Zmieszany, mętny, niewstrząśnięty (cz. 1.)

Na forum portalu krainacydru.pl pojawiły się kiedyś słowa świadczące o tym, że produkowane przez Was w domu cydry nie zawsze są wystarczająco klarowne. Barwa i przejrzystość to dwa podstawowe parametry, które ocenić możemy od razu, nawet ze znacznej odległości.

Zdjęcie 1

Zdjęcie 2

Dopiero później określamy zapach, zawartość dwutlenku węgla (w przypadku cydrów musujących/gazowanych) oraz smak. Czy chcielibyście cieszyć się napojem wyprodukowanym z soku numer 1, zamiast tego zamieszczonego na fotografii numer 2? Dodam tylko, że obie fotografie przedstawiają ten sam sok, jednak został on sklarowany z wykorzystaniem odpowiedniego preparatu, który jest na szczęście bardzo łatwo dostępny.

Jednak po kolei. Wszystko zostanie wyjaśnione w tym artykule. Najpierw zajmiemy się teorią, a część praktyczną pozostawimy na koniec rozważań. W ostatnich latach pojawiają się na rynku soki mętne, z cząstkami owoców, a także takie, w których wytrącanie osadu jest cechą naturalną, o czym możemy dowiedzieć się po przeczytaniu etykiety. W przypadku cydrów również możemy zauważyć takie, które odznaczają się wysokim stopniem przejrzystości (innym słowy mówiąc, są klarowne), a także te mętne.

Co może decydować o tym, że moszcz jabłkowy, a następnie cydr jest bardziej, lub mniej klarowny? W ostatnim zdaniu celowo zastosowałem słowo MOŻE, ponieważ nie zamierzam się w ogóle skupiać teraz na osadzie i zmętnieniu, wynikającym z obecności komórek drożdżowych w naszym jabłkowym eliksirze. Zatem odpowiadając na to pytanie, napiszę, że chemiczną przyczyną mętności cydru może być występowanie pektyn. Tak, tak, pektyny są obecne również w galaretkach owocowych dla wegan (nie zawierają żelatyny zwierzęcej). Choć roślinna żelatyna oczywiście nie istnieje, to jednak pektyny odgrywają podobną rolę w tworzeniu żeli-galaretek. Dla zrozumienia chemii pektyn, można wyobrazić sobie sznur pereł. Każda perełka jest jak cząsteczka kwasu galakturonowego. Cały sznur pereł odzwierciedla cząsteczkę pektyny. Zatem tak jak poszczególne perły budują cały naszyjnik, tak i cząsteczki kwasu galakturonowego budują pektynę (kwas poligalakturonowy – przedrostek „poli” oznacza „wiele”). Poszczególne odcinki sznurka w naszyjniku przekładają się na wiązania alfa-1,4-glikozydowe (każda „perełka” ma dwa takie wiązania tj. z prawej strony i lewej strony – po jednym wiązaniu alfa-1,4-glikozydowym). Wspomniałem, że pektyna, nazywana jest inaczej kwasem poligalakturonowym, a zatem jest to kwas organiczny, który zawiera grupy karboksylowe COOH. Jeśli do tego kwasu karboksylowego przyłączona jest cząsteczka alkoholu metylowego, to o takiej molekule mówimy, że jest również estrem. Wiązania estrowe tworzą się w odpowiednich warunkach pomiędzy cząsteczkami alkoholi (etylowego, metylowego i innych) i kwasów (również nieorganicznych).

Dla ciekawskich dodam, że nitrogliceryna również jest estrem. Powstaje w wyniku łączenia cząsteczek glicerolu (alkoholu o trzech grupach hydroksylowych OH) i kwasu azotowego HNO3. Ale wróćmy do meritum, do cydru i pektyn. Zatem biorąc pod uwagę systematykę grup związków organicznych, to opisywany polimer możemy zaklasyfikować do dwóch spośród nich: do kwasów organicznych (niektóre grupy COOH w łańcuchu nie są połączone z metanolem – nie są zestryfikowane) oraz estrów (wiadomo już dlaczego).

