1899年くらいまでリサーチを掘り下げる
Digging into the research like it’s 1899
※は翻訳者による追記
はじめに
少し前、醸造界で突然、しかも招かれざる客として、ある話題が持ち上がった。よく計画され、実行されたビールは、発酵度が高くなりすぎる傾向があり、ダイアセチル生成の問題も発生していた。気軽にビールを飲む人にとっては、予想以上に発酵度が高いことはそれほど悪いことではないかもしれないが、規制当局の監視、パッケージの安全性、製造時間、最終製品との不一致、オフフレーバー、その他の潜在的な問題などは、醸造所にとって非常に重要な検討事項である。ホップクリープ(hop creep)と呼ばれる現象が広まってから比較的短期間で、多くの研究が行われ、解決策が提案されている。
ホップクリープ：発酵後にホップを添加することによって起こるゆっくりとした二次発酵。
幸いなことに、何百万ドルもの設備を持つ地方のブルワーから、プロパンガスのバーナーとプラスチックバケツを発酵槽に使うホームブルワーまで、あらゆるタイプのブルワーにホップクリープの影響を軽減する方法がある。生物に依存するプロセスではよくあることだが、完全な答えを得るにはそれなりの背景が必要だ。ホップクリープの根本的な原因を理解することで、醸造所やブルワーは生産時のつまずきや規格外のアルコール度数を避けることができる。この記事の大部分では、ホップクリープによって引き起こされる2つのプロセス上の問題を取り上げ、最後にホップクリープを回避するための実用的な推奨事項を紹介する。では、本題に入ろう！
背景
ホップクリープに関する多くの議論が全米で起こっていたが、その先頭に立つ醸造所のひとつが、ミシガン州ポートランドのAllagashだった。伝説的なベルギースタイルのビールを造っているアラガッシュは、ボトルコンディショニングによってビールを自然に炭酸化させている。ホッピーなテーブルビールのつもりで醸造したところ、予想以上に比重が低く、瓶の中で炭酸過多になっていることがわかり、社内調査に至った。さらに、オレゴン州立大学の発酵科学部門がアラガッシュ社と共同で行った実験では、ホップのクリープの結果、CO2発生量が4.75％増加し、アルコールが1.3％（v/v）増加することがわかった。
1,000マイル近く離れたミシガン州のBell’s醸造所もまた、この現象に遭遇している大規模なクラフトビール醸造所であり、問題の根本原因を突き止めるために様々なテストを行っていた。感染、原料の違いや製造方法の違いも除外した結果、主な違いはホップスケジュールであることが判明した。ドライホッピングは、ブルワーが計画したよりも低い比重でビールを仕上げることにつながるようだった。
過剰発酵に加え、ダイアセチルの生成が顕著に増加した。ダイアセチルはよくバタースコッチやポップコーンバターのような味と表現される。同僚の一人が、この味を的確に表現してくれた。ポップコーン味のジェリービーンズと。ダイアセチルもビールにはよくあるオフフレーバーで、一度発見すればコントロールするのは比較的簡単だ。ダイアセチルレストはラガー製造の通常のステップである。しかし、ダイアセチルの除去には数日から数週間を要することがあり、タイトで計画的なスケジュールを実行している場合、予期せぬ休止は重大なロジスティクスと製造上の頭痛の種となる。つまり、1.発酵度過多と2.バターのようなビールという2つの問題があり、それぞれが同じ原因によって引き起こされているのだ。
※ラガービールは通常10℃前後で主発酵を行う。ダイアセチルレストはターゲット比重の直前、または直後に発酵槽の温度を20℃程度まであげ、2,3日放置することである。これによって酵母によるダイアセチルの吸収を促す。
ダイアセチルに関する翻訳記事はこちら“トラブルシューティング — ダイアセチル”by Escarpment Labs
わかった。ここからどこへ行くんだ？待って、今、ヴィクトリア朝後期のイギリスって言った？
セクション1.過剰発酵
酵母は砂糖が大好きだ
“Yeast Loves Sugar a Little Too Much”
過去5年間のホップのクリープに関するいくつかの研究は、1893年に出版されたThe Brewers Guardianの”On Certain Functions of Hops Used in the Dry-hopped of Beer”という論文を参照している。執筆者の一人であるHorace Tabberer Brown（そう、この名前には口ひげがあった）は、非常に優秀で魅力的な科学者だった。ドライホッピングがビールにもたらす”コンディショニングやフレッシュニング”効果の素晴らしさを説いた後、この論文はある観察について述べている。彼らは研究を行い、3つの可能性を探った：1.発酵性糖類がホップによってもたらされた、2.野生酵母がホップの背中に乗ってビールに入り込んだ、3.ホップには糖分を放出する”ジアスターゼ(diastase)”が含まれている。
