De chemie van bier

 

Er zijn maar weinig zaken lekkerder dan een koud biertje op een hete zomerdag. De kans is groot dat wanneer je deze zomer een biertje opentrekt je niet echt aan de chemie denkt die met bier maken gepaard gaat. Het zijn echter specifieke verbindingen in bier, geproduceerd tijdens het brouwproces, die bier zijn bitterheid en smaak geven. Het is een echte chemische teamspirit met verschillende belangrijke chemische families die elk iets anders bijdragen, maar allemaal essentieel zijn voor de uiteindelijke smaak van bier.

Als eerste bespreken we in het kort het brouwproces dat leidt tot dat lekkere biertje. Voordat het brouwen zelfs maar kan beginnen moet de gerst voor het brouwen worden voorbereid. Dit houdt in dat de gerst in water wordt gedompeld en vervolgens een aantal dagen moet ontkiemen. Hierna wordt de ontkiemde gerst in een oven gedroogd. Hierna wordt de gekiemde gerst gemalen. Hierdoor komen enzymen vrij die tijdens de fermentatie dan gemakkelijker bij de zetmeelmoleculen kunnen komen. Eenmaal afgebroken wordt het gepureerd met heet water waardoor er wort ontstaat. Wort is een suikerrijke vloeistof.

Het wort wordt vervolgens gezeefd en overgebracht naar de brouwketel. Hier wordt de hop toegevoegd, samen met alle andere ingrediënten. Het kookproces steriliseert het wort terwijl de hop bitterheid en smaak aan het bier toevoegt. Eventuele vaste stoffen worden afgescheiden en vervolgens wordt het mengsel afgekoeld tot een temperatuur waarbij de gist veilig kan worden toegevoegd. Bij hoge temperaturen kan gist niet groeien en gaat dood. De gist wordt toegevoegd in een fermentatietank waar het bier een tijdlang kan gisten. Tijdens dit gisten worden suikers omgezet in alcohol. Hierna wordt het mengsel overgebracht naar een rijpingstank waar het gedurende verschillende tijdsperioden in verblijft. Dit is afhankelijk van de stijl van het bier. Hierna wordt het gefiltreerd en gebotteld.

Wat de bitterheid van het bier betreft is de hop die wordt toegevoegd van cruciaal belang. De verbindingen die uit de hop voortkomen zijn namelijk verantwoordelijk voor de bittere smaak. Hop bevat organische verbindingen die alfa- en bètazuren worden genoemd. De meeste bitterheid komt van de alfazuren waarvan er veel zijn. Er zijn echter vijf hoofdverbindingen: humulon, cohumulon, adhumulon, posthumulon en prehumulon. Tijdens het brouwproces worden ze afgebroken tot iso-alfazuren. Deze verbindingen zijn beter oplosbaar en ze dragen veel bij aan de bitterheid van het bier. Het belangrijkste alfazuur dat in de meeste hop aanwezig is, is humulon. Er kan voor verschillende samenstellingen met hop worden gekozen om zo het type en de mate van bitterheid in het bier te variëren.

Bètazuren zijn een andere klasse verbindingen die in hop worden aangetroffen en die tijdens het brouwproces worden overgebracht naar het bier. Er zijn drie hoofdtypen bètazuur: lupulon, colupolon en adlupulon. Ze geven een hardere bitterheid aam het bier dan alfazuren maar omdat ze onoplosbaar zijn is hun bijdrage veel kleiner. Ze isomeriseren tijdens de fermentatie niet op dezelfde manier als de alfazuren. In plaats daarvan oxideren ze langzaam om zo hun bittere smaak te produceren. Omdat het veel langer duurt om dit te doen worden hun effecten sterker naarmate het bier langer fermenteert en rijpt.

Alfa- en bètazuren hebben een aantal eigenschappen die zowel gunstig als schadelijk kunnen zijn voor bierbrouwers. Ten eerste hebben beide klassen van verbindingen antiseptische eigenschappen waardoor ongewenste groei van bacteriën wordt voorkomen en de houdbaarheid wordt verlengd. Ook het vermogen van de gist om tijdens het fermentatieproces te groeien wordt verbeterd. Alfazuren hebben echter een ongewenst effect; de iso-alfazuren die door hun afbraak worden geproduceerd kunnen reageren met licht en riboflavine uit de mout om zo onaangenaam smakende verbindingen te produceren. Dat is de reden dat bier altijd wordt bewaard in flessen van donker glas of ondoorzichtige containers.

Terwijl alfa- en bètazuren zorgen voor de bitterheid van het bier zijn het de essentiële oliën uit de hop die verantwoordelijk zijn voor het grootste deel van het aroma en de smaak. Sommige van deze oliën zijn erg vluchtig en verdampen gemakkelijk. Om deze reden worden ze meestal verkregen door hop later in het brouwproces toe te voegen of door gebruik te maken van “dry hopping”. Dit is een techniek waarbij hop gedurende enkele dagen of weken in het afgewerkte bier wordt geweekt. Sommige hop wordt zelfs specifiek gekweekt als “afwerkingshop” zoom later in het brouwproces toe te voegen om zo deze essentiële oliën te produceren.

Er zijn meer dan 250 essentiële oliën geïdentificeerd in hop. Hiervan zijn myrceen, humuleen en caryofylleen de verbindingen die in de hoogste concentraties worden aangetroffen. Vooral humuleen is verantwoordelijk voor het karakteristieke hoppige aroma van bier. Amerikaanse hopsoorten bevatten doorgaans grotere hoeveelheden myrceen, wat een citrus- of dennengeur toevoegt, terwijl caryofylleen een pittige smaak geeft.

Een laatste klasse verbindingen, de esters, speelt ook een belangrijke rol in de smaak van een bier. Ze zijn, afhankelijk van het bier, in verschillende mate aanwezig. Ondergistende bieren zullen lage concentraties bevatten terwijl ze in bovengistende bieren in veel hogere concentraties worden gevonden. Ze worden gevormd door de reactie van de organische zuren in hop met de alcohol in het bier, samen met een molecuul genaamd acetyl-co-enzym, dat ook in hop wordt voorkomt. Als vluchtige smaakverbindingen zijn ze verantwoordelijk voor de fruitachtige tonen in bier.

De uiteindelijke concentratie van esters in bier varieert enorm. Het is afhankelijk van de omstandigheden tijdens het brouwen: pH, temperatuur en zelfs het roeren van het mengsel kunnen allemaal een effect hebben.

Er zijn een aantal verschillende esters waarvan er vele zorgen voor een verschillende geur. Ethylacetaat is een van de meest voorkomende. Het heeft een aroma dat, in hoge concentraties, niet veel verschilt van nagellak. Maar bij de concentraties in bier zorgt het voor een fruitig aroma. Isoamylacetaat geeft een banaanachtige geur, ethylbutanoaat geeft een tropische/ananasgeur en ethylhexanoaat een appel/anijs-toon. Het is misschien niet verrassend om op te merken dat esters niet alleen in bieren worden aangetroffen maar ook vaak in parfums worden gebruikt vanwege hun aangename geurkwaliteiten.

Tenslotte moet worden opgemerkt dat dit slechts de belangrijkste families van verbindingen zijn. Zoals bij alle voedingsmiddelen en dranken is er een groot aantal verbindingen aanwezig waarvan vele enige invloed, hoe klein ook, hebben op de smaak en het aroma. Dus, als je de volgende keer aan een heerlijk koud biertje zit, denk dan eens na over de honderden chemische verbindingen die samenwerken om dit mogelijk te maken.