Jednak po co się tak rozpisywałem o budowie chemicznej pektyny? Odpowiedź brzmi: żeby zrozumieć mechanizm działania kompleksu enzymów pektynolitycznych. Końcówka „lityczny” oznacza rozpad (rozkład), zatem enzym pektynolityczny powoduje rozpad pektyn. A skoro enzymy te powodują podzielenie łańcucha pektyn, to powodują zmniejszenie stopnia zmętnienia i lepkości moszczu jabłkowego. Rozkładu można dokonać oczywiście tam, gdzie są wiązania chemiczne, a my już wiemy, gdzie one się w pektynie znajdują. Wśród enzymów pektynolitycznych wyszczególnić możemy:

– pektynoesterazy – katalizatory, które odpowiedzialne są rozszczepienie wiązania estrowego między „perełką” kwasu galakturonowego i cząsteczką alkoholu metylowego,

– poligalakturonazy – katalizatory, które doprowadzają do cięcia łańcucha kwasu poligalakturonowego między jego cząsteczkami składowymi (kwasu galakturonowego), prowadząc do powstania pojedynczych jego cząsteczek lub po prostu krótszych fragmentów łańcucha (cięcie w miejscu wiązań alfa-1,4-glikozydowych). Pektynazy potrzebują cząsteczek H2O do przeprowadzenia tej akcji,

– liazy pektynianowe – są to białka, które przeprowadzają podobną reakcję jak pektynazy, jednak bez udziału cząsteczek wody.

W preparatach do obróbki soku jabłkowego mogą się również znajdować inne enzymy wspomagające klarowanie. Rozkładają one substancje, które są „wplecione” w łańcuch kwasu poligalakturonowego. Enzym pektynolityczny (a także każdy inny enzym) jest białkiem (czyli cząsteczką złożoną z aminokwasów). Zatem białko też można pewnie porównać do sznura pereł, ale w tym przypadku jest on bardzo poplątany sam ze sobą.

Nie ma sensu roztrząsać tutaj szczegółowo budowy chemicznej białka, bo to jest artykuł o zmętnieniach pektynowych. Ważne natomiast jest to, że enzymy należą do grupy chemicznej protein. Jeżeli chcemy efektywnie stosować jakikolwiek enzym (białko), to trzeba wiedzieć, że w niesprzyjających dla niego warunkach fizykochemicznych (pH, temperatura) dochodzi do spowolnienia przeprowadzanej reakcji, a w skrajnych przypadkach (skrajnie niekorzystnych warunkach) enzym ulega denaturacji (sam wytrąca się w postaci osadu). Denaturacja oznacza dla enzymu utratę jego struktury i jest to proces nieodwracalny. Z tych samych przyczyn każda rasa drożdży działa najwydajniej w określonych warunkach.

Odczyn i temperatura wpływają na aktywność enzymów. Dlatego też, przed rozpoczęciem klarowania moszczu, należy sprawdzić, czy warunki fizykochemiczne w nim panujące nie spowodują zniszczenia (denaturacji) enzymu. Odczyn (pH) moszczu najszybciej można sprawdzić oczywiście za pomocą papierka wskaźnikowego. Czym mocniejsze jest natężenie czerwieni, tym bardziej kwaśny jest moszcz. Odcienie zieleni i koloru niebieskiego nas w tym przypadku nie dotyczą, ponieważ moszcze jabłkowe nie bywają zasadowe. Co do temperatury, to oczywiście wiadomo, jaka ona jest w przypadku moszczu. O ile nie był on przed chwilą pasteryzowany, to nie odbiega zasadniczo od tej, którą mamy w pomieszczeniu. Nic odkrywczego. Jednak zauważę, że niektóre enzymy działają najwydajniej w podwyższonej temperaturze. Dlatego też przyda się nam termometr – nie musi być wyskalowany co 0,1°C. Dokładność do 1°C w zupełności nam wystarczy.

Zanim zajmiemy się wlaniem preparatu enzymatycznego do moszczu jabłkowego, proponuję przeczytać kilka informacji o samych enzymach. Wiemy już, że są to białka i potrzebują optymalnych warunków do przeprowadzania reakcji. Ważne są również dane na temat pochodzenia preparatu enzymatycznego. Wcześniej napisałem, że enzymy pektynolityczne dzielimy w zależności od sposobu działania (miejsca, w jakim cięte są łańcuchy pektyn). Można (i trzeba) zastosować również drugi sposób klasyfikacji. Preparaty pektynolityczne mają różne pochodzenie. Niektóre są izolowane w wyniku hodowli bakterii, inne z pleśni. Na rynku obecne są również takie, które pozyskuje się z roślin. Pochodzenie naszego preparatu jest niezwykle cenną informacją, ponieważ od tej wiedzy zależy nasze klarowanie. Poligalakturonazy każdej z trzech wymienionych grup odznaczają się innym optimum pH (szybkość klarowania moszczu i rozkład pektyn zachodzi najszybciej w ściśle określonym odczynie). Dla enzymów pochodzenia roślinnego wynosi ono 2,5-4,5, dla tych wyizolowanych z pleśni 4,5. Najwyższe optymalne pH jest dla poligalakturonaz bakteryjnych i wynosi 6,0.

