Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu zbadali, jak zastosowanie różnych szczepów drożdży wpływa na jakość piwa. Wyniki ich pracy opublikowało czasopismo „Scientific Reports”.
Jęczmień, chmiel, woda i drożdże – cztery składniki, bez których nie ma piwa. W jego produkcji kluczowe są drożdże – żywe organizmy, dzięki którym zachodzi proces fermentacji. Oprócz etanolu i dwutlenku węgla powstają wówczas związki, którym trunek zawdzięcza smak i aromat. Młodzi naukowcy z Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu zbadali, jak można wykorzystać drożdże do poprawy jakości sensorycznej tego popularnego napoju.
Na potrzeby badań wytworzyliśmy na uczelni, w warunkach laboratoryjnych osiem piw. Cztery jasne, na bazie jasnego słodu pilzneńskiego, i cztery ciemne, z dodatkiem ciemnego słodu specjalnego – opowiada Justyna Paszkot.
Artykuł w „Scientific Reports” jest jej czwartą, ostatnią publikacją związaną z doktoratem. Seria badań prowadzonych w ramach pracy doktorskiej dotyczyła wpływu ciemnych słodów na zawartość związków fenolowych, na właściwości przeciwutleniające oraz przebieg i efekty fermentacji.
Wykazaliśmy, że dodanie ciemnych słodów do brzeczki zwiększa zawartość związków fenolowych i zdolność do usuwania wolnych rodników. Określiliśmy również wpływ kolejnych etapów procesu technologicznego produkcji piwa, w tym fermentacji z zastosowaniem szczepów drożdży o różnej charakterystyce, na zawartość tych cennych związków. Wykazaliśmy, że proces fermentacji może prowadzić do zwiększenia właściwości antyoksydacyjnych – raportuje autorka.
Tym razem sprawdzono udział różnych szczepów drożdży i wpływ ciemnych słodów specjalnych na profil związków lotnych i jakość sensoryczną piwa. Do fermentacji zastosowano szczep drożdży dolnej fermentacji Saccharomyces pastorianus (niższy zakres temperatur, 5–13 stopni Celsjusza), szczep górnej fermentacji Saccharomyces cerevisiae (15–20 stopni Celsjusza) oraz szczepy niekonwencjonalne. Saccharomyces cerevisiae typu kveik jest wyizolowany z grupy mikroorganizmów stosowanych do produkcji tradycyjnych piw norweskich, a drożdże Saccharomyces cerevisiae var. Diastaticus przez wysoką zdolność do odfermentowania węglowodanów brzeczki i nietypowy profil sensoryczny często traktowane były w browarach jako niepożądane zakażenie mikrobiologiczne.
Piwa oceniano dwojako. Najpierw poprzez chromatografię gazową, pod kątem zawartości substancji lotnych, które budują smak i aromat. Zależą one od składu brzeczki, szczepu i dawki drożdży oraz warunków procesu fermentacji. Zidentyfikowano 58 związków, głównie z grupy alkoholi, estrów, aldehydów, terpenów i terpenoidów oraz ketonów.
Sensoryk w ścisłym reżimie
Na kolejnym etapie napoje badano nie za pomocą urządzeń, ale poprzez ludzkie zmysły. Podczas analizy sensorycznej naukowcy brali pod uwagę klarowność, barwę, pienistość i wysycenie dwutlenkiem węgla. Według autorskiej ankiety oceniano wyczuwalność podstawowych piwnych smaków: gorzkiego, słodkiego i kwaśnego oraz towarzyszących im aromatów. Trzeba szczególnego doświadczenia, żeby wyczuć nuty karmelowe czy prażone, których źródłem jest słód, albo cytrusowe, ziołowe, wynikające z dodatku chmielu. Takie niuanse są w stanie zauważyć tylko sensorycy, którzy najpierw muszą wykształcić odpowiednią wrażliwość, a potem ćwiczyć pamięć sensoryczną i dbać o zmysły. To istotne, zwłaszcza, jeśli chce się zauważyć wady produktu. Umiejętności idą w parze z reżimem: sensoryk nie pali papierosów, nie pije mocnej kawy, nie używa ostrych przypraw ani leków zmieniających smak.
Istnieje zjawisko daltonizmu sensorycznego, czyli nieumiejętności odróżniania smaków. Po pandemii COVID-u więcej osób ma problem z określeniem natężenia zapachu czy smaku – przyznaje prof. Joanna Kawa-Rygielska, kierownik Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż.
Podczas zajęć z analizy sensorycznej żywności adepci uczą się, co sprawia, że wyczuwamy w piwie określone nuty. Czy to efekt wybranych szczepów drożdży, czy użycie określonego słodu bądź chmielu. Korzystają m.in. z wzorców aromatów, które rozpuszcza się w wodzie lub piwie. Pozwalają one poznać „wzorcowy” aromat, który jest punktem odniesienia podczas oceny.
Analiza sensoryczna piw pozwoliła ustalić cechy, na które wpływa dodatek szczepów drożdży i ciemnych słodów specjalnych – mówi Justyna Paszkot.
