Om øl set med kemikerens øjne. Del 1

Hej, %username%.

Som jeg lovede tidligere, har jeg været lidt fraværende på grund af min forretningsrejse. Nej, den er ikke slut endnu, men den har givet mig nogle tanker, som jeg har besluttet at dele med dig.

Vi skal tale om øl.

Jeg vil ikke nu tage parti for forskellige typer, debattere hvilken smag og farve der forandrer sig mindst fra det øjeblik, man indtager det, til det øjeblik… ja, du forstår det – jeg vil bare gerne tale om, hvordan jeg ser på produktionsprocessen, forskellene og øllets indvirkning på vores krop set fra et kemisk perspektiv.

Mange mener, at øl er en drik for almindelige folk – og de tager fejl, nogle mener, at øl er skadelig – og de tager også fejl, ligesom dem, der mener, at øl ikke er skadelig. Og vi skal også dykke ned i dette.

Og i modsætning til de tidligere artikler – vil jeg forsøge at undgå lange tekster, og jeg vil hellere dele denne fortælling op i flere dele. Og hvis interessen falder på et tidspunkt – så vil jeg bare stoppe med at overbelaste den stakkels læsers hjerne.

Lad os komme i gang.

Spørgsmålets historie

Historien om øl i verden strækker sig over flere tusinde år. De første omtaler af det går tilbage til den tidlige neolitikum. Allerede for 6000 år siden brugte mennesker teknologier, der gjorde det muligt at omdanne brød til en duftende drik – og generelt anses øl for at være den ældste alkoholholdige drik i verden.

Historien om øllets oprindelse begyndte også før vores tidsregning, og æren for opfindelsen tilkommer sumererne. Deres kileskrift, opdaget af E. Huber i Mesopotamien, indeholdt omkring 15 opskrifter på denne drik. Indbyggerne i Mesopotamien brugte spelt til at fremstille øl. Det blev malet sammen med byg, hældt over med vand, tilsat krydderurter og efterladt til at gære. På baggrund af den opnåede vørter blev der lavet en drik. Bemærk: i realiteten blev hvedeøl opfundet, men der var ingen, der talte om humle, så i virkeligheden blev der brygget gruit eller krydderøl. Samtidig var malten ikke spiret.

Den næste milepæl i øllets historie var den Babyloniske civilisation. Det var babylonerne, der fandt ud af, hvordan man forbedrede drikken. De spirede korn og tørrede det derefter for at få malt. Øl lavet af korn og malt kunne opbevares i højst en dag. For at gøre drikken mere aromatisk tilsatte de krydderier, eg bark, træsblade og honning – allerede dengang havde de opfundet fødevaretilsætningsstoffer. Det skulle man ikke undre sig over, for der var stadig ca. 5000 år til Rindfeitsgeboten eller det tyske ølrenhedslov.

Øl begyndte gradvist at sprede sig til det gamle Egypten, Persien, Indien og Kaukasus. I det gamle Grækenland var det dog ikke populært, da det blev betragtet som en fattig mands drik. Det var dengang, alle disse fordomme opstod.

Historien om øllets skabelse fik udvikling med begyndelsen af middelalderen. Denne periode kaldes øllets anden fødsel. Man mener, at det skete i Tyskland. Det tyske navn Bier stammer fra det oldgermanske Peor eller Bror. Selvom den samme engelske Ale angiveligt etymologisk går tilbage til en protoindoeuropæisk rod, som muligvis betyder "beruselse". Det indoeuropæiske ophav til roden bevises overbevisende ved sammenligning med moderne dansk og norsk øl samt islandske öl (den germanske sproggruppe, som også indbefattede oldengelsk) og litauisk og lettisk alus – øl (den baltiske gruppe af den indoeuropæiske familie), nordrussisk ол (betydende en alkoholisk drik) samt estisk õlu og finsk olut. Kort sagt, ingen ved, hvordan ordene opstod, for nogen må have rodet i det gamle Babylon – og nu kalder alle øl på forskellige måder. I øvrigt brygger de også forskelligt.

