Warzenie piw dzikich. Część 1: Brettanomyces.

Wpisem tym rozpoczynam obszerny, trzyczęściowy poradnik poruszający tematykę warzenia piw z udziałem dzikich drożdży. Choć szczepem dzikim można nazwać w zasadzie każdy różniący się od tych szlachetnych piwowarskich, to stosując to określenie mamy zwykle na myśli organizmy z konkretnego rodzaju – Brettanomyces. Zawdzięczamy im charakterystyczne aromaty końskiej derki, stajni czy specyficznej owocowości, które utożsamiamy właśnie z piwami dzikimi. We wpisie tym i jego kontynuacjach wyrażenia Brettanomyces i dzikie drożdże będę więc stosował zamiennie, mając na myśli tę konkretną grupę organizmów.

Na wstępie chciałbym zaznaczyć, że pomimo iż drożdże dzikie często możemy spotkać w piwach kwaśnych, to nie są one odpowiedzialne za samo zakwaszanie. Powiemy sobie tutaj co nieco o używaniu ich razem z bakteriami kwasu mlekowego, ale jeśli interesuje Cię przede wszystkim szybkie i łatwe uzyskanie piwa kwaśnego, a niekoniecznie dzikiego, to polecam najpierw zapoznać się z analogiczną serią artykułów o warzeniu piw kwaśnych.

W tej części skupimy się na samych Brettanomyces. Są to organizmy na tyle odbiegające od klasycznych drożdży piwowarskich, że zrozumienie ich charakterystyki jest niezbędne, aby poprawnie się z nimi obchodzić. W części drugiej omówimy gruntownie kwestie bardziej praktyczne, czyli różne podejścia do fermentacji z ich użyciem, a w trzeciej przedstawię najczęściej napotykane przy tym problemy i sposoby na ich eliminację.

Brettanomyces – opis ogólny

Brettanomyces po raz pierwszy rozpoznano w angielskich, długo leżakowanych piwach typu ale, skąd wzięła się ich nazwa, oznaczająca z greki „british fungus”, czyli „brytyjski grzyb”. Kojarzy się je jednak głównie ze specjalnymi piwami belgijskimi. W stylach takich jak lambic, gueuze czy flanders red ale odgrywają one kluczową rolę, wprowadzając charakterystyczne dla siebie nuty owocowo-stajenne. Ogół aromatów produkowanych przez dzikie drożdże bywa określany angielskim przymiotnikiem “funky”.

brettanomyces

Brettanomyces pod mikroskopem. Fot. eurekabrewing.wordpress.com (CC)

Trzeba pamiętać, że szczepów Brettanomyces są tysiące, podobnie jak szlachetnych drożdży piwowarskich. Zupełnie inne piwo otrzymamy przecież na amerykańskim szczepie neutralnym, a zupełnie inne na estrowym belgijskim, mimo że oba należą do tej samej rodziny – Saccharomyces. Analogiczna sytuacja występuje w przypadku Brettanomyces, których mniej szlachetne odmiany mogą dawać bardzo nieprzyjemne aromaty, np. apteczne czy plastikowe. Dochodzi do tego fakt, że otaczają nas one ze wszystkich stron. Występują między innymi na skórkach owoców i są przenoszone przez owady. Czynniki te powodują, że okazjonalnie są przyczyną niechcianych infekcji, stąd przez wiele lat uważane były za największych wrogów piwowara.

Z biegiem czasu udało się jednak wyselekcjonować i rozpropagować pewną wąską pulę szczepów, dających wyłącznie pozytywne aromaty. Pozwoliło to na tworzenie piw przypominających belgijskie lambiki na całym świecie, w tym w zaciszach domowych. Na fali nabierającej impetu piwnej rewolucji zyskały sobie one wielu sympatyków, którzy poszli o krok dalej. Popularne stało się dodawanie wyselekcjonowanych szczepów Brettanomyces do stylów nie będących tradycyjnie dzikimi. Efekty często okazywały się zaskakująco dobre, dlatego obecnie drożdże te bywają wykorzystywane we wszystkich możliwych stylach, a jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia piwowara. Piwa tego typu mają przeważnie w nazwie przedrostki takie jak „Brett” czy „Wild”, co pozwala odróżnić je od wersji klasycznych.

