De theorie Sommige leden lezen graag wat praktische verhalen over bierbereiding en er zijn er ook die graag wat theoretische diepgang lezen. Voor die laatste groep is dit verhaal over bierschuim, al mogen de praktisch ingestelde leden dit zeker ook lezen. Het gaat over de theorie achter het bierschuim en er komen termen voor die ook de vorige keer, in deel 1, aan bod zijn geweest. Het is, zoals onderaan is aangegeven, een stukje van John Palmer uit 2008, maar daarom niet minder actueel. Voor een goed bierschuim zijn 2 zaken van belang: de schuimvorming en de schuimstabiliteit. Schuim wordt gevormd door koolzuurgas, eiwitten uit de mout, de bitterstoffen uit de hop en wat metaalionen (bijvoorbeeld kalk, dat is theoretisch óók een metaal). Er zijn 3 soorten eiwit van belang: hordeïne, LPT1 en eiwit Z. De metaalionen en de bitterstoffen knopen die eiwitten aan elkaar tot een netwerk. Als het schuim eenmaal is gevormd moet het ook stabiel blijven. Tussen de gasbellen van het schuim zit vloeistof, het bier. Dat bier zakt naar beneden en de gasbellen worden tegen elkaar gedrukt en vloeien samen (ze “knappen”) en uiteindelijk ontsnappen ze uit het bier. Stabiel schuim heeft veel stoffen die hierboven zijn genoemd (de juiste eiwitten, de juiste bitterstoffen, de juiste metaalionen en genoeg koolzuur). Schuim kan kapot gaan door nogal een aantal stoffen, maar het belangrijkste zijn vetachtige stoffen zoals vet (aan het glas), veel alcohol, olie, lipstick (!), nou ja, dat soort stoffen.
Eiwit Z Een rare naam, maar we zijn ‘m al eerder tegen gekomen. Dit eiwit zit in mout en is belangrijk voor de schuimvorming. Het is een eiwit dat een ronde vorm heeft en het lost goed op in water. Het heeft een molecuulgewicht van 40.000 Dalton. De hoeveelheid Eiwit Z hangt af van het soort gerst dat gebruikt wordt door de mouter (de gerstvariëteit) en het hangt ook af van de modificatie van de mout: tijdens het vermouten van de gerst verandert er nogal wat in de gerstkorrel en één van de zaken die verandert is dat eiwit gedeeltelijk wordt afgebroken. Tijdens dit afbraakproces van het eiwit tijdens het vermouten ontstaat Eiwit Z. Dus: goed gemodificeerde mout heeft veel Eiwit Z en dus veel goede schuimvormers. Tijdens het inmaischen wordt ook wel eiwit afgebroken (tijdens de eiwitrust bij 53 ⁰C) maar dit schijnt juist géén invloed te hebben op de hoeveelheid Eiwit Z. In bier zit er suiker vast aan Eiwit Z en dat komt er aan vast als gevolg verhitting: tijdens het eesten van de mout en tijdens het koken van het wort. Het proces waarmee eiwitten en suikers aan elkaar gaan zitten heet de Maillard reactie, die naam komt vaak voor in de theorie van bierbereiding. Eiwit Z is heel elastisch of rekbaar en dat is gunstig voor schuimvorming. Die eigenschap wordt nog beter als er suiker aan vast komt te zitten door de Maillard reactie.
Hordeïne In gerst komen heel grote eiwitmoleculen voor die dienst doen als voorraad van aminozuren en metaalionen (in het Engels heet dat een storage protein). Ze zijn niet oplosbaar, maar tijdens het vermouten en tijdens het maischen worden ze oplosbaar als gevolg van eiwitsplitsing (ze worden in een paar stukken geknipt). De producten die hieruit ontstaan zijn de hordeïnes. Het molecuulgewicht van deze hordeïnes varieert van 5.000 – 50.000 Dalton, maar de hordeïne die vooral veel in het schuim wordt gevonden heeft een molecuulgewicht van 23.000 Dalton. Opvallend is dat deze hordeïne, die goed is voor de schuimvorming, óók goed is voor de troebeling in NEIPA (en tarwebier)! Als je dus tijdens het maischen een eiwitrust aanhoudt om eiwit ietsje af te breken voor een betere schuimvorming zul je dus ook iets meer troebeling in je bier kunnen krijgen. Sommige hordeïnes zijn betere schuimvormers dan Eiwit Z en ze kunnen zelfs Eiwit Z wel verdrijven uit het schuim, maar uiteindelijk is schuim, met veel hordeïne, minder stabiel dan schuim, met veel Eiwit Z.
