你好%用戶名%。
正如我之前所承諾的，我因出差而缺席了一會兒。 不，它還沒有完成，但它激發了我決定與你們分享的一些想法。
我們來談談啤酒。
現在我不會爭論某些品種，爭論從消費那一刻到那一刻身體中哪種味道和顏色變化較小......好吧，你明白 - 我只想談談我如何看待生產過程，從化學角度來看啤酒對我們機體的差異與影響。
許多人認為啤酒是老百姓的飲料，這是非常錯誤的；許多人認為啤酒有害，但他們也是錯的，就像那些認為啤酒無害的人一樣。 我們也會解決這個問題
與之前的文章不同，我會試著擺脫長讀，而是將這個故事分成幾個部分。 如果在某個階段沒有興趣，那麼我將停止傷害可憐的讀者的大腦。
我們走吧。
背景
世界啤酒的歷史可以追溯到幾千年前。 第一次提到它可以追溯到新石器時代早期。 早在 6000 年前，人們就利用科技將麵包變成了美味的飲料 - 一般而言，啤酒被認為是世界上最古老的酒精飲料。
啤酒起源的歷史始於我們這個時代之前，發明家的桂冠屬於蘇美人。 他們的楔形文字由 E. Huber 在美索不達米亞發現，其中包含大約 15 種這種飲料的配方。 美索不達米亞的居民用斯佩耳特小麥（spell）來釀造啤酒。 它是用大麥磨碎的，裝滿水，加入香草並發酵。 用所得麥汁製成飲料。 請注意：小麥啤酒本質上是被發明的，但還沒有人說過任何關於啤酒花的事情，也就是說，本質上是釀造啤酒或草本啤酒。 而且，麥芽沒有發芽。
啤酒歷史上的下一個里程碑是巴比倫文明。 巴比倫人想出瞭如何改進這種飲料。 他們使穀物發芽，然後將其乾燥以生產麥芽。 用穀物和麥芽釀造的啤酒儲存時間不超過一天。 為了使飲料更加芳香，添加了香料、橡樹皮、樹葉、蜂蜜——食品添加劑當時就已經發明了，當然，早在 Reinheitsgebot 之前，或者可以理解的是，德國啤酒純度法之前大約還有5000年的歷史！
漸漸地，啤酒傳到了古埃及、波斯、印度和高加索地區。 但在古希臘，它並不受歡迎，因為它被認為是窮人的飲料。 所有這些偏見就是在那時產生的。
啤酒釀造的歷史始於中世紀初期。 這個時期被稱為啤酒的第二次誕生時期。 據信這件事發生在德國。 德語名稱 Bier 來自古日耳曼語 Peor 或 Bror。 儘管同樣的英語 Ale (ale) 據稱在詞源上可以追溯到原始印歐語系的詞根，大概有「陶醉」的意思。 與現代丹麥語和挪威語øl，以及冰島語öl（古英語所屬的日耳曼語族）以及立陶宛語和拉脫維亞語alus - beer（印度語的波羅的海語族）相比，該詞根的印歐語起源得到了令人信服的證明。-歐洲族）、北俄語ol（意為醉酒），以及愛沙尼亞語õlu和芬蘭語olut。 簡而言之，沒有人知道這個詞是怎麼來的，因為有人在古巴比倫搞砸了——好吧，現在每個人對啤酒的稱呼都不同了。 然而，他們的烹飪方法不同。
到了中世紀，人們開始在飲料中加入啤酒花。 隨著它的出現，啤酒的口味得到改善，保質期也變得更長。 請記住，％username％：啤酒花主要是啤酒的防腐劑。 現在飲料可以運輸，並且成為一種貿易物品。 出現了數百種啤酒配方和品種。 來自某些地區的一些科學家認為，斯拉夫人是啤酒花種植的創始人，因為早在九世紀，釀造業就已在羅斯廣泛傳播。