Kluczowe produkty pracy Brettanomyces

Brettanomyces produkują mnóstwo związków chemicznych, które potrafią zdecydowanie wpłynąć na charakter piwa. Najważniejsze z nich to:

Estry

Większość z nich wnosi przyjemne aromaty owocowe. Produkowane są też przez wszelkie inne drożdże piwowarskie, jednak w przypadku drożdży dzikich ich spektrum jak i intensywność potrafią być o wiele wyższe. Mogą być to aromaty owoców tropikalnych, ananasa, agrestu, winogron i wielu innych. Chociaż pozornie wydaje się, że tego typu nuty można uzyskać w piwach „czystych”, to w praktyce owocowość pochodząca od Brettanomyces jest na tyle specyficzna, że nieco bardziej doświadczony degustator bez problemu ją rozpozna. Estry mogą też przybierać mniej oczywiste aromaty, np. miętowe, rumowe czy gumy balonowej, a czasami stają się nieprzyjemnie rozpuszczalnikowe.

Kluczowe estry produkowane przez dzikie drożdże, to m. in. octan etylu, mleczan etylu, maślan etylu, heksanian etylu, izowalerian etylu, 2-metylomaślan etylu czy octan fenetylu. W przeciwieństwie do niektórych szczepów szlachetnych, Brettanomyces nie produkują znaczących ilości octanu izoamylu, czyli estru dającego charakterystyczne dla bawarskiego hefe-weizena aromaty bananowe. Co więcej, potrafią one go całkiem skutecznie rozkładać, stąd uzyskanie jednocześnie aromatów dzikich i bananowych jest bardzo ciężkie.

\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_{3}-[:-30](-[6]OH)-[:30](=[2]O)-[:-30]O-[:30]-[:-30]CH_{3}}}{mleczan etylu}\hspace{45pt}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_{3}-[:30](-[2]CH_{3})-[:-30]-[:30](=[2]O)-[:-30]O-[:30]-[:-30]CH_{3}}}{izowalerian etylu}

Fenole

Druga, równie istotna składowa bukietu w piwach dzikich to fenole. Związki te również znamy z piw klasycznych. Będzie to np. aromat goździka w hefe-weizenach czy charakterystyczna dla stylów belgijskich pieprzność. To co wyróżnia Brettanomyces w stosunku do szczepów szlachetnych, i jednocześnie jest jedną z ich najistotniejszych zdolności, to umiejętność przekształcania fenoli winylowych w ich etylowe pochodne. To właśnie one odpowiadają za całą gamę aromatów typowych dla piw dzikich, przywodzących na myśl konia czy stajnię.

\schemestart \chemname{\chemfig[][scale=0.5]{*6(-(-(=[:330]-[:270](-[:225]OH)=[:315]O))=-=(-OH)-=)}}{kwas p-kumarynowy}\arrow{->[\parbox{5cm}{\centering \tiny dekarboksylaza\\cynamonowa}]}[,1.6]\chemname{\chemfig[][scale=0.5]{ *6(-(-(=[:330]CH_{3}))=-=(-OH)-=)}}{4-winylofenol}\arrow{->[\parbox{5cm}{\centering \tiny \color{blue}reduktaza\\winylofenolowa}]}[,1.6]\chemname{\chemfig[][scale=0.5]{ *6(-(-(-[:330]CH_{3}))=-=(-OH)-=)}}{\color{blue}4-etylofenol} \schemestop\par

Schemat powstawania fenoli etylowych z winylowych pochodnych. Część drożdży szlachetnych, np. weizenowe i belgijskie, potrafi zamieniać niektóre kwasy w odpowiadające im winylowe fenole, ale tylko Brettanomyces produkują reduktazy umożliwiające ostatni krok.

