Vervolg pH

In mijn vorige blog heb ik het gehad over het begrip pH, buffers en zouten in het leidingwater. Ik heb erop gewezen dat de pH van ons brouwsel ook afhankelijk is van de mouten die we storten. Ook heb ik de mogelijkheden om de pH aan te passen besproken.

Maar waarom zouden we ons druk maken over de pH-waarde van ons bier? Ik ken kleine commerciële brouwers die zich nooit bekommeren om de pH. Ik brouw goed bier is hun argument en mijn klanten vinden het lekker. Dergelijke reacties verwonderen mij steeds.

Er zijn in ieder geval genoeg redenen om een optimale pH -waarde na te streven. Tijdens het maischen hoort de pH tussen de 5,2 en 5,5 te liggen. Wanneer je aan het koken bent dient deze tussen de 5,0 en 5,2 te zijn.

Uit allerlei onderzoeken is gebleken dat het aanhouden van genoemde waarden de volgende voordelen heeft:
• Optimalisering werking enzymen maischen
• Minder kans op infecties • Betere filtreerbaarheid maisch
• Verfijndere hopbitterheid
• Betere uitvlokking eiwitten en polyfenolen
• Bevordering helderheid bier
• Minder verkleuring wort tijdens koken • Betere smaakstabiliteit
• Betere schuimstabiliteit
• Minder oxidatie tijdens het maischen
• Betere smaak van je bier!

In deze blog ga ik op een aantal van deze voordelen in.

Optimale werking enzymen

Dat enzymen het beste werken bij een bepaalde temperatuur weten we denk ik allemaal. Dit is ook met de pH-waarde het geval. Enzymen zijn alleen actief binnen een bepaalde bandbreedte. Enzymen zijn gevoeliger voor een afwijkende pH-waarde dan voor temperatuur. Zit je buiten het pH-bereik dan werkt een enzym niet meer.
Hiervoor schreef ik dat de optimale pH tijdens het maischen ligt tussen de 5,2 en 5,5. Bij deze pH-waarde zijn zowel alfa- als beta-amylase optimaal actief. Voor alfa-amylase ligt het optimum bij 5,2 tot 5,8 en voor beta-amylase tussen de 5,0 en 5,5.

In moderne mouten zitten veel enzymen daardoor je niet snel in de problemen komt als de pH wat te hoog of te laag is. Echter wanneer je brouwt met veel ongemoute granen kan het toch zijn dat de omzetting minder snel verloopt als de pH buiten het optimum van de enzymen valt.

Minder kans op infecties

Het klinkt wat tegenstrijdig dat je door aanzuren infecties kunt voorkomen. Toch is dat zo. Dit komt doordat er heel veel verschillende micro-organismen zijn en een groot aantal daarvan alleen kunnen gedijen in wort met een pH-waarde boven de 5,2.
Overigens is wort een uitstekende voedingsbodem voor veel micro-organismen. Hoewel zogenaamde neutrofiele en alkalifiele micro-organismen niet meer kunnen groeien als de vergisting eenmaal op gang is gekomen kunnen ze wel voor vervelende smaakafwijkingen zorgen.
Voor een optimale groei aan gistcellen hoort de pH tussen de 4,5 en 5,5 te liggen. Als de pH boven de 5,8 ligt duurt het langer voordat de vergisting start en hebben andere micro-organismen langer de tijd om hun schadelijk werk te doen. De aangemaakte stoffen van deze micro-organismen blijven in het bier en kunnen voor een onaangename smaakafwijking zorgen.

Door de gist worden meerdere organische zuren aangemaakt tijdens de vergisting. Ik noem hier:
• Melkzuur
• Citroenzuur
• Pyrodruivenzuur
• Appelzuur
• Azijnzuur
• Mierenzuur
• Barnsteenzuur
• Boterzuur
De daling van de pH gaat vooral aan het begin van de vergisting snel.

Figuur 1 Oplosbaarheid hopbestanddelen bij verschillende temperaturen en pH-waarden. Afbeelding afkomstig van Braukaiser.com.

Beleving hopbitterheid

Onderzoek heeft aangetoond dat bij een pH boven de 5,5 er meer alfazuren worden omgezet in iso-alfazuren. Via tests met smaakpanels zijn onderzoekers er achter gekomen dat dit leidt tot beleving van een harde bitterheid. Indien de pH onder de 5,2 wordt de bitterheid als veel verfijnder ervaren.

