เคล็ดลับ ปลดล็อกพลังของ Thiols ในเบียร์

Thiols  หรือ ไธออล เป็นสารประกอบกำมะถันระเหยง่าย ช่วยให้เบียร์มีกลิ่นหอมคล้ายกับผลไม้เมืองร้อน ส้ม เสาวรส เกรปฟรุต ฝรั่ง และblack currant ครั้งหนึ่งมันเคยถูกมองว่าเป็นธาตุรองในการต้มเบียร์ แต่ปัจจุบันที่มีความก้าวหน้าในการวิจัยฮอปส์ + การคัดเลือกสายพันธ์ยีสต์ และเทคนิคในการต้มเบียร์ในปัจจุบัน ทำให้ Thiols กลายเป็นที่รู้จักมากขึ้น โดยเฉพาะในเบียร์ประเภท Hazy IPA, Pale Ale และ experimental lager อื่นๆ  บทความนี้จะพูดเกี่ยวกับ Thiols ที่อยู่ในฮอปส์ และ ยีสต์ และมาดูว่าเราจะใช้ประโยชน์จากสารประกอบเหล่านี้ เพื่อสร้างกลิ่นที่พิเศษในเบียร์ของเรายังไงได้บ้างค่ะ

Thiols คืออะไร?

Chemical Profile

Thiols เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถันแม้จะมีปริมาณเพียงเล็กน้อย ก็ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกลิ่นและรสชาติ เนื่องจากมีเกณฑ์การรับรู้ทางประสาทสัมผัสต่ำ (very low sensory threshold)

Thiols ในเบียร์

Thiols ที่มีอิทธิพลมากที่สุดในการผลิตเบียร์ ได้แก่ 3-mercaptohexan-1-ol (3MH), 3-mercaptohexyl acetate (3MHA) และ 4-mercapto-4-methylpentan-2-one (4MMP) แต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะของผลไม้เขตร้อน หรือผลไม้ ที่คล้ายกับกลิ่นของฝรั่ง เสาวรส หรือเกรปฟรุต

Sensory Thresholds

Thiols มีการรับรู้ทางประสาทสัมผัสต่ำมาก (very low sensory threshold) โดยมักจะตรวจจับได้ในความเข้มข้นที่ต่ำถึง parts per trillion (ppt) ทำให้แม้การเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยก็มีผลต่อกลิ่นของเบียร์ของเรา

Thiols ใน ฮอปส์

พบได้ตามธรรมชาติในฮอปส์

• ฮอปส์พันธุ์ต่างๆ เช่น Mosaic, Citra และ Nelson Sauvin ขึ้นชื่อในเรื่องปริมาณ Thiols ที่สูง ให้กลิ่นผลไม้เมืองร้อนที่ชัดเจนมาก ฮอปส์พันธุ์อื่น ๆ ที่มี Thiols สูง ได้แก่ Cascade, Simcoe และ Galaxy
• Thiols บางชนิดจับกับ glycoside ของฮอปส์ ซึ่งจะไม่เกิดกลิ่นเลย จนกว่าจะมีตัวที่ทำให้ถูกปล่อยกลิ่นออกมา  Thiols ที่จับกับ glycoside ต้องอาศัยกระบวนการทางเอนไซม์ เพื่อให้สามารถระเหยได้และเกิดมีกลิ่นขึ้นได้ โดยการใช้ยีสต์สายพันธุ์เฉพาะหรือเอนไซม์ที่เติมลงไประหว่างการต้มเบียร์

ความหลากหลายของฮอปส์ และ ศักยภาพของ Thiols ในเบียร์

• Citra: ขึ้นชื่อในเรื่องเป็นฮอปส์ที่มีความเข้มข้นสูงของ 3MH  และ 3MHA ที่สูง ให้กลิ่นหอมของ grapefruit เสาวรส และผลไม้เมืองร้อน
• Nelson Sauvin:  มี 4MMP สูง ช่วยให้มีกลิ่น black currant และ กลิ่นผลไม้เมืองร้อน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเบียร์ pale ale และ IPA

การเพิ่มประสิทธิภาพของการสกัด Thiols ในฮอปส์

• การเติมฮอปส์ในช่วงท้าย ทั้งในช่วง whirlpool หรือ dry hop ก็สามารถเพิ่มปริมาณไธออลได้ เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้จะระเหยได้ง่าย และหายไปได้ง่ายในระหว่างการต้ม หรือหากถูกความร้อน
• การใช้เอนไซม์ตั้งต้นThiols เป็นอีกตัวเลือกหนึ่งในการเพิ่มThiols ซึ่งสามารถช่วยปลดปล่อย Thiols ที่ถูกเก็บไว้และเพิ่มกลิ่นให้ชัดเจนขึ้น ตัวอย่างของสารตั้งต้นนี้ เช่น Phantasm Thiol Powder | Boosts Tropical Aromas

Thiols ใน ยีสต์

Thiols และ  Biotransformation

• ยีสต์บางสายพันธุ์มีความสามารถในการปลดปล่อย Thiols ที่ถูกผูกไว้กับ glycoside ของฮอปส์ ผ่านการทำ biotransformation ซึ่งเป็นกระบวนการเผาผลาญที่ยีสต์จะปลดปล่อยสารประกอบที่มีทั้งรสชาติและกลิ่นในระหว่างการหมัก ซึ่งเป็นการปลดล็อกศักยภาพของกลิ่นทั้งหมดของฮอปส์ เช่น Citra หรือ Mosaic
• Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus และยีสต์ไวน์บางสายพันธุ์ ก็มักใช้ biotransformation ของThiols เช่นกัน ยีสต์เหล่านี้มีเอนไซม์ เช่น beta-lyase ซึ่งสามารถย่อยสารตั้งต้นของ Thiols ที่ผูกมัดให้เป็นรูปแบบ aromatic ได้