Det var netop i middelalderen, at man begyndte at tilsætte humle til drikken. Med dens ankomst forbedredes øllets smagskvaliteter, og opbevaringsperioden blev længere. Husk, %username%: humle var først og fremmest et konserveringsmiddel for øl. Nu kunne drikken transporteres, og den blev et handelsobjekt. Der opstod hundredvis af opskrifter og varianter af øl. Nogle forskere fra tydeligvis bestemte regioner mener, at slavere var de første til at kultivere humle, for i Rusland var brygning allerede vidt udbredt i det 9. århundrede.

For øvrigt blev let øl i middelalderen bredt anvendt i Europa i stedet for vand. Selv børn kunne tillade sig en øl — og ja, det var specifikt øl, ikke kvass, som nogle mener. Man drak ikke fordi man ville drikke sig fuld, men fordi det var farligt at drikke vand, da mange kendte og ukendte sygdomme kunne føre til døden. Med niveauet af medicin som en plante og en fødselshjælper — var det alt for risikabelt. Desuden var den såkaldte bordøl ('small ale') også nærende og gik fremragende sammen med maden i enorme mængder, da alkoholindholdet var omkring 1%. Et logisk spørgsmål er "hvad dræbte så alle sygdommene?" og det vil vi også se nærmere på.

Det 19. århundrede markerede endnu et gennembrud i ølens historie. Først opdagede Louis Pasteur sammenhængen mellem gæring og gærceller. Han offentliggjorde resultaterne af sin forskning i 1876, og fem år senere, i 1881, fik den danske videnskabsmand Emil Christian Hansen en ren kultur af bryggeyeast, som blev startskuddet til industriel ølbrygning.

Når vi taler om historien for alkoholfri øl, var det Lov om Volstead fra 1919, der satte gang i dets fremkomst, som markerede begyndelsen på forbudstiden i USA: produktion, transport og salg af alkoholiske drikkevarer med en styrke over 0,5% var faktisk forbudt. Så det er ikke engang «small ale». Alle bryggerier begyndte at producere sådanne næsten alkoholfri drikke baseret på malt, men ifølge loven var de nødt til at kalde drikken «korndrik», som folket straks døbte «den gummikvinde» eller «næsten-øl». Faktisk, for at skifte fra den normale, forbudte øl til den nye «næsten-øl», var det nok at tilføje én ekstra fase til produktionsprocessen (og vi vil bestemt huske på den), hvilket ikke gjorde produktet meget dyrere og gjorde det muligt hurtigt at genoptage produktionen af den traditionelle drik: «Jeg tror, det bliver en strålende tid for øl,» sagde den amerikanske præsident Franklin Roosevelt, da han underskrev Cullen-Harrison Act den 22. marts 1933, som tillod at hæve alkoholprocenten i drikkevarer til 4%. Loven trådte i kraft den 7. april, og derfor er denne dato blevet den Nationale Øldag i USA! Det siges, at amerikanerne allerede den 6. april stillede sig op i kø foran barerne, og da klokken slog tolv, så... I det store hele viser statistikken, at der alene den 7. april blev drukket 1,5 millioner tønder øl i USA. Og du drak vel en øl den 7. april, %username%?


Forresten, hvis det er interessant - i en af de næste dele vil jeg fortælle om en endnu mere streng forbudslov - og det er ikke engang i USSR, men i Island.

I øjeblikket brygges der øl næsten ikke i Antarktis - selvom det ikke er helt sikkert. Der findes dusinvis af kategorier og hundreder af stilarter - og hvis du er interesseret, kan du læse om deres beskrivelse her. Øl er langt fra så simpelt, som man skulle tro, prisen på en flaske kan nogle gange overstige prisen på en kasse vin - og jeg taler ikke om vin af «Château de la Pakette» sorten.

Så, %username%, hvis du har åbnet en flaske øl mens du læser dette - så vær respektfuld og fortsæt med at læse.

Ingredienser

Før vi gennemgår, hvad øl består af, lad os kort huske produktionsprocessen for denne drik.

