你好%用户名%。
正如我之前所承诺的，我因出差而缺席了一会儿。 不，它还没有完成，但它激发了我决定与你们分享的一些想法。
我们来谈谈啤酒。
现在我不会争论某些品种，争论从消费那一刻到那一刻身体中哪种味道和颜色变化较小......好吧，你明白 - 我只想谈谈我如何看待生产过程，从化学角度来看啤酒对我们机体的差异和影响。
许多人认为啤酒是老百姓的饮料，这是非常错误的；许多人认为啤酒有害，但他们也是错误的，就像那些认为啤酒无害的人一样。 我们也会解决这个问题
与之前的文章不同，我会尝试摆脱长读，而是将这个故事分成几个部分。 如果在某个阶段没有兴趣，那么我将停止伤害可怜的读者的大脑。
我们走吧。
病历
世界啤酒的历史可以追溯到几千年前。 第一次提到它可以追溯到新石器时代早期。 早在 6000 年前，人们就利用技术将面包变成了美味的饮料 - 一般而言，啤酒被认为是世界上最古老的酒精饮料。
啤酒起源的历史始于我们这个时代之前，发明家的桂冠属于苏美尔人。 他们的楔形文字由 E. Huber 在美索不达米亚发现，其中包含大约 15 种这种饮料的配方。 美索不达米亚的居民用斯佩耳特小麦（spell）来酿造啤酒。 它是用大麦磨碎的，装满水，加入香草并发酵。 用所得麦芽汁制成饮料。 请注意：小麦啤酒本质上是被发明的，但还没有人说过任何关于啤酒花的事情，也就是说，本质上是酿造啤酒或草本啤酒。 而且，麦芽没有发芽。
啤酒历史上的下一个里程碑是巴比伦文明。 巴比伦人想出了如何改进这种饮料。 他们使谷物发芽，然后将其干燥以生产麦芽。 用谷物和麦芽酿造的啤酒储存时间不超过一天。 为了使饮料更加芳香，添加了香料、橡树皮、树叶、蜂蜜——食品添加剂当时就已经发明了，当然，早在 Reinheitsgebot 之前，或者可以理解的是，德国啤酒纯度法之前大约还有5000年的历史！
渐渐地，啤酒传到了古埃及、波斯、印度和高加索地区。 但在古希腊，它并不受欢迎，因为它被认为是穷人的饮料。 所有这些偏见就是在那时产生的。
啤酒酿造的历史始于中世纪初期。 这个时期被称为啤酒的第二次诞生时期。 据信这件事发生在德国。 德语名称 Bier 来自古日耳曼语 Peor 或 Bror。 尽管同样的英语 Ale (ale) 据称在词源上可以追溯到原始印欧语系的词根，大概有“陶醉”的意思。 与现代丹麦语和挪威语 øl，以及冰岛语 öl（古英语所属的日耳曼语族）以及立陶宛语和拉脱维亚语 alus - beer（印度语的波罗的海语族）相比，该词根的印欧语起源得到了令人信服的证明。 -欧洲族）、北俄语ol（意为醉酒），以及爱沙尼亚语õlu和芬兰语olut。 简而言之，没有人知道这个词是怎么来的，因为有人在古巴比伦搞砸了——好吧，现在每个人对啤酒的称呼都不同了。 然而，他们的烹饪方法不同。
到了中世纪，人们开始在饮料中添加啤酒花。 随着它的出现，啤酒的口味得到改善，保质期也变得更长。 请记住，％username％：啤酒花主要是啤酒的防腐剂。 现在饮料可以运输，并且成为一种贸易物品。 出现了数百种啤酒配方和品种。 来自某些地区的一些科学家认为，斯拉夫人是啤酒花种植的创始人，因为早在九世纪，酿造业就已在罗斯广泛传播。
