Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Взвешивание хмеля

В химических соединениях в пиве придать ему характерный вкус, запах и внешний вид. Большинство соединений в пиве происходит в результате метаболической активности растений и дрожжей, поэтому они рассматриваются в областях биохимии и органической химии . [1] Основным исключением является то, что пиво содержит более 90% воды, а минеральные ионы в воде (жесткость) могут существенно повлиять на вкус. [2]

Ингредиенты [ править ]

Для приготовления пива в процессе пивоварения используются четыре основных ингредиента .

Углеводы [ править ]

Источник углеводов - важная часть пива, потому что одноклеточные дрожжевые организмы превращают углеводы в энергию для жизни. Дрожжи метаболизируют источник углеводов с образованием ряда соединений, включая этанол . Процесс пивоварения начинается с соложения и затирания , при котором длинные углеводы в зерне ячменя расщепляются на более простые сахара . Это важно, потому что дрожжи могут метаболизировать только очень короткие цепи сахаров. [3] Длинные углеводы - это полимеры, большие разветвленные связи одной и той же молекулы снова и снова. В случае ячменя чаще всего встречаются полимеры, называемые амилопектином.и амилоза, состоящая из повторяющихся связей глюкозы. В очень больших временных масштабах (термодинамически) эти полимеры разрушались бы сами по себе, и не было бы необходимости в процессе соложения. [4] Процесс обычно ускоряется за счет нагрева зерна ячменя. [3] Этот процесс нагревания активирует ферменты, называемые амилазами . Форма этих ферментов, их активный центр , дает им уникальную и мощную способность ускорять эти реакции разложения более чем в 100000 раз. Реакция, происходящая в активном центре, называется гидролизом.реакция, которая представляет собой расщепление связей между сахарами. Повторный гидролиз расщепляет длинные полимеры амилопектина на более простые сахара, которые могут перевариваться дрожжами. [4]

Амилопектин состоит из множества молекул глюкозы, связанных между собой 1,6- или 1,4-связями.

Хмель [ править ]

Хмель - это цветы растения хмеля Humulus lupulus . Эти цветы содержат более 440 эфирных масел, которые придают пиву негорький аромат. [4] Однако отчетливая горечь, особенно характерная для светлых элей, происходит от семейства соединений, называемых альфа-кислотами (также называемыми гумулонами ) и бета-кислотами (также называемыми лупулонами). Обычно пивовары считают, что α-кислоты придают пиву приятную горечь, тогда как β-кислоты считаются менее приятными. [4] α-кислоты изомеризуются в процессе кипения в изображенной реакции. Шестичленное кольцо в гумулоне изомеризуется в пятичленное кольцо, но обычно не обсуждается, как это влияет на воспринимаемую горечь.

Гумулон - это альфа-кислота и один из основных ароматических компонентов хмеля. Химия пива часто касается реакций таких молекул и того, как лучше контролировать их для лучшего вкуса. [5]

Дрожжи [ править ]

Химические структуры, показывающие ферментацию этанола

В пиве существенным фактором являются метаболические отходы дрожжей. В аэробных условиях дрожжи будут использовать простые сахара из процесса соложения в гликолизе и отправлять основной органический продукт гликолиза (пируват) в углекислый газ и воду посредством клеточного дыхания, многие домашние пивовары используют этот аспект метаболизма дрожжей для карбонизации своего пива. . Однако в анаэробных условиях дрожжи не могут использовать конечные продукты гликолиза для выработки энергии клеточного дыхания. Вместо этого они полагаются на процесс, называемый ферментацией. Ферментация превращает пируват в этанол через промежуточный ацетальдегид .

Вода [ править ]

Вода часто может играть очень важную роль в вкусе пива [2] [4], поскольку она является основным ингредиентом. Разновидности ионов, присутствующие в воде, могут влиять на метаболические пути дрожжей и, таким образом, на метаболиты, которые можно почувствовать на вкус. Например, кальций и железо необходимы в небольших количествах для выживания дрожжей, потому что эти металлы обычно являются кофакторами дрожжевых ферментов. [4]

Карбонизация [ править ]

В аэробных условиях дрожжи превращают сахар в пируват, а затем превращают пируват в воду и диоксид углерода. Этот процесс может привести к карбонизации пива. При промышленном производстве дрожжи работают в анаэробных условиях, превращая пируват в этанол, и не карбонизируют пиво. Пиво газируется сжатым CO2. При разливе пива углекислый газ, растворенный в пиве, образует пузырьки. Эти пузырьки растут и ускоряются по мере подъема, питаясь близлежащими более мелкими пузырьками, явление, известное как созревание Оствальда . Эти более крупные пузырьки приводят к образованию «более крупной» пены на поверхности разлитого пива.

