Aldehyd octowy, czyli zielone jabłko

Nadszedł czas na drugi wpis z cyklu wad mogących występować w piwie. Ostatnio na tapetę wzięliśmy diacetyl, a tym razem zajmiemy się kolejnym ze stosunkowo często występujących defektów – aldehydem octowym. Bez zbędnego przedłużania przejdźmy więc do rzeczy.

aldehyd octowy

fot. Alvin Trusty (CC), modified

Czym jest aldehyd octowy?

Aldehyd octowy, lub inaczej acetaldehyd, to związek chemiczny nadający piwu smak i aromat określany najczęściej jako zielone jabłko lub farba emulsyjna. W moim odczuciu zwykle jest to właśnie takie mocno chemiczne jabłko, kojarzące się ze sztucznie pachnącym odświeżaczem do powietrza lub wspomnianą farbą, choć dokładna interpretacja jest zależna też od stężenia i samej osoby wąchającej. Inne, rzadsze skojarzenia to zielone liście, cydr a nawet niedojrzałe orzechy włoskie.

Aldehyd octowy występuje w każdym piwie w stężeniach około 2-15mg/l. Kluczowe jest więc, aby jego ilość nie przekraczała progu wyczuwalności, który z kolei określany jest na 5-20mg/l.

 \chemfig{C(-[:205]CH_3)(=[2]O)(-[:335]H)}
Aldehyd octowy – wzór strukturalny

Związek ten w każdej wyczuwalnej ilości uznawany jest za wadę, choć ciekawostką jest fakt, że amerykański Budweiser celowo zmusza drożdże do porzucenia jego redukcji i lekki aromat acetaldehydu (rzekomo 6-8mg/l) jest cechą charakterystyczną mającą wyróżniać to piwo. Podobno istnieje kilka innych browarów, które stosują podobne praktyki przy produkcji swoich lekkich, amerykańskich lagerów, przez co niektórzy przyjmują, że jego bardzo niskie ilości w piwach tego typu są dopuszczalne.

Skąd się on bierze?

Aldehyd octowy to związek będący naturalnym krokiem pośrednim przy powstawaniu alkoholu z glukozy w fermentacji alkoholowej. Schemat fermentacji, jaki większość z nas pewnie kojarzy jeszcze ze szkoły, gdzie glukoza w magiczny sposób zamieniania jest w alkohol etylowy i dwutlenek węgla, w rzeczywistości jest ekstremalnie uproszczony. Pomijam już wszystkie produkty uboczne w postaci estrów, związków siarki czy alkoholi wyższych, o czym można by pewnie napisać dobre kilka książek. Spójrzmy jak dokładnie wygląda sama bezpośrednia droga do powstania alkoholu. Glukoza w rzeczywistości zamieniana jest w kwas pirogronowy, następnie właśnie w interesujący nas aldehyd octowy, a dopiero potem w etanol.

 \schemestart \chemname{\chemfig[][scale=0.75]{C_6H_{12}O_6}}{glukoza}\arrow{->}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_3-C(=[2]O)-C(=[2]O)-OH}}{kwas pirogronowy}\arrow{-U>[][\chemfig{CO_2}]}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_3-C(=[2]O)-H}}{\color{blue}aldehyd octowy}\arrow{->}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_3-C(-[2]H)(-[6]H)-OH}}{alkohol etylowy} \schemestop\par

Schemat fermentacji alkoholowej.

We wczesnym etapie fermentacji piwa wytwarza się dużo aldehydu octowego, którego czas na zamianę w etanol dopiero nadejdzie. Jest to proces zupełnie normalny. Stąd zapach acetaldehydu bywa niekiedy określany jako „aromat młodego piwa”. Jeśli drożdże są zdrowe, jest ich wystarczająca ilość, a fermentacja przebiega bezstresowo, zdecydowana większość aldehydu octowego zostaje zamieniona w etanol i jego ilość spada poniżej progu wyczuwalności. Jeśli zaniedbamy któryś z tych elementów i fermentacja nie przebiegnie do końca prawidłowo, możemy mieć do czynienia z zapachem zielonych jabłek w gotowym piwie.

Jak widzimy aldehyd octowy jest aromatem typowym dla świeżego piwa, ale paradoksalnie może występować również w piwie zbyt starym. Starzejąc się podlega ono utlenieniu, a utlenianie etanolu prowadzi do jego zamiany z powrotem w aldehyd octowy.

 \schemestart \chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_3-C(-[2]H)(-[6]H)-OH}}{alkohol etylowy} \chemsign{+} \chemfig[][scale=0.75]{\frac{1}{2}O_2} \chemfig[][scale=0.75]{[O]}\arrow{->}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_3-C(=[2]O)-H}}{\color{blue}aldehyd octowy} \chemsign{+} \chemfig[][scale=0.75]{H_2O} \schemestop\par

Schemat utleniania alkoholu etylowego.