顺便说一句，在中世纪，欧洲广泛饮用淡味啤酒而不是水。 即使是孩子也能买得起啤酒——是的，那是啤酒，而不是一些人认为的格瓦斯。 他们喝酒不是因为黑暗势力想把自己喝死，而是因为通过品尝水，他们可以轻松治愈一大堆已知和未知的疾病。 以芭蕉和助产士级别的医学水平，实在是太危险了。 此外，所谓的餐用啤酒（“小麦尔”）也很有营养，适合在餐桌上大量饮用，因为它的酒精含量约为 1%。 逻辑问题是“什么杀死了所有感染？” 我们肯定也会考虑的。
十九世纪是啤酒历史上的又一次突破。 路易斯·巴斯德首先发现了发酵与酵母细胞之间的关系。 他于1876年发表了研究结果，5年后的1881年，丹麦科学家埃米尔·克里斯蒂安·汉森获得了啤酒酵母的纯培养物，成为工业酿造的动力。
如果说无酒精啤酒的历史，其出现的推动力是1919年的《沃尔斯特德法案》，该法案标志着美国禁酒时代的开始：生产、运输和销售酒精度高于0,5%的饮料实际上是被禁止的。 所以它甚至不再是“小啤酒”了。 所有的酿酒公司都从事这种以麦芽为原料的几乎不含酒精的饮料的生产，但根据法律，这种饮料必须被称为“谷物饮料”，人们立即戏称“橡胶女人”和“近乎无酒精的饮料”。啤酒”。 事实上，为了从通常的、禁止的啤酒转向新的“几乎是啤酒”，只需在生产过程中添加一个额外的阶段（我们肯定会记住这一点），这并没有太大的影响。增加最终产品的成本，并允许尽快恢复传统饮料的生产：“我认为这将是啤酒的辉煌时代，”美国总统富兰克林·罗斯福在 22 月 1933 日签署《卡伦-哈里森法案》时说道，4年，允许饮料中的酒精含量提高到7%。 该法案于 6 月 7 日生效，因此从那时起，这一天就成为了美国的国家啤酒日！ 他们说，早在7月XNUMX日，美国人就在酒吧里排队，当珍贵的午夜敲响时，然后……总之，统计数据表明，仅XNUMX月XNUMX日一天，美国人就喝了一百五十万桶啤酒。状态。 XNUMX 月 XNUMX 日你喝了一杯啤酒吗，%username%？
顺便说一句，如果您感兴趣，在以下部分之一中，我将告诉您一项更严厉的禁止法 - 这甚至不是苏联，而是冰岛。
目前，除了南极洲以外，不酿造啤酒——尽管这一点还不确定。 有几十个类别和数百种样式 - 如果您有兴趣，可以阅读它们的描述 。 啤酒远没有人们想象的那么简单；一瓶的价格有时会超过一箱葡萄酒的价格 - 而且我说的不是 Chateau de la Paquette 葡萄酒。
因此，%username%，如果您在阅读时打开了一瓶啤酒，请充满敬意地继续阅读。
成份
在我们了解啤酒的成分之前，让我们简要回顾一下生产这种饮料的技术。
啤酒——就像这个世界上的许多东西一样——是不完全燃烧的产物。 事实上，发酵——我们品尝这种乐趣的过程，以及你%用户名%阅读这些文字的能力——是糖不完全燃烧的产物，只有在啤酒的情况下，糖才会被燃烧。你的大脑，但在酵母代谢链中。
与任何燃烧一样，产物是二氧化碳和水 - 但还记得我说“不完全”吗？ 确实：在啤酒的生产中，不允许酵母吃得过多（虽然这并不完全正确，但有利于对图片的总体理解） - 因此，除了二氧化碳之外，还形成了酒精。
由于食物不是纯糖，而是各种化合物的混合物，因此产品不仅仅是二氧化碳、水和酒精，而是一整束酒，这就是这些啤酒存在的原因。 现在我将讨论一些主要成分，并揭穿一些关于啤酒的神话。
水。
记住我毕竟是一名化学家，我会转向无聊的化学语言。