彼らの研究によると、樽に0.5-0.75lbのホップを加えた場合、糖分は8-12gしか入らない。発酵を説明するには十分ではない。野生酵母はホップから分離できず、腐敗も見られなかった、 2つ目の説明はありえないということだった。しかし3つ目の仮説は……。ホップを蒸すと、樽生ビールを “フレッシュ “にする “後発酵 “を引き起こす能力が突然失われることがわかったのだ。それを念頭に置いて、再び現代に話を進めよう。
2017年、アラガッシュはOSUのトーマス・H・シェルハマーとケイリン・カークパトリックと提携した。彼らが発見したのは、ホップにはデキストリンを加水分解する酵素が含まれているということだ。主な酵素はα-アミラーゼ、β-アミラーゼ、アミログルコシダーゼ(amyloglucosidase)、限界デキストリナーゼ(limit dextrinase)である。
酵素は、化学反応の速度を、反応を妨げることなく調節するという仕事をするタンパク質である。簡単に概要を説明すると、デキストリンは醸造過程で生じる発酵性のない糖類の長い鎖の断片であり、そもそも麦芽をマッシングする理由の一つでもある。麦芽の中に含まれるデンプンは、マッシングの間にアミロース / amylose（グルコースの直鎖）とアミロペクチン / amylopectin（グルコースの分岐鎖）に分解される。ここで扱う酵素は、それぞれ異なる方法でデキストリンを攻撃し、最終的にアミロースとアミロペクチンが発酵性糖類（マルトトリオース / maltotriose、マルトース / maltose、グルコース / glucose）に分解される。
※イメージとしては、酵母の口はとても小さいので食べれる大きさになるよう酵素が糖類を分解してくれる、という感じだ。酵母によっては長い糖類を吸収できたりする。代表的な例は野生酵母やセゾン酵母の一部である。これについては使用する酵母について十分調べる必要がある。
これはホップ・クリープのパズルの大きなピースだ。
酵素には、最も効率よく働く最適温度があるが、それは酵素を不活性化する温度にも近く、多くの場合、5-10°F（2-5℃）の差しかない。限界デキストリナーゼは145°F（63℃）、βアミラーゼは158°F（70℃）、αアミラーゼは176°F（80℃）で失活する。マッシングが終わり、麦汁を煮沸すると酵素は完全に失活する。このため、H.T.ブラウンがホップを蒸したときに発見したのと同じように、高温側で添加したホップは酵素が変性し、ホップクリープを起こさない。これが、1世紀以上後にイギリスで行われたカスクエールの再発酵に関する研究が、ほとんど忘れられていたにもかかわらず、関連性を持つようになった理由である。
※酵素は温度が高ければ高いほど活性化する。中学校で習った水分子の動きを想像すればわかりやすいと思う。つまり酵素が最も効率良く働くのは、その酵素が不活性化する温度限界ギリギリのときである。
20世紀には、発酵の最後、あるいは発酵後にドライホッピングをするという行為は事実上消滅した。醸造の工業化、世界規模でビールを製造・出荷できるようになったこと、どこで製造しても同じ味のビールを求めるようになったこと、保存性を高める必要が生じたことなどが、ドライホッピングの後期による再発酵の知識が失われたことに関係している。クラフトビールの登場だ。
2017年頃から発酵後のドライホッピングが爆発的に増えている。New England IPA、double dry-hopped、そして “juicy “なビールは一般的に1バレルあたり2ポンドから4ポンド、そして確実にそれ以上のホップを使用している。苦味の許容範囲を押し上げるクラフトビール（ダブルIPAやトリプルIPA）から、苦味は非常に少ないが、ホップの添加によって味と香りに大きな感覚的なインパクトを与えるビールへとシフトしてきている。私が初めてHazy IPAを飲んだのはMarz Community BrewingのCrushed Velvetで、それは衝撃的だった。”濁りブーム”はまだ続いている。人々は口を揃えて、すべてのホップを求めているのだ。
※アメリカのビールにおける1バレルは約120L。
1ポンドは約450g。
つまり上記は7.5-15g/Lということだ。凄まじい量である。
これはホップ・クリープのパズルのもう一つの大きなピースである。
