Γιατί όμως ο αφρός της μπίρας παρουσιάζει σταθερότητα σε αντίθεση με τα αναψυκτικά που εξαφανίζεται αμέσως; Η απάντηση είναι στις πρωτεϊνες που περιέχει η μπίρα και συγκεκριμένα στην πρωτεϊνη LTP1 και την πρωτεϊνη Z.
Τί είναι όμως η πρωτεϊνη; Είναι μεγαλομοριακές ενώσεις που δημιουργούνται από την ένωση πεπτιδίων τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από αμινοξέα. Παρακάτω η λεπτομερής ανάλυση :
Αμινοξύ
Τα αμινοξέα είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν μία τουλάχιστον καρβοξυλομάδα -COOH και μία τουλάχιστον αμινομάδα -NH2 στην ίδια ανθρακική αλυσίδα. Τα αμινοξέα αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Στη φύση υπάρχουν περίπου 200 αμινοξέα αλλά μόνο τα 20 από αυτά έχουν ιδιαίτερη σημασία καθώς αποτελούν τις δομικές λίθους των πρωτεϊνών.
Πεπτίδιο
Πεπτίδιο είναι η ένωση δύο ή περισσότερων αμινοξέων που ενώνονται με πεπτιδικό δεσμό. Ενώνεται δηλαδή η καρβοξυλομάδα του ενός αμινοξέος με την αμινομάδα του επόμενου αμινοξέος και αποβάλλεται ένα ή περισσότερα μόρια νερού. Συνδέσεις μέχρι 10 αμινοξέων ονομάζονται ολιγοπεπτίδια ενώ μέχρι 100 αμινοξέα ονομάζονται πολυπεπτίδια.
Πρωτεΐνες
Η ένωση πολλών πεπτιδίων ονομάζεται πρωτεΐνη. Επομένως πρωτεΐνη είναι ένα μεγάλο μόριο το οποίο αποτελείται από εκατοντάδες ή χιλιάδες αμινοξέα τα οποία ενώνονται μεταξύ τους με πεπτιδικό δεσμό.
πρωτεΐνη LTP1
Η πρωτεΐνη LTP1 (Lipid Transfer Protein 1) ή αλλιώς στα ελληνικά πρωτεΐνη μεταφοράς λιπιδίων είναι μια πρωτεϊνη της κατηγορίας LTP. Οι πρωτεϊνες LTP είναι μια μεγάλη οικογένεια πρωτεϊνών που απαντώνται στα φυτά. Είναι συνήθως μικρές σε μέγεθος, μικρότερες από 10kDA, πλούσιες σε κυστεϊνη και έχουν μια υδροφοβική κοιλότητα η οποία επιτρέπει την σύνδεση και την μεταφορά των λιπιδίων.
Οι πρωτεΐνες LTP συχνά κατηγοριοποιούνται με απλό τρόπο σε LTP1 ή LTP2 ανάλογα το μοριακό τους μέγεθος. Οι πρωτεϊνες LTP1 έχουν περίπου 90 αμινοξέα ενώ οι LTP2 έχουν περίπου 70 αμινοξέα. Βέβαια, αργότερα, οι επιστήμονες βρήκαν πρωτεϊνες που δεν μπορούσαν εύκολα να τις κατηγοριοποιήσουν σε LTP1 ή LTP2. Προχώρησαν επομένως σε ένα πιο διευρυμένο σύστημα ταξινόμησης εισάγοντας πέντε βασικούς τύπους(LTP1, LTP2, LTPc, LTPd και LTPg) και τέσσερις δευτερεύοντες τύπους με λιγότερα μέλη (LTPe, LTPf, LTPh, LTPj και LTPk). Σε αυτό το σύστημα, η ταξινόμηση δεν γίνεται με βάση το μοριακό μέγεθος της πρωτεΐνης αλλά με βάση τη θέση του ιντρονίου, την αλληλουχία των αμινοξέων και το κενό μεταξύ των υπολειμμάτων κυστεϊνης.
