмеля до его поступления в сушилку проходит пять минут. Хмель сушится в среднем девять с половиной часов (время зависит от сорта, толщины слоя и температуры обработки). Затем хмель остужают в течение 12-24 часов. Иногда у фермеров нет времени сушить хмель в течение 12 часов из-за нехватки времени во время сбора урожая. Это может привести к нестабильности характеристик хмеля. Современная кипа хмеля весит 91 кг и набивается намного плотнее, чем мешок. До гранулирования хмель отправляют в холод. В идеале гранулировать хмель нужно в течение двух месяцев, но в реальности в США переработка продолжается до середины марта. Когда хмель гранулирован, он обычно более стабилен, в зависимости от содержания кислорода в майларовых мешках, в которые его упаковывают. Большинство производителей продувают упаковку инертным газом и могут довести содержание кислорода до 0,05–0,1%. Однако иногда содержание кислорода может вырасти до 1,5–2%, и это значительно сказывается на индексе HSI.

Важно отметить, что процесс переработки хмеля в США пока не унифицирован. Применяется много разных видов оборудования и много разных методов сбора, сушки, гранулирования и упаковки хмеля.

Использование более свежего хмеля меняет состав летучих компонентов

В 1980-х исследователи университета штата Орегон и пивоварни Adolph Coors изучили, как на вкус пива влияет использование более свежего хмеля. В начале 1980-х Вэл Пикок и Макс Дейнзер из университета штата Орегон опубликовали работу с исследованием воздействия холода на хмель и переносимые в пиво масла. Хмель шести сортов (Hallertauer, Perle, Hersbrucker, Tettnanger, Cascade и Cluster) в течение года хранили в холоде, а затем оценили изменения содержания масел и кислот. Сорта, в которых было отмечено наиболее сильное разрушение альфа-кислот, также продемонстрировали наибольшее окисление гумулена. Во время хранения геранил изобутират был преобразован в более активную форму — гераниол. Сегодня известно, что гераниол, его прекурсоры и связанные компоненты воздействуют на аромат пива. Данное исследование стало одной из первых работ, продемонстрировавших важность гераниола и его биотрансформации во время производства пива.

В 1985 году Фостер (Adolph Coors) и Никерсон (университет Орегона) опубликовали работу о деградации хмелевых масел в 20 разных сортах хмеля на протяжении шести месяцев при температуре окружающей среды. Не удивительно, что большинство образцов потеряли значительную долю общего содержания масел. Однако потери зависели от сорта и варьировались от 27,5% до 90%. Было проведено сравнение гранул и шишек трёх сортов. и выяснилось, что шишки после 30 дней хранения теряли 53–62% масел, а гранулы — 43–58%. Устойчивость к кислороду в аэробных условиях выше у шишек, чем у гранул. При производстве гранул хмель измельчают и выдавливают через головку. Измельчение хмеля разрушает лупулиновые железы, что усиливает доступ кислорода к ним.

Проведённые в 1980-х годах исследования старения хмеля установили, что продукты окисления гумулена вносят вклад в традиционный аромат пива, связываемый с охмелением во время варки. Даже после года хранения при низкой температуре гумулен окисляется с образованием гумулена эпоксида II. Гумулен эпоксид II не обнаруживается в пиве, сваренном со свежим хмелем, потому что времени кипячения недостаточно для преобразования измеримых его количеств. Гумулен эпоксид II из старого хмеля экстрагируется в пиво, и при старении пива он преобразуется в гумуленон II (этот процесс наблюдается на протяжении обычного срока годности пива). Пикок и Дейнзер идентифицировали гумуленон II как вещество, придающее «тонкий хмелевой аромат», и предположили, что его содержание может влиять на хмелевой аромат в пиве.

Чтобы лучше понять воздействие свежего хмеля на вкус пива, исследователи компании Adolph Coors снова объединились с учёными из университета Орегона. Они взяли выращенный в штате Вашингтон хмель Cascade и выращенный в Айдахо Hallertauer Mittelfrüh. Они сварили тестовые партии пива объёмом 3500 л с хмелем трёх разных категорий — свежим, хранившимся при 32 °C в течение двух недель (старый I) и хранившимся при 32 °C в течение девяти недель (старый II). Было установлено, что свежий и выдержанный хмель дают различимо разные вкусы.