Нитро пиво [ править ]

Пиво можно газировать CO 2 или другими газами, например азотом. Эти газы не так растворимы в воде, как углекислый газ, поэтому они образуют пузырьки, которые не растут в процессе созревания Оствальда. Это означает, что у пива более мелкие пузырьки и более сливочная и стабильная пена. [6] Этот менее растворимый газ придает пиву более гладкую текстуру. С точки зрения пива, ощущение во рту гладкое, а не пузырьковое, как у пива с нормальной карбонизацией. Нитро пиво могло быть менее кислым, чем обычное пиво. [7]

Хранение и деградация [ править ]

Основная статья: Пивные вина

Особая проблема пива заключается в том, что, в отличие от вина , его качество с возрастом ухудшается. Запах кошки мочи и аромат называется смородиной , названный родом черной смородины, имеют тенденцию к развитию и пика. [8] Затем преобладает запах картона, связанный с выделением 2-Ноненала . [9] В целом химики считают, что «неприятный привкус», исходящий от старого пива, возникает из-за активных форм кислорода. Они могут быть, например, в форме свободных кислородных радикалов , которые могут изменять химическую структуру соединений в пиве, которые придают пиву его вкус. [9] Кислородные радикалы могут вызывать повышение концентрации альдегидов.из реакций разложения по Штрекеру аминокислот в пиве. [10]

Пиво уникально по сравнению с другими алкогольными напитками, потому что оно нестабильно в окончательной упаковке. Существует множество переменных и химических соединений, которые влияют на вкус пива на этапах производства, а также во время хранения пива. Пиво будет приобретать неприятный привкус во время хранения из-за многих факторов, включая солнечный свет и количество кислорода в свободном пространстве бутылки. Помимо изменения вкуса, пиво может также вызывать визуальные изменения. При хранении пиво может стать мутным. Это называется коллоидной стабильностью (образование помутнения) и обычно вызвано сырьем, используемым в процессе пивоварения. Первичная реакция, вызывающая помутнение пива, - это полимеризация полифенолов.и связывание со специфическими белками. Этот тип помутнения можно увидеть, когда пиво охлаждается ниже 0 градусов по Цельсию. Когда пиво нагревается до комнатной температуры, дымка растворяется. Но если пиво хранится при комнатной температуре слишком долго (около 6 месяцев), образуется постоянная дымка. [11] Исследование, проведенное Heuberger et al. приходит к выводу, что температура хранения пива влияет на стабильность вкуса. Они обнаружили, что профиль метаболитов пива при комнатной температуре и при хранении при низких температурах значительно отличается от свежего пива. У них также есть доказательства значительного окисления пива после нескольких недель хранения, что также влияет на вкус пива. [12]

Привкус в пиве, например, картон или зеленое яблоко вкуса, часто связан с появлением черствения альдегидов . Альдегиды Штрекера, отвечающие за изменение вкуса, образуются во время хранения пива. Филип Уитсток и др. провели эксперименты, чтобы проверить, что вызывает образование альдегидов Стрекера во время хранения. Они обнаружили, что только концентрация аминокислот (Leu, Ile и Phe, в частности) и концентрация кислорода вызывают образование альдегида Стрекера. Они также проверили углеводы.и добавки Fe2 +. Была обнаружена линейная зависимость между образующимися альдегидами Стрекера и общим упакованным кислородом.1 Это важно для пивоваров, чтобы они могли контролировать вкус своего пива. Wietstock заключает, что укупорка пива коронными пробками с кислородным барьером уменьшит образование альдегида Стрекера. [10]

В другом исследовании, проведенном Vanderhaegen et al., Различные условия выдержки были проверены на бутылочном пиве через 6 месяцев. Они обнаружили, что уменьшение количества летучих эфиров отвечает за ослабление фруктового вкуса. Они также обнаружили увеличение количества многих других соединений, включая карбонильные соединения, этиловые эфиры, соединения Майяра, диоксоланы и фурановые эфиры. [13] Карбонильные соединения, как было заявлено ранее в экспериментах Wietstock, будут создавать альдегиды Стрекера, которые имеют тенденцию вызывать аромат зеленого яблока. Известно, что сложные эфиры вызывают фруктовый вкус, например, груши, розы и бананов. Компаунды Майяра придадут тостовый солодовый вкус.