順便說一句，在中世紀，歐洲廣泛飲用淡味啤酒而不是水。 即使是孩子也能買得起啤酒——是的，那是啤酒，而不是一些人認為的格瓦斯。 他們喝酒不是因為黑暗勢力想把自己喝死，而是因為透過品嚐水，他們可以輕鬆地治癒一大堆已知和未知的疾病。 以芭蕉和助產士級別的醫學水平，實在是太危險了。 此外，所謂的餐用啤酒（「麥爾」）也很有營養，適合在餐桌上大量飲用，因為它的酒精含量約為 1%。 邏輯問題是“什麼殺死了所有感染？” 我們一定也會考慮的。
十九世紀是啤酒史上的另一個突破。 路易斯·巴斯德首先發現了發酵與酵母細胞之間的關係。 他於1876年發表了研究結果，5年後的1881年，丹麥科學家埃米爾·克里斯蒂安·漢森獲得了啤酒酵母的純培養物，成為工業釀造的動力。
如果說無酒精啤酒的歷史，其出現的動力是1919年的《沃爾斯特德法案》，該法案標誌著美國禁酒令時代的開始：生產、運輸和銷售酒精度高於0,5%的飲料實際上是被禁止的。 所以它甚至不再是「小啤酒」了。 所有的釀酒公司都從事這種以麥芽為原料的幾乎不含酒精的飲料的生產，但根據法律，這種飲料必須被稱為“穀物飲料”，人們立即戲稱“橡膠女人”和“近乎無酒精的飲料」。啤酒」。 事實上，為了從通常的、禁止的啤酒轉向新的“幾乎是啤酒”，只需在生產過程中添加一個額外的階段（我們肯定會記住它），這並沒有大大增加22 月1933 日，美國總統富蘭克林·羅斯福簽署了《卡倫-哈里森法案》，他表示：「我認為這將是啤酒的輝煌時代。」4 年，讓飲料中的酒精含量提高到 7%。 該法案於 6 月 7 日生效，因此從那時起，這一天就成為了美國的國家啤酒日！ 他們說，早在7月XNUMX日，美國人就在酒吧排隊，當珍貴的午夜敲響時，然後…總之，統計數據表明，僅XNUMX月XNUMX日一天，美國人就喝了一百五十萬桶啤酒。狀態。 XNUMX 月 XNUMX 日你喝了一杯啤酒嗎，%username%？
順便說一句，如果您有興趣，在以下部分之一中，我將告訴您一項更嚴厲的禁止法 - 這甚至不是蘇聯，而是冰島。
目前，除了南極洲以外，不釀造啤酒——儘管這一點還不確定。 有幾十個類別和數百種樣式 - 如果您有興趣，可以閱讀它們的描述 。 啤酒遠沒有人們想像的那麼簡單；一瓶的價格有時會超過一箱葡萄酒的價格 - 而且我說的不是 Chateau de la Paquette 葡萄酒。
因此，%username%，如果您在閱讀時打開了一瓶啤酒，請充滿敬意地繼續閱讀。
配料
在我們了解啤酒的成分之前，讓我們先簡單回顧一下生產這種飲料的技術。
啤酒——就像這個世界上的許多東西一樣——是不完全燃燒的產物。 事實上，發酵——我們品嚐這種樂趣的過程，以及你%用戶名%閱讀這些文字的能力——是糖不完全燃燒的產物，只有在啤酒的情況下，糖才會被燃燒。你的腦，但在酵母代謝鏈中。
與任何燃燒一樣，產物是二氧化碳和水 - 但還記得我說「不完全」嗎？ 確實：在啤酒的生產中，不允許酵母吃得過多（雖然這並不完全正確，但有利於對圖片的總體理解） - 因此，除了二氧化碳之外，還形成了酒精。
由於食物不是純糖，而是各種化合物的混合物，因此產品不僅僅是二氧化碳、水和酒精，而是一整束酒，這就是這些啤酒存在的原因。 現在我將討論一些主要成分，並揭穿一些關於啤酒的神話。
水。
記住我畢竟是化學家，我會轉向無聊的化學語言。