Okazało się, że napoje fermentowane przez drożdże górnej fermentacji Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus miały najwyższą zawartość substancji lotnych, były bogatsze w smaki i aromaty, „pełniejsze”. Piwa ciemne zostały ocenione jako bardziej gorzkie niż jasne piwa fermentowane z zastosowaniem tego samego szczepu drożdży, co wynika z dodatku ciemnych słodów. W ciemnych piwach bardziej intensywne były nuty słodowe, karmelowe, prażone i przyprawowe, a w jasnych – aromaty chmielowe, owocowe, kwiatowe i trawiaste.
Alkohole wyższe i estry kształtują wyczuwalność smaku kwaśnego oraz aromatu alkoholowego, z kolei aromaty pochodzące od słodu związane są głównie z zawartością aldehydów – tłumaczy Justyna Paszkot.
Duże zróżnicowanie w kompozycji związków lotnych zaobserwowano między piwami fermentowanymi z zastosowaniem różnych szczepów drożdży. Piwa górnej fermentacji miały najwięcej związków lotnych, podczas gdy piwa dolnej fermentacji – najmniej. Wniosek: większy wpływ na kompozycję związków lotnych piwa miały drożdże niż dodatek ciemnego słodu specjalnego.
Wyniki mają charakter aplikacyjny. Można je wykorzystać przy projektowaniu piw, tak aby przez dobór materiału biologicznego wydobyć określone cechy i zwiększyć atrakcyjność sensoryczną. Poza tym nasze badania pokazały potencjał drożdży niekonwencjonalnych w produkcji piw ciemnych, co wcześniej nie było badane – dodaje doktorantka UPWr.
Planuje kontynuację badań nad wpływem fermentacji na właściwości antyoksydacyjne i zawartość związków fenolowych.
Z soczewicą zamiast jęczmienia
Naukowcy z UPWr prowadzą od dawna wiele projektów piwowarskich. Opracowali technologię piw bezglutenowych na bazie słodów z roślin strączkowych. Osoby chore na celiakię często zastępują zboża roślinami strączkowymi, które nie zawierają glutenu. Mogą kupić bezglutenowe makarony czy wypieki, nie mogą jednak pić piwa, które zwykle jest oparte na słodzie jęczmiennym. Wrocławscy naukowcy wytwarzają od kilku lat nietypowe słody z nasion roślin strączkowych, z których z powodzeniem można wytwarzać piwa niezawierające glutenu.
W Katedrze Technologii Fermentacji i Zbóż opracowano również piwo z dodatkiem wytłoków z winogron. Bazuje na wykorzystaniu produktów ubocznych przemysłu winiarskiego, zgodnie z trendami gospodarki obiegu zamkniętego. „Winogronowe piwo” jest ciemniejsze, ma owocowy posmak i więcej flawonoidów, czyli wysoki potencjał antyoksydacyjny. Znacząco obniża poziom acetaldehydu, toksycznego związku powstałego podczas fermentacji, którego nadmiar pogarsza jakość piwa.
Na uczelni trwają także badania nad piwami nisko- i bezalkoholowymi z udziałem niekonwencjonalnych drożdży, należących do innych rodzajów niż standardowe drożdże piwowarskie Saccharomyces oraz piw kwaśnych z dodatkiem drożdży i bakterii kwasu mlekowego. Opracowano również piwo o większej zawartości ksantohumolu. To flawonoid, którym ostatnio interesuje się świat nauki: ma kilkakrotnie wyższą zdolność pochłaniania wolnych rodników niż witamina C, działa przeciwzapalnie, przeciwwirusowo i antykancerogennie. Występuje tylko w szyszkach chmielu, ale jest wrażliwy i w procesie produkcji piwa ulega rozkładowi.
Zaprojektowaliśmy metodę pozyskiwania piwa, w którym ksantohumol występuje w stężeniu o potwierdzonym działaniu prozdrowotnym. To jedno z osiągnięć, które mnie szczególnie cieszą – przyznaje prof. Joanna Kawa-Rygielska.
Jej zespół opracował także metody zagospodarowania produktów ubocznych przemysłu piwowarskiego, takich jak młóto czy biomasa odpadowa drożdży. Nowe uczelniane projekty piwowarskie powstają zwykle we współpracy z biznesem, a ich efekty wielokrotnie zastosowano w przemyśle; niektóre receptury wdrożono na stałe. Również we współpracy z browarnikami na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu powstały w 2016 roku pierwsze w Polsce podyplomowe studia „Technologia piwowarstwa”. Jeszcze w tym roku w Centrum Produktu Regionalnego ruszy uczelniany browar.
To miejsce, gdzie browarnicy, serowarzy, winiarze i inni wytwórcy żywności, wytwarzanej często na małą rzemieślniczą skalę, będą mogli korzystać z bazy laboratoryjnej i naukowej. Nasi eksperci pomogą na przykład przy projektowaniu nowych produktów, opracowaniu nowych technologii produkcji piwa, wina, serów, pieczywa, produktów zielarskich i mięsnych – zapowiada Adam Głowacki z Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności, jeden z koordynatorów przedsięwzięcia.
CPR wraz browarem znajduje się w Centrum Edukacyjno-Rozwojowym uczelni, w zabytkowym kompleksie pałacowo-parkowym w Pawłowicach.
Aneta Augustyn, źródło: UPWr