124569 (Технология пивоварения), страница 4

24 апреля 1996 года было объявлено, что Saccharomyces cerevisiae стал первым эукариотическим организмом, чей геном (12 млн пар оснований) был полностью секвенирован. Секвенирование заняло 7 лет, и в нём принимали участие более 100 лабораторий.[3]

Морфология дрожжей. Пивоваренные дрожжи, как и все дрожжи - это одноклеточные организмы без хлорофилла, по морфологическим признакам их относят к классу Ascomycetes, семейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces.[8]

Пиво является продуктом биохимической деятельности дрожжей. Наряду с составом сусла и технологическими условиями дрожжи играют ответственную роль в ходе процессов на всех стадиях производства пива и влияют на качество получаемого продукта. Важное, значение для производства пива имеют физиологическое состояние дрожжей и условий их деятельности. Пивоваренные дрожжи, сбраживающие моносахара и мальтозу, делят на две группы: верховые дрожжи сбраживают раффинозу на одну треть и образуют на поверхности сбраживающейся жидкости не осаждающуюся суспензию, имеющую вид плотной пены.[8]

Поэтому дрожжи этой группы получили название верховых, а пиво, для производства которого их применяют, называют пивом верхового брожения. Однако при использовании современных технологий при получении пива верхового брожения этот признак отсутствует: дрожжи в конце брожения оседают на дно аппарата.[8]

Процесс брожения верховыми дрожжами ведут при температуре 10-25°С, при температуре ниже 10°С он прекращается, после чего дрожжи оседают на дно. Низовые дрожжи сбраживают раффинозу полностью.[8]

После сбраживания дрожжи агрегатируются в виде хлопьев и оседают на дно бродильного аппарата. Поэтому их называют низовыми дрожжами, а получаемое пиво - пивом низового брожения. Сбраживание низовыми дрожжами протекает при температуре 6-8°С и прекращается при О°С.[8]

Отличия физиологии поведения дрожжей обеих групп заключаются в следующем. Предполагают, что клетки верховых дрожжей и пузырьки углекислого газа несут противоположные электрические заряды, поэтому взаимно притягиваются.[8]

У низовых дрожжей с пузырьками углекислого газа предполагается одинаковый заряд, так что они взаимно отталкиваются.

Основной отличительной особенностью разных групп дрожжей является их способность сбраживать раффинозу.[8]

Из ферментов, гидролизующих раффинозу, в ферментной системе низовых дрожжей находятся инвертаза и мелибиаза, а у верховых - только инвертаза. В связи с этим верховые дрожжи сбраживают раффинозу только на треть. Инвертаза гидролизует трисахарид раффинозы до моносахарида фруктозы и дисахарида мелибиозы, который далее может быть расщеплен только мелибиазой, содержащейся в низовых дрожжах, до глюкозы и галактозы.

Кроме того, у низовых дрожжей в отличие от верховых нет фермента сукцинат - дегидрогеназы (янтарной дегидрогеназы), который функционально связан с цитохромом с и дыхательным ферментом Варбурга.[8]

Этим объясняется меньшая способность к размножению у низовых дрожжей, чем у верховых. Клетки пивоваренных дрожжей размерами 5...10х5...13 мкм имеют круглую или овальную форму, размножаются почкованием.[8]

Разница в форме отдельных клеток зависит от изменения состава среды, питания, наличия вредных примесей, в частности тяжелых металлов, изменения температуры. Значительные изменения формы дрожжевых клеток являются признаком дегенерации дрожжей. Здоровые дрожжи всегда наряду с крупными клетками имеют часть мелких, которые в период интенсивного роста не смогли еще достичь размеров взрослых клеток.[8]

При попадании дрожжей в неблагоприятные условия возникают сумки со ссорами, при этом вегетативные клетки превращаются в сумки со спорами. В одной сумке образуется 1-4, реже 8 спор.[8]

Споры шаровидные или овальные с гладкими оболочками. В благоприятных условиях споры снова превращаются в почкующиеся клетки: перед этим происходит разбухание и копуляция прорастающих спор или их почек. На сусло-агаре обычно формируются гладкие, тускло-блестящие, белые с желтоватым оттенком колонии. Для Saccharomyces cerevisiae характерен бродильный тип усвоения сахаров; при сбраживании сахаров образуется большое количество спирта, что определяет практическое значение дрожжей.[8]

Расы дожей. В данный момент в пивоваренной промышленности пользуются такими расами, как: 11,776,41, S и P (львовская раса), а также штаммы 8а (М) и Ф-2.[1]

