Diacetyl, czyli masło w piwie

Wpisem tym rozpoczynam serię Tajniki Piwa – cykl dla osób mających już jako takie pojęcie o jego produkcji lub piwowarów domowych, choć nie będzie tu też żadnej czarnej magii. Podstawowa znajomość procesu warzenia piwa i chęć zrozumienia tematu powinna w zupełności wystarczyć.

Jednocześnie jest to pierwszy wpis omawiający wady mogące występować w piwach i seria ta będzie na pewno sukcesywnie powiększana. Na pierwszy ogień diacetyl, czyli słynne masło. Jedna z najczęściej występujących i dosyć łatwo rozpoznawalnych wad. Czynników mogących powodować jego wyczuwalność w piwie jest jednak więcej, niż wielu osobom mogłoby się wydawać. Przekonaj się, czy wiesz o nim wszystko…

diacetyl

fot. Ruby’s Feast (CC), modified

Co to jest diacetyl?

Diacetyl nadaje piwu smak i aromat masła. Oprócz tego może on wywoływać uczucie śliskości na podniebieniu. Nieco rzadsze skojarzenia to popcorn, maślanka, a w mniejszych stężeniach toffi lub cukierki karmelowe. Choć te drugie należy rozróżniać od pożądanych posmaków karmelu/toffi pochodzących od słodu.

W literaturze można spotkać różne progi wyczuwalności dla tego związku. Myślę, że sensowna średnia jaką można wyciągnąć to 40-100µg/l. Łatwiej go wyczuć w piwach jasnych, lekkich i o stosunkowo ‚czystym’ zapachu, czyli nie przykrytym przez duże ilości estrów lub innych produktów fermentacji. Stąd wada ta jest często spotykana na przykład w pilsach. Nie bez znaczenia jest też oczywiście podatność osobnicza.

\chemfig{H$_{3}$C-[:45]C(-C(-[:45]CH$_{3}$)=[:315]O)=[:135]O}

Diacetyl – wzór strukturalny

Niektórzy smakosze uważają, że niskie stężenia diacetylu nie zawsze są wadą, a czasami wręcz wzbogacają bukiet smakowy. Najwyższy poziom tego związku dopuszcza się w piwach szkockich, ale minimalny poziom jest dopuszczalny też np. we wspomnianych czeskich pilsach. Zdarzają się też jego zaciekli przeciwnicy, którzy nie tolerują go w żadnej wyczuwalnej ilości i zawsze uznają za wadę.

Diacetyl to substancja z grupy diketonów wicynalnych, którego inna nazwa to też 2,3-butanodion. Chemikiem nie jestem i nie jest moją intencją rzucać niezrozumiałymi nazwami, ale jest to dla nas o tyle istotne, że nie jest on jedyną substancją z tej grupy występującą w piwie. Drugą jest 2,3-pentanodion. Jego próg wyczuwalności jest około 10 razy większy od progu diacetylu, stąd bardzo rzadko się o nim mówi. Ciekawostką jest jednak fakt, ten związek może również dokładać się do odczuwalności aromatu masła, a w przypadku laboratoryjnego pomiaru stężenia diacetylu w piwie, mierzy się zwykle łączne stężenie diketonów wicynalnych.

Jeśli nie wiesz jak pachnie i smakuje diacetyl kup dosyć łatwo dostępne w Polsce Lubuskie Jasne z browaru Witnica. Piwo to od kilku dobrych lat cieszy się zła sławą wzorcowego przedstawiciela tej wady.

lubuskie jasne

fot. www.browar-witnica.pl

Skąd się on bierze?

Diacetyl jest naturalnym składnikiem bukietu młodego piwa i jest produkowany przez drożdże, głównie w fazie adaptacji do środowiska (tak zwany ‚lag’) i rozmnażania. W wymienionych etapach drożdże produkują alfa-acetylomleczan, który następnie zamieniany jest w niezbędny im aminokwas – walinę. Niestety alfa-acetylomleczan nie jest przekształcany w całości. Jego część wycieka z komórek i dostaje się do piwa, gdzie pod wpływem tlenu zamieniana jest w diacetyl.

Innym źródłem diacetylu w piwie może być infekcja bakteryjna. Zwłaszcza bakteriami kwasu mlekowego z gatunku Pediococcus i niektórych szczepów Lactobacillus, które lubią produkować duże ilości tego związku, ale w przeciwieństwie do drożdży nie potrafią go potem eliminować. W tym wypadku aromatowi masła często towarzyszy kwaśny posmak kwasu mlekowego i zmętnienie piwa.

Poziom diacetylu jaki znajdzie się w młodym piwie na tym etapie zależy od:

  • szczepu drożdży – poszczególne szczepy różnią się skłonnością do jego produkcji. Istotna jest też ilość zmutowanych komórek i umiejętność flokulacji, o czym za chwilę.
  • warunków pracy drożdży – odpowiednia ilość gęstwy, wystarczające napowietrzenie brzeczki i ogólnie pojęte bezstresowe warunki dla drożdży gwarantują prawidłową pracę tych mikrobów, co przekłada się na wydzielanie diacetylu na akceptowalnym poziomie.
  • temperatury fermentacji – wyższa temperatura wzmaga jego produkcję, ułatwia jednak też jego późniejsza eliminację
  • odczynu pH brzeczki – tutaj sprawa ma się podobnie jak w przypadku temperatury. Niższe pH sprzyja zarówno szybszej przemianie alfa-acetylomleczanu w diacetyl jak i późniejszej eliminacji tego drugiego.

Eliminacja

Jak widzimy produkcja diacetylu jest nieunikniona, stąd kluczowa jest jego późniejsza eliminacja. Po dobrze przeprowadzonej fermentacji poziom tego związku spada poniżej progu wyczuwalności. Drożdże zamieniają diacetyl w acetoninę, a acetoninę w butanodiol, który w stężeniach spotykanych w piwie jest neutralny smakowo.

