Żyto jest zbożem odporniejszym na warunki klimatyczne niż pszenica czy jęczmień. W Polsce kojarzy się głównie z okresem ciężkich sytuacji gospodarczych – tych, których nie było stać na pszenicę, sięgali po żyto. Powstawał z niego m.in. chleb żytni (na zakwasie) czy kwas chlebowy. O produktach, jeszcze niedawno niemal zapomnianych, nagle przypomnieli sobie konsumenci. Moda zdrowego odżywiania zachęca ich do wybierania produktów bardziej naturalnych.  Pierwsza fala "powrotu" dotyczyła orkiszu - czyli pszenicy orkisz (Triticum spelta). W krótkim czasie pojawiło sie wiele doniesień o jej korzystnemu działaniu na zdrowie człowieka. Ten trend zdaje sie utrzymywać. Do łask szerszego grona konsumentów wrócił także chleb pieczony z udziałem słodów (nadaje barwę oraz smak i zapach) i napoje fermentowane z udziałem słodu żytniego: piwa żytnie, niektóre rodzaje wódek czy  whisky, i wspomniany już kwas. 

Zyto nie znalazło szerszego zastosowania głownie z powodów technologicznych. Sama cena surowca nie rekompensuje wydatków na jego przetwarzanie. Procesy technologiczne, zakładające filtrowanie wyciągów z żyta lub słodu żytniego, wymagają stosowania odpowiedniego sprzętu oraz odpowiedniego dobrania parametrów jego przygotowania. I to już nie dla samego smaku końcowego produktu, ale po to, aby proces technologiczny w ogóle mozna było przeprowadzić.

Filtrację utrudniją pentozany (są to związki tworzące śluzy) - substancje licznie występujace w życie, zaś stanowiace tylko niewielki, wręcz pomijalny, procent składu jęczmienia czy pszenicy. Są higroskopijne i znacznie pęcznieją pod wpływem wody; jeśli wodny roztwór pentozanów ma dostęp do tlenu, może łatwo przekształcić sie w żel. Lepkość gorącego wyciągu słodu żytniego jest i tak wyższa niż wyciągu ze sodu jęczmiennego w temperaturze 20 stopni. Filtracja na zimno bez obróbki (dodatku enzymów, rozcieńczenia itp) jest niezwykle czasochłonna i grozi zatrzymaniem procesu na skutek nagromadzenia warstwy śluzów.

Żyto nie jest też łatwym surowcem słodowniczym. Kilka jego cech skutecznie zniechęca producentów masowych do jego stosowania. Słód żytni łatwo chłonie wilgoć; zgrzewa się i pleśnieje. Ponadto jest bardziej kruchy niż słody jęczmienne czy pszeniczne i łatwo ulega skruszeniu (dlatego nie należy przechowywać go w wysokich stosach).

Słód jest to ziarno poddane kiełkowaniu, a następnie wysuszone w łagodnych warunkach. Delikatne i ostrożne suszenie nie powoduje uszkodzenia zawartych w ziarnie enzymów. Słód można porównać do „naturalnego” preparatu wieloenzymatycznego, ponieważ zawiera zarówno enzymy rozkładające skrobię, białka, tłuszcze, związki fosforowe itp. Jest półproduktem stworzonym przez człowieka – naturalny proces kiełkowania rośliny, w  którym następuje intensywna produkcja enzymów i rozkład wielkocząsteczkowych związków do związków prostych a także rozluźnienie struktur komórkowych, zostaje przerwany czynnikiem fizycznym jakim jest pozbawienie ziarna wody w procesie suszenia. Słód z założenia musi posiadać inaktywowane enzymy zdolne do ponownego funkcjonowania po zmianie środowiska na sprzyjające.

Głównymi obecnie producentami słodu żytniego są Rosja, Ukraina, Niemcy oraz kraje skandynawskie. Wśród dostępnych rodzajów słodu żytniego można odnaleźć słody jasne (3-8 EBC), karmelowe (150-200 EBC) i czekoladowe (500-800 EBC) oraz charakterystyczny dla Rosji, słód czerwony fermentowany. Słody te wykorzystuje sie jako dodatki poprawiające lub nadające barwę oraz specyficzny aromat.