Øl – ligesom meget andet i denne verden – er et produkt af ufuldstændig forbrænding. Faktisk er gæring – processen, som gør, at vi kan nyde denne fornøjelse, ligesom din, %username%, evne til at læse disse linjer – et resultat af ufuldstændig forbrænding af sukker, men i tilfældet med øl forbrændes sukkeret ikke i dit hoved, men af gær i metabolismens kæde.
Som resultatet af enhver forbrænding er produkterne kuldioxid og vand – men kan du huske, jeg sagde "ufuldstændig"? Og ganske rigtigt: I produktionen af øl får gæren ikke lov til at overspise (selvom det ikke er helt korrekt, men det er godt nok til en generel forståelse) – og derfor dannes der, udover kuldioxid, også alkohol.

Da maden ikke er rent sukker, men en blanding af forskellige forbindelser – er produktet heller ikke bare kuldioxid, vand og alkohol – men et helt bouquet, som gør, at disse forskellige øl eksisterer. Nu vil jeg fortælle om nogle af de grundlæggende ingredienser, og samtidig aflive nogle myter om øl.

Vand.

Når jeg husker på, at jeg trods alt er kemiker, vil jeg skifte til et kedeligt kemisk sprog.

Øl er en vandig opløsning af ekstraktive stoffer fra malt, som ikke ændrer sig i løbet af gæringen og eftergæringen af øl, ethylalkohol og smags- og aromastoffer, der enten er sekundære metabolitter fra gæren eller stammer fra humle. De ekstraktive stoffer omfatter ufermenterede kulhydrater (α- og β-glukaner), phenoliske stoffer (anthocyanogener, oligomerer og polyfenoler), melanoidiner og karamel. Deres indhold i øl varierer afhængig af den tørstofprocent der er i den initiale urt, urtens sammensætning, teknologiske fermenteringsregimer og stammeegenskaberne ved gæren, fra 2,0 til 8,5 g/100 g øl. Disse værdier korrelerer med alkoholindholdet, som i øl kan variere fra 0,05 til 8,6%, samt indholdet af smags- og aromastoffer (fyldige alkoholer, estere, aldehyder osv.), hvis syntese afhænger både af urtens sammensætning og især af fermenteringsregimerne samt gæren. Generelt, for øl hvor der anvendes undergær, overstiger koncentrationen af sekundære metaboliske produkter fra gæren ikke 200 mg/l, mens den for overgæret øl overstiger 300 mg/l. Endnu mindre andel af øllet består af bitre humlestoffer, hvis mængde i øl ikke overstiger 45 mg/l.

Alt dette er meget kedeligt, tallene kan faktisk variere i både højere og lavere retninger, men essensen er, at der er meget lidt i forhold til vandindholdet i øl. Cirka som dig, %username%, består øl af cirka 95% vand. Det er ikke overraskende, at vandets kvalitet påvirker øl på den mest direkte måde. Forresten, det er én af grundene til, at den samme øltype, der fremstilles af forskellige bryggerier i forskellige steder, kan variere i smag. Et specifikt og nok det mest kendte eksempel er Pilsner Urquell, som engang blev forsøgt brygget i Kaluga, men det blev ikke til noget. I dag produceres denne øl kun i Tjekkiet på grund af dets særligt bløde vand.

Ingen bryggeri vil begynde at brygge øl uden først at kontrollere vandet, de skal arbejde med - vandets kvalitet er alt for vigtig for det endelige produkt. De vigtigste aktører i denne sammenhæng er de samme kationer og anioner, som du ser på etiketten på enhver sodavand - blot kontrolleres niveauerne ikke i intervallet "50-5000" mg/l, men meget mere præcist.

Lad os se på, hvad vandets sammensætning påvirker?