Αφού εξετάσαμε τους παραπάνω ορισμούς, είμαστε σε θέση να κατανοήσουμε κάποια βασικά στοιχεία για τον σχηματισμό του αφρού της μπίρας.
ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΙΔΡΟΥΝ ΣΤΗΝ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΑΦΡΟΥ
Τουλάχιστον δύο πρωτεΐνες του κριθαριού, η πρωτεΐνη Ζ και η πρωτεΐνη LTP1 μπορούν να επιβιώσουν από την διαδικασία της ζυθοποίησης και να είναι παρούσες στην τελική μπίρα. Οι δύο αυτές πρωτεϊνες, οι οποίες είναι υδροφοβικές και δρουν θετικά στην σταθεροποίηση του αφρού.
- Η πρωτεΐνη Ζ (Mrc. 40 kDa), η οποία αποτελεί το 10-25% των μη διαλυτών πρωτεϊνών της μπίρας μπορεί να αναλυθεί σε δύο μορφές την Ζ4 (80%) και την Ζ7 (20%). Μελέτη έδειξε εξάρτηση της σταθερότητας του αφρού και της συγκέντρωσης της πρωτεϊνης Ζ (πηγή : www.sciencedirect.com). Από άλλες πηγές όμως αναφέρουν πως αν και η πρωτεϊνη Ζ κατέχει το μεγαλύτερο βαθμό επίδρασης στο ιξώδες και την ελαστικότητα, εντούτις δεν έχει αποδειχθεί ότι ενισχύουν την σταθερότητα του αφρού όπως αυτό συμβαίνει με την LTP1
- Η πρωτεΐνη LTP1 είναι μια θερμικά σταθερή και ανθεκτική στην πρωτεάση λευκωματίνη η οποία συμμετέχει στο σχηματισμό και τη σταθερότητα του αφρού μπύρας. Απαντάται στο στρώμα αλευρόνης του κριθαριού στα πρώιμα στάδια ανάπτυξης. Γιατί όμως το κριθάρι δεν εμφανίζει ιδιότητες αφρισμού; Διότι η LTP1 στην μπίρα μετατρέπεται σε επιφανειοδραστική. Αυτή η μετατροπή γίνεται με τη γλυκοζυλίωση από τις αντιδράσεις Maillard στη βυνοποίηση, την ακυλίωση κατά το mashing και το δομικό "ξεδίπλωμα" κατά τον βρασμό του γλεύκους.
- Χορδεϊνη. Η κυριότερη πρωτεϊνη του κριθαριού. Επειδή είναι προλαμίνη, είναι αδιάλυτη σε υδατικά διαλύματα και απαιτείται πρωτεολυτική υδρόλυση για να γίνει υδατοδιαλυτή. Η μελέτη των χορδεϊνών έχει απασχολήσει αρκετά τους ερευνητές σχετικά με την επίδραση τους στην σταθερότητα του αφρού αλλά η ποικιλομορφία τους σε συνδυασμό με την αλληλεπίδραση με τις πρωτεάσες περιπλέκει πολύ τα δεδομένα.
- Μη αμυλούχοι πολυσακχαρίτες. Σε αυτούς συγκαταλλέγεται η β-γλυκάνη και η αραβινοξυλάνη. Αν και έχει βρεθεί ότι αυτές οι ουσίες αυξάνουν το ιξώδες και επομένως ενισχύουν την σταθερότητα του αφρού ( Stowell, 1985 ; Archibald et al., 1988 ; Lusk et al., 1995 ; Evans et al., 1999c ; Evans and Sheehan, 2002 ; Lewis and Lewis, 2003 ), άλλες έρευνες έχουν δείξει ότι δεν την επηρεάζουν ( Lusk et al., 2001a,b ).