Słód w produkcji piwa

Słód, obok wody, drożdży i chmielu,  jest podstawowym surowcem do produkcji piwa. Jednak coraz częściej zastępowany jest przez surowce niesłodowane, a więc warzenie staje się bardziej kwestią korzyści ekonomicznych niż tradycji. Przy metodach tradycyjnych pozostają głównie małe, regionalne browary, zdobywające klienta jakością swoich produktów. Zasadniczo piwa produkowane są na bazie słodu jęczmiennego, jednak coraz szersze uznanie zdobywają piwa smakowe, oryginalne, uzyskiwane przez dodatek w odpowiednich proporcjach innych słodów: pszenicznego, orkiszowego, żytniego czy nawet owsianego. Piwo żytnie najchętniej produkowane jest na terenie Niemiec (tzw. Roggenbier). W Polsce istnieje jeden browar produkujący piwo żytnie (powyżej 50% słodu to słód jęczmienny). Pozostałe piwa w Polsce warzone są jedynie z niewielkim dodatkiem słodu żytniego.

Ponieważ produkcja piwa (i innych napojów fermentowanych) opiera się na fermentacji z udziałem drożdży, toteż jednym z najistotniejszych etapów jest przygotowanie odpowiedniej „pożywki” dla tych mikroorganizmów, czyli brzeczki. Piwo jest napojem alkoholowym, utworzonym poprzez fermentację drożdżową cukrów prostych. Dlatego brzeczka dla drożdży musi zawierać odpowiednia ilość monocukrów (w zależności od gatunku piwa). Im więcej cukrów, tym większa zawartość końcowa etanolu.

Brzeczka musi zawierać związki proste, łatwo przyswajalne dla drożdży, aby były one zdolne do wzrostu a następnie do fermentacji – czyli tworzenia alkoholu. Słód jest zatem stosowany jako źródło enzymów rozkładających skrobię i inne wielocukry do związków prostszych, a także białka do aminokwasów. Przy okazji działają także mniej liczne enzymy, ale ich działanie także jest istotne dla efektu końcowego. Jednocześnie słód jest także źródłem tych właśnie związków wielkocząsteczkowych. Słód jęczmienny został poznany najdokładniej. Badania nad słodem żytnim nigdy nie osiągnęły takiej skali i nie były przyczyną tak szerokiego zainteresowania.

Ze słodu żytniego otrzymuje się nie tylko piwo, ale wszystkie jego zastosowania, które opierają się na fermentacji drożdżowej, wymagają zastosowania procesu zacierania. Jest najważniejszym i decydującym etapem produkcji piwa. Podczas zacierania związki rozpuszczalne słodu (cukry proste, dekstryny, związki mineralne, niektóre zw. białkowe) przechodzą do roztworu, zaś część nierozpuszczalnych (białka, skrobia, celuloza) jest enzymatycznie rozkładana do rozpuszczalnych produktów (aminokwasów, maltozy i dekstryn, innych). Otrzymany wodny wyciąg wszystkich rozpuszczalnych składników słodu, zwany ekstraktem, poddawany jest dalej chmieleniu, a następnie po zadaniu drożdżami, ulega fermentacji alkoholowej. Smak i zapach piwa czy trwałość piany jest uzależniona od składników uwolnionych w czasie zacierania. Obecność niektórych składników w ekstrakcie jest pożądana (np. aminokwasy, cukry proste), a niektórych wręcz przeciwnie (np. garbniki). Dlatego proces zacierania musi być dokładnie zanalizowany i dostosowany zarówno do surowca jak i cech produktu, jaki chcemy otrzymać.

Powstawanie brzeczki

Brzeczka to wodny roztwór składników słodu powstały poprzez zmieszanie słodu z wodą w odpowiedniej temperaturze. Proces ten – zacieranie – trwa od około godziny nawet do kilkunastu godzin, w zależności od efektu jaki chce się uzyskać. Podczas zacierania standardową metodą (infuzyjną), polega na stopniowym, powolnym ogrzewaniu (ok. 1°C na minutę) zacieru przy ciągłym mieszaniu. Przy pewnych wartościach temperatur przerywa się ogrzewanie i utrzymuje się temperaturę na stałym poziomie przez pewien określony czas. Utrzymuje się tą temperaturę, aby pozwolić enzymom na jak najefektywniejszą pracę. Enzymy uwalniające aminokwasy z białek (proteazy) jęczmienne działają optymalnie w temperaturze około 52-55°C.

W różnych temperaturach działają różne enzymy: jedne z nich jest pożądane a inne nie. Dlatego przebieg procesu zacierania prowadzi się w taki sposób, aby pozwolić pożądanym enzymom na maksymalną wydajność, oraz maksymalnie skrócić czas działania enzymów niepożądanych.

