Drożdże piwowarskie

Proces pączkowania drożsży Caccharomyces cerevisiae

Drożdże piwowarskie (drożdże piwne) - odmiany drożdży z gatunku Saccharomyces cerevisiae wykorzystywane do produkcji piwa .

Rozwój technologii piwowarskich i technik mikrobiologicznych spowodował wyselekcjonowanie specjalnych odmian drożdży piwnych nie mających swoich odpowiedników w naturze.^[1] Wpływ na to miała technologia fermentacji charakterystyczna dla piwowarstwa, która wykorzystywała drożdże z jednej fermentacji, aby zapoczątkować następną.

Charakterystyka

Wszystkie drożdże piwne zaliczane są do gatunku Saccharomyces cerevisiae . W piwowarstwie wyróżnia się jednakże dwie grupy: drożdże górnej i dolnej fermentacji , które różnią się zarówno pod względem morfologicznym jak i fizjologicznym. W odróżnieniu od drożdży winnych, gorzelniczych lub piekarskich stosowane są w piwowarstwie dwa specjalne szczepy drożdży z rodzaju Saccharomyces cerevisiae: drożdże dolnej fermentacji o nazwie własnej Saccharomyces carlsbergensis oraz drożdże górnej fermentacji - Saccharomyces cerevisiae ^[2]. Dodawane są one do brzeczki piwnej w celu wywołania fermentacji alkoholowej. Dzięki zawartym w nich enzymom zwanych zymazą rozkładają one obecne w brzeczce glukozę, fruktozę, sacharozę i maltozę na alkohol etylowy i dwutlenek węgla.^[3] Do brzeczki dodaje się najczęściej 0,5 l/hl gęstwy drożdżowej lub 0,3 kg/hl w przypadku drożdży prasowanych. Dodanie do brzeczki 0,5 l/hl gęstwy drożdżowej oznacza obecność 15 mln komórek/cm³. Od 1978 r. datuje się pierwsze próby uzyskania przy pomocy inżynierii komórkowej i genetycznej drożdży o najlepszych cechach fizykochemicznych i fizjologicznych przydatnych w piwowarstwie. Obecnie wykorzystuje się już szczepy drożdży zmodyfikowanych genetycznie^[2].

Browary wymieniają drożdże po 5-10 cyklach fermentacji, a następnie pobierają nową kulturę drożdży z propagatora. Żywotność drożdży określa ich możliwości fermentacyjne. Zdrowa kultura drożdży zawiera nie mniej niż 95% komórek żywych. Ich spadek poniżej 85% skutkuje zaprzestaniem ich stosowania w celach fermentacji piwa. Stosowanie brzeczek HGB wpływa na zwiększenie ilości produkowanych drożdży. Mikrobrowary używają często suszonych drożdży piwowarskich

Drożdże są jednym z nielicznych gatunków istot żywych zdolnych do wykorzystania fermentacji alkoholowej, by podtrzymać funkcje życiowe, jeśli brakuje tlenu.

Przemiana materii u drożdży piwowarskich

Drożdże, jak każda żywa komórka, do podtrzymania procesów życiowych i rozmnażania wymaga dopływu energii w postaci powietrza. W przypadku braku powietrza drożdże pozyskują energię drogą fermentacji cukru na alkohol etylowy czyli etanol i dwutlenek węgla. Drożdże pobierają cukry poprzez błonę komórkową i transportują do wnętrza komórki.

Procesy przemiany materii w komórkach drożdżowych można podzielić na^[4]:

• odfermentowanie cukrów i przemiany węglowodanów

drożdże pobierają z brzeczki najpierw cukry proste jak glukoza i fruktoza , następnie dwucukry maltozę i sacharozę i na końcu maltotriozę i odfermentowują je w tej kolejności. Drobna część maltozy zostaje przetworzona na węglowodany zapasowe, w szczególności na glikogen, odkładany w cytoplaźmie w postaci barwiących się z jodem złogów glikogenu.

• przemiany substancji białkowych

Białka stanowią od 35%-60% suchej substancji drożdży. Do budowy komórek drożdże wymagają więc dużych ilości azotu. Jego źródłem są przede wszystkim wolne aminokwasy . Z aminokwasów powstają alkohole wyższe, które stanowią produkt uboczny przebiegu fermentacji. Przemiany ciał białkowych mają duże znaczenie dla jakości powstającego piwa, gdyż wiele z nich pozostaje w gotowym piwie wpływając na jego smak, trwałość koloidalną oraz pienistość.

