Сухие чистые культуры пивных дрожжей
Один из способов повышения микробиологической стойкости пива и стабилизации его вкуса - использование стандартного посевного материала. Решением этой проблемы для заводов малой производительности (менее 100 000 гл/год) и минипредприятий (менее 9000 гл/год) является применение сухих активных пивных дрожжей (АСПД), полученных в асептических условиях и имеющих высокую ксерорезистентность.
Ксерорезистентностъ - свойство дрожжей сохранять свою жизнеспособность во время обезвоживания и длительного хранения в обезвоженном (дегидратированном) состоянии.
Технология получения и применения ксерорезистентных пивных дрожжей была разработана специально для Российских минипивоварен Мелединой Т. В. с соавт. в 1994 г. (СПбГУНиПТ, лаборатория биохимии и технологии дрожжей, Санкт-Петербург и НПО «Элевар», Москва). Этой работе предшествовали успешные разработки автора по получению сухого посевного материала хлебопекарных (1978) и винных (1988) дрожжей. Активные сухие дрожжи верхового и низового брожения также предлагают зарубежные производители (табл. 7.10). В основном эти дрожжи предназначаются для минипивоварен и для получения пива в домашних условиях.
Таблица 7.10 Сухие активные пивные дрожжи для получения пива низового и верхового брожения
| Штаммы низовых и верховых дрожжей | Производитель | Дилер | Дозировка, г/гл |
| 8а (М), 11,34, 129,140, 145, 146,148 Дрожжи низового брожения | Лаборатория микробиологии, биохимии и технологии дрожжей, Санкт-Петербург | - | 10-15 |
| «Crown» - дрожжи верхового брожения | - | А/О «Мартта», Финляндия | |
| 31121 - дрожжи низового брожения 31211 - дрожжи верхового брожения | - | «ДёлерНФи БИ», Москва | 25-50 |
| Safbrew K-97 - для пшеничного пива верхового брожения | DCL Yeast LTD, Великобритания | - | - |
| Safbrew S-33 - для низового и верхового брожения Safale S-04 - для верхового брожения Saflager S-23 - для низового брожения | - | 40-150 |
(-) Сведений не обнаружено.
Особенностью активных сухих дрожжей (посевного материала) является высокая жизнеспособность обезвоженных клеток (не менее 90%) и длительная сохранность их свойств (более 6 мес при температуре хранения 4-10 °С). При этом применение АСПД не влияет на основные физико-химические показатели пива (табл. 7.11), но изменяет его вкусовой профиль, в частности уменьшается содержание высших спиртов (69,9 против 86 мг/л в контроле) и летучих кислот (10,5 против 19,3 мг/л в контроле).
Таблица 7.11 Физико-химические показатели пива, полученного при использовании АСПД штамма 776 (сбраживали сусло с массовой долей сухих веществ 12% при температуре 7-9 °С)
| Состояние дрожжей | Видимый экстракт, % | Действительный экстракт, % | Содержание алкоголя, об % | Кислотность, к. ед. | Пенообразование, см/мии |
| АСПД | 2,65 | 4,82 | 4,72 | 2,6 | 8/более 4 |
| Семенные дрожжи 1-й генерации | 2,60 | 4,74 | 4,66 | 2,6 | 8/ более 4 |
К. ед. - единица кислотности пива, эквивалентная 1 см3 раствора гидроокиси натрия концентрации 1 моль/дм3 на 100 см3 пива.
КОРРЕКТИРОВКА СОСТАВА СУСЛА С ПОМОЩЬЮ ПРЕПАРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ПИТАТЕЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ДЛЯ ДРОЖЖЕЙ
В связи с тем, что некоторые рецептуры пива содержат высокоэкстрактивное несоложеное сырье (рис, мальтозный сироп, сахарный сироп и т. п.), в сусле уменьшается содержание жизненно важных для дрожжевой клетки соединений: витаминов, аминного азота, макро- и микроэлементов. Дефицит этих веществ может возникнуть также при использовании недоростваренного солода. В результате снижается интенсивность размножения дрожжей, падает скорость брожения, увеличивается его длительность, снижается конечная степень сбраживания сусла. Это в свою очередь ведет к изменению вкусового профиля пива и уменьшению съема семенных дрожжей.