Først og fremmest skal vandet opfylde SanPiN, så vi forkaster straks tungmetaller og andre giftige stoffer - denne slags skidt må slet ikke være i vandet. De vigtigste begrænsninger for vand, der anvendes direkte i ølbrygning (under mæskning), vedrører parametre som pH-niveau, hårdhed og forholdet mellem koncentrationerne af calcium- og magnesiumioner, som slet ikke er reguleret i drikkevand. Mængden af jern, silicium, kobber, nitrater, chlorider og sulfater i vandet til ølbrygning må være væsentligt lavere. Det er ikke tilladt at have nitritter i vandet, da de er stærke toksiner for gær. Minéralkomponenterne (tørrerester) skal være halveret, og niveauet af COD (kemisk iltforbrug - oxidabilitet) skal være 2,5 gange lavere. Ved vurdering af vandets egnethed til ølbrygning er alkalinitet en vigtig parameter, som ikke findes i normerne for drikkevand.

Derudover stilles der yderligere krav til vand, der anvendes til at justere den samlede andel af tørstof og alkohol i høj densitet ølbrygning (high-gravity brewing). Dette vand skal være mikrobiologisk rent, og for det andet, deaireret (dvs. praktisk talt uden opløst ilt) og indeholde endnu færre calcium- og bicarbonationer sammenlignet med det vand, der generelt anbefales til ølbrygning. Hvad er høj densitet ølbrygning?Hvis du ikke vidste det, involverer teknologien bag højtydende brygning, at man for at øge bryggeriets produktivitet brygger en urt med en tørstofandel der er 4…6% højere end den tørstofandel, der findes i det færdige øl. Herefter fortyndes denne urt med vand til den ønskede tørstofandel, enten inden gæringen eller med det allerede færdige øl (ja, ja, øl fortyndes - men det er kun på fabrikken, og jeg vil også fortælle om dette senere). For at få øl, der ikke adskiller sig smagsmæssigt fra øl fremstillet efter den klassiske metode, anbefales det ikke at øge udtrækningsgraden af den oprindelige urt over 15%.

Det er ekstremt vigtigt at opretholde den rigtige pH i vandet - jeg taler ikke om smagen af det færdige øl, men om processen med at fermentere urten (for resten, som det er blevet fundet - det påvirker faktisk ikke smagen - du vil simpelthen ikke kunne mærke så fin en forskel). Det er sådan, at aktiviteten af de enzymer, som gæren bruger til at spise, afhænger af pH. Et optimalt niveau ligger mellem 5,2 og 5,4, men nogle gange flyttes dette niveau opad for at øge bitterheden. pH-niveauet påvirker intensiteten af stofskifteprocesserne i gærcellerne, hvilket afspejles i biomasseforøgelsen, cellevæksthastigheden og syntesen af sekundære metabolitter. I sure miljøer dannes der primært ethanol, mens der i basiske miljøer intensiveres syntesen af glycerin og eddikesyre. Eddikesyre har en negativ indvirkning på gærens reproduktionsproces, og derfor er det nødvendigt at neutralisere den ved at justere pH under gæringen. For forskellig 'mad' kan der være forskellige optimale pH-værdier: for metabolismen af saccharose er det 4,6, for maltose 4,8. pH er en af de grundlæggende faktorer for dannelsen af komplekse estere, som vi vil tale om senere, og som skaber de frugtagtige aromaer i øl.

Justering af pH er altid en balance mellem karbonater og bicarbonater i opløsningen, da det netop er disse, der bestemmer denne værdi. Men her er det heller ikke så enkelt, fordi der ud over anioner også er kationer.

I brygning opdeles mineralske kationer, der indgår i vandet, i kemisk aktive og kemisk inaktive. De kemisk aktive kationer inkluderer alle salte af calcium og magnesium: således øger tilstedeværelsen af calcium og magnesium (og i øvrigt natrium og kalium) på baggrund af et højt indhold af karbonater pH-værdien, mens calcium og magnesium (dér er natrium og kalium ude af billedet) i samspil med sulfater og klorider sænker pH-værdien. Ved at justere koncentrationerne af kationer og anioner kan man opnå en optimal surhedsgrad. Bryggere foretrækker desuden calcium frem for magnesium: for det første er det netop calciumionen, der er forbundet med fenomener som flokkulering af gær, og for det andet — når den midlertidige hårdhed fjernes ved opvarmning (som i en kedel) udfældes calciumcarbonat, som kan fjernes, mens magnesiumcarbonat udfældes langsomt og igen delvist opløses ved nedkøling af vandet.