Nie zawsze jednak musi być kolorowo. Zbyt wysokie stężenia lub nieprawidłowe proporcje odpowiednich fenoli etylowych mogą przechodzić w aromaty apteczne, plastikowe czy przypominające nieprzyjemną wędzonkę. Te są charakterystyczne dla nieszlachetnych szczepów dzikich, które zadomawiają się w piwie w wyniku infekcji. Wyselekcjonowane odmiany trafiające na rynek powinny dawać wyłącznie aromaty z pozytywnego końca tego spektrum.

Produkcja fenoli etylowych przez Brettanomyces jest tym większa, im więcej winylowych prekursorów mają one do dyspozycji. Jeśli więc chcemy uzyskać intensywne aromaty końskie, powinniśmy przeprowadzać fermentację wstępną drożdżami belgijskimi, które specjalizują się w ich wytwarzaniu.

Najważniejsze fenole produkowane przez dzikie drożdże, to m.in. 4-etylofenol, 4-etylogwajakol i 4-etylokatechol.

\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{*6(-(-(-[:330]CH_{3}))=-=(-OH)-=)}}{4-etylofenol}\hspace{45pt}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{*6(-(-(-[:330]CH_{3}))=-(-OCH_{3})=(-OH)-=)}}{4-etylogwajakol}

Kwasy

Większość kwasów największe stężenia osiąga na początku działalności Brettanomyces, a z upływem czasu zamieniane są one w estry, są bowiem (obok alkoholi) ich głównymi prekursorami. Synteza ta nie pochłania jednak całości dostępnych kwasów. Pozostała część może w lekkim stopniu manifestować swoje cechy aromatyczne. Mowa tu o raczej nieprzyjemnych nutach, takich jak octowe, potu, kozie czy sera pleśniowego. Na szczęście przy dobrze poprowadzonej fermentacji nie dają się one bezpośrednio we znaki, a jedynie budują kompleksowość piwa i regulują jego pH, pozostając na poziomach podprogowych. Z kolei powstałe z nich estry, jak już wiemy, pachną przeważnie znacznie przyjemniej.

Najważniejsze kwasy produkowane przez Brettanomcyes to, m. in. kwas octowy, kwas izowalerianiowy, kwas kaprylowy czy kwas heptanowy.

\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_{3}-[:30](=[2]O)-[:-30]OH}}{kwas octowy}\hspace{45pt}\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{CH_{3}-[:30](-[2]CH_{3})-[:-30]-[:30](=[2]O)-[:-30]OH}}{kwas izowalerianowy}

Inne

Estry, fenole, i w nieco mniejszym stopniu kwasy, wydają się być najważniejszymi z sensorycznego punktu widzenia produktami dzikich drożdży. Nie należy jednak zapominać, że są to organizmy o wielu skomplikowanych ścieżkach metabolicznych, z których dużej części jeszcze dobrze nie poznaliśmy. W wyniku ich pracy powstają także aldehydy, alkohole wyższe, terpeny i rozmaite inne związki, które mogą w pewnym stopniu wpływać na to jak postrzegamy finalne piwo.

Inne związki, które podejrzewa się o odczuwalny wpływ na smak piw dzikich to, m. in. alkohol fenyloetylowy, fenylacetaldehyd czy bisabolen.

\chemname{\chemfig[][scale=0.75]{*6(-=-(-(-[:-30](-[:30]OH)))=-=)}}{alkohol fenyloetylowy}

Cechy charakterystyczne

Wysoka odporność na warunki środowiskowe

Brettanomyces to najwięksi twardziele w całym mikrobiologicznym piwnym światku. Są w stanie przetrwać stężenia alkoholu rzędu 14-15%, pH bliskie 2.0 oraz skrajnie niskie poziomy cukrów i związków azotowych. Którykolwiek z tych czynników byłby w stanie zahamować pracę zdecydowanej większości innych drożdży lub bakterii. Mocne chmielenie również nie robi na nich żadnego wrażenia. Ta niezwykła odporność ma swoje dobre jak i złe strony.

