Poprawiona wersja wpisu – dużo więcej informacji! 🙂

Jakiś czas temu, na forum, kolega wyraził wątpliwość, że jak to jest że z jednej strony staramy się maksymalnie przedłużyć czas trwania fermentacji, m.in. pozbawiając sok substancji odżywczych, a z drugiej strony powszechnie wiadomo, że bez odżywek drożdże zwiększają produkcję siarkowodoru, H₂S, którego potem trudno się pozbyć – i jak to w ogóle ze sobą pogodzić.

Tak więc, żeby nie gadać głupot, zakopałem się publikacjach naukowych (które zaczynają być coraz bardziej wciągające 😉 ) – okazuje się że pojawiło się ostatnimi czasy sporo badań ukierunkowanych na cydr, które rzucają pewne światło na tę problematykę.

Paradoksalnie, wychodzi na to że problemem nie jest brak pożywek, a ich nadmiar!

Dawniej to było lepiej, oczywiście 🙂 . Nie było drożdży w proszku, nie było pożywek – nikt nie tracił czasu na zastanawianie się który szczep będzie na pewno najlepszy, ani nie rwał sobie włosów z głowy starając się przewidzieć jakie suplementy diety będą małym przyjaciołom najbardziej smakowały. Owszem, były inne problemy – biorące się w dużej mierze z braku zachowania wystarczającej czystości, czy też z braku odpowiednich środków i wiedzy. Ale co zaskakujące: przeglądając stare publikacje, nie znajduję w nich wzmianek o problemach z siarkowymi wyziewami. Ten temat pojawia się dopiero „współcześnie”, i zdaje się być ściśle powiązany z wprowadzeniem gotowych kultur drożdży oraz pożywek. Moje dotychczasowe doświadczenia poniekąd to potwierdzają – owszem zdarzały mi się kłopoty z siarką, ale nigdy w przypadku naturalnej fermentacji.

Faktem jest, że dzisiaj mało kto decyduje się na fermentację bez aplikacji drożdży, jak również utarło się przekonanie, że rozsądnie jest dodać pożywkę – a właściwie: że nierozsądnie byłoby jej nie dodawać.

Sprzedawca do saszetki z drożdżami dołączył końską dawkę azotu, kolega mówi że „nie zaszkodzi”, zaś w Internecie ktoś napisał że bez pożywki to u niego była „siara” – i tak wszyscy nawzajem utwierdzają się w przekonaniu że bez pożywek nie ma mowy o udanej fermentacji.

Podczas gdy, jak się zgłębi temat, okazuje się że stosowanie pożywek może powodować więcej problemów niż pożytku. Szczególnie jeśli chodzi o te składające się w większości z łatwo przyswajalnego azotu.

Anegdota o drożdżach i azocie

Zacznijmy od tego, że sok jabłkowy zawiera wszystko co jest niezbędne do przeprowadzenia fermentacji, łączenie z drożdżami.

Tych drożdży początkowo nie ma zbyt wiele – w zależności od konkretnych owoców, sposobu przetwarzania, etc. – w jednym mililitrze znajdziemy ich kilka/kilkanaście tysięcy. Ale jeśli pozostawić taki sok samemu sobie (bez pasteryzacji, siarkowania), z czasem ich populacja wzrośnie do kilku, kilkunastu, lub nawet kilkudziesięciu milionów w 1ml. Jak szybko to nastąpi, oraz na jakim poziomie ustali się liczebność populacji, zależy między innymi od temperatury oraz ilości zawartych w soku substancji odżywczych, w tym azotu.

No właśnie: nie samymi cukrami drożdże żyją – do rozmnażania, oraz dalszego życia podczas którego zajmować się będą produkcją alkoholu, potrzebują zarówno azotu jak również witamin oraz minerałów.

Azot jest ważny ze względu na to, że jest naturalnym katalizatorem pobudzającym drożdże do życia. Im więcej azotu, tym drożdże mają większy pęd do rozmnażania. Ale sam azot stanowi tylko 10% biomasy drożdży – pozostałe 90% drożdże czerpią z innych źródeł.

