Антимикробные свойства пива
Вернемся к технологии производства. Мы тщательно вымоли бродильную емкость и шланги, обработали все, что нужно дезинфицирующим составом, ополоснули (если это предусмотрено) чистой кипяченой водой. (Емкость при этом закрыта крышкой или чистой, почти стерильной, тканью, проглаженной горячим утюгом). В сусловарочном баке, мы прокипятили весь объем сусла с хмелем.
На стадии охлаждения пива нас ждет еще одна угроза. Остывая водяной пар, находящийся над поверхностью сусла конденсируется и его место должен занять воздух, который несет угрозу в виде пылинок, усеянных микробами. Поэтому, для охлаждения необходимо либо использовать противовточный чиллер, при этом сусло в сусловарочном баке остается очень горячим (можно даже не выключать плитку, чтобы поддерживать высокую температуру), либо накрывать бак с погружным охладителем большим проглаженным горячим утюгом полотенцем. Это уменьшит угрозу контаминации на этапе охлаждения, а также при перекачке из сусловарочного бака в ферментер.
Вот, наконец, сусло перелито в бродильную емкость. Предположим, что все рутинные процедуры, перечисленные выше, мы сделали очень тщательно. Предположим, что у нас есть очень хорошая культура пивных дрожжей. Теперь самое время вспомнить, что наши с вами меры по дезинфекции оборудования и кипячению сусла, к сожалению не уничтожили споры некоторых бактерий и плесеней, способных успешно развиваться в питательном растворе сахаров. Что делать?
В этой ситуации можно и нужно рассчитывать только на пивные дрожжи и хмель. Одноклеточные пивовары не могут убивать другие виды микробов, но они способны создать в ферментере среду малопригодную для жизни посторонних микроорганизмов. При брожении дрожжи делают три вещи очень важные с этой точки зрения: вырабатывают углекислый газ, спирт и понижают рН с 5,0-5,2 характерного для сусла до 3,8-4,0 характерного для пива.
Все перечисленные факторы обладают антимикробным действием. В их сочетании возникает некий кумулятивный эффект – три фактора вместе действуют эффективнее, чем по отдельности. Биохимические механизмы этого усиления еще не совсем изучены современной наукой, так же как еще не до конца ясны механизмы действия каждого фактора в отдельности. Но многое понятно. Для развития плесеней необходим кислород. Дрожжи сами потребляют кислород, растворенный в сусле, и закрывают поверхность будущего пива, слоем углекислого газа, блокируя доступ спор к воздуху со всех сторон. Подкисление среды (до рН=4 и менее) фактор весьма эффективный против термостойких спор бактерий, способных пережить кипячение и действие дезинфектантов. Споры в такой среде чаще всего прорастать не могут и остаются в латентном состоянии, выпадая на дно фермента вместе с частичками белка и оседающими пивными дрожжами.
Необходимо понимать, что пивовару нужно кое-что сделать самостоятельно, чтобы дрожжи быстро и качественно выполнили свою работу по блокировке агрессии со стороны микробов. Недостаточно просто рассыпать сухие дрожжи по поверхности сусла в бродильной емкости, как иногда пишут в инструкциях и руководствах. Не нужно так делать никогда. Самый лучший способ заставить дрожи работать в сусле быстро и эффективно – сделать хороший, достаточный по объему стартер. Как уже отмечалось, только таким способом можно обеспечить необходимую для быстрого начала брожения норму засева на уровне 10 мнл клеток на миллилитр сусла. При этом тело стартера подкисляет содержимое бродильной емкости. (Иногда используют и другие способы подкисления, например молочной или ортофосфорной кислотой). Нелишне будет подчеркнуть, что для приготовления стартера, должны использоваться высококачественные пивные дрожжи и по возможности стерильное сусло.
К сказанному осталось добавить, что благодаря антимикробным факторам, возникающим в процессе жизнедеятельности дрожжей, в сочетании с действием изомеров горьких кислот хмеля, пивоварение является относительно простым делом. В противном случае нам бы понадобился автоклав для стерилизации всего объема будущего пива при температуре 121°С, а также химические препараты – стерилянты, – концентрированные растворы надкислот – способные сокрушить все живое, включая споры любых плесеней и бактерий.
