Дрожжи и брожение

Изучение брожения и его главных виновников – дрожжей, стало важнейшей составной частью микробиологии с самого момента ее возникновения. Эта тема настолько сложна и обширна, что ей посвящены целые тома. Здесь мы упомянем лишь отдельные важные для пивовара моменты. На протяжении веков брожение происходило в открытых емкостях. Вероятно, в очень отдаленные времена пивовары использовали дрожжи, попадающие в пиво из воздуха или с поверхности оборудования. (До сих пор подобная технология используется при получении бельгийского пива «Ламбик»).

Со временем дрожжи для засева нового сусла начали брать с поверхности бродящего пива. Поэтому предъявлялись особые требования к интенсивности брожения с выделением большого количества углекислого газа, вследствие чего на поверхности формировалась толстая шапка дрожжевой пены. (В случае удачного брожения дрожжи снимались для последующего использования). Отсюда происходит термин «верховые» дрожжи, которые применяются пивоварами по сей день. В современной литературе это понятие, в большей степени ассоциируются со стилем пивоварения – говорят «верховые» или «дрожжи для эля». По этой причине для обозначения описанного выше типа с обильной пеной на поверхности пива, в английском языке существует термин «top cropping».

Однако пивоварами издавна использовались и другие дрожжи. Происхождение современных промышленных штаммов ведет свое начало с баварских монастырей, где примерно 300 лет назад верховые дрожжи вероятно гибридизировались с какими-то дикими или местными винными дрожжами. Первоначально эти культуры применялись для дображивания пива при низких температурах и давали очень хорошие результаты в плане вкусовых качеств, органолептики и насыщенности пива углекислотой. (В Англии для дображивания портеров использовались дрожжи рода Brettanomyces, которые также не образуют пенную шапку).

Дрожжи баварского типа получили вскоре широкое распространение и стали родоначальниками многочисленных разновидностей промышленных штаммов. По всей Германии и в Богемии (Чехии) темное лагерное пиво (от нем. «lagern» — хранить, выдерживать), полученное с помощью брожения «низового» типа, вскоре получило самое широкое признание. Дрожжи в этом случае уже невозможно было собирать сверху, с поверхности пива, в достаточном количестве, их там слишком мало. Подобные культуры нужно собирать со дна бродильной емкости.

В 1883 году Эмиль Христиан Хансен впервые получил чистую культуру пивных дрожжей, выращенную из одной клетки. Важнейшая проблема пивоварения нашла, наконец, свое разрешение благодаря развитию молодой науки – микробиологии. У пивоваров появился надежный способ получения и разведения дрожжей определенного вида в необходимом для производства объеме. Отпала необходимость собирать их после брожения. Однако подобная практика сохраняется и сегодня, но с некоторыми ограничениями. Давайте разберемся, почему. По современным понятиям, хорошая культура семенных дрожжей, предназначенная для засева в сусло, должна быть свободна от контаминантов.

В случае открытых ферментеров, контаминация неизбежна. С другой стороны дрожжи типа «top cropping» обладают уникальным свойством подниматься на поверхность бродящего пива и создавать мощную шапку пены. Чем ни «крышка» для ферментера? (Готовое пиво выкачивается потом снизу из-под дрожжевого слоя). Такими свойствами не обладают больше никакие микроорганизмы, посторонняя микробиота  обречена оседать на дно бродильной емкости. По этой причине культуры верховых дрожжей не накапливают контаминантов при многократном использовании. Если дрожжи снимаются вначале активной стадии брожения из середины пенной шапки, (верхние слои могут быть сильно контаминированы), то создается уникальная возможность использования подобной культуры на протяжении многих десятилетий. Такие дрожжи, засеянные в свежее сусло, быстро размножаются и закрывают поверхность молодого пива новой защитной шапкой.

В настоящее время культуры «низовых» дрожжей широко используются для сбраживания пива в закрытых бродильных емкостях. Оседающие в процессе брожения дрожжи собираются со дна емкости, обрабатывается и засевается в другую бродильную емкость со свежим суслом. С использованием «низовых» дрожжей связано две проблемы. Первая заключается в том, что постепенно происходит накопление микроорганизмов–контаминантов, которые оседают вместе с дрожжами. Хотя при низких температурах брожения, менее 10°С, скорость размножения многих посторонних микроорганизмов сильно снижается, если не прекращается вовсе. Этим собственно и объясняется популярность «низовых» дрожжей – они живут и «работают» при таких температурах, при которых жизнедеятельность многих потенциальных контаминантов пива замирает.

Другая проблема – дегенерация дрожжей, которые длительное время находятся в пиве без доступа кислорода, под действием различных неблагоприятных факторов: этилового спирта, высокого давление углекислоты и пр. Эти, как говорят «стрессовые» факторы, способны пагубно влиять на все микроорганизмы. Их длительное воздействие на пивные дрожжи также имеет негативные последствия. «Микроскопические пивовары» по своей природе очень изменчивые существа, способные утрачивать некоторые свои свойства весьма полезные для вкусовых качеств пива.

На пивоваренных предприятиях культуры «низового» типа используют от 5 до 15 раз в зависимости от графика варок в течение не более 2-6 месяцев (по данным В. Кунце). Л. Нарцисс приводит другие рекомендации: 8-10 циклов. Даже в специальном аппарате для размножения дрожжей – пропагаторе, в свежем стерильном сусле при хорошей аэрации  рекомендуется заменять культуру один раз в три месяца. При этом здоровье дрожжей контролируется всеми доступными средствами, главным критерием является вкус готового пива.

Замечено, что дрожжи пшеничного пива в закрытых ферментерах очень быстро теряют способность вырабатывать 4-винилгваяколь. (При концентрации от 0,2 до 3,2 мг/л это вещество формирует характерный вкус и аромат, который служит одним из существенных отличий пшеничного пива). По этой причине культуру редко используют более 3-х раз, исключительно по причине ухудшения вкуса готового продукта. Сбраживая высокоплотное пиво (содержание спирта не менее 8%), дрожжи могут утратить свои полезные свойства даже после одного брожения. Затем культуру заменяют свежей, выращенной по методике Хансена из одной клетки.