Podczas naturalnej fermentacji, populacja drożdży rozwija się relatywnie powoli. Na przestrzeni kilku dni, kolejne pokolenia drożdży multiplikując się konsumują dostępne substancje odżywcze. Z czasem najstarsze z nich zaczynają obumierać, a wraz z ich rozkładem część pożywienia powraca do ekosystemu. Wykształca się pewna naturalna równowaga: populacja drożdży stabilizuje się na poziomie, na którym nikt nie chodzi godny.

Teraz załóżmy, że dodamy na początku trochę drożdży. Typowa aplikacja: 2g drożdży / 10L, przekłada się na początkową liczbę komórek w 1 ml na poziomie 3.000.000. Naturalna fermentacja do takiego etapu dociera dopiero po kilku lub nawet kilkunastu dniach. Co zrobią takie drożdże? Oczywiście nie będą snuły dalekosiężnych kolektywnych planów – każda komórka na własną rękę (czy co też one tam mają) dojdzie do wniosku: jest jedzenie, więc będę się mnożyć! A jako że drożdże mnożą się przez pączkowanie, więc osiągnięcie docelowego poziomu to kwestia już tylko kilku podziałów. Aż ostatecznie skończy się któryś z niezbędnych składników. I co wtedy?

Pal sześć jeśli skończy się azot – wtedy rozwój nowych drożdży przyhamuje, ale istniejąca już populacja nie odczuje pogorszenia warunków. Z czasem drożdże z puli początkowych 3 milionów zaczną obumierać, oddadzą swój azot, urodzą się nowe – ustali się równowaga.

Gorzej jeśli skończy się coś innego. Wtedy rozbuchanej populacji drożdży w oczy zacznie zaglądać głód. A głodne drożdże to złe drożdże – w desperacji, poszukując pożywienia, zaczną rozkładać co popadnie – również związki na które normalnie by się nie połakomiły. Niektóre z tych związków będą zawierały siarkę, która w efekcie zostanie uwolniona w postaci siarkowodoru.

Jeśli deficyt jest niewielki, po pewnym czasie – wraz z obumieraniem istniejących drożdży, a co za tym idzie powrotem składników odżywczych – sytuacja wróci do równowagi. Przy dużej dysproporcji, niedożywienie drożdży może być permanentne, a ilość wyprodukowanego siarkowodoru ostatecznie zepsuje nam cydr.

Dlatego też prowadzenie fermentacji w warunkach, które są mniej sprzyjające dla drożdży: konkretnie w niskich temperaturach – pozwala uniknąć gwałtownego rozwoju populacji, jak również wpływa na zmniejszenie jej docelowej liczebności. Dzięki temu łatwiej jest o wprowadzenie fermentacji w stan naturalnej równowagi.

Teraz pójdźmy krok dalej i dodajmy jakiejś pożywki. Sięgając po jakąś pożywkę, najprawdopodobniej trafimy na taką, która ma na składzie w większości fosforan (lub siarczan) dwuamonu, który jest chemicznym źródłem łatwo przyswajalnego azotu. Jaki jest efekt? Nasz sok jest teraz bogaty w azot – drożdże które dodaliśmy dostaną kręćka, żeby ten azot zagospodarować: wzrost populacji nastąpi dużo szybciej, a jako że większość energii będzie poświęcona rozmnażaniu, również ostateczna liczebność drożdży będzie większa. A potem nastąpi ten moment kiedy coś się skończy – i z dużym prawdopodobieństwem nie będzie to azot… Jako że populacja będzie się składać w przeważającej mierze z nowych drożdży, minie sporo czasu zanim niektóre z nich zaczną obumierać. Ale nawet gdy to zacznie następować, dużo czasu będzie musiało upłynąć zanim wyrówna się dysproporcja pomiędzy codziennymi potrzebami a tym co faktycznie do ekosystemu powraca. A jest to prosta droga do problemów z siarkowodorem.

