Новое о hop creep. Как сухое охмеление влияет на сбраживание

О hop creep — явлении, когда вследствие сухого охмеления в пиве снова начинается сбраживание, — было известно давно, однако глубоко изучать его начали только в последние годы, на фоне популярности сильно охмелённого пива. О новых находках пивоваров и учёных в журнале Brew Your Own рассказывает доктор Патрисия Арон.

Феномен hop creep не новый: первые свидетельства о нём появились ещё в конце XIX века. Однако он начал привлекать внимание пивоваров в последние годы, на фоне роста популярности высоких доз сухого охмеления. В 2016 году пивоварня Allagash Brewing экспериментировала с сухим охмелением, разрабатывая рецепт охмелённого столового пива. Пивовары заметили неожиданное увеличение карбонизации с 2,6 до 4,5 объёма углекислого газа за три недели после сухого охмеления. Из-за этого пивоварня слила более 6 тысяч литров пива. Они рассказали эту историю на конференции Craft Brewers Conference в 2017 году. После презентации слушатели семинара начали задавать вопросы, и один из них сказал: «Мы все рабы этого ползучего гада». Так этот феномен и получил название hop creep: о «ползучести» напоминает продолжающееся медленное снижение конечной плотности. 

Hop creep снижает конечную плотность пива и может сделать его более сухим, чем было задумано. Однако последствия не ограничиваются изменением ощущения во рту: увеличивается содержание алкоголя, что может привести к несоответствию пива планируемым характеристикам и превышению заявленной на этикетке крепости. Ещё один побочный эффект чрезмерного брожения несёт опасность: усиленное образование углекислого газа может привести к гашингу или к взрывам банок и бутылок. Кроме того, повторное брожение, происходящее во время сухого охмеления, приводит к образованию диацетила. Чтобы снизить вероятность образования маслянистого побочного вкуса, пивоварам нужно продлить время созревания пива в танке, что повышает расходы на производство и увеличивает его сроки.

Что мы узнали о hop creep за 130 лет

Одно из первых свидетельств об этом явлении содержится в работе Горация Т. Брауна и Дж. Харриса Морриса «О некоторых воздействиях хмеля, используемого для сухого охмеления пива», опубликованной в 1893 году. Хотя добавление некоторого количества сухого хмеля в готовое пиво в каске широко практиковалось пивоваренной отраслью, «определённые фундаментальные научные принципы» этой практики не были полностью понятны, а именно — некоторое «крепительное» воздействие хмеля на касковое пиво. Хотя об осветляющих и антисептических свойствах сухого охмеления было хорошо известно, «крепительное», или сбраживающее воздействие хмеля оставалось загадкой.

Авторы провели простой эксперимент: они добавили сухой хмель в пиво после первичного брожения и оставили контрольный образец без добавления хмеля. Контрольный образец на протяжении многих дней не показал признаков брожения, в то время как пиво с добавлением хмеля очень быстро перешло к «повторному брожению» и быстро сбродило. Авторы выделили три возможных причины этого. Первое — то, что в хмеле содержится сбраживаемый сахар. Вторая — присутствие диких дрожжей, которые могли расщеплять декстрины, а третья — что в хмеле может присутствовать амилаза (диастатические ферменты). С учётом того, что в хмеле содержится около 3,65% сахара, и того, что обычная доза хмеля тогда составляла 200-290 г на 100 л, такое содержание сахара не привело бы к наблюдаемому брожению. Авторы также исключили воздействие диких дрожжей. Хотя о диких дрожжах знали, и их существование было доказано, исследования, посвящённые воздействию присутствующих на хмеле диких дрожжей, не продемонстрировали существования того же «освежающего» воздействия. Эксперименты не оставили сомнения относительно гидролитической активности хмеля к крахмалу. Хмель гидролизует мальтодекстрины и преобразует их в сбраживаемые сахара, которые дрожжи затем могут использовать для образования этанола и углекислого газа. Одним из поставленных в работе вопросов был источник амилазы. В 1893 году хмель обычно содержал больше семян, чем сегодня. Браун и Моррис исследовали потенциал семян и прицветников хмеля. Работа показала, что семена вносили большой вклад в диастатическую активность хмеля, однако и прицветники шишек проявляли такую активность.