LPT1 Ook dit eiwit zit in gerst (rondom het meellichaam, het vormt de aleuronlaag) en het heeft een molecuulgewicht van 9.700 Dalton. Zoals het in de gerst vóórkomt is-ie goed voor de schuimvorming maar niet goed voor de schuimstabiliteit. En dit eiwit kan ook goed vet (lipiden) binden. Dat lijkt gunstig voor de schuimvorming en dat is het ook, maar er is wél wat vet nodig voor de groei van de gist, dus niet ál het vet moet uit het wort gehaald worden. Als gevolg van het koken van het wort zal dit eiwitmolecuul een andere vorm krijgen: het gaat zich ontvouwen en dat noemen we denatureren. Als eiwitten denatureren krijgen ze andere eigenschappen en dat gebeurt ook bij LPT1: na denaturatie is het geen goede schuimvormer en kan ook niet meer zo goed vet binden, maar het is wel goed voor de stabiliteit van het schuim.Het is dus de kunst om het juiste evenwicht te vinden: zoveel vet verwijderen dat je goed schuim krijgt maar je moet wel wat vet overhouden voor een goede gistvermeerdering (de eerste stap bij vergisting is de vorming van méér gist, de tweede stap is de vorming van alcohol en koolzuur).
Hop In hop zitten drie belangrijke groepen van stoffen: bitterstoffen of alfazuren, aroma’s en polyfenolen. De alfazuren zijn op zich niet bitter maar tijdens het koken van het wort worden ze omgezet in iso-alfazuren en díe zijn wél bitter. De iso-alfazuren zijn heel goed voor de schuimstabiliteit. Dat doen ze doordat ze de eiwitmoleculen, die om de gasbellen in het schuim zitten, aan elkaar knopen. Daardoor wordt het vliesje, dat om de gasbellen in het schuim zit, steviger wordt. Het schuim zal minder snel kapot gaan. Dus hoe bitterder het bier, des te stabieler het schuim. Iso-alfazuren is een groep moleculen. De belangrijkste iso-alfazuren zijn iso-humulon en iso-cohumulon. De laatste jaren is er heel veel vraag naar IPA’s, dus naar bittere hopsoorten en om die te kunnen kweken is vooral het gehalte aan cohumolon verhoogd (en dat van humulon verlaagd). Het blijkt dat iso-cohumulon veel stabieler schuim geeft dan iso-humulon. Dus het kweken van bitterder hopsoorten heeft als bijeffect dat ze hop ook meer schuimstabiliteit geven, veel meer dan de oude, traditionele hopsoorten! Wat amateurbrouwers vrijwel niet gebruiken zijn gepreïsomeriseerde hopextracten. Dat zijn alfazuren die vooraf geïsomeriseerd zijn (dus vloeibaar hopextract dat niet meer hoeft mee te koken: je kunt het na de vergisting toevoegen). Een voorbeeld is tetra hop. We hebben zo’n flesje van Jacques Bertens c.s. gehad tijdens ons 35-jarig jubileum. Deze gepreïsomeriseerde hopextracten geven heel erg stabiele schuimen. Vergelijkbaar met opgeklopt eiwit uit een ei. Eigenlijk zit dit schuim nog in je bierglas als je toe bent aan de afwas!! Om de iso-alfazuren aan het eiwit te koppelen heb je tweewaardige metaalionen nodig. Dat zijn eigenlijk atomen zink, aluminium, calcium, magnesium, koper enzovoorts met twee (of meer) handjes: het ene handje houdt het eiwit vast en het andere het iso-alfazuur. Hoe meer tweewaardige metaalionen, des te stabieler je schuim. Helaas zijn er wel wat problemen. Sommige metaalionen lossen niet eens op. En de meeste metaalionen die wél oplossen in water slaan neer tijdens het koken van het wort en komen in de Heißtrub of hete breuk terecht. Sommige wil je niet in je bier hebben omdat ze smaakafwijking geven in het bier (veroudering). De enige twee die goed te gebruiken zijn in bier zijn calcium (of kalk, gips, calciumchloride) en zink. Er wordt wel eens wat zinksulfaat toegevoegd bij bierbereiding. Er is maar heel weinig van nodig: 2 ppm (parts per million) zink is al genoeg voor een flinke verbetering van de schuimstabiliteit.
Lipiden Een ander woord voor lipiden is vetachtige stoffen. Dit kan van alles zijn: vet, olie, was, vetzuren, glyceriden, sterolen, allemaal van die namen die je wel eens tegenkomt bij verhalen over bier. Gist heeft lipiden nodig voor de groei en dan vooral vetzuren. Er zijn korte vetzuren (die kan de gist zelf maken), er zijn lange vetzuren (die komen uit de mout) en er zijn onverzadigde vetzuren (die komen ook uit de mout). Die lange en vooral die onverzadigde vetzuren gaan aan de gasbel zitten en zorgen ervoor dat die gasbel knapt. Ze verzwakken dus het vliesje rondom de gasbel. Nog erger dan de onverzadigde vetzuren zijn de hydroperoxiden. Dat zijn onverzadigde vetzuren die door het enzym lipoxygenase worden omgezet. Voor de liefhebbers van chemische formules, zie afbeelding 1. Lipoxygenase een enzym dat in de mout zit. Om ‘m geen kans te geven moet je eigenlijk tijdens het inmaischen de pH verlagen tot 5,2 à 5,3. Dat is een beetje lager dan gewoonlijk wordt geadviseerd (maar er zijn grote Nederlandse brouwerijen die dat wel degelijk doen bij de bereiding van pils!!). Deze hydroperoxiden zijn ook verantwoordelijk voor smaakafwijking in bier (veroudering). De meeste lipiden uit de mout komen niet meer in het uiteindelijke bier terecht. Ze worden verwijderd met de bostel, of verdwijnen met de Heißtrub of ze worden gebruikt door de gist bij de vermeerdering. Alleen die hydroperoxiden overleven al die verhalen en moeten in het bier onschadelijk worden gemaakt door LPT1.