Wniosek nasuwa się sam – to nie brak azotu jest problemem, wręcz przeciwnie: im mniej azotu tym lepiej.

I nie jest to bynajmniej słowotwórcza fantazja – jedno z badań, którymi się tutaj podpieram, kawa na ławę pokazało że umiarkowany dodatek pożywki do ubogiego w azot soku (~50 mgN/L), spowodował wzrost produkcji H₂S!

Wychodzi na to, że to właśnie takie „zwyczajowe” dawki pożywek są jednym z czynników, które prowadzą do produkcji siarkowodoru przez drożdże.

I w zasadzie na tym moglibyśmy poprzestać, gdyby nie pewien szkopuł…

Azotowe jabłka

Skąd bierze się ten azot w soku? Bynajmniej nie jest tak, że całość azotu pochodzi z pożywek! Azot jest w jabłkach. To ile go jest konkretnie, w dużej mierze zależy od samych jabłek – nie od gatunku, tylko od warunków uprawy. Jeśli jabłoń rośnie na żyznej ziemi, lub była dokarmiana nawozami, to jej owoce, jak i wyciśnięty z nich sok, będą zawierały więcej związków azotu. Stąd też widełki zawartości azotu w jabłkach są ogromne.

Dolna, najniższa granica zawartości azotu w jabłkach, którą można spotkać w przypadku starych, nienawożonych jabłoni to 30-50 mgN/L. I taka ilość jest super.

Natomiast – co trochę szokuje – średnia zawartość azotu w komercyjnie uprawianych jabłkach ciągle rośnie, wraz z rozwojem coraz bardziej intensywnych praktyk sadowniczych. Dane mówią same za siebie:

• 1960r. – 80 mgN/L
• 1990r. – 130 mgN/L
• 2011r. – 155 mgN/L

Te 75ppm różnicy na przestrzeni ostatnich 50 lat to tak jakby dodać do 20L soku 7,5g azotowej pożywki! To mniej więcej tyle, ile wspomniana „końska dawka” pojawiająca się w zestawach z drożdżami! Chcąc nie chcąc – ta pożywka już tam jest…

To są oczywiście wartości średnie. W badaniach, do których dotarłem zdarzały się partie, które miały 60 mgN/L, jak również takie które miały ponad 300 mgN/L. I nie ma powodu przypuszczać, że nasze krajowe jabłka nie wpisują się w ten trend.

Najgorsze w tym jest to, że nie ma jak w domowych warunkach sprawdzić zawartości azotu. To znaczy technicznie by się dało, ale potrzebny jest do tego jakiś spektrometr, a z tego co rzuciłem okiem jest to zdecydowanie zbyt droga zabawka 😉

Pozostaje jedynie wybierać te mniejsze, i liczyć na to że nie urosły właśnie dlatego że były mniej nawożone. Tym też zwykle kieruję się przy zakupach, co nie zmienia faktu że zdarzały mi się nastawy, które fermentowały zdecydowanie szybciej od innych. Teraz powód wydaje się oczywisty…

Tak więc z kupnymi jabłkami to jest loteria. I niestety trzeba założyć że azotu jest w nich zdecydowanie za dużo!

Azot a tempo fermentacji

Jak wspomniałem, azot jest szczególnie potrzebny w pierwszej fazie, kiedy populacja drożdży rośnie. Wyniki badań są tutaj jednoznaczne: więcej azotu -> więcej drożdży -> bardziej gwałtowny początek fermentacji (więcej piany, duża emisja CO₂) -> krótszy czas.

Przykładowo, w jednym z opisanych eksperymentów, sok o zwartości 60 mgN/L fermentował ponad dwa tygodnie, podczas gdy taki o zawartości 160 mgN/L zakończył fermentację już po 10 dniach.

Postęp tych fermentacji też był zasadniczo różny: sok z małą zawartością N fermentował równomiernie, podczas gdy w próbce o większej zawartości azotu większość cukru przetworzona została w pierwszych dniach – potem fermentacja zdecydowanie zwolniła.