Dodatkowo powinniśmy znać optymalną temperaturę działania preparatu, którym dysponujemy. Wszystkie preparaty pektynolityczne możemy podzielić na termostabilne (tj. takie, które nie ulegają denaturacji pod wpływem podwyższonej temperatury – optimum temperaturowe wynosi dla nich od 50 do 60 stopni Celsjusza) oraz termolabilne (te z kolei działają najszybciej w temperaturach niższych – do 40 stopni Celsjusza). Jeśli dysponujemy preparatem należącym do drugiej grupy i zbyt mocno podgrzejemy moszcz przed klarowaniem, to może się okazać, że nie zadziała on w ogóle (ulegnie denaturacji) lub będzie działał bardzo powoli (warunki nie będą dla niego optymalne).

Z tych samych przyczyn (wydajność/całkowite zahamowanie reakcji) nie powinniśmy zbyt mocno zakwaszać moszczu (obniżać pH). Jeśli chcemy, aby nasz cydr miał wyższą kwasowość, a jednocześnie nie idzie ona w parze z optymalnym pH działania naszego preparatu enzymatycznego, to wówczas powinniśmy dokonać korekcji pH po klarowaniu. Jak już wspomniałem, ryzyko, że nasz moszcz będzie miał zbyt niską kwasowość (wysokie pH) jest niewielkie.

Reasumując, przed klarowaniem powinniśmy znać informacje o pochodzeniu preparatu (grzybowe, bakteryjne, roślinne), optymalnym pH dla jego działania oraz temperaturze, w jakiej klaruje najwydajniej. Pamiętajmy, że czas, w jakim powinien odbywać się rozkład pektyn, powinien być możliwie jak najkrótszy. Zaszczepienie moszczu dzikimi drożdżami może spowodować, że nasz cydr nie będzie odznaczał się pożądanymi cechami sensorycznymi.

Aktywność naszego preparatu zależy również od daty przydatności jego stosowania. Pamiętajmy, że enzymy są białkami (związkami organicznymi), zatem zarówno data trwałości, jak i właściwe przechowywanie (dane na opakowaniu) odgrywają znaczącą rolę. Opakowanie z ciemnego szkła chroni dodatkowo preparat przed działaniem promieni słonecznych. Stosowanie się do tych wskazówek uchroni przed utratą pożądanych przez nas właściwości (własności pektynolitycznych).

Wróćmy jeszcze na chwilę do kwestii ogrzewania. Podwyższona temperatura jest wymagana w przypadku stosowania preparatów termostabilnych. Jednak pamiętajmy, że 60 stopni Celsjusza nie jest na pewno wskazane przy zadawaniu moszczu drożdżami. Pierwszym powodem jest to, że gorący moszcz nie działa dobrze na same drożdże (optymalna temperatura fermentacji dla drożdży winiarskich wynosi 22-26 stopni Celsjusza), a po drugie powoduje gorsze rozpuszczanie się tlenu w nastawie, a cząsteczki O2 są przecież potrzebne w pierwszej fazie produkcji cydru (do namnożenia drożdży). Dlatego też pamiętajmy o ochłodzeniu nastawu po klarowaniu, ale jeszcze przed dodaniem drożdży.

Oczywiście napowietrzanie na późniejszych etapach (ściąganie znad osadu, dojrzewanie cydru) nie jest wskazane, a wręcz szkodliwe. Prowadzić może bowiem do powstania związków o nieprzyjemnym zapachu, a w skrajnych sytuacjach do zaoctowania (przerobu alkoholu na kwas octowy i octan etylu). Zaoctowanie jest dużo groźniejszym problemem w przypadku produkcji cydru niż win, szczególnie mocnych. Rozwój bakterii octowych jest hamowany przez związek o naturalnych właściwościach konserwujących – przez alkohol etylowy.