啤酒是啤酒发酵过程中和发酵后未发生变化的麦芽提取物、乙醇和调味物质的水溶液，这些物质要么是酵母的次生代谢产物，要么来源于啤酒花。 提取物质的成分包括未发酵的碳水化合物（α-和β-葡聚糖）、酚类物质（花青素、低聚酚和多酚）、类黑素和焦糖。 它们在啤酒中的含量根据初始麦芽汁中干物质的质量分数、麦芽汁组成、工艺发酵方式和酵母菌株特性而定，范围为2,0～8,5克/100克啤酒。 相同的工艺指标与酒精含量有关，酒精在啤酒中的质量分数范围为0,05%至8,6%，以及调味物质（高级醇、醚、醛等），其合成取决于成分麦芽汁，特别是发酵模式和酵母的性质。 一般来说，对于底部酵母发酵的啤酒，酵母代谢副产物的浓度不超过200毫克/升，而对于顶部发酵的啤酒，其水平超过300毫克/升。 啤酒中的啤酒花苦味物质的含量甚至更小，啤酒花中苦味物质的含量不超过45毫克/升。
所有这些都很无聊，数字实际上可能或多或少有所不同，但你明白了：与啤酒中的水分含量相比，所有这些都非常少。 就像您一样，%username%，啤酒大约 95% 是水。 水质对啤酒有直接影响也就不足为奇了。 顺便说一句，这也是为什么不同地方不同工厂生产的同一种啤酒味道会不同的原因之一。 一个具体的、可能是最著名的例子是比尔森啤酒（Pilsner Urquell），他们曾经尝试在卡卢加酿造这种啤酒，但没有成功。 由于其特殊的软水，现在这种啤酒只在捷克共和国生产。
没有一家啤酒厂会在没有首先测试所使用的水的情况下酿造啤酒——水的质量对于最终产品来说太重要了。 这方面的主要参与者与您在任何苏打水瓶上看到的相同的阳离子和阴离子 - 只是含量控制不在“50-5000”毫克/升的范围内，而是更精确。
我们来看看水的成分有何影响？
嗯，首先，水必须符合卫生法规和规定，因此我们立即丢弃重金属和其他有毒物质——这些垃圾根本不应该出现在水中。 直接用于啤酒生产（糖化过程）的水的主要限制涉及pH值、硬度、钙镁离子浓度比等指标，而饮用水中对此完全没有规定。 酿造用水应含有明显较少的铁、硅、铜、硝酸盐、氯化物和硫酸盐离子。 水中不允许含有亚硝酸盐，亚硝酸盐对酵母来说是一种强毒素。 水中的矿物质成分（干残渣）含量应减少两倍，COD（化学需氧量 - 氧化性）含量应减少 2,5 倍。 在评估酿造水是否适合时，引入了碱度等指标，而该指标并未纳入饮用水标准。
此外，对于高浓度酿造中用于调节固体和酒精质量分数的水，还提出了额外的要求。 这种水首先必须是微生物纯净的，其次是脱气的（即实际上不含水溶性氧），并且与一般推荐用于酿造的水相比，所含的钙离子和碳酸氢盐甚至更少。 什么是高重力酿造？如果你不知道，高密度酿造的技术是，为了提高啤酒厂的生产率，用比啤酒厂质量分数高4...6%的干物质质量分数来酿造麦芽汁。成品啤酒中的干物质。 接下来，在发酵之前或成品啤酒中，将这种麦芽汁用水稀释至所需的干物质质量分数（是的，啤酒被稀释 - 但这只是在工厂，我稍后也会谈到这一点）。 同时，为了获得与采用经典技术获得的啤酒在口味上没有差异的啤酒，不建议将初始麦芽汁的提取物增加超过15%。