啤酒是啤酒發酵過程中和發酵後未發生變化的麥芽萃取物、乙醇和調味物質的水溶液，這些物質要麼是酵母的次級代謝物，要麼是來自啤酒花。 萃取物質的成分包括未發酵的碳水化合物（α-和β-葡聚醣）、酚類物質（花青素、寡酚和多酚）、類黑素和焦糖。 它們在啤酒中的含量根據初始麥芽汁中乾物質的質量分數、麥芽汁組成、工藝發酵方式和酵母菌株特性而定，範圍為2,0～8,5克/100克啤酒。 相同的製程指標與酒精含量有關，酒精在啤酒中的質量分數範圍為0,05%至8,6%，以及調味物質（高級醇、醚、醛等），其合成取決於成分麥芽汁，特別是發酵模式和酵母的性質。 一般來說，對於底部酵母發酵的啤酒，酵母代謝副產物的濃度不超過200毫克/公升，而對於頂部發酵的啤酒，其水平超過300毫克/公升。 啤酒中的啤酒花苦味物質的含量甚至更小，啤酒花中苦味物質的含量不超過45毫克/公升。
所有這些都很無聊，數字實際上可能或多或少有所不同，但你明白了：與啤酒中的水分含量相比，所有這些都非常少。 就像您一樣，%username%，啤酒大約 95% 是水。 水質對啤酒有直接影響也就不足為奇了。 順便說一句，這也是為什麼不同地方不同工廠生產的同一種啤酒味道會不同的原因之一。 一個具體的、可能最著名的例子是比爾森啤酒（Pilsner Urquell），他們曾經嘗試在卡盧加釀造這種啤酒，但沒有成功。 由於其特殊的軟水，現在這種啤酒只在捷克共和國生產。
沒有一家啤酒廠會在沒有先測試所使用的水的情況下釀造啤酒——水的品質對於最終產品來說太重要了。 這方面的主要參與者與您在任何蘇打水瓶上看到的相同的陽離子和陰離子 - 只是含量控制不在“50-5000”毫克/升的範圍內，而是更精確。
我們來看看水的成分有何影響？
嗯，首先，水必須符合衛生法規和規定，因此我們立即丟棄重金屬和其他有毒物質——這些垃圾根本不應該出現在水中。 直接用於啤酒生產（糖化過程）的水的主要限制涉及pH值、硬度、鈣鎂離子濃度比等指標，而飲用水中對此完全沒有規定。 釀造用水應含有明顯較少的鐵、矽、銅、硝酸鹽、氯化物和硫酸鹽離子。 水中不允許含有亞硝酸鹽，亞硝酸鹽對酵母來說是強毒素。 水中的礦物質成分（乾殘渣）含量應減少兩倍，COD（化學需氧量 - 氧化性）含量應減少 2,5 倍。 在評估釀造水是否適合時，引入了鹼度等指標，而該指標並未納入飲用水標準。
此外，對於高濃度釀造中用於調節固體和酒精質量分數的水，也提出了額外的要求。 這種水首先必須是微生物純淨的，其次是脫氣的（即實際上不含水溶性氧），並且與一般推薦用於釀造的水相比，所含的鈣離子和碳酸氫鹽甚至更少。 什麼是高重力釀造？如果你不知道，高密度釀造的技術是，為了提高啤酒廠的生產率，用比啤酒廠質量分數高4...6%的乾物質質量分數來釀造麥芽汁。成品啤酒中的乾物質。 接下來，在發酵之前或成品啤酒中，將這種麥芽汁用水稀釋至所需的乾物質質量分數（是的，啤酒被稀釋- 但這只是在工廠，我稍後也會談到這一點）。 同時，為了獲得與採用經典技術獲得的啤酒在口味上沒有差異的啤酒，不建議將初始麥芽汁的萃取物增加超過15%。