Zalety są oczywiste – możemy dodać je w zasadzie do dowolnego piwa. Wysokoalkoholowego, nadzwyczaj kwaśnego czy bardzo mocno odfermentowanego, a te i tak zrobią swoje. Brettanomyces świetnie radzą sobie też w brzeczce zakwaszanej przed fermentacją.

Ta sama cecha staje się wadą, kiedy warzymy w domu równolegle piwa czyste. Musimy wtedy bardzo uważać, żeby przypadkowo nie wprowadzić do nich dzikusów. Najlepiej mieć drugi, osobny zestaw sprzętu do operowania na piwach zawierających Brettanomyces. Niektórzy stosują ten sam bardzo dokładnie przykładając się do dezynfekcji, ale jest to zawsze stąpanie po kruchym lodzie. Historii znajomych piwowarów, którym przypadkiem „zdziczała” cała warka, znam więcej niż wystarczająco, żeby jednak polecić używanie osobnego zestawu. Dotyczy to rzecz jasna tylko tych elementów, które mają kontakt z piwem już po gotowaniu, czyli przede wszystkim fermentorów i wszelkich węży czy kraników.

O niezrównanym harcie ducha tych mikrobów mogą boleśnie przekonać się także osoby używające wyłącznie klasycznych szczepów szlachetnych. Jak wspominałem wcześniej, dzikie drożdże otaczają nas ze wszystkich stron i czasami powodują infekcje. Są przy tym wyjątkowo nieprzyjemne, bo o ile inne mikroorganizmy najczęściej zakażają brzeczkę zanim fermentacja się rozpocznie, a przefermentowane piwo podczas kolejnych transferów jest już w miarę bezpieczne, tak dla Brettanomyces nie robi to żadnej różnicy i mogą się one rozwinąć nawet już w butelkach. Gdy przytrafi nam się tego typu infekcja, bardzo łatwo przenieść ją na kolejne warki i często trzeba ratować się mocniejszą chemią, np. wodorotlenkiem sodu.

Na marginesie warto dodać, że Brettanomyces w normalnych warunkach nie produkują przetrwalników. Błędny jest zatem przytaczany czasami wniosek, że ich duża odporność wynika właśnie z tej zdolności.

Wpływ na profil piwa przy niskiej ilości komórek

Opisane w powyższym akapicie nieprzyjemności uwypukla zdolność Brettanomyces do wpływania na smak piwa przy bardzo niewielkiej ilości żywych komórek. Zastanawialiście się kiedyś dlaczego nie zdarzają się infekcje pomiędzy różnymi szczepami szlachetnych Saccharomyces? Na przykład warzymy weizena, a przez niedokładną dezynfekcję w kolejnym piwie jakim jest APA otrzymujemy aromaty bananowe i goździkowe?

Nie dochodzi do takich sytuacji, ponieważ ilość Saccharomyces potrzebna do wpłynięcia na smak jest liczona w milionach, podczas gdy zaledwie kilkutysięczna populacja Brettanomyces potrafi już znacząco zmienić profil piwa. Takie ilości są w stanie przetrwać mało skrupulatną dezynfekcję. A nawet jeśli na początku będzie ich zbyt mało, to mogą powoli namnażać się w środowisku opanowanym przez inne drożdże i dać o sobie znać po jakimś czasie. Odróżnia je to od Saccharomyces, które zwykle są nieaktywne gdy inny szczep wiedzie prym.

Wpływ na profil piwa przy małej ilości pożywienia

Powtarzany często mit mówi, że stosując Brettanomyces do fermentacji wtórnej najlepiej przefermentować piwo najpierw mało żarłocznym szczepem, tak aby uzyskać wysoki ekstrakt końcowy, a co za tym idzie, zostawić jak najwięcej pożywienia dla dzikusów. Jedyne co możemy w ten sposób uzyskać, to wydłużenie czasu potrzebnego na pełne odfermentowanie piwa. Ilość cukrów, które dostarczymy dzikim drożdżom ma marginalny wpływ na produkowane przez nie aromaty. Potrafią one wytworzyć naprawdę duże ilości “funku” konsumując przy tym zaskakująco niewiele pożywienia. Co więcej, w przypadku braku pokarmu w postaci cukrów część szczepów potrafi żywić się etanolem lub niektórymi kwasami.

