Чайный гриб, чайный квас, комбуча – всё это ферментированный газированный напиток, известный своей пользой для здоровья и тонким вкусом, но его производителям довольно сложно поддерживать низкий уровень спирта в получаемом продукте (вопрос: зачем?!), потому что бактерии и дрожжи, используемые в процессе ферментации, разные от партии к партии.
Химики из Шиппенсбургского университета исследуют способы надежного снижения содержания спирта, стандартизации вкусовых характеристик и ускорения ферментации чайного гриба, чтобы помочь домашним и коммерческим производителям выровнять результат.
Исследователи представили результаты своей работы на весеннем собрании Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2024 - это конференция, которая проводится и виртуально; на ней представлено около 12000 презентаций по целому ряду научных тем.
Приготовление чайного гриба обычно начинается со стеклянной банки, наполненной чаем, водой, сахарозой и закваской для брожения - симбиотической культурой бактерий и дрожжей. Дрожжи расщепляют сахарозу, производя этанол; простые сахара расщепляют глюкозу и фруктозу, производя углекислый газ. Затем бактерии преобразуют большую часть этанола и оставшиеся простые сахара в уксусную, глюконовую и молочную кислоты, которые придают напитку его своеобразные вкусовые качества.
Но симбиотическая культура бактерий и дрожжей живая, она непредсказуема по составу, поэтому, когда бактерии не избавляются от этанола или не вырабатывают нужные кислоты для улучшения вкусовых качеств напитка, производителю чайного кваса может понадобиться химик, который поможет уберечь будущие партии от той же участи.
«Производители рассматривают приготовление чайного кваса скорее как искусство, чем как науку», - говорит Джеб Кегеррайс (Jeb Kegerreis), физико-химик и один из главных исследователей научной группы. «Проводя консультации, мы знакомим производителей с биохимией того, что происходит во время ферментации».
Кегеррайс работает с коллегой химиком-аналитиком и главным исследователем Джоном Ричардсоном (John Richardson), который при университете основал консалтинговую компанию Cultured Analysis, чтобы помогать производителям чайного кваса, выработав способы оптимизации процесса его приготовления.
Вместе со студентами-химиками они получили интересные результаты использования альтернативной емкости и закваски для снижения крепости напитка и улучшения его вкуса.
Исследование силиконовых пакетиков в качестве альтернативы стеклянным банкам при приготовлении чайного кваса началось после того, как один коллега рассказал Ричардсоному, что в силиконовых пакетиках чай ферментировался быстрее и выделял больше кислоты, чем в стеклянных банках.
Изготовители чайного кваса понимали, что быстрое образование кислот, скорее всего, означает, что бактерии быстрее избавляются от этанола, но не понимали, почему это происходит.
Учёные обнаружили, что пористость силиконового пакета по сравнению с непористой банкой обеспечивает доступ к биомассе большего количества кислорода, что ускоряет процесс брожения, включая расщепление этанола и образование кислот, и сокращает время производства примерно с двух недель до одной, но были удивлены, увидев уровень растворенного кислорода в силиконовых пакетах, несопоставимый со стеклянными банками.
«В следующем семестре мы исследуем, что еще обуславливает превосходство силиконового пакета над стеклянной банкой», - говорит Эмили Шварц, одна из студенток-химиков.
Согласно отчёту Ричардсона после дегустации чайного гриба, напиток, приготовленный в силиконовом пакете, оказался таким же вкусным, как и сделанный в стеклянной банке.
Если говорить о вкусе, то учёные заметили, что приготовление напитка в силиконовом пакете даёт больше глюконовой кислоты по сравнению с банкой. «Мы думаем, что эта кислота наберёт популярность и у изготовителей, и у покупателей», - считает Кегеррайс. «Она обеспечивает кислотность без кислого уксусного привкуса, который даёт уксусная кислота, и это может больше понравиться вкусовым рецепторам. Глюконовая кислота активизирует обмен веществ в организме, повышает работоспособность мышц и оказывает другие полезные действия на организм».
Поскольку глюконовая кислота является продуктом ферментации бактериями глюкозы, учёные изучили, как использование глюкозы или фруктозы вместо сахарозы изменяет процесс ферментации чайного гриба и вкус готового напитка. «В процессе ферментации дрожжи расщепляют сахарозу на глюкозу и фруктозу», - говорит студентка бакалавриата химии Эбби Чарнецки. «Используя только глюкозу или только фруктозу, мы рассмотрели, как удаление первого шага влияет на весь процесс».
Подпишитесь на Telegram Виктора Трибунского и первым получайте анонсы публикаций.
Учёные обнаружили, что использование глюкозы в качестве пищевого источника для бактерий позволило получить чайный квас с более высоким содержанием глюконовой кислоты и минимальным содержанием этанола, а использовании фруктозы даёт больше уксусной кислоты и этанола. «Если минимизация производства этанола является целью, - говорит Ян Лошер, студент-химик и один из докладчиков, - то фруктоза потерпела неудачу. Из всех трех сахаров она давала больше всего этанола».
Ричардсон говорит, что напиток с фруктозой слаще. «Я предпочитаю менее сладкий чайный гриб, но это индивидуально», - признается он.
Интересно: Насколько натуральны «натуральные пищевые ароматизаторы»
Новая информация о видах сахара в напитке поможет производителям создать чайный квас, обладающий всеми вкусовыми нотами и полезными свойствами, к которым они стремятся.
«Приготовление чайного кваса по-прежнему очень творческий процесс», - говорит Ричардсон. «Но когда при ферментации что-то идет не так, наука может помочь все исправить».
Перевод: Виктор Трибунский
Источник