保持水中正确的 pH 值非常重要 - 我现在不是在谈论成品啤酒的味道，而是在谈论麦芽汁的发酵过程（顺便说一句，正如我们发现的那样，这并不影响味道 - 你只是不会感觉到如此微妙的差异）。 事实上，酵母用来进食的酶的活性取决于 pH 值。 最佳值为 5,2..5,4，但有时该值会调高以增加苦味。 pH值影响酵母细胞内代谢过程的强度，体现在生物量增长系数、细胞生长速率和次级代谢产物的合成上。 因此，在酸性环境下，主要形成乙醇，而在碱性环境下，则强化甘油和乙酸的合成。 乙酸会对酵母繁殖过程产生负面影响，因此必须在发酵过程中通过调节 pH 值来中和乙酸。 对于不同的“食物”来说，可能有不同的最佳pH值：例如，蔗糖的代谢需要4,6，麦芽糖的代谢需要4,8。 pH 值是酯形成的主要因素之一，我们稍后会讨论酯，它会在啤酒中产生果香。
调节 pH 值始终是溶液中碳酸盐和碳酸氢盐的平衡；它们决定了该值。 但即使在这里，一切也不是那么简单，因为除了阴离子之外，还存在阳离子。
在酿造过程中，构成水的矿物阳离子分为化学活性阳离子和化学非活性阳离子。 所有钙和镁盐都是化学活性阳离子：因此，在高碳酸盐含量的背景下，钙和镁（以及钠和钾）的存在会增加 pH 值，而钙和镁（这里已经存在空气中的钠和钾） - 但与硫酸盐和氯化物一起作用，它们会降低 pH 值。 通过调整阳离子和阴离子的浓度，您可以实现培养基的最佳酸度。 同时，酿酒师更喜欢钙而不是镁：首先，酵母絮凝现象与钙离子有关，其次，当通过煮沸（就像在水壶中）去除暂时硬度时，碳酸钙沉淀，可以将其溶解。除去，而碳酸镁缓慢沉淀，当水冷却时，再次部分溶解。
但其实，钙、镁只是小东西。 为了不使文章过多，我将简单地汇总一些水中离子杂质对啤酒生产和质量的各种因素的影响。
对酿造过程的影响
- 钙离子 - 稳定 α-淀粉酶并提高其活性，从而提高提取物产量。 它们增加蛋白水解酶的活性，因此麦芽汁中总氮和α-胺氮的含量增加。
- 测定糖化、用啤酒花煮麦芽汁和发酵过程中麦芽汁 pH 值的降低水平。 测定酵母絮凝。 最佳离子浓度为 45-55 毫克/升麦芽汁。
- 镁离子 - 糖酵解酶的一部分，即发酵和酵母繁殖所必需的。
- 钾离子 - 刺激酵母繁殖，是酶系统和核糖体的一部分。
- 铁离子 - 对糖化过程产生负面影响。 浓度大于 0,2 mg/l 可能会导致酵母变性。
- 锰离子 - 作为酵母酶的辅助因子。 含量不得超过0,2毫克/升。
- 铵离子 - 可能仅存在于废水中。 绝对不能接受的。
- 铜离子 - 浓度超过 10 毫克/升 - 对酵母有毒。 可能是酵母的诱变因素。
- 锌离子 - 浓度为 0,1 - 0,2 毫克/升，刺激酵母增殖。 高浓度时它们会抑制 α-淀粉酶活性。
- 氯化物 - 减少酵母絮凝。 当浓度超过 500 mg/l 时，发酵过程会减慢。
- 碳氢化合物 - 在高浓度下，它们会导致 pH 值升高，从而导致淀粉分解酶和蛋白水解酶的活性降低，从而降低提取物的产量。 并有助于增加麦芽汁的颜色。 浓度不应超过20毫克/升。
- 硝酸盐 - 废水中浓度超过 10 毫克/升。 在肠杆菌科细菌存在的情况下，会形成有毒的亚硝酸根离子。
- 硅酸盐 - 浓度大于 10 mg/l 时会降低发酵活性。 硅酸盐主要来自麦芽，但有时，尤其是在春天，水可能是啤酒中硅酸盐含量增加的原因。
- 氟化物 - 最高 10 毫克/升没有影响。
对啤酒口感的影响
- 钙离子 - 减少单宁的提取，单宁会给啤酒带来刺耳的苦味和涩味。 减少啤酒花中苦味物质的利用。
- 镁离子 - 使啤酒有苦味，浓度超过 15 毫克/升时就会有苦味。
- 钠离子 - 浓度超过 150 毫克/升时，会产生咸味。 浓度为 75...150 mg/l - 会降低口感的饱满度。
