Dry-hopping là kỹ thuật phổ biến được sử dụng trong quá trình sản xuất bia. Việc bổ sung hoa bia sau quá trình lên men giúp tăng cường đặc tính hương vị nồng nàn cho bia. Việc bổ sung này, làm cho các nhà sản xuất bia gặp phải tình trạng bia lên men quá mức. Hiện tượng lên men quá mức này thường được gọi là “hop creep”.

Về cơ bản Hop creep là quá trình lên men thứ cấp xảy ra sau khi sau khi bổ sung hoa bia trong quá trình lên men.

Quá trình lên men thứ cấp có thể dễ dàng quan sát bằng cách theo dõi sự gia tăng về nồng độ cồn và CO2 với trọng lượng riêng suy giảm sau đó. Các nhà sản xuất bia sử dụng phương pháp dry-hopping nên lưu ý và theo dõi tình trạng lên men quá mức xảy ra khi sử dụng phương pháp bổ sung hoa bia này.

Hiện tượng lên men quá mức gây ra các vấn đề cho các nhà sản xuất bia trong việc duy trì các thông số kỹ thuật của sản phẩm như đặc điểm hương vị, tỷ trọng và hàm lượng cồn. Ngoài ra, việc lên men lại sẽ gây ra hiện tượng tăng áp suất trong các loại bia đóng chai do lượng CO2 tăng lên, khiến nắp chai phát nổ, đây là mối lo ngại về tính an toàn đối với các nhà phân phối, các nhà bán lẻ và các khách hàng.

Các nghiên cứu gần đây về dry-hopping và hiện tượng lên men quá mức của bia chứng tỏ rằng hoa bia có chứa các enzyme thuỷ phân tinh bột (Diastase: hỗn hợp các enzyme amylase) phân hủy carbohydrate không lên men thành đường lên men. Những loại đường có thể lên men này được chuyển hóa bởi nấm men tạo ra ethanol và CO2.

Carbohydrate không lên men kết hợp với các enzyme thuỷ phân tinh bột từ hoa bia và nấm men kích hoạt gây ra hiện tượng lên men quá mức. Bản tóm tắt của nghiên cứu này cung cấp các phương pháp đề xuất được thảo luận giúp kiểm soát hop creep.

Những năm đầu:

Nghiên cứu được công bố đầu tiên vào năm 1893 của Brown và Morris về ảnh hưởng của dry-hopping tạo ra quá trình lên men thứ cấp (1). Họ khẳng định quá trình lên men thứ cấp có thể gây ra bởi một số nguồn như nấm men dại, nguồn carbohydrate lên men có trong hoa bia và sự hiện diện của enzyme diastase có trong hoa bia. Họ loại trừ men dại vì quá trình lên men thứ cấp bắt đầu trước khi phát triển men dại từ hoa bia.

Họ cũng khẳng định rằng hoa bia không chứa đủ carbohydrate có thể để đáp ứng lượng lên men lại. Do đó enzyme diastase trong hoa bia là nguyên nhân gây ra hiện tượng lên men thứ cấp. Để kiểm tra hoạt tính của enzyme, dung dịch nước hoa bia được tạo ra bằng chất liên kết tannin khi các dung dịch này được thêm vào dung dịch tinh bột hòa tan, tinh bột sẽ được thuỷ phân thành đường maltose (đường mạch nha).

Nghiên cứu được công bố tiếp theo được thực hiện vào khoảng 50 năm sau. Năm 1941, Janicki, Kotasthane, Parker và Walker đã viết một bài báo có tựa đề “Hoạt tính của enzyme Diastatic có trong Hops cùng với ghi chú về enzyme Maltase trong Hops” (2). Họ tiếp tục nghiên cứu mẫu trước đó bằng cách tạo ra dung dịch nước hoa bia và loại bỏ tannin bằng chất liên kết và kết luận rằng peptone là chất liên kết tốt hơn so với chất liên kết (1). Dữ liệu của họ cho thấy rằng nếu không loại bỏ tannin thì sẽ enzyme diastase sẽ không hoạt động. Họ xác định enzyme diastase không được chiết xuất trong dung dịch khi có mặt của tannins.