Konsumpcja cukrów złożonych

Brettanomyces są w stanie rozkładać cukry złożone, niedostępne dla szczepów klasycznych. Powoduje to, że piwa powstałe z ich udziałem są przeważnie bardzo wysoko odfermentowane (ekstrakt pozorny nawet poniżej 0°Blg), a zatem mało treściwe. Jest to jednak w pewnym stopniu zależne od sposobu prowadzenia fermentacji, o czym powiemy sobie szerzej w kolejnej części. Niektóre szczepy konsumują także laktozę. Jej użycie w piwach dzikich może być więc pozbawione sensu.

Zdolność ta niesie za sobą kolejną niemiłą konsekwencję, jeśli dzikie drożdże dostaną się do naszego piwa przez przypadek. Powolny rozkład cukrów złożonych już po zabutelkowaniu może w końcu skutkować wybuchającymi butelkami.

Dzikie drożdże potrafią konsumować nawet tak specyficzne cukry, jak znajdująca się w drewnie celuloza. Doskonałym środowiskiem do ich rozwoju są więc dębowe beczki. Sytuacje, w których jakieś piwo leżakowane w beczce przypadkowo „dziczeje” nie należą do rzadkości. Potrafią one wniknąć w drewno na głębokości bliskie 1 centymetra i przetrwać tam długie lata.

Brak produkcji glicerolu

Klasyczne drożdże Saccharomyces posiadają zdolność produkcji glicerolu. Jest to substancja o syropowatej konsystencji, która zmienia odczucie w ustach piwa, podnosząc nieco jego treściwość. Dzikie drożdże przeważnie są pozbawione tej umiejętności. Jeśli nawet produkują glicerol, to zatrzymują go wewnątrz komórki jako źródło energetyczne, nie dopuszczając do jego wycieknięcia do środowiska. Przy tym samy ekstrakcie końcowym piwo na dzikich drożdżach będzie więc wydawać się bardziej wodniste, niż tak samo odfermentowane piwo tradycyjne, co jeszcze bardziej wzmaga niską treściwość wynikającą z wysokiego odfermentowania.

Rozkład glikozydów

Bardzo istotną zdolnością niektórych szczepów Brettanomyces, z której mało kto zdaje sobie sprawę, jest produkcja beta-glukozydazy, czyli enzymu umożliwiającego rozkład glikozydów. Glikozydy to związki chemiczne składające się z tzw. aglikonu (którym może być szereg różnych substancji aromatycznych) związanego z cząsteczką cukru. To wiązanie „blokuje” potencjał zapachowy aglikonu i w takiej postaci glikozydy nie wnoszą nic do piwa. Sytuacja zmienia się jednak w momencie przecięcia wiązania. Otrzymujemy wtedy wolną cząsteczkę cukru i uwalniamy również aglikon, który zaczyna manifestować swoje cechy aromatyczne.

Piwo dzikie z jeżynami

Fermentacja piwa dzikiego z jeżynami. Widoczny charakterystyczny dla Brettanomyces biofilm.

Źródłami glikozydów w piwowarstwie są głównie owoce, a w mniejszym stopniu także drewno, chmiel i przyprawy. Jeśli dodamy któryś z tych składników do piwa zawierającego dzikie drożdże, możemy spodziewać się nie tylko wniesienia smaku samych dodatków, ale też szeregu nowych niuansów wynikających właśnie z rozkładu glikozydów. A niuanse te wcale nie są bez znaczenia. Istnieje badanie potwierdzające w ślepym teście, że różnica w piwie z wiśniami jest wyraźna. Co więcej, większość konsumentów preferowało właśnie to piwo, w którym zaszedł rozkład glikozydów. Jak widzimy, dzikie drożdże wnoszą nie tylko aromaty, które same produkują podczas fermentacji, ale mogą wyciągnąć także dużo dobrego z innych dodatków. Właśnie to powoduje, że piwa z ich udziałem bywają niezwykle kompleksowe.