• przemiany tłuszczów (lipidów)

W skład błon komórkowych drożdży wchodzą substancje tłuszczowe połączone z białkami i fosforem. Podczas fermentacji drożdże zwiększają swoją masę 4-6 krotnie, co powoduje konieczność budowy nowych komórek i wytworzenia odpowiedniej ilości lipidów, które z kolei wymagają odpowiedniej ilości tlenu.

• przemiany związków mineralnych

Spośród substancji mineralnych drożdże potrzebują przede wszystkich fosforu i siarki . Fosfor pobierany jest w postaci fosforanów i pochodzi ze słodu. Siarka natomiast pobierana jest przez drożdże w postaci nieorganicznych siarczanów oraz siarkowych aminokwasów. Zwiększone ilości dwutlenku siarki powstają przede wszystkim przy podwyższonej temperaturze fermentacji, długim leżakowaniu piwa i niskim napowietrzeniu brzeczki. W przemianach związków siarkowych, obok tworzenia siarczynów, ważną, ale negatywną rolę odgrywa tworzenie się siarczków, w szczególności siarczku dwumetylu DMS.

Czynniki niekorzystnie wpływające na zdolność fermentacyjną drożdży

Do podstawowych czynników o negatywnym wpływie na zdolność fermentacyjną drożdży piwowarskich zalicza się:^[4]

• Wysoki ekstrakt brzeczki

Brzeczki o podwyższonym ekstrakcie wykazują wysokie stężenie cukrów i niedostateczną ilość aminokwasów. Ponowne ożywienie fermentacji może nastąpić poprzez dodanie świeżych drożdży, najlepiej w postaci gęstwy drożdżowej w fazie wysokich krążków z innego tanku.

• Zwiększona zawartość alkoholu

Zawartość alkoholu do 7% drożdże znoszą bez problemu. W przypadku wyższego stężenia alkoholu następuje: zahamowanie przyrostu masy komórek drożdży, obniżenie żywotności komórek, zahamowanie fermentacji.

• Zbyt niska zawartość cynku

Zbyt mała ilość cynku poniżej 0,12 mg Zn/l w brzeczce ma duże znaczenie dla syntezy białka, rozmnażania się drożdży i fermentacji. Brak odpowiedniej ilości cynku hamuje normalny bieg fermentacji i utrudnia redukcję dwuacetylu. Znajdujący się w słodzie cynk przechodzi do brzeczki w zaledwie 20%. Na wyższą zawartość cynku wpływa korzystnie niższe pH, niskie temperatury zacierania oraz stosunek zasypu do nalewu 1:2,5. Niedostatki cynku można również uzupełnić przez dodanie chlorku cynku (w Niemczech prawo czystości na to nie zezwala)

• Zaopatrzenie drożdży w tlen

Aby się rozmnażać drożdże potrzebują tlenu. Jego niedostatek powoduje zubożenie drożdży w lipidy i nienasycone kwasy tłuszczowe, zahamowanie rozwoju komórek, wydłużenie czasu fermentacji, zwiększenie udziału martwych komórek. Minimalna ilość tlenu w brzeczce to 8-10 mg O₂. Tlen zużywany jest przez drożdże w pierwszej fazie fermentacji całkowicie i nie wpływa negatywnie na jakość piwa.

• Niskie temperatury

Drożdże są bardzo wrażliwe na szokowe zmiany temperatur w dół. Wydzielają one wtedy aminokwasy i nukleotydy, a rozmnażanie komórek jak i fermentacja ulega spowolnieniu lub zahamowaniu.

Drożdże jako produkt uboczny

Po zakończonej fermentacji drożdże zbierane są do kadek drożdżowych w celu ich ponownego wykorzystania lub jako produkt uboczny o wysokich wartościach przeznaczane są na cele paszowe lub do produkcji preparatów białkowych i aminokwasowych dla celów spożywczych oraz preparatów witaminowych^[3] . Drożdże przeznaczone do dalszego wykorzystania przemywane są i przechowywane w wodzie o temperaturze 1-3 °C do ponownego użycia. Drożdże przeznaczone do celów paszowych przekazywane są do wytwórni pasz w postaci mokrej gęstwy lub w postaci suchej. Głównie ze względu na zawartość białka i witamin wpływają korzystnie na mleczność krów, podawane są również trzodzie chlewnej jako składnik paszy. W celu uzyskania preparatów białkowych i aminokwasowych drożdże poddawane są odgoryczaniu i suszeniu. Do wytwarzania preparatów witaminowych wykorzystuje się drożdże nieodgoryczone, z których ekstrahuje się preparaty o wysokiej zawartości witamin z grupy B, które występują w drożdżach w znacznych ilościach.

Przypisy