Piwo jest jednym z tych produktów spożywczych, które same w znacznym stopniu bronią się przed rozwojem infekcji mikrobiologicznych. Niskie pH piwa, zawartość alkoholu, warunki beztlenowe, aseptyczne działanie substancji goryczkowych zawartych w chmielu, a także niska zawartość substancji odżywczych (zużytych przez drożdże w procesie fermentacji) stwarzają trudne warunki do rozwoju wielu mikroorganizmów i zapobiegają występowaniu w piwie mikroorganizmów chorobotwórczych. W browarach wykształciła się jednak pewna specyficzna mikroflora, która przystosowała się do tych trudnych warunków. Mikroorganizmy te nie tylko mogą przeżywać w piwie, ale także namnażać się w nim i wydzielać do piwa produkty uboczne swojego metabolizmu. Grupę tych mikroorganizmów w browarach określa się jako „mikroorganizmy szkodliwe dla piwa”. Należą tu bakterie oraz dzikie drożdże. Drożdże dzikie są niepożądane w browarnictwie w przeciwieństwie do drożdży czystej kultury piwowarskiej, ważnych i niezbędnych w produkcji piwa. 

Zepsucie się piwa objawia się zmianami sensorycznymi, czyli zmianami smaku i zapachu (zazwyczaj są to zmiany niekorzystne), a także powstawaniem zmętnień i osadów. Nie każde piwo w jednakowym stopniu jest podatne na rozwój mikroorganizmów szkodliwych i zepsucie. Najsurowsze warunki sanitarne muszą być zachowane przy rozlewie piw słodowych, bezalkoholowych i z pH powyżej 4,8. Lepiej będą się broniły przed rozwojem infekcji piwa mocne i wysoko chmielone.

Zapobieganie infekcjom

Produkcja stabilnego mikrobiologicznie piwa wymaga spełnienia kilku podstawowych warunków. Pierwszym jest higieniczny projekt instalacji, następnymi są właściwie prowadzone procesy mycia i dezynfekcji, skuteczny proces uzdatniania wody i powietrza, a także szeroko pojęte niezaniedbywanie jakości.  

Dobrze zaprojektowana instalacja to punkt wyjścia dla skutecznego mycia i dezynfekcji. Warunkiem higieniczności instalacji jest odpowiednio dobrany materiał konstrukcyjny, spawy niskiej chropowatości, bez pęknięć, brak martwych odcinków w instalacji, dobry drenaż obiektów, a także odpowiednio dopasowane uszczelnienia i zawory.

Nawet w higienicznie zaprojektowanej instalacji procesy mycia usuwają pozostałości produktu, brud, ale tylko niewielką część mikroorganizmów. Dopiero właściwie przeprowadzony proces dezynfekcji zabija większość mikroorganizmów i część przetrwalników, które w całości są usuwane w procesie sterylizacji. Jeżeli proces mycia jest nieskuteczny, to pozostałości produktu mogą dezaktywować środek dezynfekcyjny oraz stanowić dla niego fizyczną barierę, a także być pożywką dla mikroorganizmów. W przypadku sterylizacji są izolatorem. Na skuteczność mycia i dezynfekcji mają wpływ trzy czynniki. Pierwszy to siła mechaniczna, a więc stosowanie mycia ręcznego w przypadku obiektów niemytych w obiegu CIP, oraz odpowiednio duże wartości przepływu, gdy mowa jest o obiektach mytych w CIP-ie. Kolejne czynniki, mające wpływ na skuteczność procesów mycia i dezynfekcji, to stężenie środka myjącego/dezynfekującego i czas ich działania. Ponadto środek dezynfekcyjny zaleca się okresowo zmieniać, gdyż drobnoustroje potrafią nabywać odporność.

Ostatnim krokiem w procesach mycia i dezynfekcji jest wypłukanie środków myjących i dezynfekujących z instalacji. Jakość wody używanej do płukania jest kluczowa dla zachowania czystości mikrobiologicznej powierzchni mających bezpośredni kontakt z produktem. W wielu browarach jakość mikrobiologiczna wody jest utrzymywana dzięki uzdatnianiu wody dwutlenkiem chloru. Metoda ta charakteryzuje się wysoką skutecznością (także w usuwaniu biofimów), przy czym nie ma to wpływu na właściwości organoleptyczne wody.