Produkcja kwasu octowego

Brettanomyces potrafią produkować znaczne ilości kwasu octowego. W większości stylów jest to zjawisko niepożądane. W nieprzesadnych stężeniach jest on uznawany za cechę pozytywną we flanders red ale oraz niektórych nowofalowych piwach dzikich, którym nadaje nieco charakteru i bardziej złożonej kwaśności. W dużych ilościach robi się jednak bardzo nieprzyjemny. Oprócz smaku octu zaczyna wnosić także wyraźne pieczenie w przełyku, a w skrajnych sytuacjach dochodzi jeszcze posmak rozpuszczalnika, wynikający z częściowej estryfikacji kwasu octowego do octanu etylu. Cechy te potrafią uczynić piwo kompletnie niepijalnym.

Na szczęście ilość powstałego kwasu octowego jest ściśle zależna od dostępności tlenu. Mając to na uwadze, możemy stosować praktyki, które ograniczą jego występowanie do minimum. O tym jednak powiemy sobie więcej w trzeciej części cyklu.

Konsumpcja tlenu

Dzikie drożdże bardzo chętnie konsumują tlen i robią to praktycznie w każdej fazie swojego żywota. Radzą sobie z tym o wiele lepiej od klasycznych Saccharomyces, które po skończeniu fermentacji, kiedy już wygodnie rozsiądą się na dnie, zabierają się do tego bardzo niechętnie. Ma to głównie znaczenie już po zabutelkowaniu, kiedy tlen dostający się do butelki w wyniku dyfuzji jest konsumowany zanim zdąży wyrządzić większe szkody. Przekłada się to na wolniejsze powstawanie wad wynikających z utleniania oraz dłuższe zachowanie świeżych aromatów chmielowych w piwach dzikich w stosunku do piw klasycznych.

Redukcja aromatów autolizowych

Szlachetne drożdże Saccharomyces przebywając długie miesiące w niekorzystnych warunkach lub będąc w bardzo słabej formie, mogą w końcu ulec autolizie. W dużym skrócie jest to śmierć komórki drożdżowej, następująca wraz z „wypluciem” na zewnątrz tego co się w niej znajduje. Skutkuje to powstaniem w piwie nieprzyjemnych aromatów mięsnych czy spalonego mleka. Jest to problem znacznie rzadszy niż się powszechnie wydaje, ale przy tych piwach dzikich, które leżakują wiele miesięcy, i które zawierają także Saccharomyces, obawa może być uzasadniona. Na szczęście problem rozwiązuje się sam. Okazuje się, że Brettanomyces w takich sytuacjach zamieniają się w kanibali i chętnie konsumują to, co wydostało się z ich mniej wytrzymałych kuzynów, eliminując przy tym niekorzystne aromaty.

Wytwarzanie biofilmu

Brettanomyces mają zdolność wytwarzania biofilmu, czyli powierzchniowych skupisk komórek połączonych substancjami pozakomórkowymi, takimi jak np. białka. Tego typu struktury mogą budować nie tylko one, ale również różnej maści bakterie i inne rodzaje nieszlachetnych drożdży. Wystąpienie biofilmu na piwie „czystym” jest więc zawsze oznaką infekcji, przez co tego typu obrazki potrafią spędzać sen z powiek piwowarów. W przypadku użycia dzikich drożdży takie zjawisko jest jednak zupełnie normalne. Po pewnym czasie obcowania z piwami dzikimi widok ten zamiast lęku zaczyna budzić ekscytację, a przez zaprawionych w bojach wielbicieli Brettanomyces ładniejsze przykłady są uważane niemal za dzieła sztuki. Trzeba jednak pamiętać, że występowanie biofilmu lub jego brak w żadnym stopniu nie świadczy o poprawności przebiegu fermentacji.

Teraz, gdy mamy już solidną wiedzę o Brettanomyces i ich nietypowych zachowaniach, możemy przejść do sedna, a więc zagadnień związanych z ich użyciem w praktyce. O tym już za tydzień w kolejnej części cyklu. Jeśli nie chcesz jej przegapić, polub mój profil na facebooku.