Mikroby w piwach kwaśnych

W myśl hasła „sour is new hoppy” kolejny wpis z serii Tajniki Piwa otwierać będzie niewielki cykl dotyczący piw kwaśnych i dzikich. Zanim jednak przejdziemy do omówienia jak zabrać się za warzenie tych niezwykle ciekawych stylów, warto zapoznać się z dosyć bogatym światem mikrobów, którym je zawdzięczamy.

fot. Shoko Muraguchi (CC), modified

Brettanomyces

Brettanomyces, czyli słynne dzikie drożdże, nazywane też często w skrócie bretami. To właśnie im zawdzięczamy wszystkie aromaty charakterystyczne dla piw dzikich, takie jak końska derka, stajnia czy nietypowe estry i fenole. Różnorodność gatunkowa Brettanomyces jest ogromna. Ilość szczepów prawdopodobnie przewyższa nawet tę znaną z klasycznych drożdży piwowarskich. Nie wszystkie jednak muszą dawać dobre rezultaty. Dzikie drożdże mogą być też odpowiedzialne za rujnujące piwo aromaty, na przykład apteczne lub fekalne. Rezultat oprócz użytego szczepu jest zależny też od dostępności substratów do powstawania estrów, czyli w głównej mierze od stężenia kwasów typowych dla piw dzikich, takich jak jak kwas octowy, kwas mlekowy czy kwas kaprylowy. W połączeniu z alkoholem tworzą one estry, które mogą być przyjemne, jak na przykład kaprylan etylu dający owocowe zapachy w klimacie moreli i gruszki, a także nieprzyjemne, takie jak octan etylu dający aromat zmywacza do paznokci.

Wbrew występującemu często przekonaniu, dzikie drożdże nie odgrywają większej roli w zakwaszaniu piwa. Można znaleźć przykłady piw dzikich fermentowanych w 100% przy użyciu Brettanomyces, które wcale nie posiadają podwyższonej kwaśności. Wyjątek stanowi tutaj sytuacja, w której mają one dostęp do tlenu. Produkują wtedy kwas octowy, który zwykle nie jest pożądany w piwach kwaśnych i w dużym stężeniu może spowodować, że piwo będzie zupełnie niepijalne. Sytuacja taka może nastąpić nawet jeśli piwo będzie już całkowicie odfermentowane, gdyż potrafią one produkować kwas octowy zarówno z cukrów jak i z etanolu. Z pomocą przychodzi tutaj biofilm formowany przez Brettanomyces na powierzchni fermentującego piwa, który chroni je przed dostępem tlenu.

Biofilm na powierzchni fermentującego piwa. Fot. naiserie (CC)

Dzikie drożdże potrafią fermentować dekstryny, czyli cukry złożone niefermentowalne przez klasyczne drożdże piwowarskie, tworzące większość cukrów resztkowych w klasycznych piwach i nadające im pełni. Stąd piwa zawierające Brettanomyces są z reguły ekstremalnie mocno odfermentowane, a ich ekstrakt końcowy potrafi być bliski zeru. Jest to jednak bardzo długotrwały proces. Większość z nich rozkłada także laktozę, więc jej użycie do zwiększenia słodyczy piw kwaśnych, podobnie jak robi się to z piwami tradycyjnymi (np. sweet stout) nie ma większego sensu.

Są one też zdolne do przyswajania składników odżywczych z klasycznych drożdży piwowarskich, gdy te umierają w wyniku autolizy, a uwalniane przez nie wówczas kwasy, takie jak kwas kaprylowy, mogą posłużyć jako substraty do produkcji nietypowych estrów.

Lactobacillus

Bakteria kwasu mlekowego, powszechnie używana też do produkcji jogurtów i innych przetworów mlecznych, a także różnych kiszonek, na przykład kapusty. Występuje naturalnie we florze jelitowej człowieka. To właśnie bakteriom z rodzaju Lactobacillus większość piw kwaśnych zawdzięcza swoją kwaśność. Produkują one czysty kwas mlekowy bez wprowadzania innych niepożądanych posmaków. Możemy je podzielić na homofermentatywne, które produkują tylko kwas mlekowy oraz heterofermentatywne, które produkują także alkohol i dwutlenek węgla i są nawet w stanie samodzielnie przefermentować lekkie piwa, bez udziału drożdży. Istnieją komercyjne przykłady Berliner Weisse stworzone w taki właśnie sposób (AKTUALIZACJA: nowsze badania wykazały, że takie piwa zawsze są nadkażone drożdżami, a Lactobacillus samodzielnie prawie nigdy nie obniża ekstraktu powyżej 1-2°Blg).