Znalazłem dwa niezależne badania, które potwierdzają że im dłuższy czas fermentacji tym bogatszy aromat cydru. Tak więc jest to konkretna przesłana ku temu, że im mniej azotu tym lepiej.

Azot a stabilność cydru

Przy dużych dawkach azotu pojawia się kolejny problem: mianowicie drożdże nie spożywają jego całości – zawsze pewna część zostaje nieprzetworzona. Ta pozostała ilość jest proporcjonalna do tego jak dużo było tego azotu na początku.

Z kolei zbyt duża ilość azotu w przefermentowanym już cydrze może prowadzić do różnych problemów – bo jak wiadomo, nie tylko drożdże chciałby sobie podżyć. Gdy drożdże przestaną dominować nastaw, z pozostałego azotu chętnie skorzystają inne mikroorganizmy, nie konieczne przez nas pożądane. Tak więc lepiej, żeby na koniec fermentacji azotu było jak najmniej.

Jak pozbyć się azotu

Co począć z sokiem, który już na wstępie ma zbyt wiele azotu?

Tak jak wspomniałem, obecna średnia zdecydowanie przekracza 100 mgN/L, więc zasadniczo można założyć że każdy sok wyciśnięty z komercyjnych jabłek będzie obarczony tym problemem.

Tutaj przychodzi z pomocą kolejne badanie, które pokazuje że zwykłe klarowanie soku za pomocą dodania pektoenzymu: aplikacja pektoenzymu do soku, odczekanie kilkunastu godzin oraz zlanie znad osadu, powoduje 50% spadek zawartości azotu, podczas gdy pozostałe parametry: pH, kwasowość, oraz całkowita zawartość polifenoli w docelowym cydrze, nie ulegają zmianie!

Jakby tego było mało, autorzy badania wskazują, że klarowanie soku jest powszechną praktyką w wyrobie białego wina – a jednym z powodów dla którego się to robi jest fakt, że fermentacja mętnego soku sprzyja produkcji siarkowodoru. Wysuwają hipotezę, że to samo ma zastosowanie w przypadku cydru. Wprawdzie w badaniu brakuje ostatecznego potwierdzenia tej hipotezy (ta kwestia na końcu jest pominięta), już sama możliwość pozbycia się azotu sprawia że zamierzam to klarowanie włączyć do mojego standardowego procesu.

Oczywiście wciąż nie będziemy wiedzieć ile dokładnie tego azotu pozostanie w nastawie. Z tego też względu, niezależnie, warto ograniczyć początkową dawkę drożdży oraz prowadzić fermentację powoli, w niskich temperaturach.

Mikroelementy i „dobre” pożywki

Z powyższych wywodów jasno wynika, że azot owszem jest potrzebny, ale jego nadmiar jest zdecydowanie niewskazany. Podczas gdy zdecydowanie pożądana jest obecność w soku innych składników odżywczych, w tym w szczególności witamin oraz minerałów.

Niestety, co odróżnia sok jabłkowy od np. soku z winogron czy brzeczki piwnej, to to że zawiera on zdecydowanie mniej tych mikroelementów. I to ich deficyt – w zestawieniu ze zbyt dużą zawartością azotu – jest właśnie źródłem problemów.

Do suplementacji mikroelementów służą specjale pożywki. I tu dochodzimy do bardzo ważnej kwestii: pora sobie uświadomić, że… są „pożywki” i „pożywki” 😉

Standardowe pożywki mają na składzie w większości wspomniany już wcześniej DAP, który natychmiastowo wzbogaca sok o łatwo przyswajalny azot. Ilość azotu jaką dostarczają takie pożywki jest dość spora – przykładowo 10g/20L to dodatek ponad 100 mg/L azotu! I ten azot dostępny jest dla drożdży „od ręki”. Poza azotem nie wnoszą nic. Takich pożywek trzeba unikać.