Диастатическая активность хмеля зависела от сорта. Но почему одни сорта были активнее других? Браун и Моррис предположили, что, возможно, танины, содержащиеся в некоторых сортах, препятствовали действию амилазы.

Несмотря на то, что о феномене возобновления брожения после сухого охмеления оставалось ещё много вопросов, следующее исследование по этой теме опубликовали только полвека спустя.

В 1941 году вышла работа Джаники et al. под названием «Диастатическая активность хмеля совместно с заметкой о мальтазе хмеля». Авторы поставили перед собой цель определить относительную диастатическую активность хмеля разных сортов, географического происхождения и возраста. Исследование 33 образцов опылённого хмеля из разных стран возрастом до 3,5 лет, хранившегося в холоде или при обычной температуре, не показало значительных различий в диастатической силе. Однако эта работа подтвердила выводы Брауна и Морриса о том, что хмель без семян проявляет меньше диастатической силы, чем опылённый. При этом цельные семена не проявляли диастатической активности — только раздробленные (один из сортов содержал до 20% семян). Кроме того, авторы подтвердили, что полифенолы, вероятно, ингибировали диастатическую активность хмеля.

Позднее пивовары Russian River Brewing заново исследовали воздействие семян. Руководитель лаборатории пивоварни Russian River Люк Холдерфилд рассказал, что исследование семян было начато вследствие проявления эффекта hop creep, что влияло на время созревания в танке. Оно увеличилось на 8-10 дней в связи с ростом содержания диацетила с 60-70 частей на миллиард в день сухого охмеления до 150-250 частиц на миллиард за три дня. Хотя конечную плотность можно было просчитать с учётом изменений различных параметров, таких как время и температура затирания или гидромодуль, усиление образования диацетила привело к задержкам в производстве. В ходе исследования они тщательно извлекли семена из хмеля — вручную раскрыли каждую шишку и при помощи пинцета вынули семечки. Исследовались два сорта — Simcoe и Amarillo, с содержанием семян 0,05% и 5,5% от веса соответственно. Пивовары проводили эксперименты на сорте Pliny the Elder до сухого охмеления и контролировали изменения экстракта и содержания алкоголя. Хотя в лабораторных условиях сбраживание было меньше, чем обычно на производстве, результаты исследования задали направление для работы. Было установлено, что присутствие цельных семян не оказывает значительного воздействия на сбраживание, в то время как раздробленные семена, которые присутствуют в хмелевых гранулах, влияют на сбраживание — об этом Винни Силурзо рассказал на Craft Brewers Conference в 2022 году. Эти данные противоречат выводам Брауна и Морриса о том, что цельные семена проявляют диастатическую активность.

Так как же происходит hop creep? Для начала нужно, чтобы в пиве присутствовали остаточные декстрины — основной компонент действительного экстракта. Декстрины придают пиву сладость и тело, влияют на создаваемое им ощущение во рту, а следовательно, они нужны в сильно охмелённом пиве для уравновешивания высокой горечи.

Действительный экстракт — массовая доля остаточных сахаров, декстринов, белков и других компонентов, образовавшихся в процессе затирания, — обычно остаётся стабильным, если в пиво не попадают посторонние ферменты или амилолитические (разрушающие крахмал) дрожжи. Среди таких дрожжей — Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus и Brettanomyces. Хотя предполагалось, что причиной hop creep может быть присутствие расщепляющих крахмал дрожжей на хмеле, у нас достаточно данных о том, что хмель и сам обладает диастатической силой, которая может расщеплять длинноцепочечные углеводы на мальтозу и глюкозу. Хмель обладает амилоглюкозидазой, альфа-амилазой и бета-амилазой, а также предельной декстриназой.