これらのホップ・フォワード・スタイルでは、発酵後のビールにデキストリンが多く残るように設計されている。これによりコクのある口当たりとなり、多くのホップが持つ潜在的な苦味とのバランスを取ることができる。発酵中または発酵後にホップを加えると、ホップの内因性酵素がデキストリンを分解し、マルトトリオース、マルトース、グルコースが増える。発酵性糖類が再び利用可能になり、多くの場合添加中に撹拌され、酵母は発酵を再開する。醸造所がビールをパッケージングする前に、最後のホッピーなキックを得るために短時間ドライホップを行うと、酵母がボトルや缶を過圧にし、パッケージが爆発するという危険な状況を引き起こす可能性がある。この追加発酵は、パッケージ製品に誤ったABVを表示する可能性があるため、ブルワーはアルコール・タバコ税貿易局（TTB）や食品医薬品局（FDA）とも少し話をしなければならないかもしれない。
セクション2.ダイアセチル
ビールでない限り、バターがあれば何でも美味しくなる
“Everything Tastes Better with Butter Unless It’s Beer”
ホップクリープが引き起こすもう一つの大きな問題は、ダイアセチルの増加だ。2,3-ブタンジオン(2,3‑butanedione)とも呼ばれるが、オタク的な言い方をすれば、ビシナル・ジケトン（vicinal diketones / VDK）と呼ばれる分子群に属する。ダイアセチルは、感覚的な閾値（10-40ppb）を超えると、バターに似た味と香りを発する。ジアセチルは、ペディオコッカス・ダムノサス（Pediococcus damnosus）などの細菌感染の兆候であることもあるが、酵母の代謝による天然の副産物でもある。酵母がバリン(valine)、ロイシン(leucine)、イソロイシン(isoleucine)というアミノ酸を合成する際、α-アセト乳酸という中間分子が生成される。この中間体からバリンへの変換にはさらにいくつかの段階が必要で、そのうちのひとつは比較的遅いプロセスで、いわゆる律速反応と呼ばれるものである。過剰なα-アセト乳酸は蓄積され、一部は細胞から周囲のビールに排泄され、そこで自発的に反応してダイアセチルが作られる。
酵母が幸せで健康な間は、ダイアセチルを再吸収し、感覚的な影響を与えない別の分子に変換する。しかし、ドライホッピングが発酵後期または発酵後に行われる場合、酵母はもはや理想的な環境（ブルワーが作った新鮮で甘く美味しい麦汁など）にはいない。発酵が終わると、ビールには窒素と糖類が不足するので、発酵は遅くなり、終末比重に達すると実質的に停止する。ホップは酵素を導入し、発酵性糖類をさらに解放する。酵母は糖分を消費するために代謝を再開するが、必要な栄養素はまだ足りていない。その結果、酵母はバリン、ロイシン、イソロイシンなどのアミノ酸を自ら製造し始め、再びダイアセチルが生成される。しかし、完成したビールという栄養不足でストレスの多い環境で代謝が低下しているため、ダイアセチルの再吸収はかなり遅くなる。
これはホップ・クリープのパズルのもう一つのピースである。
残った酵母がダイアセチルを再吸収するため、ダイアセチルが感覚的な閾値以下に下がるのはありがたいことだが、その速度はかなり遅く、不確定である。ラガーには製造工程の一部としてダイアセチルの休息が予定されているが、ホップ・フォワード・エールには通常それがない。炭酸過多の缶やボトルが爆発するよりは派手ではないが、二次的なダイアセチルのスパイク後の長い休息期間は、重要な工程上の問題となり得る。ダイアセチルが感覚的な閾値を下回るまで発酵槽は満杯のままでなければならず、洗浄、殺菌、次のバッチへの再充填のために容器を止めなければならない。スタッフはスケジュールを変更しなければならず、酵母を健康な状態を保ち、投入時期まで保管しなければならない。文字通り、発酵が完了した後のすべての製造工程が狂ってしまうのだ。
ホップクリープを軽減するための推奨事項
簡単に説明すると、発酵の最後、あるいは発酵後にホップを添加すると、発酵のために糖類をより多く放出する酵素が導入される。酵母が過剰なアルコールと炭酸ガスを生成する一方で、ビールは本来の終点比重より下がる。ダイアセチルも生成されることがあり、非常にゆっくりと再吸収されるため、ビールの製造が遅れたり、そのまま放出されることもある。最終的に忘れてはならないのは、酵母に起因するということだ。醸造するときに麦汁を作り、酵母がビールを作る。麦汁が良ければ良いほど、酵母が良ければ良いほど、ビールは美味しくなる。
