Влияние на дрожжи различных факторов
В периоды разведения чистой культуры, брожения и созревания, хранения дрожжей до следующего использования, на дрожжевую клетку могут оказывать неблагоприятное воздействие различные факторы. Они могут тормозить метаболизм или даже привести к ее гибели. Такие факторы являются стресс-факторами и приводят к различным нарушениям в обмене веществ дрожжей. К стресс-факторам относятся:
Высокая экстрактивность сусла
При сбраживании сусла с высокой экстрактивностью зачастую возникают проблемы, так как концентрация сахара слишком высока, а содержание аминокислот в пиве недостаточно. Замедление брожения можно устранить только внесением новых дрожжей или добавкой сбраживаемого сусла с дрожжами в логарифмической фазе роста (пива на стадии высоких завитков).
Высокая концентрация этанола
При производстве «нормального» пива низового брожения дрожжи без проблем образуют 4,7-5,0% об. спирта. Большинством штаммов дрожжей также без труда сбраживает сусло до содержания спирта 6-7% об., при более высокой концентрации спирта возникают большие трудности.
На метаболизм дрожжевой клетки спирт оказывает следующее воздействие:
· препятствует увеличению размеров клетки;
· убивает клетки;
· замедляет брожение.
С ростом концентрации спирта содержание некоторых жирных кислот в фосфолипидной мембране клеточной стенки существенно изменяется, что отрицательно отражается на качестве пива.
С высокой концентрацией спирта существует не очень много сортов пива. Наивысшим содержанием спирта - 15% об. обладает французский сорт «Вельзевул» (Belzebuth), но эта величина достигается путем применения специальных дрожжей и особых приемов.
Микроэлементы
В ином сусле содержание цинка настолько невелико, что нельзя гарантировать активное брожение. Нижним пределом для нормального брожения считается 0,12 мг цинка/л сусла. Так как большая часть цинка остается в дробине, то чтобы повысить содержание цинка в сусле до этой минимальной величины необходимо искать какой-то выход (см. раздел 3.2.1.7).
Наличие кислорода
Для нормального размножения дрожжи нуждаются в кислороде. При наличии кислорода образуются незаменимые липиды и ненасыщенные жирные кислоты, идущие на строительство клеточного вещества. Если сусло не аэрировалось или недостаточно аэрировалось, то:
· дрожжи испытывают нехватку этих веществ;
· стадия размножения завершается раньше времени;
· возникают нарушения брожения, удлиняется срок брожения;
· значительно возрастает количество мертвых клеток.
Поэтому крайне важно контролировать в начале брожения наличие кислорода в сусле. Нижней границей считается 8-10 мг О2/л сусла. Можно исходить из того, что внесенный кислород будет использован в течение нескольких часов и не окажет вредного воздействия на вкусовую стабильность пива.
Низкие температуры
Температуры, применяемые при низовом брожении, находятся существенно ниже температурного оптимума для ферментов дрожжей. Уже при разведении чистой культуры используют ступенчато понижающиеся температуры, которые все больше и больше соответствуют будущим температурам брожения.
Когда дрожжи без подготовки вносят в холодное сусло или сильно охлаждают, они «испытывают шок» и начинают выделять во внешнюю среду аминокислоты и нуклеотиды. Размножение их замедляется или совсем прекращается, и брожение затягивается или полностью останавливается.
Дрожжи очень чувствительны к скачкообразному понижению температуры (холодный шок).
Повышенные температуры
«Шок» от нагрева возникает у дрожжей при кратковременном повышении температуры до 37-40°С. При этом начинается активный синтез определенных протеинов, но через несколько часов метаболизм возвращается к нормальному состоянию.
В обычных методах производства пива «шок» от нагрева никак не используется.
Повышенное давление
При брожении под давлением в танке с помощью шпунт-аппаратов поддерживается избыточное давление от 0,2 до 1,8 бар, благодаря чему в пиве повышается концентрация СО2. При этом на дрожжи действуют стрессовые факторы - не только повышенное статическое давление, но и возросшее парциальное давление СО2.
Из-за возросшей концентрации СО2 замедляется восстановление собственных веществ клеток дрожжей. При этом расщепление этих веществ тоже замедляется, но не в такой степени, как их восстановление. Это позволяет сбраживать сусло при сравнительно высоких температурах, причем типичные для сильного размножения ароматические компоненты (такие, как эфиры и высшие спирты) образуются слабее.
Все вышесказанное свидетельствует о существовании целого ряда стрессовых факторов, из-за которых могут возникать более или менее сильно выраженные отклонения в нормальном ходе брожения.
4.1.6. Флокуляция дрожжей (хлопьеобразование)
Незадолго до завершения главного брожения дрожжевые клетки начинают собираться вместе, флокулировать. Они образуют хлопья и быстро оседают на дно (седиментируют). Эти свойства у различных рас дрожжей выражены по-разному. Существуют:
· пылевидные дрожжи, которые почти не образуют хлопьев;
· хлопьевидные дрожжи, у которых способность образовывать хлопья выражена сильнее.
Способность образовывать хлопья - расовый признак дрожжей. Его нельзя изменить, но иногда (при дегенерации) хлопьевидные дрожжи могут превращаться в пылевидные.
Причины, обусловливающие хлопьеобразование, точно не известны. Способность образовывать хлопья
· является генетическим признаком, и зависит, по крайней мере, от 11 генов;
· на нее оказывают влияния определенные факторы пива (температура, катионы, pH, давление и т.д.).
Однако о том, как и какие факторы должны действовать, чтобы вызвать флокуляцию дрожжей, сведений нет. Существенное влияние играет клеточная стенка дрожжей, обладающая сложным строением (см. раздел 1.4.1) и способствующая флокуляции дрожжей, образуя связи между клетками. Пивовар не может влиять на ход хлопьеобразования. У него есть единственная возможность - правильно выбрать расу дрожжей.
Хлопьеобразование может проходить относительно быстро или затягиваться. Оно влияет на ряд процессов, например:
· на достигаемую степень сбраживания;
· на снятие дрожжей;
· на осветление пива;
· на длительность рабочего цикла фильтра.