Men faktisk er calcium og magnesium kun toppen af isbjerget. For ikke at overbelaste artiklen vil jeg blot samle nogle af indvirkningerne fra ionforureningsmidler i vandet på forskellige produktionsfaktorer og kvaliteten af øl.

Indvirkning på brygningsprocessen

• Calciumioner — Stabiliserer alfa-amylasen og øger dens aktivitet, hvilket resulterer i en højere udvinding af ekstrakt. Øger aktiviteten af proteolytiske enzymer, hvilket gør, at indholdet af samlet og α-amino kvælstof i mosten stiger.
• Bestemmer niveauet for pH-nedsættelse i mosten ved mæskning, kogning af mosten med humle, og gæring. Bestemmer flokkuleringen af gær. Den optimale koncentration af ioner er 45-55 mg/l most.
• Magnesiumioner — Indgår i sammensætningen af glycolyse enzymer, dvs. nødvendigt for både gæring og reproduktion af gær.
• Kaliumioner — Stimulerer reproduktionen af gær, indgår i enzymsystemer og ribosomer.
• Jernioner — Har en negativ indvirkning på mæsken. Ved koncentrationer over 0,2 mg/l kan de forårsage degeneration af gær.
• Manganioner — Indgår som kofaktorer i gærens enzymer. Indholdet bør ikke overstige 0,2 mg/l.
• Ammoniumioner — Kan kun være til stede i spildevand. Absolut uacceptable.
• Kobberioner — Ved koncentrationer over 10 mg/l er de giftige for gæren. Kan fungere som en mutagen faktor for gæren.
• Zinkioner — I koncentrationer på 0,1 – 0,2 mg/l stimulerer de reproduktionen af gær. Ved høje koncentrationer hæmmer de aktiviteten af α-amylase.
• Klorider — Reducerer flokkuleringen af gær. Ved koncentrationer over 500 mg/l bremser de fermenteringsprocessen.
• Bicarbonater — Ved høje koncentrationer fører de til en forhøjelse af pH, hvilket reducerer aktiviteten af amylolytiske og proteolytiske enzymer, sænker udbyttet af ekstrakt og bidrager til en højere farveintensitet i malten. Koncentrationen må ikke overstige 20 mg/l.
• Nitrater — Ved koncentrationer over 10 mg/l findes de i afløbsvand. I nærvær af bakterier fra familien Enterobacteriaceae dannes den toksiske nitrit-ion.
• Silikater — Reducerer fermentationsaktiviteten ved koncentrationer over 10 mg/l. Silikater stammer hovedsageligt fra malten, men nogle gange, især om foråret, kan deres forhøjelse i øl skyldes vand.
• Fluorider — Op til 10 mg/l påvirker ikke.

Indflydelse på ølsmagen

• Calciumioner — Reducerer udvindingen af tanniner, som giver øl en grov bitterhed og en sammensnerpende smag. Reducerer udnyttelsen af de bitre stoffer fra humle.
• Magnesiumioner — Giver øl en bitter smag, der opfattes ved koncentrationer over 15 mg/l.
• Natriumioner — Ved koncentrationer over 150 mg/l giver de en salt smag. Ved koncentrationer på 75…150 mg/l reducerer de fylden i smagen.
• Sulfater — Giver øl en tørhed og bitterhed, som præger eftersmagen. Ved koncentrationer over 400 mg/l giver de øl en 'tørt smag' (hej, Guinness Draught!). Kan føre til dannelse af svovlsyrede smags- og lugtstoffer relateret til infektiøse mikroorganismers og gærers aktivitet.
• Silikater — Påvirker smagen indirekte.
• Nitrater — Har en negativ indvirkning på fermenteringsprocessen ved koncentrationer over 25 mg/l. Mulighed for dannelse af toksiske nitrosaminer.
• Klorider — Giver øl en mere subtil og sød smag (ja, ja, men hvis der ikke er natrium). Ved koncentrationer af ioner omkring 300 mg/l øger de fylden i smagen og giver øl en honningagtig smag og aroma.
• Jernioner — Ved indhold over 0,5 mg/l i øl øger de farven på øl, hvilket medfører brun skum. Giver øl en metallisk smag.
• Manganioner — Ligner effekten af jernioner, men er meget stærkere.
• Kobberioner – Har en negativ indflydelse på smagsstabiliteten. Blødgør den svovlholdige smag i øl.