Lactobacillus. Fot. Shoko Muraguchi (CC)

Bakterie tego rodzaju są dosyć obojętne na obecność tlenu. Doskonale radzą sobie w warunkach beztlenowych, ale jego obecność nie wpływa na nie w znaczący sposób. Najbardziej optymalne są dla nich temperatury rzędu 38-49°C. Są wtedy w stanie bardzo szybko zakwasić brzeczkę, niestety przy użyciu razem z drożdżami nie możemy sobie pozwolić na takie temperatury i na efekt trzeba poczekać nieco dłużej. Lactobacillus są mocno podatne na właściwości antybakteryjne chmielu. Niektóre szczepy mogą być zabite przez wartości już tak niskie jak 8 IBU, ale występują też odporniejsze szczepy, zwłaszcza te występujące dziko w przyrodzie. Podatność na chmiel jest tym wyższa im niższe pH, stąd przy dużym udziale chmielu proces zakwaszania może początkowo wyglądać poprawnie, a potem stanąć. Potrafią one obniżyć pH piwa maksymalnie do wartości rzędu 3.4~.

Pediococcus

Pediococcus również jest bakterią produkującą kwas mlekowy, zachowuje się jednak trochę odmiennie od Lactobacillus. Potrafi zakwasić piwo jeszcze mocniej, z reguły dochodząc nawet do wartości bliskich 3.0 pH. Zakwasza jednak bardzo powolnie i potrzebuje na to wielu miesięcy. Mimo, że obie te bakterie produkują identyczny kwas mlekowy, kwaśność pochodzącą od Pediococcus jest często postrzegana jako bardziej agresywna i ostrzejsza nawet na podobnym poziomie pH, co nie zostało do końca wyjaśnione. Wiele ze szczepów jest wrażliwych na tlen w ilościach występujących w powietrzu.

W porównaniu do Lactobacillus są znacznie bardziej odporne na chmiel, ale mają też swoje wady. Przede wszystkim produkują duże ilości diacetylu, którego nie potrafią następnie wyeliminować. Z pomocą przychodzą tutaj omawiane na początku dzikie drożdże (Brettanomyces), które zajmują się tą czarną robotą za nie. Na niektórych etapach swojej pracy powodują też, że piwo staje się specyficznie oleiste, syropowate. Efekt ten doskonale widać na załączonym poniżej filmiku. Na szczęście i tutaj na ratunek przychodzą dzikie drożdże, które produkują enzymy przywracające piwo do normy.

W związku z powyższymi powodami Pediococcus są używane w zasadzie wyłącznie w połączeniu z Brettanomyces, które naprawiają cały bałagan wyrządzony przy ich pracy. Lactobacillus mają tutaj przewagę, gdyż mogą bez problemu pracować same i często są tak wykorzystywane, na przykład przy produkcji piw w stylach Berliner Weisse, Gose czy Lichtenheiner.

Acetobacter

Acetobacter jest również bakterią, ale w przeciwieństwie do tych omawianych przed momentem, produkuje nie kwas mlekowy, a kwas octowy – ten sam, który mogą produkować dzikie drożdże przy dostępnie tlenu. Dzieje się to w procesie utleniania etanolu. Jak już wspomniałem kwas octowy jest z reguły niepożądany w piwie. Jego minimalna ilość jest mile widziana w zasadzie tylko w piwach flandryjskich (Flanders Red Ale, Oud Bruin). Inne piwa kwaśne przy wzorowym wykonaniu nie powinny przejawiać w ogóle octowego charakteru. W związku z tym Acetobacter to mikrob, którego de facto nie używamy przy produkcji piw kwaśnych, a raczej staramy się z nim walczyć.

Występuje on naturalnie w powietrzu, stąd kluczowe przy fermentacji piw kwaśnych jest maksymalne ograniczenie kontaktu z nim piwa. Z pomocą przychodzi tutaj warstwa dwutlenku węgla produkowana podczas fermentacji burzliwej i wspomniany biofilm wykształcany przez dzikie drożdże. Istotne jest też tworzywo z jakiego wykonane są fermentory. Plastik na dłuższą metę jest zbyt przepuszczalny dla powietrza, dlatego stosujemy z reguły szklane balony. Przy sprzyjających warunkach, czyli wystarczającej ilości tlenu i odpowiedniej temperaturze (optymalna to 25-30°C) Acetobacter jest w stanie mocno zakwasić i zrujnować piwo w ciągu kilku dni.

Warto również pamiętać, że kwas octowy jest prekursorem do powstawania octanu etylu, w związku z czym nasze piwo może skończyć jako niezbyt apetyczny napój o smaku octu i zmywacza do paznokci. Jeśli ktoś chciałby dodać bakterii z rodzaju Acetobacter do piwa, wystarczy dolać odrobinę octu, nie widzę jednak sensownego powodu, dla którego ktoś miałby to robić. W przypadku braku octowego charakteru w piwach flandryjskich są dużo bezpieczniejsze metody na uzyskanie jego optymalnej ilości.