酵母に餌を与えれば、彼らはそれを摂取しようとする。それが私たちが酵母に求めたことなのだ！より多くの発酵物の生成を抑えるために、学界、醸造所、そして我々の研究室で行われた研究によると、ドライホップのタイミングを選択することで大きな違いが生まれる。発酵中にドライホッピングするのは一つの解決策だ。麦汁を煮沸することで、麦芽由来の酵素を完全に失活させ、デンプンをデキストリンと糖に還元する。マッシング中に分解されなかったデキストリンは煮沸して発酵槽に入る。発酵中にホップを加えることで、より多くの酵素を加えることになり、酵母の代謝がまだ活発なうちに、酵母がほとんど発酵を終えた後とは対照的に、残っているデキストリンを分解する働きをすることができる。これはダイアセチルの生成、吸収、変換のプロセスを早めることにもなる。ドライホッピングに最適なタイミングは、次の発酵のために酵母を収穫できるようになった直後である。この収穫のタイミングは、酵母が凝集してコーンに集まるが、完全に発酵が終わる直前である。欠点は、勢いよく発酵させることで、ビールから望ましい、より繊細なアロマホップ化合物を取り除いてしまう可能性があることだ。
※主発酵中のホッピングはバイオトランスフォーメーションとも関わりがある。
翻訳記事はこちら“バイオトランスフォーメーションのしおり”by Escarpment Labs
また、ドライホッピングを低温で行うことで、完全に防ぐことはできないが、再発酵の程度とダイアセチルの発生を抑えることができる。酵素には最適な機能温度があることを思い出し、より低温で最適以下の温度を目指すと、デキストリンを分解する化学反応が遅くなり、酵母の代謝も遅くなる可能性がある。涼しい環境ではデキストリンが少なく、酵母の活性が低いため、ホップクリープの危険性は減少する。ブルワーが遠心分離機やイーストケーキの廃棄によってイーストを除去できれば、利用可能なイーストが少なくなって再発酵の可能性が減るため、さらに効果的になる。
※Scott Janishは14℃のソフトコールドクラッシュで酵母を回収し、その後にドライホップをしている。
参考記事(交渉中)はこちら“Survivables : Unpacking Hot-Side Hop Flavor”by Scott Janish
もう一つの方法は、ビールの小サンプルを強制発酵させることである。小さなサンプルに同じ処理（ピッチレイト、ホッピング率、温度管理など）を施せば、フルバッチと小さな強制発酵の最終比重はほぼ同じに減衰すると考えるのが妥当である。このアプローチは本質的に、ホップクリープは起こるべくして起こるものだが、少なくともそれを予測し、管理しようとすることはできる。
※強制発酵に関する翻訳記事はこちら“強制発酵テストの方法”by Escarpment Labs
結局のところ、同じ問題にアプローチする方法はいくつかあるが、地方の醸造所ではうまくいっても、小規模な醸造所やホームブリューの規模ではうまくいかないこともある。クラフトビールの醸造プロセスには固有のばらつきがあり、それがクラフトビールを芸術的なものにしている。様々な規模の醸造所に対するこれらの代替策を念頭に置きながら、最終的に最も重要な推奨はこれである。自分自身や自分の醸造所に合った方法を見つけ、目の肥えた人々が熱望する最もジューシーでハジけたビールを造ったら、そのプロセスが再現可能であることを確認することだ。ホップのタイミング、温度、重さ、量、pH、発酵速度、あらゆることを記録する。醸造プロセスを把握すれば、酵母の振る舞いをよりコントロールできるようになり、ひいてはビールが規格内で美味しくなるという安心感を得ることができる。
1 Brown HT, Morris GH. 1893. On Certain Functions of Hops Used in the Dry-Hopping of Beers. The Brewers Guardian XXIII: 93, 107 – 109.
2 Bailo A. 2017. Dry-Hopping and Stirring Pellets Increases Vicinal Diketones and Lowers Apparent Extract. 2017 ASBC Annual Meeting; 2017 June 4 – 7. Sanibel Harbour Marriott, Fort Myers (FL): U.S.A.
Janish S. 2019. The New IPA: A Scientific Guide to Hop Aroma and Flavor.
Kravitz M. Master Brewers Association of the Americas. Insight into the Relationship Between Dry-Hopping, Hyperattenuation, and VDK.
Stokholm A, Shellhammer TH. Brewers Association. Hop Creep-Technical Brief.
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