Штамм 8а (М) выведен методом селекции из пивных дрожжей расы S (львовская) и предназначен для использования при низовом брожении. Эти дрожжи имеют следующие показатели: взрослые клетки односуточной культуры, выращенной на жидком охмелённом сусле с массовой долей сухих веществ 11%, имеют размеры 6,5-7,1 мкм; бродильная активность 2,04 г. СО2 на 100 мл. сусла за 7 суток при температуре 7°C; флокуляционная способность хорошая; вкус и аромат приятные.[1]

В лабораторных условиях штамм хранят на скошенном сусло - агаре при температуре 6-7°C. Пересев производят один раз в 2-3 месяца вначале на охмелённое сусло,а затем на сусло – агар. Длительность пользования дрожжей не более 5-8 генераций. При их использовании интенсифируется процесс брожения и улучшается качество пива.[1]

Штамм Ф-2 получён гибридизацией пивных дрожжей расы 44 и отличается от существующих штаммов пивных дрожжей способностью сбраживать углеводы сусла, состоящие из четырёх остатков моносахаров. Эти дрожжи предназначенные для проведения низового брожения, имеют размер клеток 10*4,5-6,5 мкм, бродильная активность 2,40 г. CO2 на 100 мл. сусла за 7 суток при температуре 7°C. При использовании этого штамма получают глубоковыброженное пиво с повышенной стойкостью.[1]

Так же существуют и новые расы дрожжей.

Пивоваренные дрожжи "Saccharomyces cerevisiae" как верховые, так и низовые широко используются для сбраживания солодового сусла и получения пива.[3]

В производственных условиях штаммы дрожжей "Saccharomyces cerevisiae" культивируются при температуре 25-30oС и оптимальном значении pН 4,6-5,5, по своим физико-биохимическим особенностям сбраживают глюкозу, сахарозу, мальтозу, рафинозу, и слабо галактозу, при выращивании усваивают следующие источники углерода: глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, рафинозу, мелицитозу, этанол, молочную кислоту и слабо трегалозу и а-метил-д-глюкозид. Нитраты не ассимилирует. Способ, условия и состав среды для хранения и размножения используется стандартный, тоесть разбавленное пивное сусло, температура 25-30oС и pН 4,5-5,5.[4]

Хранение на твердом сусло-агаре, размножение на жидком разбавленном сусле, пересевы при хранении 1-2 раза в год при условии хранения культуры в холодильнике.[4]

Известны различные штаммы дрожжей "Saccharomyces cerevisiae", в которых наблюдается индивидуальная изменчивость внутри вида, что приводит к получению пива с различными оттенками вкуса.[3]

Известны, например, дрожжи "Saccharomyces cerevisiae" расы Пильзенская, расы 776 типа Фроберга, способные сбраживать охмеленное пивное сусло с получением пива светлых сортов.[3]

Дрожжи расы 776 считаются особенно пригодными для сбраживания сусла, приготовленного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного проращиванием ячменя с невысокой степенью прорастаемости.

Культура дрожжей расы 776 обладает конечной степенью сбраживания сусла 75-77%, время главного брожения 6-8 сут.[3]

Известно применение низовых дрожжей "Saccharomyces cerevisiae" расы 308 для получения пива светлых сортов хороших вкусовых качеств. Процесс главного брожения составляет 7-10 суток. При брожении дрожжи собираются хлопьями и оседают на дно бродильного чана, образуя плотный осадок. Конечная степень сбраживания сусла составляет 82-83%.[5]

Штамм "Saccharomyces cerevisiae" Д-202 депонирован во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии Российской академии сельскохозяйственных наук под номером 11, хранится в коллекции культур микроорганизмов.[5]

Штамм характеризуется следующими культурально-морфологическими признаками. Односуточная культура дрожжей на жидком сусле представляет собой одиночные округло-овальные и вытянутые клетки с почками размерами (5,0-7,0), (7,5-10,0) мкм. На дне пробирки образуется плотный осадок. На сусло-агаре образует гладкие выпуклые конусовидные колонии беловато-кремового цвета пастообразной консистенции с ровным краем. На ацетатной среде на четвертый день образует сумки со спорами.[5]

Рост на безвитаминной среде отсутствует. Штамм Д-202 является ауксотрофом по биотину.

Штамм сохраняется методом пересевов на слегка скошенном солодовом сусле - агаре с 7% сухих веществ (pН 5,0-5,5), разлитом высоким слоем (по 10 мл) в пробирки. Пересевы на свежие среды проводят один раз в 2-3 мес. Пробирки с посевами помещают на два дня в термостат при 25-30oС. После этого пробирки закрывают пергаментными колпачками и ставят в холодильник при 5oС с пересевами 1-2 раза в год.[5]

Клетки штамма сбраживают солодовое охмеленное сусло с массовой долей сухих веществ от 10 до 20% при pН 4,4 при 14-18oС. Коэффициент размножения дрожжей 1:5.[5]

Конечная степень сбраживания сусла 88,5%. Время главного брожения 3-8 сут (в зависимости от плотности сусла).