Enterobacter

Enterobakterie to szeroka grupa gram-ujemnych bakterii. Są to mikroby charakterystyczne dla produkcji lambików tradycyjną fermentacją spontaniczną, czyli przez wystawianie brzeczki na działanie powietrza i zaczerpnięcie z niego całej flory bakteryjnej odpowiedzialnej za fermentację i profil smakowy piwa. W przypadku lambików ich działalność jest uwidoczniona najbardziej w pierwszych miesiącach fermentacji, kiedy piwo jest młode.

Enterobacter. Fot. Nathan Reading (CC)

Fermentują one glukozę produkując szereg składników ubocznych, takich jak kwas octowy, kwas mlekowy, kwas bursztynowy, acetonina i wiele innych, co przekłada się na wiele niezbyt przyjemnych posmaków w piwie określanych jako selerowe, spleśniałe czy dymne. Wzrost stężenia alkoholu wyprodukowanego przez drożdże i spadek pH powoduje zatrzymanie ich aktywności i śmierć w dalszych fazach fermentacji.

Jak widzimy enterobakterie nie wnoszą w zasadzie nic pozytywnego do bukietu piwa, mimo to niektórzy uważają, że substancje przez nie produkowane w odpowiednich stężeniach przyczyniają się do złożoności smakowej oryginalnych lambików i wytworzenie tychże zachowując w pełni autentyczny profil smakowy jest bez nich niemożliwy. Problemem jest tutaj fakt, że wiele z nich jest dla człowieka chorobotwórczych. Przykładem choroby wywoływanej przez bakterię z rodzaju Enterobacter jest chociażby Salmonella. Enterobakterie występujące w oryginalnych lambikach z rejonu Pajottenland są uważane za nieszkodliwe dla zdrowych ludzi. Flora bakteryjna występująca w powietrzu w naszych okolicach, a tym bardziej w domach, może być jednak zgoła inna, stąd próby z odtworzeniem oryginalnej fermentacji spontanicznej mogą być nieco ryzykowne, zarówno dla profilu smakowego piwa jak i naszego zdrowia. Enterobakterie są również niezbyt chętnie wykorzystywane przez producentów w mieszankach kultur do produkcji lambików, więc ich faktyczny wpływ na ich smak pozostaje trudny do zbadania i nieco dyskusyjny.

Inne

Piwa kwaśne i dzikie zawierają też często szereg innych organizmów, mniej istotnych niż powyższe lub niekoniecznie będących typowymi tylko dla nich. Są to między innymi:

• Saccharomyces – zdecydowana większość piw kwaśnych zawiera też klasyczne drożdże piwowarskie z rodzaju Saccharomyces. Piwa produkowane tylko przy użyciu dzikich drożdży i/lub bakterii dalej stanowią niszę. Saccharomyces odpowiadają za odfermentowanie większości cukrów, gdyż Brettanomyces potrafią nadać piwu wiele swojego charakteru nawet bez wyraźnego spadku ekstraktu.
• Drożdże winiarskie – niektóre browary rzemieślnicze, głównie na zachodzie, wykorzystują czasami również drożdże winiarskie dla zwiększenia bogactwa smakowego piw kwaśnych, które wprowadzają trochę posmaków owocowych typowych dla danego szczepu. Drożdże winiarskie bywają też wykorzystywane do refermentacji w butelkach.
• Drożdże Sherry – jeszcze innym rodzajem drożdży, występującym chociażby w mieszankach kultur lambikowych firmy Wyeast są drożdże do Sherry. Te również wzbogacają bukiet smakowy. Mówi się, że wprowadzają aromaty oscylujące wokół migdałów czy orzechów. Wykazują również wysoką tolerancję na alkohol.
• Bakterie malolaktyczne – wykorzystywane niezbyt często ale warto wiedzieć o ich istnieniu. Bakterie malolaktyczne to bakterie zdolne do zamiany kwasu jabłkowego w kwas mlekowy. Kwas jabłkowy występuje w piwach kwaśnych z dodatkiem owoców, takich jak Kriek czy Framboise i ma on dosyć agresywny charakter znany nam chociażby z kwaśnych żelków i cukierków. Jeśli przyjmie on zbyt dominującą rolę w piwie, możemy ratować się właśnie tymi bakteriami. Co prawda Lactobacillus i Pediococcus również mogą się poszczycić tą umiejętnością, ale w momencie wprowadzenia owoców są one z reguły już zbyt wykończone wcześniejszą pracą. Temat fermentacji malolaktycznej z tego co mi wiadomo jest zdecydowanie bliższy winiarzom i właśnie szukając w ofercie drożdży do wina firm takich jak Wyeast czy White Labs możemy je nabyć.

Warzenie piw kwaśnych i dzikich

Teraz, gdy wiemy już jakie organizmy stoją za piwami kwaśnymi i za co odpowiadają warto zastanowić się jak skutecznie uwarzyć takie piwo w domu. Ten temat w niedalekiej przyszłości zostanie poruszony w osobnym wpisie na blogu. Jeśli nie chcesz go przegapić, polub mój profil na facebooku.