In wort zitten meer iso-alfazuren dan in het jongbier. Dit komt aan de ene kant doordat gist bitterstoffen opneemt en aan de andere kant dat door de verlaging van de pH door de aanmaak van organische zuren de oplosbaarheid van iso-alfazuren afneemt. Ongeveer de helft van de opgeloste iso-alfazuren verdwijnt tijdens de vergisting.
Aardig om te weten is dat tijdens het koken met hop ongeveer de helft van de alfazuren worden omgezet in iso-alfazuren. Uiteindelijk komt dus ongeveer een kwart van de alfazuren uit de hop in je bier in de vorm van iso-alfazuren.

Uitvlokking eiwitten en polyfenolen

Door een pH aan te houden van 5,0 tot 5,2 tijdens het koken van het wort krijg je een betere uitvlokking van eiwitten. De oorzaak hiervan zit hem in de elektrische geladenheid van eiwitten. Door de geladenheid stoten eiwitten elkaar af waardoor het uitvlokken moeizaam verloopt. Bij een pH van 5,0 tot 5,2 hebben de meeste opgeloste eiwitten geen netto elektrische lading meer. Het uitvlokken gaat hierdoor veel vlotter. Het gevolg is een betere colloïdale stabiliteit en ook is je bier helderder. Het zogenaamde iso-elektrisch punt (de pH-waarde waarbij de eiwitten geen netto lading hebben) ligt bij 4,9. In de praktijk wordt die waarde niet nagestreefd in verband met de lagere opbrengst aan iso-alfazuren.

Verkleuring tijdens het koken

Tijdens het koken krijgt het wort een donkere kleur. Dit komt door de vorming van zogenaamde Maillardproducten. Dat zijn verbindingen tussen suikers en aminozuren. Tijdens het maischen zijn deze vrijgemaakt uit de mout door enzymen. De Maillardeactie wordt niet beïnvloedt door enzymen maar door hitte. Ook het bruine korstje op witbrood komt door Maillardreactie.
Naast temperatuur zijn ook de zwaarte van het wort, de duur van het koken en de pH van belang. Een pH boven de 5,5 tijdens het koken van het wort zorgt voor aanzienlijk meer verkleuring.

Figuur 2 afkomstig van Braukaiser.com Na 15 minuten koken Links pH 5,5 Rechts pH 6,5

Betere schuimstabiliteit

Uit statistisch onderzoek is gebleken dat bieren met een pH tussen 3,9 en 4,5 de beste schuimstabiliteit hebben. Het is bij mij niet bekend waarom dit het geval is.

Minder oxidatiesmaak

De voornaamste stof die verantwoordelijk is voor de vorming van oxidatiesmaak is trans-2-nonenal. Dit is een aldehyde die gevormd wordt door enzymatische en niet-enzymatische oxidatie van lipiden en vetzuren. Lipoxygenase (vaak afgekort tot LOX) is een groep van enzymen die zorgt voor de afbraak van vetzuren. Deze enzymen worden geïnactiveerd bij temperaturen boven de 60 °C. Boven de 65 °C worden de LOX-enzymen volledig geïnactiveerd. De pH optimum van deze enzymen ligt bij 6,5. Bij pH 5,2 zijn ze nagenoeg inactief.< br/> We maischen tegenwoordig vaak in bij temperaturen boven de 60 °C. Hierdoor hebben we niet zo heel veel last van de werking van de LOX-enzymen. Echter bij het brouwen van een weizen, een haverbier of een bier met veel ongemoute granen wordt er wel vaak bij een lagere temperatuur ingemaischt. Als je dat doet is het raadzaam de pH in de gaten te houden. Temeer ook omdat de eiwitsplitsende enzymen en bèta-glucanase optimaal actief zijn bij een pH van 5,3 of lager.

Betere smaak van je bier

Natuurlijk is het ook afhankelijk van het biertype, maar over het algemeen geeft een pH 4,1 en 4,6 van je uiteindelijke bier een rondere, vollere en zachtere smaak. Het komt vers over en heeft meer karakter. Bieren met een lage pH worden vaak ervaren als pittig, levendig en fris. Daarentegen worden bieren met een hoge pH-waarde eerder ervaren als saai en rommelig. Onder pH 4 krijg je een zure beleving afhankelijk van begin SG en bierstijl.

Om een idee te geven van de pH-waarden van diverse bierstijlen het volgende overzicht.

Waarom aandacht voor de pH tijdens het brouwen van bier?

Je hebt alleen maar te winnen!

Jacques Bertens