Первые работы показали, что содержание летучих компонентов на разных этапах пивоварения динамически изменяется. Содержание некоторых компонентов снижается от этапа получения сусла до готового пива, а других — увеличивается. Более того, содержание некоторых компонентов сначала повышается, затем снижается, а некоторых — наоборот. Примером может служить цитронеллол, присутствие которого наблюдается только после брожения. Цитронеллол — продукт биотрансформации дрожжами прекурсоров гераниола. Большинство продуктов окисления — альфа-гумулен и бета-кариофиллен — плохо переживают брожение. Некоторые эфиры, такие как этил октаноат и этил деканоат, могут быть обнаружены после брожения. Цветочные компоненты — линалоол, гераниол, альфа-терпинеол — в основном сохраняются после брожения и при использовании большинства сортов хмеля обнаруживаются в готовом пиве. В совместной работе Coors и университета Орегона интенсивность ароматного охмеления при варке (травянистого/пряного) снизилась при использовании старого хмеля Cascade, но повысилась при использовании старого Hallertauer. Наиболее сильные цветочные характеристики были присущи пиву с использованием старого I, а не свежего хмеля в зависимости от содержания гераниола, линалоола и цитронеллола. И снова гумуленон II не был обнаружен в пиве со свежим хмелем, в то время как в пиве со старым хмелем ощущались травянистые пряные ноты, и наиболее выражены они были в пиве со старым II хмелем Hallertauer. В пиве с длительно выдержанным (старым II) Cascade и Hallertauer также ощущались грейпфрутовые цитрусовые ноты.

Исследования 1980-х годов пришли к выводу, что свежий хмель действительно оказывал влияние на вкус пива, и что «умеренная выдержка свежего хмеля до варки» оказывала позитивный эффект, так как она максимизировала содержание желательных ароматических компонентов.

В последнее время аналогичные исследования были проведены для оценки воздействия старого хмеля на вкус IPA. В пиве, сваренном с Simcoe и Saaz (использовались пять образцов с разными условиями хранения), как выяснили авторы, умеренно старый хмель может сделать пиво более питким, и старый хмель придаёт «своеобразный» вкус (какой именно, не поясняется). Эти результаты согласуются с выводами, сделанными пивоварней Adolf Coors в 1985 году.

В этих данных меня заинтересовало вот что: когда я впервые участвовала в отборе хмеля Cascade для пива Coors в 2010 году, меня поразило то, какой именно хмель был отобран как «высококачественный». На мой взгляд, это хмель уже был слегка окисленным, травянистым. Я настолько привыкла к ощущению аромата свежего Cascade, который использовали крафтовые пивовары Тихоокеанского Северо-Запада. Оказалось, что в течение 25 лет год за годом хмель отбирали на основании полученных в 1985 году научных данных, которые собрал Боб Фостер, занимавшийся в компании Coors исследованиями химии хмеля.

Свежий хмель сегодня

Сегодня нам намного более привычен исходящий от хмеля аромат мирцена и цитрусовых. Хмель, который мы используем сегодня, несомненно более свежий, чем 40 лет назад. Большие дозы сухого охмеления, которые применяют крафтовые пивовары, требуют свежего хвойного и цитрусового аромата хмеля.

Некоторые переработчики хмеля особенно расхваливают свежесть гранул. Однако на самом деле, как подчёркивает Диана Гудинг, хмель не всегда гранулируют сразу после сбора. Лишь некоторым пивоварам везёт использовать хмель, гранулированный после минимального срока хранения. За время между тюкованием и гранулированием, даже в холоде индекс HSI увеличивается. Хмель теряет альфа- и бета-кислоты.

