CC BY
153
Дикие дрожжи в пивоварении
|Йан Кэмпбел
Университет Хериот-Ватт (г. Эдинбург, Великобритания)
Продолжение (Начало см. ПиН, 2003, №2)
Дикие дрожжи на пивзаводе
Определение «дрожжи, использованные не специально, но под полным контролем» характеризует 4 основных типа диких дрожжей: 1 — аэробные (несбраживающие) дрожжи, 2 — сбраживающие дрожжи, которые можно охарактеризовать как 3 — дрожжи-«киллеры» и 4 — неправильный тип культурных дрожжей. Кроме особого третьего случая дикие дрожжи вызывают значительные посторонние вкус и аромат, мутность, поверхностную пленку и аморфное или гранулированное отложение (см. ниже). Метаболическая активность некоторых диких дрожжей незначительно отличается от метаболизма культурных дрожжей, что при умеренном уровне заражения ими не приводит к значительному изменению пива; но образование уксусной кислоты в результате развития Brettanomyces и Dekkera, или эфиров некоторыми видами Pichia и Wil-liopsis намного серьезнее. Следует также учитывать, что осветление пива основано на свойствах пивных дрожжей, однако клетки диких дрожжей мелкие и легко проходят через фильтр, что приводит к помутнению пива. Далее в статье эти процессы изложены подробнее.
Аэробные др Дрожжи рода
Pichia и особенно P. Membranae-faciens — самые распространенные из несбраживающих дрожжей-вредите-
лей. Уксусную кислоту образуют дрожжи Brettanomyces и Dekkera spp., которые хотя и являются сбраживающими дрожжами, но требуют кислород для роста и брожения. Действие микрофлоры, вызывающей порчу пива, усиливается при доступе воздуха. В свою очередь, этот воздух может стать источником дрожжевого или бактериального заражения, но, даже если это не так, доступ воздуха к фасованному пиву позволяет развиваться некоторым аэробным дрожжам, прошедшим фильтрование и пастеризацию, и увеличивает рост сохранившихся факультативных анаэробов. Из возможных видов заражения дрожжей, представленных в журнале ПиН, 2003, № 2, рост всех перечисленных микроорганизмов стимулируется кислородом воздуха, однако дрожжи родов Bret-tanomyces, Debaryomyces, Dekkera, Issatchenkia, Pichia и Williopsis растут только в аэробных условиях в пиве, так же как и многие виды Candida. Действие этих контаминантов отражено ниже.
Дрожжи-киллеры. Контаминирую-щие дрожжи или бактерии обычно существуют и развиваются одновременно с культурными дрожжами и увеличивают свою популяцию при брожении с каждой генерацией семенных дрожжей. Дрожжи-киллеры — крайняя форма контаминантов, уничтожающих почти все чувствительные к ним культурные дрожжи и оставляющие при брожении штамм киллера доминирующим штаммом дрожжей. Дрожжи многих родов продуцируют различные зимоцины, называемые преимуще-
ственно киллер-факторами. В условиях брожения в пивоварении или в спиртовом производстве Saccharo-myces spp. ведут себя как штаммы киллеров. Вероятно, что штамм-киллер Saccharomyces, занесенный в среду извне, будет хорошо спорулиро-вать и может быть определен селективным тепловым нагреванием. С помощью подходящей селективной среды невозможно обнаружить контаминацию, пока штамм-киллер не станет доминирующим микроорганизмом, определяемым на неселективной среде, например по различному цвету колоний или морфологии на агаре. Для промышленных штаммов дрожжей можно организовать перенос на них специфических резистентных свойств, или даже киллер-факторов. Существует много различных киллер-факторов, для которых трудно предвидеть необходимые резистентные свойства. Кроме того, подобные манипуляции могут вызвать риск изменения свойств дрожжей.