Optymalne temperatury działania enzymów słodu jęczmiennego:

37-45°C – hydroliza błon i ścian komórkowych (hemicelulozy, celulazy, inne), działanie enzymów zakwaszających

40-45°C – rozkład fitynianów przez fitazę (uwalnianie fosforanów). Związki te są niezwykle istotne, ponieważ zmieniają pH wody na skutek reakcji z jonami .m.in. wapnia czy magnezu. Zwiększają w ten sposób również pojemność buforową brzeczki. Poza tym są niezbędnym substratem dla drożdży.

45-50°C - Rozkład β-glukanu i pentozanów. W czasie zacierania przemianom ulegają także inne związki niż skrobia. Ziarno jęczmienia zawiera dość duże ilości β-glukanu i niewiele pentozanów, zaś żyto odwrotnie. Obie grupy związków wywołują podobny efekt: zwiększają lepkość zacieru i utrudniają filtrację. W czasie zacierania słodu jęczmiennego wykonuje się przerwę w temp. 45-50°C, optymalnych warunkach działania endo-β-glukanazy. Obecność β-glukanów wpływa na lepkość brzeczki. Dla zacierów ze słodu jęczmiennego lepkość powinna wynosić od 1,51 do 1,63 MPa∙s. Pełne piwo może przyjmować wartości nieco wyższe. Dla zacierów żytnich brak jednoznacznych danych literaturowych nt. lepkości zacieru, wywołaną obecnością pentozanów. Wiadomo na pewno, ze są one główną przyczyną wysokiej lepkości. Na rozkład tych związków bardzo korzystny wpływ ma niskie pH na poziomie ok. 5,4.

52-55°C – hydroliza białek do aminokwasów. Podczas zacierania białka ulegają denaturacji i wytrącają się w postaci osadów. Do piwa przedostają się jedynie rozpuszczalne produkty rozkładu białek. W temperaturze 45-50°C powstają głównie niskocząsteczkowe peptydy oraz aminokwasy, które są źródłem pożywienia dla drożdży. Długa przerwa w tej temperaturze skutkuje pianą złej jakości. Brzeczka powinna zawierać co najmniej 20 mg azotu aminowego na 100 ml brzeczki. W przeciwnym wypadku zmniejsza się ilość drożdży, później rozpoczynają fermentację i piwo także dojrzewa z opóźnieniem.

Powyżej 60°C - rozkład tłuszczy. Proces ten jest niekorzystny, gdyż powoduje powstawanie związków karbonylowych pogarszających smak i zapach piwa. Rozkład tłuszczy nienasyconych następuje przy udziale tlenu atmosferycznego oraz pod wpływem lipooksygenazy. Aby maksymalnie zapobiec temu procesowi należy utrzymywać możliwie niskie pH brzeczki (optimum działania lipooksygenazy to pH = 6), oraz możliwie dokładnie usunąć tlen z brzeczki. Niewłaściwa filtracja pozostawia w brzeczce cząsteczki tych tłuszczy pogarszając jakość piwa (szybciej wykazuje oznaki „starzenia”, a więc organoleptyczne oznaki obecności zw. karbonylowych). Proces jest podobny zarówno w zacieraniu słodów żytnich jak i jęczmiennych.

60-70°C  – rozkład białek do wielkocząsteczkowych peptydów. Wyżej cząsteczkowe peptydy, stabilizują trwałość piany. Jednocześnie ich zbyt duża ilość w brzeczce prowadzi do powstawania zmętnień.

63-65°C - powstawanie ekstraktu fermentującego pod wpływem β-amylazy (głównie maltozy)

70-76°C – powstawanie dekstryn (dekstryny graniczne)

Surowcem słodowanym najczęściej poddawanym zacieraniu jest słód jęczmienny. Na dużo dalszym miejscu znajduje się słód pszeniczny, zaś żytni jest chyba obecnie najrzadziej stosowanym przemysłowo słodem. Z tego powodu istnieje niewiele danych literaturowych na temat słodu żytniego i jego zacierania. Najczęściej wykonuje się zaciery jęczmienne z dodatkiem słodu żytniego – wówczas parametry zacierania są dostosowane zazwyczaj pod słód jęczmienny. Zacieranie czystego słodu żytniego jest niezwykle rzadko spotykane w praktyce i dlatego dostęp do informacji na temat optymalnych temperatur działania enzymów słodu żytniego jest zazwyczaj pilnie strzeżony przez firmy korzystające z tej technologii.

C.D.N.

Red. Joanna Roga

Źródła:

Bushuk W. Ed, Rye: production, chemistry and technology, AACC Inc, St. Paul. Minn 1976

Pod red. Prof. Dr hab. Henryka Gąsiorowskiego, Żyto. Chemia i technologia.  PWRiL, Poznań 1994

Wolfgang Kunze, Technologia piwa i słodu, Piwochmiel, 1999