Летучие компоненты начинают изменяться сразу же. Мирен подвергается автоокислению с образованием таких компонентов, как бета-пинен, гераниол, гераниал, линалоол и нерол, а гумулен начнёт окисляться с образованием своих аналогов, присущих процессу охмеления в варочном котле. Чем дольше тюк хранится на холодном складе до гранулирования, тем сильнее стареет хмель. В некоторых хмелеводческих регионах, например в Словении, у многих фермеров нет охлаждаемых складов — это означает, что в годы избытка (как в 2022 году), если хмель не переработать и не использовать поскорее, он неизбежно будет «стареть». Степень изменений может быть неприемлема для пивоваров.

Оценка качества хмеля после долгого хранения

Что определяет высокое качество хмеля? Выглядит так, что качество хмеля в руках пивовара. Лучший способ оценить качество — старая добрая органолептическая оценка путём растирания хмеля в руках. Единственный стандарт оценки старения хмеля, которым располагает отрасль, — это HSI, который не позволяет адекватно оценить все метрики «качества хмеля». Проведённое в 2023 году исследование предполагает, что хмель с высоким HSI точно может быть эффективно использован для производства качественного пива — в зависимости от сорта. Пиво с хмелем, имевшим индекс 0,3, в целом отличалось статистически значимо более высоким качеством аромата, чем при индексе 0,5. При этом исследователи предположили, что сорта Celeia и Aurora  с индексом вплоть до 0,5 и Styrian Wolf вплоть до 0,6 подходят для производства пива. Авторы не приводят объяснений этому явлению, кроме того, что это может быть связано с присутствием некоторых пока не выявленных компонентов или с некоторым пока неизвестным эффектом синергии компонентов в старом хмеле.

Обычно у гранул более высокий начальный индекс HSI, чем у свежих шишек, и также у них более высокий индекс после хранения (в аэробных условиях), за некоторым исключениями, которые, вероятно, зависят от сорта, так как профиль летучих компонентов обычно отражает генетику. По сути и условия хранения, и сорт хмеля имеют значение для стабильности его характеристик. Судя по всему, степень изменения летучих компонентов более связана с первоначальным содержанием масел, чем с окислительными их изменениями.

Хотя проект только начинается, недавно лаборатория университета штата Орегон, возглавляемая Томасом Шеллхаммером, представила предварительные результаты исследования изменений хмеля. Они исследовали связанные со старением характеристики американских ароматных сортов. Первые результаты таковы, что при правильном хранении (герметичная упаковка, без повреждений, фасовка в газовой среде с минимальным доступом кислорода, хранение при минусовой температуре) хмель проявляет лишь небольшое снижение качества за четыре года, и в некоторых случаях разница между выдержанным хмелем и хмелем, хранившимся менее года, была незначительной (с точки зрения химического состава и ароматических характеристик). Была отмечена разница между сортами, но первые эксперименты показали, что Citra и Hallertauer Mittelfrüh после четырёх лет остались в целом стабильными. Centennial продемонстрировал умеренные изменения, а характеристики Cascade со временем больше всего изменились. Для оценки конкретных химических и органолептических изменений американского хмеля на протяжении времени нужны дополнительные изменения, и они ведутся.

По моему опыту, при правильном хранении хмель может сохранять свои качества более четырёх лет. На пивоварне Miller Coors меня часто просили оценить аромат свежеоткрытой упаковки хмеля — подходит ли он для использования. Даже после трёх или четырёх лет хранения в холодильнике хмель почти всегда ощущался свежим.

Выводы

Хмель прошлого и хмель сегодня — это не одно и то же. Технологии обработки и хранения раньше приводили к образованию травянистых и землистых ароматов, которые очень отличаются от привычных современным потребителям цветочных, цитрусовых и хвойных нот. Современные технологии значительно снижают воздействие кислорода и температуры, приводящие к деградации хмеля во время хранения, несмотря на то, что и сегодня хмель после первоначальной обработки может в течение нескольких месяцев ожидать гранулирования.

Мы не полностью понимаем, каким изменениям подвергается хмель, однако нам известно, что роль во том, как хмель «стареет», играет его сорт, и что условия хранения влияют на скорость изменений. Принятый отраслью индекс HSI не позволяет адекватно оценить качество хмеля. Хмель с высоким HSI не обязательно становится неподходящим для использования в пивоварении — данные показывают, что умеренно старый хмель может положительным образом влиять на аромат пива.