- 硫酸盐——给啤酒带来涩味和苦味，造成余味。 当浓度超过 400 毫克/升时，它们会给啤酒带来“干味”（你好，吉尼斯生啤！）。 可能先于与感染微生物和酵母菌的活动相关的硫磺味道和气味的形成。
- 硅酸盐 - 间接影响味道。
- 硝酸盐 - 浓度超过 25 毫克/升会对发酵过程产生负面影响。 可能形成有毒的亚硝胺。
- 氯化物 - 使啤酒的味道更加微妙和甜美（是的，是的，但如果没有钠的话）。 离子浓度约为300毫克/升，可增加啤酒口感的饱满度，并赋予啤酒瓜味和香气。
- 铁离子——当啤酒中含量超过0,5毫克/升时，会增加啤酒的颜色并出现棕色泡沫。 赋予啤酒金属味。
- 锰离子 - 与铁离子的作用类似，但更强。
- 铜离子 - 对味道稳定性产生负面影响。 软化啤酒的硫磺味。
对胶体稳定性（浊度）的影响
- 钙离子 - 沉淀草酸盐，从而减少啤酒中草酸盐混浊的可能性。 当用啤酒花煮麦芽汁时，它们会增加蛋白质的凝固。 它们减少了硅的提取，这对啤酒的胶体稳定性有有益的影响。
- 硅酸盐 - 由于与钙和镁离子形成不溶性化合物，降低啤酒的胶体稳定性。
- 铁离子 - 加速氧化过程并导致胶体混浊。
- 铜离子 - 对啤酒的胶体稳定性产生负面影响，充当多酚氧化的催化剂。
- 氯化物 - 提高胶体稳定性。
嗯，那是什么样子的？ 事实上，由于不同的水域等原因，世界不同地区形成了不同风格的啤酒。 一个地区的啤酒厂成功生产出具有浓郁麦芽风味和香气的啤酒，而另一个地区的啤酒厂则生产出具有明显啤酒花特征的优质啤酒——所有这些都是因为不同地区的水不同，使得一种啤酒比另一种啤酒更好。 例如，现在啤酒的水成分被认为是以下形式的最佳成分：
然而，很明显，偏差总是存在的——而这些偏差往往决定了来自圣彼得堡的“Baltika 3”根本不是来自扎波罗热的“Baltika 3”。
合乎逻辑的是，用于啤酒生产的任何水都要经过几个制备阶段，包括分析、过滤，以及必要时调整成分。 啤酒厂经常进行水制备过程：以一种或另一种方式获得的水经过氯的去除、矿物质成分的变化以及硬度和碱度的调整。 您不必担心这一切，但是，只有当您对水的名义成分很幸运时，啤酒厂才能够酿造几种品种。 因此，始终要进行水的监测和准备。
现代技术加上充足的资金，使得获得几乎任何所需特性的水成为可能。 基础水可以是城市自来水或直接从自流水源提取的水。 还有一些奇特的案例：例如，瑞典一家啤酒厂用经过处理的废水酿造啤酒，智利工匠则用从沙漠雾气中收集的水来酿造啤酒。 但很明显，在大规模生产中，昂贵的水处理过程会影响最终成本 - 也许这就是为什么除了捷克共和国之外，已经提到的比尔森啤酒不在其他任何地方生产的原因。
我认为第一部分就足够了。 如果我的故事有趣的话，在下一部分我们将讨论啤酒的两种强制性成分，也许还有一种可选成分，我们将讨论为什么啤酒闻起来不同，是否有“淡”和“黑”，以及还触及奇怪的字母 OG、FG、IBU、ABV、EBC。 也许还会有其他事情，或者也许不会发生什么，但会出现在第三部分中，我计划在其中简要介绍一下技术，然后处理有关啤酒的神话和误解，包括它是“稀释”和“强化”，我们还会讨论过期啤酒是否可以喝。
或者也许会有第四部分...选择权在你，%username%！
资料来源：www.habr.com