Кислота в пиве: как пивоваренная промышленность изменила химию
В 1909 году главный научный сотрудник исследовательской лаборатории Carlsberg С. П. Л. Соренсен представил шкалу pH как простой способ концептуализировать кислотность водных растворов. Его исследование, финансируемое в частном порядке Carlsberg, было частью более широких усилий по пониманию биохимических процессов пивоварения и ферментации. Однако в последующие два десятилетия логарифмическая шкала кислотности доказала свою важность почти во всех аспектах химии, биологии и сельского хозяйства.
Что такое кислота?
В химии существует три основных определения «кислоты», в зависимости от объема и структуры вопроса. [hide]В оставшейся части этой статьи мы будем придерживаться самого старого и простейшего определения, известного как кислота Аррениуса: кислота — это вещество, которое увеличивает концентрацию ионов водорода в водном растворе при добавлении к этому раствору. Таким образом, кислотность является мерой того, сколько свободных ионов водорода имеется в растворе для реакции с противоположно заряженными ионами. Эти ионы водорода представляют собой одиночные протоны без связанного с ними электрона, поэтому они имеют слегка положительный заряд.
Почему кислотность имеет значение?
Эти протоны действительно не хотят быть одни! Хотя они могут весело плавать в воде, они будут образовывать ионные связи с любыми доступными отрицательными ионами, которые они найдут, и это может иметь пагубные последствия для всех видов соединений. Кислоты могут проникать в сложные белковые структуры, денатурируя их и лишая их функциональности. Некоторые металлы образуют соли с кислотами, выделяя газообразный водород и растворяясь в порошок. Нетрудно понять, почему измерение кислотности раствора и, следовательно, количества доступных протонов может быть важно для биохимиков.
Химия пивоварения
Carlsberg создал свою исследовательскую лабораторию, чтобы внедрить научные методы в традиционную практику пивоварения. Основатель пивоварни Джей Си Джейкобсон хотел индустриализировать пивоварение и полагал, что более глубокое понимание научных процессов, лежащих в основе процессов, облегчит этот переход. Из этой лаборатории были получены первые чистые выделенные пивные дрожжи, а также шкала pH, которую мы используем по сей день.
В тех же лабораториях SPL Sørensen исследовал влияние ионов на белки дрожжей, и эти возбудимые маленькие ионы водорода оказали удивительно большое влияние. Он разработал шкалу рН для измерения количества ионов водорода в воде, приведенного к числу, доступному человеку. Используя отрицательный десятичный логарифм, он сделал прямо пропорциональную шкалу, в которой добавление миллионов ионов водорода уменьшило бы pH всего на несколько пунктов шкалы.
Почему мы измеряем кислотность пива?
Пивовар должен помнить о кислотности во всех аспектах пивоварения, от выбора правильных металлов для пивоваренного оборудования до подбора вкуса сезонного фруктового пива. Один из первых этапов процесса пивоварения, затирание зерна, зависит от активности ферментов альфа-амилазы и бета-амилазы. Эти два катализатора работают в тандеме, превращая углеводы с длинной цепью в ферментируемые сахара, но лучше всего они работают при разных уровнях pH. Альфа-амилаза хорошо работает в нейтральных растворах (около pH 7), а бета-амилаза подходит для слегка кислых сред (около pH 5). Как правило, pH пивного сусла остается около pH 5,4, что является разумным компромиссом между двумя амилазами. Однако несколько факторов могут повышать или понижать рН, тем самым подавляя активность некоторых ферментов.
Производство дрожжей и кислот
Наблюдение за скоростью снижения pH во время брожения позволяет пивоварам следить за здоровьем своих дрожжей. После внесения дрожжи быстро подкисляют окружающую среду за счет производства органических кислот, которые делают сусло более враждебным по отношению к конкурирующим микроорганизмам. Проблемы с метаболизмом дрожжей или инфицирование продукта могут привести к падению pH ниже уровня, выдерживаемого дрожжами, что может привести к остановке брожения. Дрожжи используют ионный градиент (включая свободные ионы водорода) через свою клеточную мембрану, чтобы[/hide] облегчить перенос питательных веществ в клетку и из нее. Поэтому неожиданное падение рН может снизить их способность усваивать сахара.
Обсудим?
Автор публикации
Другие записи этого автора:
Вкусовая лихорадка: развивайте свое чувс ...