De invloed van het brouwproces Mout en andere grondstoffen Gerstemout, tarwemout, roggemout en andere mouten hebben veel eiwit die voor schuim kunnen vormen. Alle drie de eiwitten zitten er in ruime mate in, al verschilt het wat per variëteit. Suiker en mais en rijst hebben natuurlijk geen eiwit. De gerstsoorten die in natte gebieden worden geteeld hebben meer LPT1 (dat is gunstig) maar ook meer lipoxygenase (dat is ongunstig). Bij nieuwe rassen wordt erop gelet dat ze voldoende LPT1 hebben maar minder lipoxygenase. Door het eesten worden Eiwit Z en LPT1 gedenatureerd en dat betekent dat ze iets minder goed schuim zullen vormen. Hoe donkerder de mout (alles boven Munich), des te minder eiwit dat schuim bevordert. Om het ingewikkeld te maken: de kleur van donkere mouten zorgt wel voor beter schuim en door de Maillardreactie wordt suiker aan eiwit gekoppeld en dat is óók gunstig voor de schuimvorming. Sorry, maar zo ingewikkeld is bier-technologie nou eenmaal.
Maischen Tijdens het maischen zal, bij de eiwitrust, hordeïne worden afgebroken. LPT1 en Eiwit Z veranderen juist vrijwel niet. In goed gemodificeerde mouten is hordeïne al klein genoeg. Als je tijdens het maischen een te lange eiwitrust aanhoudt zal de hordeïne te ver worden afgebroken waardoor de schuimvorming wordt verminderd. Eigenlijk zijn alle mouten tegenwoordig goed gemodificeerd en dus zou je de eiwitrust beter over kunnen slaan. Dus inmaischen op 65 ⁰C is voor goed schuim wel een goed idee. Bovendien is het enzym lipoxygenase actief bij 35 – 60 ⁰C, dus ook om die reden zou je de eiwitrust moeten vermijden. En wat je zéker niet moet doen is lucht inslaan tijdens de eiwitrust, want dan gaat lipoxygenase helemáál los. Koken Tijdens het koken verlies je eigenlijk heel veel eiwitten, die goed zijn voor het schuim. Ze verdwijnen in de Heißtrub. In het algemeen kun je zeggen dat van alle eiwitten maar 10 % overblijft na het koken. En hoe langer je kookt, hoe meer eiwit je verliest. Dus het algemeen advies is om alleen zó lang te koken als nodig is voor een goede hete breuk, om je zwavelverbindingen eruit te halen en om de hop te isomeriseren. En wat je vooral niet moet doen is heel lang koken om je wort verder in te dikken om aan je begin s.g. te komen.
Vergisting Je kunt stellen dat een gezonde gist zorgt voor een goed lopende vergisting waarbij een goed schuim het gevolg is. Factoren waardoor de gist gestrest wordt hebben ook een negatieve invloed op het schuim. Gisten kunnen heel wat bijproducten maken zoals lipiden, hogere alcoholen (foezelolie), esters, aceetaldehyde en zo meer. Gisten kunnen ook een enzym maken dat proteïnase A wordt genoemd en dit enzym breekt eiwitten af die schuim vormen, vooral eiwitten met een molecuulmassa van 10.000 D zoals LPT1. Je krijgt veel proteïnase A als je weinig aminozuren in je wort hebt en bij een hoog alcoholgehalte en veel koolzuur. Proteïnase A gaat door met eiwitafbraak, ook in de fles. Alleen na pasteurisatie van bier werkt-ie niet meer. En bij kamertemperatuur werkt-ie beter dan in koud bier, dus daarom zou je bier altijd koud moeten opslaan (datzelfde advies heb je ook kunnen lezen over een verhaal van oxidatie, een paar maanden geleden). Ook de autolyse (afbraak) van gist (dat is wat er gebeurt in een flesje wanneer je nagist in de fles) is slecht voor de schuimstabiliteit (en de smaak).
Ten slotte Dit was allemaal wel erg veel theorie. Als je het leest is het haast een wonder dat er nog schuim ontstaat als je je flesje leeg schenkt. Maar goed, de belangrijkste lessen zijn: geen eiwitrust als het niet nodig is, vooral niet te lang koken en zorg voor een gezonde gist.
Door: Fons Michielsen 