保持水中正確的 pH 值非常重要 - 我現在不是在談論成品啤酒的味道，而是在談論麥芽汁的發酵過程（順便說一句，正如我們發現的那樣，這並不影響味道- 你只是不會感覺到如此微妙的差異）。 事實上，酵母用來進食的酵素的活性取決於 pH 值。 最佳值為 5,2..5,4，但有時該值會調高以增加苦味。 pH值影響酵母細胞內代謝過程的強度，體現在生物量增長係數、細胞生長速率和次級代謝物的合成。 因此，在酸性環境下，主要形成乙醇，而在鹼性環境下，則強化甘油和乙酸的合成。 乙酸會對酵母繁殖過程產生負面影響，因此必須在發酵過程中透過調節 pH 值來中和乙酸。 對於不同的「食物」來說，可能有不同的最佳pH值：例如，蔗糖的代謝需要4,6，麥芽糖的代謝需要4,8。 pH 值是酯形成的主要因素之一，我們稍後會討論酯，它會在啤酒中產生果香。
調節 pH 值始終是溶液中碳酸鹽和碳酸氫鹽的平衡；它們決定了該值。 但即使在這裡，一切都不是那麼簡單，因為除了陰離子之外，還有陽離子。
在釀造過程中，構成水的礦物陽離子分為化學活性陽離子和化學非活性陽離子。 所有鈣和鎂鹽都是化學活性陽離子：因此，在高碳酸鹽含量的背景下，鈣和鎂（以及鈉和鉀）的存在會增加 pH 值，而鈣和鎂（這裡已經存在空氣中的鈉和鉀） - 但與硫酸鹽和氯化物一起作用，它們會降低pH 值。 透過調整陽離子和陰離子的濃度，您可以實現培養基的最佳酸度。 同時，釀酒師更喜歡鈣而不是鎂：首先，酵母絮凝現象與鈣離子有關，其次，當通過煮沸（就像在水壺中）去除暫時硬度時，碳酸鈣沉澱，可以將其溶解。除去，而碳酸鎂緩慢沉澱，當水冷卻時，再次部分溶解。
但其實，鈣、鎂只是小東西。 為了不讓文章過多，我將簡單地總結一些水中離子雜質對啤酒生產和品質的各種因素的影響。
對釀造過程的影響
- 鈣離子 - 穩定 α-澱粉酶並提高其活性，從而提高萃取物產量。 它們增加蛋白水解酶的活性，因此麥芽汁中總氮和α-胺氮的含量增加。
- 測定糖化、用啤酒花煮麥汁和發酵過程中麥芽汁 pH 值的降低水準。 測定酵母絮凝。 最佳離子濃度為 45-55 毫克/公升麥汁。
- 鎂離子 - 糖解酵素的一部分，即發酵和酵母繁殖所必需的。
- 鉀離子 - 刺激酵母繁殖，是酵素系統和核醣體的一部分。
- 鐵離子 - 對糖化過程產生負面影響。 濃度大於 0,2 mg/l 可能會導致酵母變性。
- 錳離子 - 作為酵母酶的輔因子。 含量不得超過0,2毫克/公升。
- 銨離子 - 可能只存在於廢水中。 絕對不能接受的。
- 銅離子 - 濃度超過 10 毫克/公升 - 對酵母有毒。 可能是酵母的誘變因子。
- 鋅離子 - 濃度為 0,1 - 0,2 毫克/公升，刺激酵母增殖。 高濃度時它們會抑制 α-澱粉酶活性。
- 氯化物 - 減少酵母絮凝作用。 當濃度超過 500 mg/l 時，發酵過程會減慢。
- 碳氫化合物 - 在高濃度下，它們會導致 pH 值升高，從而導致澱粉分解酶和蛋白水解酶的活性降低，從而降低萃取物的產量。 並有助於增加麥汁的顏色。 濃度不應超過20毫克/公升。
- 硝酸鹽 - 廢水中濃度超過 10 毫克/公升。 在腸桿菌科細菌存在的情況下，會形成有毒的亞硝酸根離子。
- 矽酸鹽 - 濃度大於 10 mg/l 時會降低發酵活性。 矽酸鹽主要來自麥芽，但有時，尤其是在春天，水可能是啤酒中矽酸鹽含量增加的原因。
- 氟化物 - 最高 10 毫克/公升沒有影響。
對啤酒口感的影響
- 鈣離子 - 減少單寧的提取，單寧會為啤酒帶來刺耳的苦味和澀味。 減少啤酒花中苦味物質的利用。
- 鎂離子 - 讓啤酒有苦味，濃度超過 15 毫克/公升時就會有苦味。
- 鈉離子 - 濃度超過 150 毫克/公升時，會產生鹹味。 濃度為 75...150 mg/l - 會降低口感的飽滿度。