W tym przypadku aldehydowi octowemu często towarzyszy szereg innych związków wskazujących na utlenienie piwa. Jednym z najbardziej typowych jest trans-2-nonenal nadający aromaty papierowe, mokrego kartonu, który swoją drogą też należy do grupy aldehydów, podobnie jak benzaldehyd, który także powstaje w piwie na skutek starzenia i wprowadza aromaty oscylujące w pobliżu migdałów. Nie będziemy jednak wchodzić w szczegóły, gdyż defekty wynikające z utlenienia to zupełnie osobny temat, który z pewnością w przyszłości poruszę na blogu.

Jak większość popularnych wad piwa, tak i aldehyd octowy może powstać również w wyniku infekcji bakteryjnej.

Aldehyd octowy w organizmie

Na marginesie warto dodać ciekawostkę nie związaną bezpośrednio z piwowarstwem. A mianowicie, że aldehyd octowy powstaje w organizmie człowieka w wyniku metabolizmu alkoholu, czy to tego pochodzącego z piwa czy z jakiegokolwiek innego trunku. Enzym wątrobowy zwany dehydrogenazą alkoholową zamienia etanol w acetaldehyd, który następnie zamieniany jest w kwas octowy. Aldehyd octowy jest zdecydowanie bardziej toksyczny od obu wymienionych i to właśnie on jest w szczególności odpowiedzialny za fizyczne skutki nadużywania alkoholu, a nie alkohol sam w sobie. Powszechnie uważa się, że aldehyd octowy jest również w głównej mierze odpowiedzialny za objawy kaca.

Jak uniknąć aldehydu octowego w piwie?

Po pierwsze, co już było poruszane we wpisie o diacetylu, dać piwu odpowiednio długi czas na kontakt z drożdżami. Zakończenie fermentacji nie oznacza, że profil smakowy piwa jest już ukształtowany. Drożdże potrzebują odrobinę czasu na „posprzątanie” po sobie. Piwo oddzielone od nich zbyt wcześnie może zawierać mieszankę aromatów masła i farby emulsyjnej, zawdzięczone diacetylowi i acetaldehydowi. Pyszności… Niestety, mimo że błąd jest stosunkowo prosty, można spotkać takie piwa także komercyjnie.

Po drugie, należy zapewnić drożdżom szeroko rozumiane bezstresowe warunki do pracy. Powinny one być możliwie świeże, użyte w odpowiedniej ilości, a brzeczka wystarczająco natleniona i bogata w potrzebne im aminokwasy i pierwiastki. To wszystko jest potrzebne, aby fermentacja przebiegła zdrowo i nie utknęła, co jest niezbędne do redukcji aldehydu octowego. Choć tak naprawdę są to rzeczy, o których każdy chcący warzyć dobre piwa piwowar powinien pamiętać, nie tylko podczas walki z acetaldehydem.

Nie bez znaczenia jest również temperatura fermentacji. Wyższe temperatury przyczyniają się do zwiększonej redukcji tego związku, stąd przerwa diacetylowa, czyli podniesienie temperatury o kilka stopni w końcowej fazie fermentacji w celu pozbycia się diacetylu, jest skuteczna także w przypadku acetaldehydu.

Produkcja aldehydu octowego a temperatura fermentacji. Źródło: Effect of some technological factors on the content of acetaldehyde in beer; Nejava Petkova, Gunka Jonkova (2010)

Produkcja aldehydu octowego a temperatura fermentacji. Źródło: Effect of some technological factors on the content of acetaldehyde in beer; Nejava Petkova, Gunka Jonkova (2010)

Kolejna sprawa to unikanie natleniania piwa przy rozlewie oraz przy wszelkich jego transferach po fermentacji, gdyż prowadzi to do wspomnianego utleniania etanolu z powrotem w aldehyd octowy. Tlen to odwieczny wróg piwa i powinniśmy go unikać kiedy to tylko możliwe, oprócz momentu natlenienia brzeczki przed zadaniem drożdży. Oprócz acetaldehydu dochodzi tu możliwość kłopotów z diacetylem oraz cała gama niechcianych aromatów wynikających z utlenienia.

No i na końcu – higiena w browarze. Jeśli nic nie pomaga problem może pochodzić z infekcji bakteryjnej bakteriami takimi jak Zymomonas czy Acetobacter, choć w tym przypadku zapachowi zielonego jabłka powinien towarzyszyć szereg innych odrzucających aromatów. Skutecznie ułatwia to rozpoznanie czy jego źródłem jest infekcja, czy błąd na etapie fermentacji.

I to z grubsza tyle

Jak widać problem z aldehydem octowym nie jest przesadnie skomplikowany i wystarczy wyrobić sobie kilka dobrych nawyków aby go uniknąć. Część z nich pokrywa się także z walką z wadą omawianą w poprzednim wpisie z tej serii – diacetylem, a więc możemy uchronić się przed dwoma problemami za jednym zamachem. Kolejne wady już wkrótce na blogu, jak zwykle zachęcam do polubienia profilu na facebooku aby być na bieżąco.