Indflydelse på kolloid stabilitet (uklarhed)

• Calciumioner – Fældes oxalater og dermed reducerer muligheden for oxalatuklarhed i øl. Øger koagulation af proteiner under kogning af urten med humle. Reducerer siliciumsekstraktion, hvilket har en positiv indflydelse på kolloid stabilitet af øl.
• Silikater – Reducerer kolloid stabiliteten af øl på grund af dannelsen af uopløselige forbindelser med calcium- og magnesiumioner.
• Jernioner – Fremskynder oxidative processer og forårsager kolloiduklarhed.
• Kobberioner – Har en negativ indflydelse på kolloid stabiliteten af øl ved at fungere som en katalysator for oxidation af polyfenoler.
• Klorider – Forbedrer kolloid stabilitet.

Men hvordan er det egentlig? Faktisk har forskellige ølstilarter udviklet sig i forskellige dele af verden på grund af blandt andet forskellig vandkvalitet. Bryggere fra et område kunne lave vellykket øl med udtalt maltssmag og aroma, mens producenter fra et andet område lavede en fantastisk drik med en bemærkelsesværdig humleprofil – alt sammen fordi vandet varierede, og på grundlag af dette blev nogle øl bedre end andre. I dag betragtes eksempelvis vandets sammensætning for øl som optimal i følgende form:

Det er dog klart, at der altid er afvigelser – og disse afvigelser forklarer ofte, hvorfor "Baltika 3" fra Sankt Petersborg slet ikke er "Baltika 3" fra Zaporozhye.

Det er helt logisk, at enhver vand, der anvendes til ølproduktion, gennemgår flere forberedelsesfaser, herunder analyse, filtrering og om nødvendigt justering af sammensætningen. Ofte udfører bryggerier en vandforberedelsesproces: det vand, der på én eller anden måde opnås, gennemgår fjernelse af klor, ændring af mineralindholdet og justering af hårdhed og alkalinitet. Selvom man kan springe over alt dette, så hvis man er heldig med den nominelle vandkomposition, vil bryggeriet kun kunne brygge et par-tre sorter. Derfor udføres kontrol og forberedelse af vand ALTID.

Moderne teknologier, med tilstrækkelige midler, muliggør at få vand med stort set enhver ønsket egenskab. Basis kan være både byvand fra vandværket eller vand udvundet direkte fra en artesisk kilde. Der er også eksotiske tilfælde: en svensk bryggeri, for eksempel, bryggede øl af renset spildevand, og chilenske håndværkere laver øl med vand indsamlet fra tåge i ørkenen. Men det er klart, at en kostbar vandbehandlingsproces påvirker den endelige pris ved masseproduktion — og muligvis er det derfor, at det allerede nævnte Pilsner Urquell ikke produceres andre steder end hjemme i Tjekkiet.

Jeg tror, at det er nok for første del. Hvis min historie viser sig at være interessant, vil vi i næste del tale om to yderligere obligatoriske ingredienser til øl, og muligvis også om en valgfri, og diskutere, hvorfor øl dufter forskelligt, om der findes "lyst" og "mørkt" øl, samt berøre de mærkelige bogstaver OG, FG, IBU, ABV, EBC. Måske vil der være noget mere, eller måske vil der ikke være noget, men i så fald dukker der måske noget op i den tredje del, hvor jeg planlægger at give et kort overblik over teknologien og derefter finde ud af myter og misforståelser om øl, herunder om det "fortyndes" og "forstærkes", samt diskutere, om man kan drikke udløbet øl.

Og der kan måske blive en fjerde del… Valget er dit, %username%!

Kilde: habr.com