- 硫酸鹽－給啤酒帶來澀味和苦味，造成餘韻。 當濃度超過 400 毫克/公升時，它們會給啤酒帶來「乾味」（你好，吉尼斯生啤酒！）。 可能先於與感染微生物和酵母菌的活動相關的硫磺味道和氣味的形成。
- 矽酸鹽 - 間接影響味道。
- 硝酸鹽 - 濃度超過 25 毫克/公升會對發酵過程產生負面影響。 可能形成有毒的亞硝胺。
- 氯化物 - 讓啤酒的味道更加微妙和甜美（是的，是的，但如果沒有鈉的話）。 離子濃度約300毫克/公升，可增加啤酒口感的飽滿度，並賦予啤酒瓜味和香氣。
- 鐵離子－當啤酒中含量超過0,5毫克/公升時，會增加啤酒的顏色並出現棕色泡沫。 賦予啤酒金屬味。
- 錳離子 - 與鐵離子的作用類似，但更強。
- 銅離子 - 對味道穩定性有負面影響。 軟化啤酒的硫磺味。
對膠體穩定性（濁度）的影響
- 鈣離子 - 沉澱草酸鹽，從而減少啤酒中草酸鹽混濁的可能性。 當用啤酒花煮麥芽汁時，它們會增加蛋白質的凝固。 它們減少了矽的萃取，這對啤酒的膠體穩定性有有益的影響。
- 矽酸鹽 - 由於與鈣和鎂離子形成不溶性化合物，降低啤酒的膠體穩定性。
- 鐵離子 - 加速氧化過程並導致膠體混濁。
- 銅離子 - 對啤酒的膠體穩定性產生負面影響，作為多酚氧化的催化劑。
- 氯化物 - 提高膠體穩定性。
嗯，那是什麼樣子的？ 事實上，由於不同的水域等原因，世界不同地區形成了不同風格的啤酒。 一個地區的啤酒廠成功生產出具有濃鬱麥芽風味和香氣的啤酒，而另一個地區的啤酒廠則生產出具有明顯啤酒花特徵的優質啤酒——所有這些都是因為不同地區的水不同，使得一種啤酒比另一種啤酒更好。 例如，現在啤酒的水成分被認為是以下形式的最佳成分：
然而，很明顯，偏差總是存在的——而這些偏差往往決定了來自聖彼得堡的“Baltika 3”根本不是來自扎波羅熱的“Baltika 3”。
合乎邏輯的是，用於啤酒生產的任何水都要經過幾個製備階段，包括分析、過濾，以及必要時調整成分。 啤酒廠經常進行水製備過程：以一種或另一種方式獲得的水經過氯的去除、礦物質成分的變化以及硬度和鹼度的調整。 您不必擔心這一切，但是，只有當您對水的名義成分很幸運時，啤酒廠才能夠釀造幾種品種。 因此，始終要進行水的監測和準備。
現代科技加上充足的資金，使得幾乎獲得任何所需特性的水成為可能。 基礎水可以是城市自來水或直接從自流水源提取的水。 還有一些奇特的案例：例如，瑞典一家啤酒廠用經過處理的廢水釀造啤酒，智利工匠則用從沙漠霧氣中收集的水來釀造啤酒。 但很明顯，在大規模生產中，昂貴的水處理過程會影響最終成本 - 也許這就是為什麼除了捷克共和國之外，已經提到的比爾森啤酒不在其他任何地方生產的原因。
我認為第一部分就足夠了。 如果我的故事有趣的話，在下一部分我們將討論啤酒的兩種強制性成分，也許還有一種可選成分，我們將討論為什麼啤酒聞起來不同，是否有“淡”和“黑”，以及還觸及奇怪的字母OG、FG、IBU、ABV、EBC。 也許還會有其他事情，或者也許不會發生什麼，但會出現在第三部分中，我計劃在其中簡要介紹一下技術，然後處理有關啤酒的神話和誤解，包括它是“稀釋”和“強化”，我們也會討論過期啤酒是否可以喝。
或者也許會有第四部分...選擇權在你，%username%！
資料來源：www.habr.com