Bardziej zaawansowane pożywki nie zawierają DAP tylko… nieżywe komórki drożdży. Te drożdże zostały specjalnie przygotowane, odkarmione, a następnie w szczytowej formie zamordowane, np. w wyniku poddania działaniu wysokiej temperatury. Po dodaniu do nastawu, te komórki będą z czasem ulegać autolizie (rozpadowi) i w efekcie zawarte w nich substancje odżywcze będą stopniowo uwalnianie, systematycznie zasilając nasze drożdże w potrzebne mikroelementy. Jeśli stosować pożywki, to właśnie takie.

Przykładem takich pożywek jest np. Fermaid O czy Springferm. Ten ostatni jest dodatkowo wzbogacony tiaminą (witaminą B), która jest jednym z ważniejszych deficytowych mikroelementów.

Oczywiście takie pożywki oprócz witamin i minerałów siłą rzeczy dostarczają również azot. Ale raz, że jak wspomniałem uwalnia się on powoli, a dwa że jego ilość jest stosunkowo niewielka. Zlecana dawka: 2g/10L, dostarcza sumarycznie zaledwie 10 mg/L azotu.

Inną interesującą pożywką na którą warto zwrócić uwagę jest Go-Ferm. Ten preparat jest o tyle specyficzny, że nie dodaje się jej bezpośrednio do nastawu, tylko uwadnia się w nim drożdże i dopiero po rehydratyzacji wlewa się całość. Według producenta taka forma aplikacji jest istotna, żeby jak najwięcej zawartych w nim substancji zostało wchłoniętych właśnie przez drożdże, a nie przez inne znajdujące się w soku mikroby. Go-Ferm również zawiera nieco azotu, ale tutaj ponownie: typowa aplikacja 3g/10L to jedynie 10 mgN/L.

Apetyt drożdży

Wracając jeszcze na chwilę do siarkowodoru – oprócz suplementacji azotem i fermentacji mętnego soku, produkcja H₂S zależy również od konkretnego szczepu drożdży, bo różne szczepy bardzo różnią się pod względem zapotrzebowania na ilość pokarmu.

Jedne drożdże są znane z tego, że potrzebują lepiej zjeść i tym samym w ubogich w składniki odżywcze nastawach przejawiają skłonności do siarkowych wyziewów, inne są w tej kwestii bardziej umiarkowane.

Przykładowo te drożdże które ja używam: Lalvin V-1116, niską produkcję H₂S mają zapisaną w karcie katalogowej. Faktycznie rzadko spotykam się z tym problemem, a teraz jak lepiej zrozumiałem o co chodzi z tymi pożywkami, mam nadzieję że uda mi się to zjawisko całkowicie wyeliminować 🙂

Podsumowanie

No, muszę przyznać to był szereg dość niespodziewanych odkryć, z rodzaju tych co to zmieniają światopogląd! Dobrze jest czasem poczytać świeże publikacje 🙂

Tak więc dotarło do mnie, że:

• trzeba unikać typowo azotowych pożywek
  .
• w komercyjnych jabłkach azotu jest zdecydowanie za dużo
  .
• warto sklarować sok przed fermentacją w celu zmniejszenia zawartości N
  .
• warto użyć specjalnej organicznej pożywki uzupełniającej mikroelementy
  .
• warto prowadzić fermentację powoli (w chłodzie) bo to pomaga zachować równowagę fermentacji
  .
• warto wybrać szczep, który nie ma wygórowanych oczekiwań żywieniowych
  .
• warto dodawać umiarkowaną ilość drożdży „na start” (typowa dawka to 2-2,5g/10L, osobiście dodaję połowę)

Oczywiście nie ma żadnej gwarancji, że po zastosowaniu tych kroków problem siarkowodoru się nie pojawi – mechanizm powstawania tego zjawiska nie jest do końca naukowo wyjaśniony – ale przynajmniej wyeliminujemy te kilka już poznanych czynników 🙂

Myślę że klarowanie / redukcja zawartości azotu, umiarkowana suplementacja organicznymi pożywkami, oraz stosunkowo niska temperatura fermentacji – to jest kierunek, w którym będę podążał w przyszłości!

Wszystkie materiały, do których się tutaj odnosiłem, można znaleźć na forum w dziale Kaganek oświaty.