Spodně kvašená piva (ležáky) jsou nejpopulárnějším pivním stylem na světě, přičemž tvoří více než 90 % mezinárodního pivního trhu. Přestože se historie vaření piva počítá v tisících let, výroba ležáků je poměrně novou inovací, jejíž vznik se datuje do 15.–16. století v Bavorsku. Klíčovým rysem ležáků je používání autentických kvasinek Saccharomyces pastorianus. V 80. letech 20. století vědci při studiu DNA těchto kvasinek zjistili, že se jedná o hybrid kvasinek svrchního kvašení Saccharomyces cerevisiae a dosud neznámého mikroorganismu. V roce 2007 mikrobiologové identifikovali, že tento mikroorganismus je geneticky 99,5 % identický s kvasinkami nalezenými v Patagonii, kde jej místní obyvatelé používali k výrobě alkoholu při nízkých teplotách. Tyto kvasinky byly pojmenovány Saccharomyces eubayanus.

Genetické skupiny kvasinek spodního kvašení

Kvasinky Saccharomyces pastorianus se dělí do různých skupin na základě jejich genomické struktury:

1. Skupina I (Saaz) – alotriploidní kmeny s třemi sadami chromozomů (jedna od S. cerevisiae a dvě od S. eubayanus). Mají vyšší toleranci vůči chladu.

2. Skupina II (Frohberg) – allotetraploidní kmeny se čtyřmi sadami chromozomů (dvě od S. cerevisiae a dvě od S. eubayanus). Jsou odolnější a mají širší toleranci na teplotu a alkohol.

3. Skupina III – nově vyšlechtěné hybridní kvasinky (např. LalBrew NovaLager™), které kombinují tři chromozomy od S. cerevisiae a jeden od S. eubayanus, což jim dává robustnější fermentaci a jedinečný chuťový profil.

Srovnání vybraných kmenů kvasinek LalBrew® pro ležáky 

Obr. 1 Kinetika fermentace různých kvasinkových kmenů LalBrew® Premium Series pro lagerové styly. Standardní pšeničný sladový rmut o 15°P byl inokulován množstvím 1,5 milionu buněk/ml/°P a fermentován při teplotě 12°C.

Aromatické složky ležáků

Během fermentace produkují kvasinky různé vedlejší produkty ovlivňující chuť a aroma piva:

Sirovodík (H₂S)

Všechny pivovarské kvasinky během fermentace produkují určité množství H₂S jako součást normálního metabolismu aminokyselin (viz náš technický článek Dopad sirovodíku na vaření piva).

U ale kvašení je H₂S účinně odstraňován díky vypírání oxidem uhličitým (CO₂) během aktivní fermentace a následné reabsorpci kvasinkami po úplném prokvašení.

U ležákového kvašení vede chladnější a pomalejší proces k nižšímu vypírání CO₂, přičemž spodně kvašené, středně flokulující ležákové kvasinky neabsorbují H₂S tak efektivně.

Malé množství H₂S, které se tvoří v tradičních ležákových kmenech, jako je LalBrew Diamond™, se považuje za důležitou součást normálního chuťového profilu mnoha ležákových piv.

Jak snížit nežádoucí H₂S?

Špatná výživa mladiny nebo nevhodné pivovarské techniky mohou vést k nadměrné produkci H₂S a nepříjemnému zápachu připomínajícímu zkažená vejce. Tomu lze zabránit:

• Přidáním živin do mladiny (zejména při použití přídavků – adjuncts)

• Necháním piva v kontaktu s kvasinkami před přečerpáním nebo filtrací, aby měly čas znovu absorbovat H₂S

Kmen LalBrew NovaLager™ byl selektován pro sníženou produkci H₂S díky specifickým genetickým úpravám metabolismu síry.

Díky tomu LalBrew NovaLager™ nevyžaduje dlouhé zrání, které je obvykle nutné u tradičních ležákových kvasinek.

Obr. 2 Produkce H₂S během fermentace s pivovarskými kvasinkami LalBrew® pro ležákové pivní styly

Na grafu je znázorněn typický ležákový kmen pro srovnání. Tradiční ležákové kmeny (LalBrew Diamond™, typický ležákový kmen) produkují více H₂S než ale kvasinky (LalBrew Nottingham™). Úroveň H₂S je nezjistitelná u fermentací s LalBrew NovaLager™. Fermentace probíhala ve standardní mladině 15°P, s dávkováním 1,5 milionu buněk/ml/°P a při teplotě 12 °C.

Diacetyl

Diacetyl je běžný vedlejší produkt fermentace, který většina lidí vnímá jako nežádoucí chuťovou složku. Vzniká jako vedlejší reakce metabolismu aminokyselin při tvorbě valinu. Kvasinky produkují α-acetolaktát, který je poté vyloučen z buněk. Tento α-acetolaktát se následně dekarboxyluje na diacetyl a na konci fermentace se znovu vstřebává do kvasinek, kde se přeměňuje na acetoin, což je neutrální látka bez chuti.

Diacetyl a teplota

Reabsorpce diacetylu kvasinkami trvá určitý čas a probíhá rychleji při vyšších teplotách ve srovnání s chladnějšími ležákovými fermentacemi. Pokud fermentace není úplná, může diacetyl zůstat přítomen i v hotovém pivu, protože kvasinky jej nestihly zcela absorbovat.

Proto se u ležákových fermentací běžně provádí diacetylová pauza ("diacetyl rest"), kdy se na několik dní zvýší teplota na konci fermentace. To umožňuje kvasinkám vstřebat diacetyl před dalším zpracováním piva.

Jak zabránit vzniku diacetylu?

• Diacetylovou pauzou – zvýšením teploty ke konci fermentace (viz obrázek 3).

• Použitím enzymu α-acetolaktát dekarboxylázy (ALDC), který rozkládá α-acetolaktát přímo na acetoin, čímž zabraňuje tvorbě diacetylu a jeho normálnímu metabolismu v buňkách kvasinek.

Výběr kvasinek a produkce diacetylu

• Ale kvasinky, jako LalBrew Nottingham™, mají efektivnější metabolismus valinu, a proto produkují méně diacetylu.

• LalBrew NovaLager™ vykazuje podobné chování jako ale kvasinky – absorbuje více valinu a produkuje méně diacetylu, což zkracuje dobu zrání ve srovnání s tradičními ležákovými kmeny (viz obrázky 4, 5).

Obr. 3 Diacetylový odpočinek (pauza)

Obr. 4 LalBrew NovaLager™ vykazuje vyšší „aleovskou“ absorpci valinu, podobně jako LalBrew Nottingham, ve srovnání s tradičními kvasinkami pro ležák

Obr. 5 Produkce diacetylu

Estery a biotransformace

Tradiční kvasinkové kmeny pro ležáky, jako je LalBrew Diamond™, produkují málo esterů a jsou velmi neutrální, což vede k čistým, suchým a osvěžujícím pivům. Moderní interpretace stylů ležáků bývají chuťově výraznější, často s vyššími dávkami chmele než tradiční ležáky. Kmen LalBrew NovaLager™ produkuje nízké až střední množství esterů pro aromatičtější ležák a exprimace β-glukosidázových enzymů podporuje biotransformaci a komplexnost chmelových aromat.

Shrnutí

Výběr správného kmene kvasinek má zásadní vliv na výslednou kvalitu ležáku. Tradiční kvasinky (Saaz, Frohberg) poskytují čistý chuťový profil, zatímco moderní hybridy (LalBrew NovaLager™) nabízejí inovativní vlastnosti, jako je rychlejší fermentace, nižší produkce nežádoucích sloučenin a širší teplotní rozmezí.