Przemiany fermentacji i dojrzewania

Produkcja piwa
Etapy produkcji
Fermentacja
Dojrzewanie
Filtracja
Przemiany fermentacji i
dojrzewania
Drożdże
Drożdżom należy zapewnić:
Aminokwasy
Fosforany
Kwasy tłuszczowe
Cukry
Sole mineralne i mikroelementy
Tlen, w fazie początkowej
Przemiana materii u drożdży
Przemiany kluczowe dla jakości piwa:
Odfermentowanie cukrów i przemiany
węglowodanów
Przemiany ciał białkowych
Przemiany tłuszczów
Przemiany związków mineralnych
Odfermentowanie cukrów
Energia potrzebna jest do:
Budowy nowych komórek
Pobierania i przyswajania substancji z
otoczenia
Rozkładu i wydalania
Przemieszczania substancji wewnątrz
komórki
Odfermentowanie cukrów
Cykl beztlenowej glikolizy
Odfermentowanie cukrów
1.
Fosforylacja glukozy
heksokinaza
2. Izomeryzacja do 6-fosforanu fruktozy
Izomeraza fosforanu glukozy
ATP – adenozynotrifosforan
ATP i ADP
Zasada purynowa
(adenina)
Ryboza
NAD+ (A) i NADH (B)
Odfermentowanie cukrów
3. Kolejna fosorylacja (1,5 – difosforan
glukozy
fosfofruktokinaza
4. Rozpad do 3-fosforanu gliceraldehydu i
fosforanu dihydroksyacetonu
aldolaza fruktozo-1,6-bisfosforanu
Odfermentowanie cukrów
5.
Przekształcenie fosforanu dihydroksyacetonu w 3-fosforan
gliceraldehydu
izomeraza triozofosforanowa
6.
Przekształcenie aldehydu 3-fosfoglicerynowego w 1,3bisfosfoglicerynian z użyciem fosforanu nieorganicznego i
NAD+.
dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego
Odfermentowanie cukrów
7.
Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i
utworzenie ATP
kinaza fosfoglicerynianowa
8.
Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu w 2-fosfoglicerynian
fosfogliceromutaza
Odfermentowanie cukrów
9.
Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu i powstanie
fosfoenolopirogronianu (PEP)
enolaza
10.
Przeniesienie grupy fosforanowej z PEP na ADP i powstanie
ATP oraz pirogronianu
kinaza pirogronianowa.
Odfermentowanie cukrów
11.
Dekarboksylacja nieoksydacyjna kwasu pirogronowego
+ CO2
Dekarboksylaza pirogronianowa
12.
Przeniesienie atomów wodoru z NADH w obecności jonów Zn
CH3CH2OH
NADH+H+
Dehydrogenaza alkoholowa.