Ngày nay người ta có thể kết luận rằng tannin ức chế hoạt tính của enzyme diastase 4-6. Hợp chất Tannin là một loại hợp chất polyphenolic tạo vị chát và các phân tử polyphenol đã được chứng minh là có tác dụng ức chế enzyme amylase. Dữ liệu của họ cũng chứng minh rằng hạt hoa bia có hoạt tính distatic cao hơn so với hoa bia thô. Tốc độ chuyển hóa tinh bột thành maltose ở hạt lớn hơn so với hoa bia thô, nhưng nếu có đủ thời gian tiếp xúc thì lượng tinh bột hòa tan chuyển hóa thành maltose là bằng nhau.

Họ cũng kết luận rằng hoạt tính enzyme diastase của hoa bia giống nhau giữa các chủng hoa, điều kiện bảo quản và vùng trồng (Châu Âu và Hoa Kỳ) và độ pH từ 4,1 đến 4,8 dường như không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến hoạt tính diastase. Hàm lượng diastase trong dung dịch cao hơn tương đương với hoạt tính diastase cao hơn. Với các thí nghiệm dry-hopping được thực hiện tiếp tục thực tế cho thấy rằng, mặc dù các giống hoa bia có thể có cùng hoạt tính diastase trong dung dịch tinh bột hòa tan, nhưng chúng không hoạt động tương tự trong các thử nghiệm dry-hop thực tế. Họ cho rằng sự khác biệt này là do sự xuất hiện của diastase và/hoặc chất kích hoạt nấm men trong hoa bia.

Các thử nghiệm ở hoa bia khô của họ cũng cho thấy lượng lên men lại phụ thuộc vào hoạt động nấm men, vì không thấy sự thay đổi nào trong bia thanh trùng và lượng carbohydrate không lên men xuất hiện sau quá trình lên men (bia có trọng lượng cuối cùng cao hơn so với bia có lên men lại).

Sau năm 1941 cho đến năm 2015, dường như không có nghiên cứu nào được công bố về lên men

quá mức khi dry-hopped. Điều này có lẽ là do sự bùng nổ của xưởng sản xuất bia thủ công mà chúng ta hiện đang trải qua với sự gia tăng về phương pháp dry-hopped trên thị trường. Dường như hiện tượng lên men lại khi sử dụng phương pháp dry-hopped đã bị lãng quên.

Việc khám phá lại hiện tượng lên men thứ cấp gây ra bởi Dry-Hopping:

Dry-hopped là là phương pháp mà hầu như tất cả các xưởng bia thủ công đều dùng để sản xuất bia. Với quá trình sản xuất này, hầu hết đều gặp phải hiện tượng lên men lại sau khi dry-hopping. Họ đã báo cáo hiện tượng như vậy xảy ra và không biết nguyên nhân gây ra:

• • • Giảm trọng lượng
    • Tăng nồng độ cồn
    • Tăng lượng diacetyl (mùi khó chịu trong bia)
    • Nổ chai trong kho chứa nguyên liệu đối với những sản phẩm sử dụng phương pháp dry-hopped

Tất cả những bằng chứng về sự lên men quá mức gây ra bởi phương pháp dry-hopping khi có sự hiện diện của nấm men hoạt động và carbohydrate không lên men, hiện tượng đó được gọi là “hop creep”. Mặc dù các bài thuyết trình tại hội nghị chuyên ngành năm 2015 đã thảo luận về hiện tượng này nhưng không có nghiên cứu mới nào được công bố cho đến năm 2018.