Однако имеются микроорганизмы, которые достаточно неплохо переносят антимикробный арсенал пива и способны в нем развиваться, несмотря на хмель, низкий рН, спирт, СО2 и отсутствие кислорода. Это собственно и есть контаминанты: дикие дрожжи и некоторое число бактерий. Эти микробы легко уничтожить кипячением сусла и обработкой химическими дезинфектантами внутренности бродильной емкости. Однако если дезинфекция оборудования была проделана небрежно, или не сделана вовсе, солодовый экстракт из вздутой банки не подвергался кипячению, бродильная емкость с суслом постояла открытой рядом с вентилятором или кондиционером, эти микроскопические создания контаминируют ваше пиво и станут в нем жить и множиться.
Современные книги по микробиологии пива подчеркивают опасность попадания даже относительно малого количества бактерий–контаминантов и диких дрожжей в бродильную емкость с пивом. Специалисты предостерегают против использования открытых ферментеров, которых на самом деле становиться все меньше в пивоваренной промышленности. Многие устройства открытого типа, например холодильные тарелки, служившие ранее для охлаждения и очищения сусла от взвесей, ныне не используются совершенно.
При этом в среде домашних пивоваров бытует мнение, что из воздуха может упасть в пиво одна или две бактерии. Какая же в этом угроза? Однако, как мы уже видели, пыль, витающая над ферментером, может содержать как немалое видовое многообразие микроскопических существ (в том числе и злостных контаминантов), так и довольно большое их количество. Но даже если предположить что все 10 миллионов вредителей, которые теоретически могут находиться в воздухе кухни, попадут в пиво, то это явно меньше 300 миллиардов клеток культурных дрожжей в хорошем стартере. Конечно, если вы рассыпаете сухие дрожжи по поверхности сусла, да еще пакетик у вас не первой свежести, проблемы могут появиться уже вначале главного брожения. Стартер в состоянии кардинально исправить ситуацию. Культурные дрожжи благодаря своему численному перевесу, в первый день главного брожения (у вас будет уже более 2 000 млрд клеток), скорее всего не дадут шансов контаминантам повлиять на вкусовые качества пива.
Это вселяет оптимизм, который омрачает лишь одно обстоятельство – бактерии весьма плодовиты. Одна особь может дать потомство в 2 000 млрд клеток всего за 14 часов. В реальности все конечно несколько сложнее. Исследования микробов в различных видах пива показывают очень неоднозначные результаты. В 1980 г. был проведен такой эксперимент. 13 видов лактобацилл внесли в 31 образец различных типов пива. Оказалось, что все лактобациллы смогли размножаться только в трех случаях. В пяти образцах не развился ни один микроорганизм. Это исследование, в частности, можно интерпретировать в том смысле, что заражение пива – в известной мере лотерея, может случиться, а может, и нет при одних и тех же внешних условиях. Многое зависит от самого пива и его свойств. В частности от степени охмеления.
Горькие кислоты хмеля подавляют рост многих микроорганизмов. На рисунке показано воздействие этих веществ на рост бактерий Lactobacillus brevis. По вертикальной оси отложена концентрация микробов после 60 часов роста в питательной среде. За 100% принято число бактерий в отсутствии хмеля. По горизонтальной оси – содержание различных горьких кислот, а также их изомеров (▴α-acids; β-acids and essential oils; ♦ rho-iso-α-acids; Δ iso-α-acids; □ hexahydro-iso-α-acids; ⋄ tetrahydro-iso-α-acids) в ppm (частей на миллион). Из рисунка видно, что некоторые изомеры горьких кислот хмеля способны подавить развитие Lactobacillus brevis даже при концентрации 2 ppm. Замечу, что изомеры образуются и растворяются в сусле лишь в процессе длительного кипячения. Хотя, среди лактобактерий встречаются виды, отличающиеся своей устойчивостью к хмелю более чем в 10 раз.
Кроме упомянутых выше трех антимикробных факторов (этиловый спирт, углекислый газ, низкий рН), пивные дрожжи в процессе жизнедеятельности продуцируют и другие вещества, обладающие противомикробными свойствами: аланиловые дипептиды (способны подавлять размножение лактобацилл), диоксид серы (является естественным консервантом широкого спектра). Стойкость пива к контаминации приписывается также действию «совместного осаждения» бактерий с пивоваренными дрожжами. Таким образом, сделанный выше вывод о влиянии многих факторов на устойчивость пива к порче микроорганизмами, подтверждается современными исследованиями микробиологов. От пивовара же требуется три простые вещи: соблюдать элементарные правила и меры санитарии, не менее часа кипятить сусло с хмелем, и правильно делать стартер.