Dbałość o wysoki poziom higieny w browarach jest gwarantem stabilności mikrobiologicznej piwa w czasie. Zaniedbywanie procesów mycia zwłaszcza na obiektach wymagających myć ręcznych (jak na przykład nalewaczki) może doprowadzić do rozwoju biofilmu. Biofilmy składają się z wielu różnych mikroorganizmów współżyjących ze sobą. Wzajemna dostawa substancji odżywczych i promotorów wzrostu w biofilmach gwarantuje przetrwanie drobnoustrojów nawet w trudnych warunkach. Szczególne wyzwania stwarzają trwałe biofilmy. Są one zwykle odporne na proste metody czyszczenia. Dlatego ważne jest, aby stale monitorować czystość linii, a tym samym zapobiegać powstawaniu trwałych biofilmów.

Mikroorganizmy szkodliwe dla piwa

Wśród bakterii szkodliwych dla piwa najważniejszą grupę stanowią bakterie kwasu mlekowego. Należą tu rodzaje:

•    Lactobacillus

Rodzaj Lactobacillus jest największym rodzajem bakterii kwasu mlekowego i obejmuje wiele gatunków. Wbrew powszechnemu przekonaniu, tylko nieliczne z nich są zdolne do wzrostu w piwie i mogą spowodować jego zepsucie. Wśród nich jest Lactobacillus brevis. Ta gram-dodatnia bakteria o kształcie pałeczki jest przyczyna około połowy przypadków kontaminacji piwa. Optymalne warunki do jej wzrostu to temperatura 30°C i pH 4-6. Lactobacillus brevis jest bakterią heterofermentatywną, co oznacza, że fermentuje cukry, wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne. Niektóre szczepy produkują polisacharydy, co daje w piwie efekt lepkiej zawiesiny. Dzięki produkcji specjalnego transportera, Lactobacillus brevis wypompowuje substancje goryczkowe zawarte w chmielu na zewnątrz komórki. 

Drugim najczęściej występującym gatunkiem szkodników piwa z rodzaju Lactobacillus jest Lactobacillus lindnerii. Bakteria ta odpowiada za 1525% przypadków zepsucia. Podobnie jak L.brevis jest oporna na aseptyczne działanie chmielu, a jej optimum temperaturowe to 19-23°C. Wszystkie dotychczas zbadane szczepy L.lindnerii potrafią zepsuć piwo, podczas gdy wśród innych gatunków są szczepy szkodliwe dla piwa i nie. Mikroorganizm ten jest najbardziej termoopornym w grupie bakterii kwasu mlekowego. Podczas gdy do unicestwienia większości bakterii kwasu mlekowego niezbędne jest 15 PU, a dla rodzaju Pediococcus 5-6 PU do zniszczenia komórek L.lindnerii potrzeba 17 PU. Szczególnie trudno wykryć tę bakterię w przypadku produkcji piw niefiltrowanych – zawierających komórki drożdżowe, gdyż mikroorganizm ten mocno przyczepia się do powierzchni komórek drożdżowych.

•    Pediococcus

Rodzaj Pediococcus to bakterie homofermentatywne, gram-dodatnie, które występują w parach lub w tetradach. Zepsucie piwa spowodowane przez Pediococcus objawia się silnymi aromatami dwuacetylu – związek ten nadaje piwu charakterystyczny maślany zapach, dużo intensywniej odczuwany niż kwas mlekowy. Nos ludzki jest w stanie wyczuć już 0,15 ppm dwuacetylu w piwie, podczas gdy wyczuwalność kwasu mlekowego to 300 ppm. W latach 80. ubiegłego wieku Pediococcus damnosus był przyczyną około 20% skażeń piwa. Wskaźnik ten spadł do poziomu 3-4% w latach 90. na skutek znacznej poprawy warunków higienicznych w browarach.

•    Micrococcus     

Poza rodzajami Lactobacillus i Pediococcus od czasu do czasu przyczyną kontaminacji piwa jest bakteria z rodzaju Micrococuss. Ten rodzaj bakterii obejmuje w większości gatunki ściśle tlenowe, ale Micrococcus kristinae może wzrastać również w warunkach beztlenowych, w piwie z niższą zawartością alkoholu i substancji chmielowych oraz o pH powyżej 4,5. Powoduje on powstawanie w piwie owocowych aromatów. To bakteria wyjątkowo oporna na działanie temperatury i do jej zniszczenia potrzeba 40 PU.

Cały artykuł został opublikowany w numerze 4/2017 kwartalnika "Kierunek Spożywczy".