Различные культурные дрожжи. Для характерного букета большинства сортов пива важны специфические штаммы дрожжей или смеси известных штаммов. При неправильном применении культурные дрожжи могут дать неудовлетворительное пиво. Пивзаводы, производящие различные типы или брэнды пива, постоянно рискуют снизить его качество. Степень сбраживания, флокуляция, пенообра-зования (или недостаток пены), конечная степень сбраживания, качество и количество ароматических побочных продуктов брожения — важные характеристики отдельных штаммов. Очевидно, при случайном замещении «правильных» дрожжей «неправильной» культурой возможны отклонения всех этих перечисленных свойств пива. Тщательное ведение документации — одна из эффективных гарантий качества. Кроме того, быстрые генетические тесты могут подтвердить идентичность штаммов.
Сбраживающие дрожжи (не культурные и не киллеры). Дрожжи родов Saccharomyces, Kluyveromyces, Torulaspora и Zygosaccharomyces биохимически одинаковы (и одно время были под одним названием рода Saccharomyces). Все они способны успешно конкурировать с культурными дрожжами S. cerevisiae. За исключением дрожжей-«киллеров», конта-минирующие дрожжи оказывают незначительное или вовсе не оказывают ингибирующего воздействия на культурные дрожжи. Но если их рост происходит хотя бы немного быстрее, они осуществляют более интенсивное брожение по сравнению с культурны-
Портящий эффект диких дрожжей
Hanseniaspora/Kloeckera, Saccharomyces/Kluyveromyces/Torulaspora/Zygosaccharomyces и аналогичные Candida spp., Schizosaccharomyces:
Самопроизвольное брожение, вызывающее помутнение и посторонний запах Brettanomyces/Dekkera:
Заражение уксусной кислотой, помутнение и, возможно, поверхностная пленка Debaryomyces/Issatchenkia/Pichia и аналогичные Candida spp:
Мутность, дрожжевой или эфирный побочный аромат, часто с появлением поверхностной пленки, остающейся целой или распадающейся на части
ми дрожжами. Дикие Saccharomyces-контаминанты с более эффективной и поэтому большей скоростью поглощения питательных веществ или с более простой метаболической активностью (например, невозможностью потреблять мальтотриозу) потенциально способны к немного более быстрому росту, чем культурные дрожжи, что постепенно усиливает их преобладание над культурными дрожжами для осуществления брожения.
Контаминация семенных дрожжей, даже первоначально чистых, возможна после нескольких циклов брожения в традиционных открытых аппаратах, хотя контаминанты могут находиться в стабильном состоянии при относительно низком и поэтому менее вредном уровне их содержания. В закрытых аппаратах риск заражения снижается, но не исключается. Насколько сильно контаминирующее брожение будет превалировать над правильным, зависит от различных факторов процесса и характеристик культурных и диких дрожжей.
Сбраживающие диастатические дрожжи могут быть контаминантами как во время брожения, так и после него. Им доступна богатая питательная среда вследствие их способности к утилизации декстрина. Низкий уровень заражения, даже если имеется только одна жизнеспособная клетка S. diastaticus (не имеющих определенного названия), после брожения может увеличиться до значительного и вызвать помутнение, фенольный или другие побочные запахи и уменьшение вязкости пива за счет гидролиза декстринов. Пастеризация не всегда дает положительные результаты вследствие термоустойчивости спор диких дрожжей. Пивные дрожжи редко образуют споры, особенно в богатой питательными веществами куль-туральной среде — сусле или пиве. Большинство потенциальных конта-минантов пивзавода формируют споры, т. е. обладают важным свойством для выживания в диких условиях. Споры дрожжей немного более термоустойчивы, чем вегетативные клетки. Но так как пастеризацию осуществляют для уничтожения этих неспорули-рующих культурных дрожжей, не удаленных при фильтровании, спорообра-зующие контаминанты могут выжить.
Выделение диких дрожжей
Очевидно, что для того чтобы выделить дикие дрожжи из бродильных аппаратов или пива, пивовар должен знать источник загрязнения. Обычно источник инфекции находится за пре-
делами пивзавода, что делает возможным повторное инфицирование. Заражение в значительной степени может происходить за счет внешних источников: семенных дрожжей, поверхности оборудования, из воздуха или воды. Сырье, вносимое непосредственно, без обработки, например сахар для добра-живания, — вероятный, но редкий источник инфекции. Природа диких дрожжей, сбраживающих или окислительных, иногда может стать ключом к обнаружению их источника, например аэробные дрожжи часто связаны с воздушной инфекцией из зерновой пыли или с разбавленной средой, полученной от промывания сусла или пива.