สายพันธุ์ของยีสต์ที่มีศักยภาพในการผลิต Thiols  สูง

• Thiolic Yeasts: ยีสต์สายพันธุ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ออกแบบมาโดยเฉพาะ คัดเลือกสายพันธ์มาโดยเฉพาะ เพื่อให้มีกิจกรรม beta-lyaseสูง ช่วยเพิ่มการปล่อยThiols ตัวอย่างเช่น สายพันธุ์เช่น LalBrew® New England ของ Lallemand  หรือ SafAle™ K-97 ของ Fermentis ก็เป็นที่รู้จักในคุณสมบัติในการแสดงออกของThiols และ Omega Yeast – Cosmic Punch (OYL-402)
• Hybrid Yeasts: ยีสต์สายพันธุ์ลูกผสม เช่น Pomona™ ของ LalBrew  หรือ WLP077 Tropicale ของ White Labs  และได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อผลิตและปล่อยThiols

การปรับสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมการปล่อย Thiols

• อุณหภูมิการหมัก: การหมักอุณหภูมิที่สูง ก็สามารถช่วยส่งเสริมกิจกรรม biotransformation ได้ ทำให้การปล่อยThiols ดีขึ้น  แต่ก็ควรทำให้สมดุล โดยหาอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงรสชาติที่ไม่พึงประสงค์จากอุณหภูมิที่สูงได้
• Mixed Fermentation: การผสมยีสต์สายพันธุ์ที่มีThiols สูงกับยีสต์สายพันธุ์ที่ใช้ต้มเบียร์ทั่วไป สามารถสร้างโปรไฟล์รสชาติที่ซับซ้อนได้

เทคนิคการต้ม เพื่อเพิ่มปริมาณ Thiols ในเบียร์

การควบคุมการสัมผัสกับ Oxygen

Thiols จะไวต่อการเกิด oxidation สูงมาก ดังนั้นการควบคุมการสัมผัสกับ oxygen ในกระบวนการผลิตทั้งระบบจึงจำเป็นมาก การไล่อากาศโดยการใช้ CO₂ ในถังหมัก หรือสายข้อต่างๆก่อนการย้ายถัง จะช่วยรักษาความเข้มข้นของThiols ได้

การใช้สารตั้งต้น Thiols

เสริมการใช้มอล์ตด้วย แหล่งมอลต์ที่มี cysteine และ สารตั้งต้นThiols ที่จับกับ glutathione-bound ในปริมาณมาก เช่น unmalted barley, Wheat malt , Pilsner malt ก็สามารถเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น Thiols ทำให้มีตัวสำหรับการ biotransformation ของยีสต์มากขึ้น

การเติมเอนไซม์

การเติมเอนไซม์จากภายนอก เช่น beta-lyase ใน กระบวนการผลิต ก็สามารถช่วยย่อย Thiols ที่จับกับสารอื่นได้ ทำให้กลิ่นของฮอปส์ถูกปลดปล่อยออกมาได้มากที่สุด ในบางโรงเบียร์จะให้การเติมเอนไซม์ช่วง whirlpool หรือระหว่างการหมักเพื่อเพิ่มปริมาณ Thiols ในเบียร์ 

ระยะเวลา และ การเพิ่มประสิทธิภาพของ Dry Hop

การ Dry hop ในช่วงเวลาเฉพาะของการหมัก โดยเฉพาะเมื่อการหมักเริ่มช้าลง ก็สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสกัด Thiols ได้  บวกกับหากจับคู่กับยีสต์ที่เอื้อต่อการ biotransform ดังนั้นการเติม Dry Hop ประมาณวันที่ 3-5 ของการหมัก ก็จะช่วยให้ยีสต์ทำปฏิกิริยากับสารประกอบฮอปส์ได้โดยตรง ซึ่งส่งเสริมbiotransformation

ทดลองส่วนผสมใหม่ ๆ

ในโรงเบียร์บางที่ ได้ทำการทดลอง โดยใช้สารเสริมที่มีthiol สูง เช่น เปลือกองุ่น ผลไม้เมืองร้อน หรือส่วนผสมอื่นๆ ที่มีสารตั้งต้นThiols สูงตามธรรมชาติ เพื่อเพิ่มรสชาติผลไม้และแปลกใหม่ในเบียร์อีกด้วย 

เหล่า Brewer ท่านใดที่สนใจในการเพิ่มปริมาณthiolให้สูง ในช่วงแรก ก็สามารถเริ่มต้นได้โดยการเลือกฮอปส์และยีสต์ที่มีthiolสูง มีคุณสมบัติในการbiotransform หรือการทดลองด้วยการเติมเอนไซม์และการควบคุมออกซิเจน ก็สามารถช่วยให้เบียร์ที่ผลิต มีthiol ที่เพิ่มขึ้นได้ค่ะ

References:

1. Bamforth, Charles. Beer: Tap Into the Art and Science of Brewing. Oxford University Press, 2009.
2. Parker, N., et al. “The Role of Thiols in Beer Flavor: Emerging Research on Hops and Yeast Interactions.” Journal of the American Society of Brewing Chemists, vol. 73, no. 4, 2015, pp. 287-299.
3. Capece, A., et al. “Thiols in Fermentation: Role of Yeast in Aroma Development.” Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 102, no. 1, 2018, pp. 145-155.
4. Smith, R. J., et al. “Advanced Techniques in Thiol Extraction and Biotransformation in Brewing.” International Journal of Brewing Science, vol. 39, no. 2, 2020.

Happy Brewing!!