NAD+
Energia przemian
ATP  ADP: 30,5kJ/mol
Sumaryczna reakcja przemiany
glukozy
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + DG=-230kJ
Drożdże wykorzystują 2 przemiany
ADP w ATP, czyli 2x30,5=61kJ/mol
Reszta: 230-61=169kJ/mol wydziela
się jako ciepło!!! (4500-4700kJ/hl
piwa)
Przemiany ciał białkowych
Są źródłem alkoholi wyższych w piwie
Deaminacja
Dekarboksylacja
Redukcja
Przemiany lipidów
Lipidy służą do budowy nowych
komórek (błona komórkowa)
Intensywność przemian zależy od
napowietrzenia brzeczki
Przemiany węglowodanów
Kolejność pobierania: od prostych po
maltotriozę
Około 98% ulega fermentacji (2%na
oddychanie),
Około 0,25% maltozy jest
magazynowane - glikogen
Przemiany substancji
mineralnych
Fosfor –
budowa ATP i fosfolipidów
Buforowanie treści komórki
Niedobór zakłóca fermentację przez
spowolnienie namnażania
Przemiany substancji
mineralnych
Siarka (z siarczanów i tioaminokwasów)
nadmiar wydzielany w postaci SO2
Redukuje się je przez:
Mocne napowietrzenie brzeczki nastawnej
Kilkukrotne dodanie drożdży w fazie wysokich
krążków
Użycie drożdży bogatych w glikogen
Przemiany substancji
mineralnych
Inne
Potas – reakcje z ATP, pompa jonowa (H+ na K+)
Sód aktywuje wiele enzymów
Magnez – reakcje z fosforem
Wapń – opóźnia degenerację, ułatwia kłaczkowanie
Żelazo i mangan – ważne przy oddychaniu i pączkowaniu
Cynk – synteza białek i poprawna fermentacja
Azotany – są redukowane do trujących azotynów
Uboczne produkty fermentacji
Odpowiedzialne za bukiet młodego
piwa
Dwuacetyl
Aldehydy
Związki siarki
Tworzące bukiet piwa gotowego
Wyższe alkohole
Estry
Dwuacetyl (dwuketony)
Nadają nieczysty słodkawy smak
Aromat przypominający masło
Drożdże wytwarzają prekursory (acetomleczany)
Ilość zależy od szczepu, ilości drożdży i natlenienia
Prekursory w brzeczce przechodzą w dwuketony
(oksydowana dekarboksylacja) (sprzyja niskie pH,
wysoka temp., dopływ tlenu)
Redukcja – w komórkach drożdży
(dwuacetylacetoina butandiol)
Aktywne drożdże, szczep, wyższa temp.,
Maksymalny dopuszczalny poziom w piwie gotowym:
0,1mg/l
Aldehydy
Aldehyd octowy – zielone jabłko (etap
11)
Duża ilość jest skutkiem:
Intensywnej fermentacji
Podwyższonej temp. Fermentacji głównej
zwiększonej ilości drożdży
Fermentacja główna pod ciśnieniem
Słabe natlenienie
Alkohole wyższe (fuzle)
Powstają z
aminokwasów
hydroksy- i keto-kwasów
z cukrów poprzez octan.
Sprzyja im m.in.
Wysoka temp. fermentacji głównej
Niska zawartość azotu a-aminowego
Intensywne napowietrzenie brzeczki nastawnej
Wysoki ekstrakt początkowy
Estry
Najważniejsze:
Octan etylu
Octan izoamylu
Octan izobutylu
Octan beta-fenylu
Kapronian etylu
Kaprylan etylu
Estry
Typowa zawartość:
Piwa dolnej fermentacji do 60mg/dm3
Piwa górnej fermentacji do 80mg/dm3
Estry
Tworzeniu estrów sprzyja:
Zwiększony ekstrakt początkowy (>13%)
Zwiększone odfermentowanie
Słabe napowietrzenie brzeczki
nastawnej.
Wyższe temperatura fermentacji
Ruch piwa podczas fermentacji
Alkohole i estry
Ogólnie
na zawartość estrów wpływa głównie
jakość brzeczki nastawnej
Na zawartość alkoholi wyższych sposób
prowadzenia fermentacji i dojrzewania
Fenole
Kwas ferulikowy
4-winylogwaiakol
Związki siarki
H2S
Merkaptany
Aromat skunksowy (3-metylo-2-buten-1tiolu)
DMS
Kwasy organiczne
Z deaminacji aminokwasów
Wpływają na smak
Kwas masłowy
Kwas izowalerianowy
I inne...
Inne procesy i przemiany
fermentacji
Przemiany białek
Białka z drożdży żywych
Białka z autolizy
Zmiany pH
Obniżenie
Wzrost (podczas autolizy)
Zmiana potencjału redoks (spadek!)
Zmiana barwy (spadek o około 3EBC)
Wytrącanie ciał garbnikowych i
goryczkowych (straty od 25-30% do 50%)
Inne procesy i przemiany
fermentacji
Nasycenie CO2
Klarowanie