- α-οξέα του λυκίσκου. Ενισχύουν σημαντικά την σταθερότητα του αφρού όταν έχουν ισομερειωθεί καθώς αλληλεπιδρούν με τις πρωτεϊνες. Το κυριότερο α-οξύ που ενισχύει τον αφρό είναι οι ισο-χουμουλόνες και αν χρησιμοποιηθούν και τέτρα-υδρο-ισοχουμουλόνες τότε αυτό ενισχύει ακόμα περισσότερο τόσο την σταθερότητα όσο και το lacing
- Κατιόντα μετάλλων. Υπάρχουν πολλά κατιόντα που επιδρούν θετικά στον αφρό όπως Mn+2 , Al+3 , Ni+2 , Sn+2 άλλα έχουν μικρή θετική επίδραση όπως Mg+2 , Zn+2 , Ca+2 ενώ άλλα ιόντα όπως Co+2 και Ni+2 ενώ έχουν θετική επίδραση είναι όμως μη επιθυμητά γιατί έχουν άλλες αρνητικές συνέπειες
Η κάθε φυσαλίδα της μπίρας που δημιουργείται από το CO2 περιβάλλεται από τις παραπάνω πρωτεϊνες που υπάρχουν στην μπίρα. Έτσι δημιουργείται μια "μεμβράνη" πρωτεϊνών γύρω από κάθε φυσαλίδα. Αυτή η μεμβράνη εμποδίζει τις φυσαλίδες να "σπάσουν" και με αυτόν τον τρόπο διατηρείται ο αφρός της μπίρας για αρκετό χρόνο.
Όμως η μπίρα περιέχει και λιπίδια. Τα λιπίδια αυτά εισχωρούν στο τοίχωμα της φυσαλίδας με αποτέλεσμα να καταστρέφουν τον αφρό. Τα λιπίδια στην μπίρα επομένως προκαλούν χαμηλής ποιότητας αφρό δημιουργώντας μεγαλύτερες φυσαλίδες.
Οι διάφορες βύνες περιέχουν περίπου 3,5% λιπίδια. Αυτά τα λιπίδια είναι ένα μίγμα από υδρογονάνθρακες, εστέρες λιπαρών οξέων, μονογλυκερίδια, διγλυκερίδια, τριγλυκερίδια, καρετονοειδή, τοκοφερόλες κλπ.
Γενικά, τα γλεύκη με μεγαλύτερη θολερότητα τείνουν να έχουν περισσότερα λιπίδια. Ένα άλλο γεγονός που αυξάνει την ποσότητα των λιπιδίων στην μπίρα είναι τα "ξεπλύματα" της βύνης κατά την διαδικασία της διήθησης (last runnings).
Αρκετά λιπίδια απομακρύνονται κατά τον βρασμό του γλεύκους και κατά την διαδικασία φίλτρανσης.
Να σημειωθεί εδώ πως τα λιπίδια έχουν και θετική επίδραση στην ζυθοποίηση αφού βοηθούν την μαγιά και την βιωσιμότητά της και την απόδοση της ζύμωσης.
Τα λιπίδια βρίσκονται σε δύο μορφές, σε διασκορπισμένα και μη διασκορπισμένα. Τα μη διασκορπισμένα λιπίδια είναι ιδιαιτέρως καταστροφικά για τον αφρό της μπίρας αλλά καθώς τα μη διασκορπισμένα λιπίδια γίνονται σταδιακά διασκορπισμένα, τότε αυτά τα μη διασκορπισμένα λιπίδια είναι πιθανόν να βρίσκονται στην μπίρα μόνο τη στιγμή ή λίγο πριν το σερβίρισμα.
Άλλες ενώσεις που βοηθούν στην ενίσχυση του αφρού είναι :
- οι μελανοϊδίνες και
- η ποσότητα του CO2
Επίσης, υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επιδρούν στον αφρό σε μικρότερο όμως βαθμό όπως είναι
- το ιξώδες της μπίρας
- το ποσοστό αλκοόλ (Μικρότερο ποσοστό αλκοόλ ενισχύει την σταθερότητα)
- pH
Τα στάδια της ζυθοποίησης επηρεάζουν την σταθερότητα. Μερικά παραδείγματα
- ο έντονος αφρισμός κατά τη ζύμωση που έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια εκτός του διοξιεδίου του άνθρακα και των ουσιών που ενισχύουν τον αφρό.