Na szybkość działania enzymu mają wpływ nie tylko pH, temperatura, aktywność enzymu (zależna m. in. od świeżości białka enzymatycznego). Do czynników decydujących o sprawności depektynizacji należy także stopień dojrzałości owoców. Sok wytłoczony z jabłek mniej dojrzałych jest trudniejszy w klarowaniu, dlatego w tym przypadku należy stosować dawki maksymalne. Dzieje się tak, ponieważ takie owoce zawierają więcej substancji pektynowych. Aby ustalić optymalne dawki preparatu, należy przeprowadzić wcześniej własne próby klarowania na małych ilościach soku. Oczywiście stosowanie preparatów pektynolitycznych ma sens wówczas, gdy za zmętnienie moszczu odpowiedzialne są pektyny. Jednak jak to można sprawdzić w warunkach domowych?

Zdjęcie 3

Zdjęcie 4

Na szczęście jest na to bardzo prostu sposób. Wystarczy zmieszać 10 ml moszczu i 20 ml 96-95% spirytusu w wąskim naczyniu (probówka, strzykawka) i pozostawić w pionowej pozycji na kilkadziesiąt minut. Jeśli zmętnienie soku wywołane jest obecnością pektyn, wówczas dojdzie do rozwarstwienia mieszaniny. W jednej części pozostanie klarowna ciecz, a w drugiej powstanie gąbczasty skrzep, świadczący o wytrąceniu pektyn. Na zdjęciu 3 przedstawiłem wynik doświadczenia mającego na celu wykrycie pektyn przez zmieszanie spirytusu 95% z sokiem jabłkowym (we wspomnianym stężeniu). Dla porównania zamieściłem również tzw. próbkę ślepą (zdjęcie 4), tzn. zamiast spirytusu zastosowałem wodę. Teoretycznie, żeby zastosować termin „próbka ślepa”, to powinna to być woda destylowana, jednak dla naszych potrzeb zdecydowanie wystarczy kranowa lub butelkowana (źródlana, mineralna). Jak widać na pierwszej fotografii, w dolnej części strzykawki powstał skrzep, świadczący o obecności pektyn w soku jabłkowym. Drugie zdjęcie przedstawia mieszaninę bardziej jednorodną, gdzie nie doszło do oddzielenia się osadu pektynowego.

Jeśli już jesteśmy pewni, że zmętnienie naszego soku jest wynikiem obecności pektyn, to możemy podjąć się klarowania za pomocą preparatu pektynolitycznego.

Ta część artykułu poświęcona była teorii dotyczącej działania enzymów pektynolitycznych. Wszystkie te informacje są bardzo pomocne w przystąpieniu do części praktycznej. Doświadczenia zostaną omówione w następnej partii materiału. Zobaczymy w niej zdjęcia udowadniające, że opisywane środki mogą w znaczący sposób zmienić wygląd moszczu jabłkowego. Do analiz wykorzystałem kilka rodzajów soku jabłkowego, w tym pasteryzowane i niepasteryzowane, o dużej i niewielkiej mętności początkowej. Trzeba przy tym dodać, że jabłka zawierają własne enzymy pektynolityczne, co zauważyć możemy wtedy, gdy owoce przechowujemy zbyt długo w temperaturze dużo wyższej od temperatur chłodniczych. Zaczynają mięknąć, a sok z nich wycieka. Stąd właśnie enzymy pektynolityczne (a właściwie preparaty enzymatyczne) wykorzystywane są też do tłoczenia miazgi jabłkowej. Soki niepoddawane wcześniejszej pasteryzacji zawierają jeszcze aktywne enzymy pektynolityczne, przez co napoje te mogą się klarować samoczynnie (rozpad pektyn), szczególnie, gdy ogrzejemy je do optymalnej temperatury działania białek katalitycznych. Soki pasteryzowane z kolei poddawane są działaniu podwyższone j temperatury przez krótki czas i naturalnie występujące enzymy pektynolityczne mogą ulec inaktywacji.

Bibliografia: Technologia Winiarstwa Gronowego i Owocowego (wkładka do miesięcznika Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny) 1994-1998

Adam Ludowski

Dodaj komentarz przez FB