Способность к оседанию хорошая. Качество получаемого пива соответствует требованиям технических условий.[5]

3.5 Вода в пивоварении

В производстве пива вода относится к основному сырью, поскольку оказывает сильное влияние на вкусовые свойства и стойкость готовой продукции. Вода должна соответствовать определенным требованиям: общая жесткость - умеренная (желательно использовать мягкую воду), уровень кислотности pH - нейтральный, ограниченное содержание хлоридов, железа, марганца, нитратов. Для производства пива лучше всего использовать артезианскую воду. Соли, содержащиеся в воде, влияют на вкус, аромат, цвет, органолептические показатели пива. Для приготовления светлых сортов пива используют в основном мягкую воду. Для темного пива жесткость воды может быть выше. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, цвет сусла получается более темным. К тому же вода, употребляемая для пивоварения, должна иметь слабокислую или нейтральную реакцию. Щелочная вода для пивоварения непригодна. Где вода отвечает требованиям по мягкости, там пиво лучше.[16]

Строительство пивоваренных заводов начиналось с поиска источника воды с определенным составом, наиболее пригодной для пивоварения.

За рубежом некоторые марки пива вырабатываются только на воде определенного состава.[16]

Скажем, очень мягкая вода в Пльзене, который по праву считается центром чешского пивоварения. Хорошая вода на Украине, в Прибалтике. Мягкая вода в Петербурге. В Самаре вода средней жесткости. Жесткая вода в Средней Азии и очень жесткая в Туле, требующая дополнительной обработки.[16]

Жесткую колодезную воду рекомендуется кипятить не менее получаса для умягчения воды, постоянно при этом снимая пену.[16]

В прошлом, в непромышленном пивоварении, кипятили жесткую воду и с древесной золой. Мыло в мягкой воде должно быстро и хорошо распускаться и пениться, как в речной или дождевой воде. Часто для пивоварения использовали речную воду.[16]

Вода, взятая из родника, пригодна для пивоварения, если она на зиму не замерзает, а летом вода в нем очень холодная, не содержит ни запаха, ни вкуса и очень чистая.[16]

Обычно мини - пивзаводы оснащены специальным оборудованием для доведения воды до требуемой кондиции.[16]

Рекомендуются следующие способы обработки производственной воды: нейтрализация кислотами; внесение сульфата и хлорида кальция; кондиционирование реагентным или ионообменным способом, методами электродиализа и обратного осмоса.

Нейтрализация гидрокарбонатов серной, соляной кислотами – простейший способ устранения щёлочности воды. Использование серной и соляной кислоты возможно, если в воде имеется незначительное количество сульфатов или хлоридов. Основной недостаток способа – образование свободного диоксида углерода, вызывающего коррозию оборудования.

Внесение в воду сульфата или хлорида кальция – способ с фосфатами выпадают в осадок, понижая тем самым буферность сусла, что приводит при брожении к более значительному сдвигу pH в кислую сторону.

Реагентные способы умягчения применяют редко; они основаны на переводе растворённых в воде солей кальция и магния при помощи химических реагентов в нерастворимые соединения с выделением их отстаиванием и фильтрованием. Из реагентных способов в пивоваренном производстве используют декарбонизационный.

Цель декарбонизации воды – снизить некарбонатную жёсткость и щёлочность воды путём добавления гидроксида кальция.

Ионообменный способ обработки воды основан на использовании ионитов. Иониты – материалы, обладающие свойством обменивать входящие в их состав ионы, присутствующие в растворе.

Различают катиониты, обладающие способностью обменивать положительные ионы кальция или водорода на содержащиеся в воде ионы натрия и магния, и аниониты, которые обменивают отрицательные ионы воды.

Ионообменным методом не всегда удаётся получить воду с составом солей, оптимальным для технологии пива. В таких случаях предложено обрабатывать воду методом электродиализа, перспективен также метод обратного осмоса.

Метод электродиализа – это обессоливание воды посредством разделения положительных и отрицательных ионов с помощью ионитовых мембран. Эти мембраны при прохождении постоянного электрического тока пропускают ионы из обрабатываемого раствора, находящегося по одну сторону мембран, к концентрированному раствору, располагающемуся по другую их сторону.

Метод обратного осмоса наиболее перспективный для пивоваренного производства. При обессоливании воды этим методом жидкость нагнетают через полупроницаемые мембраны; они пропускают растворитель (воду), но задерживают растворённые вещества.