- Το είδος της μαγιάς
- Η έκκριση λιπιδίων από στρεσαρισμένη μαγιά
- χρήση εξωγενών ενζύμων
- χρήση βύνης σιταριού και πολλά άλλα
ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΑ ΑΦΡΟΥ
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και στον τομέα των τροφίμων βοήθησε και στην ανακάλυψη ουσιών που ενισχύουν την σταθερότητα του αφρού όπως η αλγινική προπυλενογλυκόλη (PGA).
Η αλγινική προπυλενογλυκόλη είναι ένας εστέρας του αλγινικού οξέος στον οποίο μερικές ομάδες καρβοξυλίων εστεροποιούνται με την προπυλενογλυκόλη, κάποιες ομάδες εξουδετερώνονται με τα κατάλληλα αλκύλια και άλλα παραμένουν ελεύθερα.
Η αλγινική προπυλενογλυκόλη παρασκευάζεται από το αλγινικό οξύ το οποίο βρίσκεται στα φύκια. Συγκεκριμένα, το αλγινικό οξύ βρίσκεται στο κυτταρικό τοίχωμα των καφέ φυκιών. Στη συνέχεια, το αλγινικό οξύ εστεροποιείται με την προπυλενογλυκόλη
Ποιότητα αφρού
O Charlie Bamforth, ο γνωστός Άγγλος επιστήμονας (σπούδασε Βιοχημεία στο Πανεπιστήμιο Hull) με ειδίκευση στην ζυθοποίηση όρισε το 1985 την ποιότητα του αφρού ως έναν συνδυασμό :
- της σταθερότητας
- ποσότητας
- της δαντέλας (lacing)
- της λευκότητας (whiteness)
- της δύναμης (strength)
Για την σταθερότητα του αφρού αναφερθήκαμε εκτενώς παραπάνω. Μία άλλη σημαντική παράμετρος είναι η δαντέλα (lacing). Ουσιαστικά, είναι το "κόλλημα" του αφρού πάνω στα τοιχώματα του ποτηριού δημιουργώντας μια "δαντέλα" καθώς σπάει ο αφρός. Όσο περισσότερο lacing έχουμε τόσο καλύτερης ποιότητας είναι ο αφρός.
Η "δύναμη" τέλος του αφρού είναι η ικανότητα του αφρού να παραμένει παρουσία ανασταλτικών παραγόντων (inhibitors) π.χ. υπολειμμάτων βρωμιάς ή απορρυπαντικού στο ποτήρι
ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΑΦΡΟΥ
Έχουν αναπτυχθεί αρκετές μέθοδοι που προσδιορίζουν την σταθερότητα του αφρού, οι κυριότερες όμως είναι η ΝΙΒΕΜ, η Sigma Head Value (SHV) και Rudin head retention.
Χαραγμένα ποτήρια
Όπως αναφερθήκαμε παραπάνω, ο σχηματισμός του αφρού πραγματοποιείται όταν γίνει πυρήνωση. Η πυρήνωση ενισχύεται από γραντζουνιές στο ποτήρι. Αυτό το φαινόμενο εκμεταλλεύτηκαν κάποιοι και δημιούργησαν τα χαραγμένα ποτήρια μπίρας (nucleated beer glass) τα οποία στον πάτο είναι χαραγμένο ένα λογότυπο ή κάτι άλλο. Με αυτόν τον τρόπο αυξάνεται ο ρυθμός σχηματισμού του αφρού (δείτε video 1 και 2)
πηγές
1. Beer foam physics - A.D. Ronteltap
2. Beer a quality perspective - Charles W. Bamforth
3. Brewing Science and practice - Dennis E. Briggs, Chris A. Boulton, Peter A. Brookes and Roger Stevens