Vào tháng 6 năm 2018 Kirkendall, Mitchell và Chadwick đã xuất bản một bài báo có tựa đề “Sức mạnh tươi mới của Centennial Hops”. Nghiên cứu của họ hoàn toàn tập trung vào các thử nghiệm dry-hop và theo dõi sự lên men quá mức của các thử nghiệm bằng cách đo trọng lượng riêng và nồng độ cồn. Họ đã sử dụng một loạt thí nghiệm dry-hop bao gồm:

• • • Nhiều chủng hoa bia
    • Hoa bia cũ
    • Nhiệt độ dry-hopping
    • Thời điểm bổ sung hoa bia
    • Thời gian tiếp xúc
    • Mẫu không sử dụng dry-hopped

Các mẫu không sử dụng dry-hopped cho thấy không có sự thay đổi về nồng độ cồn hoặc trọng lượng riêng, và chỉ các loại bia sử dụng dry-hopped mới có hiện tượng lên men lại mà họ gọi đó là Sức mạnh tươi mới của hoa bia (FPH), một thuật ngữ được đặt bởi Morris, Brown và các cộng sự. Các thử nghiệm dry-hop với hoa bia Centennial của những vụ trồng khác nhau được bảo quản tới 2 năm đã xác nhận những phát hiện của Janick và cộng sự; hoạt tính enzyme của hoa bia không khác biệt giữ các vụ mùa.

Tuy nhiên, các thử nghiệm trên chủng hoa cho thấy có sự khác biệt giữa các chủng hoa được thử nghiệm. Amarillo® và Cascade có sự thay đổi lớn nhất về nồng độ cồn và trọng lượng riêng (do có hoạt tính enzyme cao nhất), tiếp theo là Simcoe®, Centennial và Citra® có mức thay đổi thấp

nhất. Họ giải thích rằng đây có thể là thuộc tính giống hoặc yếu tố nông học, sau thu hoạch hoặc chế biến.

Trong thử nghiệm dry-hop tác nhân nhiệt độ, họ phát hiện ra rằng nếu nhà sản xuất bia dry-hops ở nhiệt độ mà nấm men không hoạt động thì sẽ không có sự thay đổi nào về trọng lượng riêng hoặc nồng độ cồn. Những yếu tố đóng góp chính của FPH là thời gian tiếp xúc với hoa bia và hoạt động của nấm men. Cuối cùng, nghiên cứu này cung cấp cho các nhà sản xuất bia một mô hình thử nghiệm tốt cũng như các kỹ thuật giám sát đơn giản (nồng độ cồn và trọng lượng) để điều tra lượng hop creep trong nhà máy bia của họ.

Hai bài báo gần đây của Kirkpatrick và Shellhammer cũng đã được xuất bản vào năm 2018 và 2019, lần lượt có tựa đề “Bằng chứng về enzyme thủy phân Dextrin trong hoa bia Cascade” và “Tiền năng hoạt tính enzyme phân giải dextrin dựa trên phân loại vùng trồng của hoa bia”. Các bài báo này đưa ra các kỹ thuật sử dụng bộ xét nghiệm enzyme để sàng lọc các giống hoa bia tìm các enzyme cụ thể phân giải dextrin. Các phép đo được thực hiện với các enzyme phân hủy tinh bột amylogucosidase, α-amylase và β-amylase trong một số giống hoa bia, bao gồm cả Cascade.

Trong quá trình thử nghiệm dry hop, bên cạnh việc đo trọng lượng và nồng độ cồn, còn bao gồm phương pháp phân tích sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC của các phân tử carbohydrate nhỏ như glucose, fructose và maltose kết hợp với chuỗi carbohydrate ngắn (DP4-DP7) để đo sự thay đổi carbohydrate trong suốt quá trình thử nghiệm.

Phân tích HPLC của carbohydrates trong các thử nghiệm dry-hop đã kết luận rằng mức độ tăng các phân thử carbohydrate nhỏ là kết quả của các enzyme thuỷ phân tinh bột của hoa bia làm giảm lượng carbohydrate không lên men còn sót lại trong bia đã được lên men, tương tự như Brown và Morris đã kết luận vào năm 1843.