Кипяченое и охлажденное сусло вряд ли может стать источником загрязнения, кроме возможного сочетания неправильно образованного пластинчатого теплообменника и загрязнения его питающей водой. В основном это бактериальное загрязнение, но возможно и попадание в сусло диких дрожжей. Насос, перекачивающий сусло на брожение, или стенки ферментера могут быть источниками остаточной инфекции от предыдущего цикла брожения. Оборудование должно быть изнутри абсолютно гладким, а магистрали и емкости — промыты и простерилизованы сразу после каждого цикла брожения. Их чистота должна быть подтверждена микробиологическим тестом.
Обычным микробиологическим анализом каждой емкости с семенными дрожжами можно предупредить развитие микробиологического заражения во время брожения до превышения допустимого уровня инфицирования. Концепция «допустимого уровня» заражения дикими дрожжами по-разному толкуется на различных пивзаводах, поэтому необходимо учитывать возможность того, что рост кон-таминантов может опережать рост культурных дрожжей. Хотя дрожжи задают еще до получения микробиологических результатов, все контами-нанты, кроме дрожжей-киллеров, развиваются медленнее от одного цикла брожения к другому. На большинстве пивзаводов обычно заменяют дрожжи после определенного количества циклов успешного брожения для предотвращения сколько-нибудь заметного развития загрязнения. Кислотная промывка фосфорной или другими кислотами с уменьшением рН до 2,1-2,8 не более чем за 2 ч, часто используемая для обработки зараженных семенных дрожжей, может дать, скорее, отрицательный, чем положительный результат в случае заражения дикими дрожжами.
Бактериальное заражение имеет меньшую устойчивость, чем S.cere-visiae, к низкому рН, но, к сожалению, многие дикие дрожжи также устойчивы к низкому рН, как и пивные дрожжи. Поэтому существует риск увеличения их относительного количества в результате кислотной промывки. Часто предпочтительнее выдерживать более низкий, но стабильный уровень загрязнения,чем предусматривать проблематичное выделение диких дрожжей. Поэтому также важно поддерживать контаминацию на низком уровне с помощью соблюдений требований гигиены.
При дображивании заражение может происходить из различных источников. На каждой стадии дображива-ния необходимы обычные микробиологические пробы для подтверждения удовлетворительного качества пива. Пастеризация предпочтительнее для уничтожения некоторого количества выживших культурных дрожжей, чем для микроорганизмов-вредителей. Избыточное количество дрожжей в фильтрованном пиве, поступающем в пастеризатор, может попасть в готовое пиво, в котором они станут конта-минантами. Микробиологическое качество пива, покидающего фильтры и пастеризаторы, может быть проверено мембранным фильтрованием; кеги, бутылки и банки, крышки, колпачки, и инжекционная вода не должны содержать загрязняющие микроорганизмы, и качество фасованного продукта должно быть исследовано мембранным фильтрованием и форсированными тестами.
Выделение микроорганизмов-вредителей часто требует значительных исследований их возможных источников. В конечном итоге определение загрязнения дикими дрожжами зависит от опыта и здравого смысла пивовара и микробиолога.
ЛИТЕРАТУРА
1. Baker C.D. Recommended Method of Analysis. — Institute of Brewing, London, 1991.
2. Barnett J.A., Payne R.W., Yarrow D. Yeasts, Characteristics and Identification, — Cambridge University Press, Cambridge.
3. Pecar M., Tonissen K, Rogers P. //Journal of the American Society of Brewing Chemists. 1999, 57. Р. 94.
4. Pedersen M.B. Proceeding of the European Brewery Convention. — London, 1983.
5. Simpson W.J., Fernandes J.L., Hammond J.R.M. //Journal of the Institute of Brewing. 1992. 98. Р. 33.
6. Thorn J.A. Methods of Analysis.//American Society of Brewing Chemists. — StPaul, MN: USA, 1992.
7. Yamauchi H, Yamamoto H, Shibano Y, Amaya N, Saeki T.//Journal of the American Society of Brewing Chemists. 1998. 56. Р.58.