Diacetyl schemat

Uproszczony schemat powstawania i redukcji diacetylu

 

Skąd więc diacetyl w gotowym piwie i jak go uniknąć?

Odczuwalność aromatu masła w gotowym piwie wynika z faktu, że stosunek wyprodukowanego diacetylu do wyeliminowanego był na tyle wysoki, że jego zawartość w gotowym piwie przekracza próg wyczuwalności. Czynników wpływających na taki stan rzeczy może być kilka.

Zdecydowanie najczęstszy błąd to zbyt wczesne oddzielenie piwa od drożdży. Nawet jeśli fermentacja już się zakończyła i osiągnięty został zakładany ekstrakt końcowy, powinno się dać drożdżom kilka dni na rozkład ubocznych produktów fermentacji przed przelaniem piwa na fermentację cichą czy do butelek. Jest to o tyle kluczowe, że oprócz diacetylu eliminowane są tutaj też inne związki takie jak aldehyd octowy. W przypadku lagerów zalecane jest zrobienie tzw. przerwy diacetylowej, czyli podniesieniu temperatury o 5-10°C w końcowej fazie fermentacji, co skutecznie przyspiesza redukcję.

Innym możliwym źródłem niechcianego związku jest natlenianie piwa w późniejszych etapach produkcji, na przykład przy rozlewie. Pod wpływem tlenu pozostałości alfa-acetylomleczanu, które wcześniej nie uległy przemianie w diacetyl, będą mogły ulec jej teraz. Lekkie natlenienie z reguły nie jest problemem. W piwowarstwie domowym lub piwach refermentowanych ewentualnie nieduże ilości diacetylu mogą zostać jeszcze rozłożone w butelkach podczas leżakowania. Im większe natlenienie tym problem ten staje się bardziej realny.

Dokopałem się nawet kiedyś do badania, z którego wynikało, że w przypadku piwa filtrowanego, a co za tym idzie pozbawionego drożdży, diacetyl może pojawić się w zabutelkowanym piwie dopiero po upływie długiego czasu, towarzysząc innym, typowym aromatom starzenia piwa, takim jak mokry karton. Ma to wynikać właśnie z tego, że w starzejącym się piwie, które chcąc nie chcąc powoli ulega utlenieniu resztki alfa-acetylomleczanu zostają powolnie zamieniane w diacetyl. Ja sam się jednak się z takim przypadkiem nie spotkałem i z mojego doświadczenia diacetyl jeśli jest, to od początku albo w bardzo krótkim okresie od zabutelkowania. Wariant ten bardzo rzadko pojawia się w literaturze, więc ciężko wyciągnąć jakieś pewne wnioski, ale z pewnością jest on warty przemyślenia i dyskusji.

Problem z redukcją diacetylu może pojawiać się też w przypadku mocno flokujących (zbijających się na dnie) drożdży. Aby przeprowadzać skuteczną eliminację wystarczająca ich ilość musi znajdować się w piwie. W przypadku stosowanych obecnie komercyjnie drożdży nie jest to zbyt powszechny problem, jednak jeśli używamy wybitnie mocno flokującego szczepu, warto zwrócić na to uwagę.

Kolejną sprawą jest jakość gęstwy drożdżowej. Każde kolejne pokolenie obfituje w większą ilość zmutowanych komórek, które produkują więcej diacetylu, jednocześnie tracąc umiejętność jego eliminacji. Jest to jeden z kilku powodów, dla których nie powinno się używać tej samej gęstwy drożdżowej przez więcej niż kilka warek. Badania na ten temat przeprowadził S. Hoffmann, a ich wyniki prezentują się następująco:

diacetyl tabela

Źródło: S. Hoffmann, Brauwelt International (Brauwelt/Verlag, Nuremburg, Germany, 1985)

Jest to dosyć stare badanie, w którym użyto nieznanego szczepu dolnej fermentacji. Nie wiadomo na ile szlachetny był to szczep, więc występujących tu skrajnie wysokich wartości nie brałbym sobie do serca, warto jednak zwrócić uwagę na samą tendencję wzrostową.

Istotne jest też aby brzeczka miała odpowiednio wysoki poziom FAN (free amino nitrogen) czyli aminokwasów i peptydów niezbędnych drożdżom do prawidłowego rozwoju. Jednym z takich aminokwasów jest właśnie wspomniana wcześniej walina. Im większe jej stężenie, tym mniej drożdże będą musiały wyprodukować na własną rękę, a jak już wiemy produktem pośrednim takiej produkcji jest alfa-acetylomleczan, który jest także bezpośrednim prekursorem diacetylu. Źródłem FAN w piwie jest słód. Jeśli ten jest dobrej jakości problem nie powinien występować. Ryzyko pojawia się w piwach o małym ekstrakcie i dużym udziale surowców niesłodowanych.

Jeśli wszystkie powyższe czynniki zdają się być w porządku, a problem nadal występuje, trzeba wziąć pod uwagę wspomnianą już infekcję bakteryjną i przyłożyć większą uwagę do higieny w browarze.

I to by było na tyle

Niezmiernie mnie cieszy jeśli udało Ci się przebrnąć przez tę ścianę tekstu i dotrzeć aż tutaj. Mam nadzieję, że mechanizmy kryjące się za niesławnym diacetylem są Ci teraz bliższe, a zrozumienie ich pomoże w walce z tym związkiem, jeśli warzysz swoje piwo w domu.

Pamiętaj, że to dopiero pierwszy wpis z serii wad występujących w piwie. Jeśli nie chcesz przegapić kolejnych, polub mój profil na Facebooku i bądź na bieżąco.