Для предотвращения снижения интенсивности размножения и бродильной активности дрожжей в сусло необходимо вносить недостающие питательные вещества (аминокислоты или соли аммония, минеральные соли) и витамины. При выборе препаратов, в состав которых входят питательные вещества для дрожжей, а также для определения их дозировки, необходимо учитывать потребность дрожжей в факторах роста и минеральных компонентах. Кроме того, для осуществления интенсивного брожения в среде должны содержаться вещества, стимулирующие процесс брожения.
Факторы роста
Дрожжи отличаются по отношению к факторам роста, т. е. к тем веществам, которые входят в состав клеток, но не могут при этом ими синтезироваться. Факторами роста для всех штаммов дрожжей являются биотин (витамин В7), пантотеновая кислота (витамин Вз). Некоторые штаммы дрожжей низового брожения испытывают потребность также и в пиридоксине (витамине Вв). Кроме этих витаминов следует обратить внимание на тиамин (витамин В\), который является активатором брожения и мезоинозит (витамин Bg), влияющий на размножение дрожжей. Содержание этих витаминов в клетках и их роль в обмене (метаболизме) веществ у дрожжей приведены в табл. 7.12.
Таблица 7.12 Содержание витаминов в пивных дрожжах и их роль в метаболизме дрожжей
| Витамин | Содержание витамина, мг/100 г СВ | Роль в обмене дрожжей |
| Тиамии | 8-15 | Стимулирует спиртовое брожение в аэробных условиях, участвует в синтезе биомассы |
| Пантотеновая кислота | 2-20 | Участвует в синтезе непредельных жирных кислот, стероидов, т. е. веществ, связанных с ростом и размножением клеток |
| Биотин | 0,1-1,0 | Регулирует углеводный, азотный и жировой обмен дрожжей |
| Инозит | 200-500 | В синтезе липидов мембран, росте и размножении клеток |
Минеральное питание дрожжей
К основным минеральным компонентам, необходимым для роста и размножения дрожжей, относятся азот, фосфор, калий, сера и магний (табл. 7.13), которые составляют основную массу золы. Больше всего клетки содержат азотистых веществ (60% от СВ), в основном это белки, свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты. Для их синтеза дрожжи предпочтительно используют аминокислоты, которые находятся в сусле. Они также могут ассимилировать (потреблять) неорганический азот (NH4+), который превращается клетками в аминокислоты. Для нормального обмена в сусле должно содержаться не менее 140 мг аминного азота в 1 л сусла. При этом надо помнить, что дрожжи не утилизируют нитраты, нитриты, аминокислоты белков.
Таблица 7.13 Содержание минеральных компонентов в дрожжах (% от СВ)
| Компонент | Количество |
| Азот | 4,8-10,0 |
| Фосфор (в пересчете на P2O5) | 1,9-5,5 |
| Калий (в пересчете на К2О) | 1,4-4,3 |
| Магний (в пересчете на MgO) | 0,1-0,7 |
| Сера (в пересчете на SО3) | 0,01-0,05 |
С азотным обменом тесно связан обмен фосфора, калия и магния. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, фосфолипидов, полимеров клеточной стенки, он может накапливаться в клетке в виде полифосфатов. Для физиологических потребностей дрожжей расходуется около 10-13 мг фосфора на прирост 10 млрд клеток. Калий содержится в дрожжах в значительных количествах: до 4,3% от СВ. Это сопоставимо лишь с содержанием азота (до 10% от СВ) и фосфора (до 5,5% от СВ), что свидетельствует о его важной роли в обмене дрожжей. В отличие от многих ионов, калий выполняет роль не только кофермента, но также входит в некоторые структуры клетки. Кроме того, он участвует в регуляции транспорта ионов через клеточную стенку и через митохондриальную мембрану. Калий активирует около 40 различных ферментов. Магний имеет большое значение в энергетическом обмене дрожжей, связанном с ростом и размножением клеток. Экономический коэффициент в расчете на ионы потребленного магния варьирует от 300 до 900 г сухой биомассы на 1 г магния; для дрожжей эта величина обычно составляет 540 г/г магния. Экономический коэффициент показывает, сколько г (кг) АСБ биомассы может быть синтезировано из 1 г элемента при условии отсутствия лимита по остальным питательным компонентам.