Исследование, проведенное Чарльзом Бэмфортом и Роем Парсонсом, также подтверждает, что несвежий привкус пива вызван различными карбонильными соединениями. Они использовали тиобарбитуровую кислоту (TBA) для оценки веществ, вызывающих черствость, после использования метода ускоренного старения. Они обнаружили, что черствость пива снижается за счет поглотителей гидроксильных радикалов, таких как маннит и аскорбиновая кислота. Они также проверили гипотезу о том, что экстракты соевых бобов, включенные в ферментирующее сусло, увеличивают срок хранения пивного аромата. [14]

См. Также [ править ]

  • Барм
  • Пивная голова
  • Пивные вина
  • Пивоварение
  • Светлое пиво
  • Карбонизация
  • Светлое пиво
  • Во рту
  • Изогумулон
  • Дрожжи в пивоварении

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. Перейти ↑ Barth 2013 , p. 9,89.
  2. ^ а б Барт 2013 , стр. 69-88.
  3. ^ а б Барт 2013 , стр. 144.
  4. ^ Б с д е е Janson 1996 .
  5. ^ Марнетт, Алан, "Химия вонючего пива" , benchfly.com
  6. ↑ Крейг Беттенхаузен (2015), «Гелиевое пиво, от розыгрыша до бака», Архив новостей химической и инженерной отрасли , том. 93 (43): 56, DOI : 10.1021 / cen-09343-newscripts , ISSN 1520-605X 
  7. ^ Лиза Джарвис; Джессика Моррисон (2015), «Nitro Cold Brew.», Архив новостей химической и инженерной отрасли , т. 93 (33): 37, DOI : 10.1021 / cen-09343-newscripts , ISSN 1520-605X 
  8. Перейти ↑ Barth 2013 , p. 231.
  9. ^ a b Барт Вандерхэген; Хедвиг Невен; Хуберт Верахтерт; Гай Дерделинкс (2006), «Химия выдержки пива - критический обзор», Food Chemistry , vol. 95 (3): 357-381, DOI : 10.1016 / j.foodchem.2005.01.006 , ISSN 0308-8146 
  10. ^ a b Wietstock, Philip C .; Кунц, Томас; Метнер, Франк-Юрген (2016), «Актуальность кислорода для образования альдегидов Штрекера при производстве и хранении пива», Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии , 64 (42): 8035–8044, doi : 10.1021 / acs.jafc. 6b03502 , ISSN 1520-5118 
  11. ↑ Стюарт, Грэм (1 июля 2004 г.). «Химия пивной нестабильности». Журнал химического образования . 7 (81): 963. DOI : 10.1021 / ed081p963 .
  12. ^ Хюбергер, Адам; Броклинг, Кори; Льюис, Мэтью; Салазар, Лорен; Букарт, Питер; Пренни, Джессика (1 декабря 2012 г.). «Метаболомическое профилирование пива показывает влияние температуры на малолетучие молекулы при кратковременном хранении». Пищевая химия . 135 (3): 284–1289. DOI : 10.1016 / j.foodchem.2012.05.048 .
  13. ^ Vanderhaegen, Барт; Невен, Хедвиг; Коше, Стефан; Верахтерт, Верстрепен; Эрделинкс, Гай (2003). «Эволюция химических и сенсорных свойств при старении пива верхового брожения». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (23): 6782–6790. DOI : 10.1021 / jf034631z .
  14. ^ Бамфорт, Чарльз; Парсонс, Рой (1985). «Новые процедуры для улучшения стабильности вкуса пива». Журнал ASBC . 43 (0197). DOI : 10,1094 / ASBCJ-43-0197 .

Источники [ править ]

  • Барт, Роджер (2013), Химия пива: наука в пудре , John Wiley & Sons , ISBN 978-1-11873-379-0
  • Бакстер, Дениз; Хьюз, Пол (2001), Пиво: аспекты качества, безопасности и питания , Королевское химическое общество , ISBN 978-0-85404-588-4
  • Хопкинс, Р. (2011), Биохимия в применении к пивоварению - Общая химия сырья для соложения и пивоварения , Tobey Press, ISBN 978-1-44654-168-5
  • Хорнси, Ян (2003), История пива и пивоварения , Королевское химическое общество, ISBN 978-0-85404-630-0
  • Янсон, Ли (1996), Brew Chem 101 , этажный , ISBN 978-0-88266-940-3
  • Верхаген, Лин (2010), «Пивной вкус», « Комплексные натуральные продукты II: химия и биология» , Newnes , Vol. 3: Разработка и изменение биоактивности, стр. 967–998, ISBN 978-0-08045-382-8
  • Verzele, M; Де Кёкелейре, Д. (2013), Химия и анализ горьких кислот хмеля и пива , Elsevier , ISBN 978-1-48329-086-7

Внешние ссылки [ править ]

  • Использование химии пива и пивоварения - онлайн-лекция Чарльза Бэмфорта, профессора солодовни и пивоварения Калифорнийского университета
  • Химия пива - онлайн-курс по предмету в Университете Оклахомы.