Хмель

Хмель является основным компонентом для производства, пива, так как обладает ароматическими и вкусовыми свойствами, придающими пиву приятную хмелевую горечь и обусловливающими сортовые особенности нива. Он повышает биологическую стойкость пива и влияет на пенообразование и стойкость пены. Хмель - многолетнее двудомное растение из семейства конопляных: наземная часть растения ежегодно развивается от корня. Культуру хмеля разводят путем посадки обрезанных подземных побегов с почками (черенков). Мужские растения хмеля обычно удаляют с хмелевых плантаций, чтобы избежать образования семян на женских растениях, потому что хмель, содержащий семена, менее ароматичен и менее ценен для производства пива.

Семена хмеля, по данным некоторых исследователей, содержат летучий алкалоид хопеин, который близок по физиологическому действию к морфию. Содержание алкалоида невелико - до 0,3% на сухую массу семян. Для придания пиву характерного аромата, горечи и вкуса в пивоварении употребляют женские соцветия - «хмелевые шишки», называемые просто «хмель». Хмелевая шишка имеет следующее строение. Внутри шишки находится короткий зигзагообразный стерженек, покрытый волосками; на изгибах его имеются слабые стебельки, которые несут на себе листочки двух рядов - прилистники и кроющие листочки, одинаковые по цвету, яйцеобразной формы, выгнутые наружу, с сильно развитыми прожилками. Кроющие лепестки и прилистники покрыты большим количеством блестящих клейких светло-желтых зернышек лупулина. Лупулин представляет собой продукт выделения железок и является носителем ароматических и горьких веществ хмеля. Во время хранения хмеля лупулин осмоляется и его окраска и состав изменяются. Свежий лупулин имеет светло-желтый цвет и блестит, а старый - красновато-коричневый без блеска.

Химический состав хмеля

Химический состав хмелевых шишек колеблется в очень больших пределах в зависимости от сорта хмеля, способов культивирования и почвенно-климатических условий произрастания. Как и все растения, хмель содержит белки, безазотистые экстрактивные вещества, клетчатку, минеральные вещества, но самыми ценными для пивоварения являются специфические составные вещества: хмелевое эфирное масло, - горькие кислоты, смолы и дубильные вещества. При варке сусла с хмелем хмелевое масло почти полностью улетучивается, а оставшееся незначительное количество его придает суслу хмелевой аромат. Специфическое действие хмеля зависит от содержания в нем горьких веществ - горьких смол, горьких кислот и дубильных соединений. Горькие кислоты и частично горькие смолы придают пиву горький вкус и аромат.

Хмелевые горькие вещества. Эти вещества представляют собой безазотистые соединения сложного химического состава. В хмелевых горьких веществах различают, пять составных частей; горькие а- и В-кислоты; мягкие а- и В-смолы и твердые у-смолы. Состав мягких и твердых смол еще точно не установлен, но считается, что эти смолы являются продуктами окисления горьких кислот. Во всяком случае твердо установлено, что при длительном хранении хмеля, достаточно большой влажности и доступе воздуха содержание горьких кислот и мягких смол в нем сильно падает, а содержание твердых смол увеличивается. При длительном хранении хмеля в атмосфере воздуха в результате окисления не только образуются твердые смолы, но происходит разрыв молекул горьких веществ с отщеплением боковых цепочек. В хмеле накапливаются такие вещества, как изовалериановая кислота, изомасляный альдегид, изопропилакриловая кислота и продукты их окисления. Эти вещества и определяют так называемый сырный запах плохого старого хмеля.

Изменение горьких веществ происходит, по-видимому, и не только в результате окислительных процессов, протекающих за счет свободного молекулярного кислорода, но и за счет целого ряда гидролитических процессов и процессов конденсации. Например, при хранении хмеля в атмосфере азота и углекислого газа содержание горьких кислот в нем падает, а содержание мягких и твердых смол возрастает по мере увеличения времени хранения, хотя и со значительно меньшей скоростью, чем при хранении в аэробных условиях. Горькие вещества хмеля имеют большую молекулярную массу, плохо растворяются в воде, при кипячении в солодовом сусле дают высокодисперсные коллоидные растворы и только частично истинные растворы солей горьких кислот. Растворимость горьких веществ зависит от рН среды; она увеличивается также в случае значительного содержания карбонатных солей и наличия в жидкости устойчиво растворимых белковых веществ.

Из хмелевых веществ наибольшей горечью обладает горькая а-кислота - гумулон, затем а-смола, р-смола и р-кислота. Твердые смолы имеют очень небольшую и притом очень грубую и неприятную горечь. Растворимость горьких веществ хмеля возрастает при повышении щелочности раствора и снижается с увеличением кислотности. Установлена высокая антибиотическая активность горьких хмелевых веществ по отношению к ряду микроорганизмов, сопутствующих пивоваренному производству, в частности молочнокислым бактериям и сарцинам. Наибольшую антибиотическую активность имеют а-кислота и а-смола; меньшую - р-кислота и р-смола. Твердые смолы антибиотическим действием не обладают.

Эфирное масло в хмеле представлено смесью ароматических веществ и терпенов различного химического состава и строения. В состав эфирного масла входят такие вещества, как мирцен, линалоол, гераниол, гумулен, люпаренол и другие, смесь которых и дает характерный аромат хмеля. Некоторые вещества этого ряда, например люнарол. В состав эфирного масла хмеля входят также кетоны, например люпарон. Эфирные масла хмеля летучи, легко перегоняются с паром, при перегонке легко осмоляются, а при хранении хмеля окисляются, полимеризуются и т. д.; в результате всех этих процессов аромат хмеля сильно изменяется. В состав хмелевого масла входят также некоторые альдегиды и кислоты, например изовалериановая кислота, энантовая, каприловая, изомасляная и др.

Дубильные вещества содержатся в шишках хмеля в количестве 2-5%. В листочках шишек их находится 74%, в лупулине - 22% и в стерженьках - 4% от всего количества дубильных веществ хмеля. Дубильные вещества хмеля, по-видимому, принадлежат к катехиновой группе соединений. В водно-спиртовом растворе с хлорным железом они дают отчетливую зеленовато-синюю окраску. При окислении дубильные вещества хмеля переходят в флабофен - вещество красновато-коричневого цвета, дающее с хлорным железом грязно-зеленую окраску. Дубильные вещества хмеля имеют аморфное строение, хорошо растворяются в воде и дают растворы, которые при длительном кипячении вследствие окисления приобретают темную окраску.

При кипячении сусла с хмелем дубильные вещества хмеля улучшают процесс свертывания белков и способствуют их выпадению из раствора при охлаждении сусла. При большом содержании дубильных веществ в хмеле они придают довольно грубый вяжущий вкус пиву и создают грубую терпкую горечь пива. Азотистые вещества хмеля представлены белками, полипентидами и аминокислотами. Среди низкомолекулярных азотистых соединений в хмеле имеются бетаин, аденин и гипоксантин. В состав безазотистых экстрактивных веществ входят углеводы (глюкоза, фруктоза), пентозаны, пектиновые вещества и органические кислоты.