По определению Европейской пивоваренной конвенции, флокуляция – это обрати­мая агрегация или агглютинация дрожжевых клеток. С этим свойством дрожжей свя­заны такие показатели, как степень сбраживания сусла, органолептические свойства пива, а также его биологическая и коллоидная стойкость.

С точки зрения технологии пивоварения следует обратить внимание на следую­щие аспекты флокуляции:

♦   интенсивность;

♦   время наступления;

♦   скорость образования хлопьев;

♦   тип хлопьеобразования.

7.3.1.1. Значение степени флокуляции в процессе брожения пива

Поскольку во время брожения многие метаболические процессы проходят на поверхно­сти клеток, то у штаммов с высокой степенью флокуляции цикл главного брожения сокращается, что приводит к получению пива с высоким экстрактом и нарушениям при дображивании, связанном с низкой концентрацией дрожжей (менее 0,5 млн/мл). Та­кое пиво имеет низкую биологическую стойкость и характеризуется как не доброженное. Напротив, при медленном оседании дрожжей пиво плохо осветляется, а избы­точное содержание дрожжевых клеток при дображивании приводит к появлению привкуса автолизных дрожжей и запаха сероводорода.

Разная скорость оседания дрожжей (флокуляция) в конце главного брожения, а также характер полученного осадка является специфическим свойством каждого штамма.

По способности флокулировать пивные дрожжи сгруппированы в четыре класса:

1. Пылевидные дрожжи. Эти дрожжи диспергированы в бродящем сусле в течение всего брожения. В стационарной фазе они образуют скопления, состоящие из 10 и менее клеток.
2. Флокулирующие дрожжипервого класса. Большую часть периода брожения клетки остаются во взвешенном состоянии. После сбраживания 2/3 экстракта, клетки начинают флокулировать с образованием хлопьев, состоящих из 1000 и менее клеток. Осадок дрожжей имеет плотную консистенцию со слегка раз­мытой поверхностью.
3. Флокулирующие дрожживторого класса. Процесс флокуляции начинается пос­ле сбраживания 2/3 экстракта. Хлопья содержат до многих тысяч клеток. Оса­док имеет плотную консистенцию.
4. Флокулирующие дрожжитретьего класса. Процесс флокуляции начинается на ранних стадиях брожения.

Для производства пива низового брожения или лагерного пива используют штам­мы дрожжей, относящиеся к 1 и 2 классу флокулирующих дрожжей. Способность дрожжей к флокуляции определяют различными методами (см. приложение 13). Со­гласно методу Хельма, хорошо флокулирующие дрожжи полностью оседают в раство­ре ацетатного буфера через 10 мин, в то время как пылевидные дрожжи – через 60 мин. При использовании метода, предложенного чешскими специалистами, дрожжи, име­ющие высокую флокуляционную способность, образуют осадок высотой 25-36 мм в стандартном объеме физиологического раствора в течение 12 мин. Из отечественных штаммов наилучшими флокуляционными свойствами обладают дрожжи штаммов 11 (31 мм), М-И-Х1(33 мм) и М-И-ХП (36 мм).

7.3.1.2. Механизмы флокуляции дрожжей

Ключевая роль в способности дрожжей флокулировать отводится маннано-белковому комплексу, который образует поверхностный слой клеточной стенки. Уменьшение отношения маннана к белку (в среднем это отношение составляет 9/1-12/1) предше­ствует началу флокуляции.

Уменьшение содержания маннана к началу стационарной фазы, т. е. к тому моменту, когда наблюдается флокуляция дрожжей, приводит к повышению заряда клеток, что способствует образованию агломератов клеток. Обнаружено, что маннано-белковый комплекс более фосфорилирован у флокулирующих дрожжей, чем у не флокулирующих. При этом предполагается, что роль фосфатов наружного слоя клеточных стенок заключается в обеспечении достаточного электрического заряда клетки для притяги­вания ионов Са+2 и в последующем вовлечении их в комплексы. С образованием заря­да связано и влияние белков на флокуляцию, так как карбоксильные группы амино­кислот, входящих в белок, также образуют поверхностный заряд клеток.

В настоящее время выделяются три гипотезы, объясняющие флокуляцию дрожже­вых клеток.

1-я гипотеза. Флокуляция дрожжей связана с образованием ионных связей между ионами Са+2 сусла и ионами СОО группами белков двух соседних клеток. Кроме того, имеет место образование дополнительных водородных связей, стабилизирующих структуру.

2-я гипотеза. Флокуляция осуществляется путем перекрестного соединения ионов Са+2, содержащихся в сусле, с двумя фосфоманнановыми единицами соседних клеток. Водородные связи усиливают этот процесс.

Независимо от точек зрения точно доказано участие ионов Са+2 в процессе флоку­ляции. Никакие другие металлы (Ме+2) не могут заменить Са+2. Клетки флокулирующих дрожжей содержат ионов Са+2 в 2 раза больше, чем не флокулирующие.

3-я гипотеза. Гипотеза Калюжного отличается от двух предыдущих. Согласно мне­нию этого автора, клетки дрожжей окружены водной оболочкой и ионной сферой. Под воздействием дегидратирующих (водоотнимающих) веществ (в том числе спир­та) клетки теряют водную оболочку, в результате уменьшается их ионная сфера и элек­трический заряд, а следовательно, уменьшается сила их отталкивания, т. е. создаются условия для флокуляции дрожжей.

7.3.1.3.Технологические факторы, определяющие флокуляцию дрожжей

Помимо генетических факторов на интенсивность и полноту флокуляции влияют фак­торы внешней среды. К ним относятся: состав сусла, количество и качество семенных дрожжей, физико-химические условия культивирования. Как правило, ранней фло­куляции способствует несбалансированный состав сусла, а именно недостаток в нем факторов роста, аминного азота и низкая величина отношение Сахаров к несахарам. Процесс флокуляции ускоряется при увеличении нормы введения семенных дрожжей и низкой температуры ведения процесса брожения и дображивания. При повышении температуры до 20°С и выше идет дефлокуляция дрожжей, которая вновь начинается при понижении температуры до 2-5°С. Интенсивность флокуляции дрожжей возрас­тает с уменьшением величины рН с 5,6 до 4,3-4,0. Дрожжи дефлокулируют при повы­шении величины рН (более 6) или при ее снижении (менее 3). Аэрация сусла перед сбраживанием либо оказывает слабое влияние на флокуляцию клеток, либо вообще не влияет на этот процесс.