Для нормального размножения дрожжей необходима сера, которая участвует в синтезе таких аминокислот, как цистеин и метионин. Небольшое количество серы требуется для образования сульфогрупп в некоторых коферментах, таких как биотин, кофермент А, липоевая кислота, тиамин и пиридоксин. Для дрожжей было установлено, что при недостатке серы в среде наблюдается снижение дыхательной активности клеток, как и при ингибировании роста дрожжей железом.
Экономический коэффициент в расчете на ионы SO4 для дрожжей составляет 100 г сухой биомассы на 1 г серы.
Микроэлементы. К микроэлементам, которые необходимы для роста дрожжей относятся: Са, Mn, Fe, Со, Сu, Zn. Элементы, редко требуемые для роста: В, Na, Al, Si, Cl, V, Cr, Ni, As, Se, Mo, Sn, I.
Приближенная оценка экономического коэффициента, т. е. количество выросшей биомассы (г) в расчете на 1 г потребленного микроэлемента, дана в табл. 7.14.
Таблица 7.14 Экономический коэффициент выхода биомассы (кг) в расчете на 1 г элемента
| Источник информации | Элемент | ||||||
| Са | Fe | Мn | Zn | Сu | Со | Мо | |
| [Перт, 1978] | 1,0 | 6,7 | 20,0 | 20,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| [Аннемюллер, 2000] | 0,54 | 10,8 | 54,0 | 5,4 | 135,0 | - | - |
Потребность в микроэлементах может увеличиваться в несколько раз, когда культура испытывает стресс, например, при увеличении температуры выше оптимальной.
ПОДКОРМКИ ДЛЯ ДРОЖЖЕЙ
Размножение дрожжей в пивном сусле ограничивается в связи с недостатком в нем ассимилируемого азота, солей цинка, железа и пантотеновои кислоты. Недостаток железа может компенсироваться ионами магния, концентрация которых в несколько раз превышает потребности дрожжей, в то время как лимит ионов цинка, пантотеновои кислоты и аминного азота может быть восполнен внесением этих компонентов в пивное сусло. С этой целью при получении пива для обогащения среды факторами роста и микроэлементами применяют различные препараты и «подкормки» для дрожжей (табл. 7.15).
Таблица 7.15 Препараты, применение которых направлено на интенсификацию роста и размножения дрожжей и увеличение их бродильной активности
| Название | Фирма | Состав |
| Питание для дрожжей Yeast Food GF | Quest International | Неорганические вещества (соли аммония, калия, цинка, марганца) Органические вещества (соевая мука) Факторы роста |
| Alcoten | Murphy and Son Ltd | Смесь витаминов группы В и аминокислот |
| Дрожжевая подкормка Rhodia Zumesite | Rhodia LTD | Смесь неорганических веществ (солей аммония, марганца, цинка) |
| HY-VIT | Hydralco Hydracolloide GmbH | Неорганические вещества (соли кальция, цинка, аммония) Аминокислоты Витамины группы В Пептон |
| Yeastex | I£.Siebel Sons Company | Смесь неорганических веществ (солей аммония, марганца, цинка) |
| Brewer's yeast food | Biocon India, Ltd | Комбинация неорганических и органических веществ и факторов роста |
Применение препаратов направлено на улучшение физиологического состояния семенных дрожжей, увеличение коэффициента их прироста, интенсификацию процесса главного брожения и улучшению органолептических свойств пива за счет увеличения стойкости дрожжей к автолизу и высокой степени сбраживания.
Эффект от внесения «подкормки» зависит от длительности и условий хранения семенных дрожжей (их физиологического состояния), состава сусла (особенно содержания в нем аминного азота), номера генерации семенных дрожжей, способа главного брожения, сорта пива (светлое, плотное, темное).
С увеличением номера генерации ухудшается физиологическое состояние дрожжей вследствие адсорбции на их поверхности белково-дубильных комплексов, хмелевых горьких веществ и инфицирующих пиво бактерий. В этом случае расход препаратов увеличивается до максимально рекомендуемой нормы. Следует отметить, что при значительной обсемененности дрожжей посторонними микроорганизмами не рекомендуется использовать препараты, стимулирующие размножение дрожжей, так как одновременно с интенсификацией процессов размножения дрожжей и сбраживанием сусла наблюдается размножение посторонних микроорганизмов.