Хотя разные сорта хмеля имеют одинаковую диастатическую активность в растворе крахмала, на практике при сухом охмелении они ведут себя по-разному. Данные позволяют предположить, что амилазная активность разных сортов хмеля зависит от генетики. Из 30 выращенных и обработанных промышленным образом сортов гранулированного хмеля высокую активность показали Amarillo, Cluster, Fuggle, Nugget и Perle. Azacca и Cascade изменили содержание алкоголя и плотность сильнее, чем Simcoe, Centennial и Citra. Некоторые сорта, такие как Crystal, Centennial, El Dorado, Hersbrucker, Summit и Saaz, имеют меньшую диастатическую активность. При этом на диастатическую активность хмеля значительно влияют зрелость (но не возраст) растения или шишки, условия произрастания и обработки во время или после сбора урожая. Браун и Моррис заметили, что хмель терял «крепительную» способность после очень короткой обработки паром. Авторы также предупредили, что высокая температура сушки может разрушить «крепительную» способность хмеля. Учёные университета штата Орегон недавно исследовали воздействие высоких температур обработки на потенциал hop creep, чтобы подтвердить предположение Брауна и Морриса. Они обнаружили, что более высокие температуры высушивания могут снизить активность амилазы, однако повышение температуры может повысить стоимость переработки и потенциально скажется на качестве аромата хмеля. Орегонские учёные также провели автоклавирование хмеля, чтобы подтвердить выводы Брауна и Морриса о воздействии пара или сильного нагрева на снижение амилазы в хмеле. С учётом того, что в игру вступает множество факторов — от генетики до обработки сырья, нужно больше информации, чтобы определить самую важную причину диастатической активности хмеля.

Практическое применение на производстве

Хотя предполагалось, что hop creep появляется неожиданно, сегодня уже понятно, что пивовары могут как минимум предсказать его появление. Но какие факторы играют самую важную роль и как пивовар может манипулировать ими, чтобы эффект hop creep в результате сухого охмеления был предсказуемым и стабильным, — пока не совсем ясно.

В нефильтрованном, сильно охмелённом пиве появляются проблемы при совпадении трёх условий: присутствии несброженного действительного экстракта (это типично для большинства видов пива, кроме крайне лёгких лагеров), активных дрожжей и использованных для сухого охмеления дрожжей с высокой диастатической силой. Для начала пивовары могут поработать с действительным экстрактом путём упрощения засыпи и ограничения количества несбраживаемых сахаров для получения стабильной экстрактивности.

Джейк Киркендолл, учёный, специализирующийся на хмеле и соавтор статьи о явлении hop creep на материале хмеля Centennial, опубликованной в Journal of the American Society of Brewing Chemists, вспоминает ситуацию на пивоварне Bell’s Brewery, где hop creep появлялся постоянно, и иногда пивоварам приходилось купажировать пиво из разных партий, чтобы получить стабильный вкус. Даже с одним и тем же сортом хмеля (Centennial), различия в диастатической силе давали hop creep разной степени выраженности, что сказывалось на итоговой крепости пива. Пивовары Bell’s обнаружили, что риск появления hop creep связан с дрожжами (их присутствием), временем и температурой сухого охмеления. Раннее добавление хмеля к активным дрожжам (в первый день) приводило к изменению крепости на 0,6 процентного пункта, а позднее добавление (в девятый день) увеличивало содержание алкоголя только на 0,15 процентного пункта. Джейк рекомендует проводить сухое охмеление раньше для полноценной биотрансформации, высвобождения летучих вкусоароматических компонентов хмеля посредством дрожжей и поддержания стабильности технологии, чтобы было возможно предсказать эффект сухого охмеления. Таким образом пивовары могут ориентироваться на ожидаемое сбраживание. Увеличение температуры сухого охмеления с 10 до 20 °C также усиливает диастатический эффект хмеля. То есть сочетание температуры и длительности сухого охмеления значительно усилит hop creep, что приведёт к намного более сильным колебаниям содержания алкоголя.

В целом сухое охмеление и hop creep неразрывно связаны. Шишки хмеля и гранулы T90 усилят эффект, а использование экстрактов, гранул T45 или крио-гранул могут снизить hop creep. Использование экстрактов и гранул Cryo также способствует удалению диацетила. Снижение объёма растительных веществ и общей нагрузки сухого охмеления также также способствует сокращению hop creep.

Так как присутствие дрожжей необходимо для преобразования мальтозы и глюкозы в алкоголь, можно проводить сухое охмеление после удаления дрожжей. Однако это ограничит и степень биотрансформации, которую можно достичь в ходе раннего сухого охмеления. Единственный способ на 100% обезопасить фасованную продукцию — это фильтрация и пастеризация. В домашнем же пивоварении лучше всего контролировать брожение, измеряя изменение действительного экстракта после сухого охмеления. Таким образом можно предсказать появление hop creep и в следующий раз провести сухое охмеление по-другому, изменив вид хмеля, его количество, время добавки и длительность контакта.

Перевод: Наталья Коновалова