Trong bài báo đầu tiên, họ đã nghiên cứu hoạt tính enzyme của hoa bia Cascade trong các thử nghiệm dryhop trong một số điều kiện bao gồm nhiệt độ, tỉ. lệ bổ sung hoa bia và thời gian tiếp xúc. Họ phát hiện ra rằng tỉ lệ bổ sung hoa bia cơ bản tỷ lệ thuận với sự hình thành glucose. Enzim của hoa bia có thể bị vô hiệu hóa khi hoa bia được xử lý nhiệt trước khi dry-hopping (121^oC). Nhiệt độ dryhopping cao hơn/ ấm hơn và thời gian tiếp xúc lâu hơn làm tăng sự hình thành đường lên men.

Sự lên men quá mức được kết luận rằng có thể được kiểm soát bằng cách giảm nhiệt độ dry-hopping hoặc thời gian tiếp xúc.

Trong bài báo năm 2019, mặc dù họ đã phân tích thành công các enzyme cụ thể của 30 chủng hoa và tiến hành thử nghiệm dryhopping cho tất cả các chủng, nhưng họ không thể kết luận chủng hoa nào có hoạt tính enzyme cao nhất hay thấp nhất. Họ kết luận rằng hoạt tính enzyme thực tế của hoa bia có thể là do gen di truyền (loại ức chế), nhưng nó bị ảnh hưởng nặng nề bởi sự trưởng thành của hoa thô và cây, khảo sát về nông học (dinh dưỡng, theo dõi sâu bệnh, nước), xử lý thu hoạch (nhiệt độ sấy) và chế biến sau thu hoạch.

Kết luận:

Hop creep, hay hiện tượng lên men quá mức được tìm thấy ở các loại bia có sử dụng phương pháp dry-hopped, đó không phải là một khám phá mới mà đã được ghi nhận từ năm 1893. Nghiên cứu đằng sau hiện tượng này đã được tái nghiên cứu với hiện tượng bia sử dụng phương pháp dry-hopped đang được sản xuất hiện nay.

Nguyên nhân của sự lên men quá mức này là do các enzyme thuỷ phân tinh bột có trong hoa bia phân giải carbohydrates không lên men thành carbohydrates có thể lên men với sự có mặt của nấm men hoạt động. Hop creep có thể dễ dàng theo dõi bằng cách đo nồng độ cồn và trọng lượng riêng.

Theo nghiên cứu ban đầu, hoạt động của enzyme cao nhất trong hạt của cây hoa bia, nhưng chắc chắn cũng có trong hoa bia thô.

Hoạt tính enzyme của từng giống hoa bia dường như không thể phân biệt được vào thời điểm này. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme của hoa bia không chỉ là di truyền mà còn bị ảnh hưởng bởi các nhân tố nông học, độ trưởng thành, xử lý và chế biến sau thu hoạch.

Một yếu tố dường như được thống nhất trong nghiên cứu là tannin trong hoa bia ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme và việc xác định các hợp chất ức chế cụ thể này có thể sẽ là trọng tâm của nghiên cứu trong tương lai.

Các nhà sản xuất bia có nhãn hiệu bia dry-hopped phải nhận thức và theo dõi hiện tượng lên men quá mức xảy ra với dry-hopping.

Điều này là bắt buộc đối với sự an toàn của người tiêu dùng (vì nó có thể khiến chai phát nổ do áp suất CO2 tăng lên trong môi trường kín khí), quy định về nồng độ cồn ghi trên nhãn, cũng như duy trì các thông số kỹ thuật về hương vị/hương thơm cho nhãn hiệu bia. Hop creep có thể được kiểm soát bằng cách theo dõi thời gian tiếp xúc, nhiệt độ và trọng lượng của dịch nha.

Nguồn: asiabrewersnetwork.com