Diacetyl and ALDC Enzyme

Diacetyl คืออะไร ทำไมเราจึงควรรู้จักและทำความเข้าใจกระบวนการเกิด Diacetyl ในเบียร์ รวมทั้งวิธีป้องกันไม่ให้เกิดกับผลิตภัณฑ์ของเรา

ใครเคยชิมเบียร์แล้วสัมผัสได้ถึงรสคล้าย ๆ เนย popcorn หรือ butterscotch คุณอาจจะเคยสัมผัสกับรสชาติของ Diacetyl ไปแล้ว Diacetyl ถือเป็น off-flavor ชนิดหนึ่งในเบียร์หลายสไตล์ ซึ่งถูกพูดถึงเสมอเพราะมีระดับ Flavor Threshold ที่ต่ำมาก (เกิดเพียงนิดเดียวก็สัมผัสได้ถึงรสในเบียร์)

*ทั้งนี้ Diacetyl เพียงเล็กน้อยในเบียร์บางสไตล์ ไม่ถือว่าเป็น off-flavor นะครับ

Diacetyl คือหนึ่งในกลุ่มสารที่มีรสชาติซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหมักตามธรรมชาติ เรียกว่า Vicinal Diketones (VDKs) โดยสารประกอบ 2,3-butanedione หรือ Diacetyl มีค่า Flavor threshold ที่ต่ำที่สุด กลุ่ม VDKs โดยเฉลี่ยประมาณ 0.1mg/L สารอีกชนิดในกลุ่ม VDKs ที่มักได้ยินคู่กันคือ 2,3-pentanedione เป็นสารที่ให้รสคล้ายน้ำผึ้ง แต่สารตัวนี้มี Flavor threshold ที่สูงกว่า Diacetyl ถึง 10 เท่า ต้องมีความเข้มข้นในเบียร์ถึง 1.0mg/L จึงจะสัมผัสได้ถึงรสชาติ จึงไม่ค่อยมีปัญหาเท่า Diacetyl

เบียร์ที่สัมผัสรสชาติของ Diacetyl ได้ง่ายจะเป็นเบียร์จำพวกที่มีรสชาติอ่อน ๆ เช่น ตระกูล Lager จากการทดลองวัดค่า Diacetyl Flavor threshold ของเบียร์สไตล์ American Lager จะมีค่าเฉลี่ยประมาณ 0.04mg/L เท่านั้นเองครับ เรียกว่าน้อยมาก ๆ นอกจากนี้ ธรรมชาติของ Lager ที่หมักอุณหภูมิต่ำ หากไม่ทำ Diacetyl rest ช่วงท้ายของการหมัก อาจจะทำให้ผลิตภัณฑ์มีค่าความเข้มข้นของสารประกอบ VDKs เกินค่า flavor threshold ได้ง่าย

ในเบียร์สไตล์อื่น ๆ ปัญหา Diacetyl จะพบได้ไม่บ่อยเท่า Lager เนื่องจากธรรมชาติของการหมักอุณหภูมิที่สูงกว่าสไตล์ Lager ทำให้โอกาสที่ยีสต์จะทำงานได้อย่างสมบูรณ์นั้นมากกว่า และโดยทั่วไปยังมีรสชาติที่เข้มข้นกว่า ทำให้ค่าเฉลี่ย Diacetyl Flavor threshold ของเบียร์สไตล์อื่น ๆ โดยทั่วไปจะสูงกว่า Lager

นอกจากนี้ Diacetyl นั้นอาจเกิดขึ้นได้จากการติดเชื้อแบคทีเรียบางกลุ่ม เช่น Lactobacillus หรือ Pediococcus โดยทั่วไปมักเกิดจากความไม่สะอาดของอุปกรณ์การหมัก ระบบที่มีจุดเชื่อมต่อหลายจุด ผิวไม่เรียบ ต้องระวังเรื่องความสะอาดเป็นพิเศษ ระบบเสิร์ฟเบียร์ อาทิ สายส่งเบียร์ ข้อต่อ ก๊อก ที่ไม่ได้รับการดูแลล้างทำความสะอาดอย่างเหมาะสมเป็นประจำ

ในโรงเบียร์มาตรฐาน จะมีการตรวจสอบค่าความเข้มข้นของสารประกอบ VDKs ก่อนการบรรจุเบียร์ลงภาชนะบรรจุ หากค่า VDKs ยังสูงเกินไป ก็จะรอเวลาให้ยีสต์ในถังซึมซับสาร VDKs กลับเข้าสู่เซลและเปลี่ยนเป็นสารประกอบไร้กลิ่นรส จนค่า VDKs อยู่ในระดับที่เหมาะสม หรือใช้กระบวนการบางอย่างเพื่อลดระดับความเข้มข้นของ VDKs ก่อนการบรรจุต่อไป

การคุมปริมาณ Diacetyl ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม ทำได้หลายวิธี

1. คุม Pitching rate ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม ไม่ต่ำจนเกินไป เพื่อที่ยีสต์จะได้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หาก Pitching rate ต่ำเกิน จะทำให้ยีสต์เกิดความเครียด เป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญที่ทำให้ปริมาณ Diacetyl หลงเหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์มากขึ้น
2. ทำยีสต์ Starter เพื่อให้มั่นใจว่ายีสต์แข็งแรงและพร้อมที่จะเริ่มการหมักได้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์
3. จัดการให้ยีสต์มีปริมาณอาหารและอ๊อกซิเจนเพียงพอต่อกระบวนการหมัก เช่นการเติม Yeast nutrient และการเพิ่มอ๊อกซิเจนใน wort ให้เพียงพอ (โดยเฉพาะ High gravity beer) ช่วยให้การหมักเป็นไปอย่างสมบูรณ์ ลดโอกาสที่ยีสต์จะหยุดทำงานก่อนการหมักเสร็จ
4. การหมักอุณหภูมิต่ำเกินไป ทำให้ยีสต์ทำงานได้ไม่เต็มที่ จึงมักเป็นสาเหตุที่ทำให้ปริมาณ Diacetyl หลงเหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์เกินค่า Flavor Threshold โดยทั่วไปมักเกิดกับเบียร์ประเภท Lager เพราะธรรมชาติของสไตล์นี้ หมักที่อุณหภูมิต่ำ เราสามารถแก้ไขได้โดยการทำ Diacetyl rest หรือการเพิ่มอุณหภูมิช่วงท้ายการหมักขึ้นเล็กน้อย เพื่อกระตุ้นให้ยีสต์ทำการดูดซับกลิ่นรสไม่พึงประสงค์กลับไปจนอยู่ในระดับที่เหมาะสม
5. อุณหภูมิการหมักที่เปลี่ยนแปลงบ่อยไม่คงที่ หรือการเปลี่ยนอุณหภูมิการหมักอย่างกระทันหัน ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่ง เช่น หากเราต้องการทำ Cold crashing เราควรค่อย ๆ ปรับอุณหภูมิให้ต่ำลงเป็นจังหวะ หากเราปรับลงเร็วเกินไป อาจส่งผลให้ปริมาณ Diacetyl ในผลิตภัณฑ์มีสูงขึ้น เนื่องจากยีสต์เกิดการช็อคจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วทำให้ไม่สามารถดูดซับสารประกอบกลุ่ม VDKs ไปได้อย่างสมบูรณ์
6. ให้เวลายีสต์ให้เพียงพอในการดูดซับสารประกอบกลุ่ม VDKs และเปลี่ยนเป็นสารไร้กลิ่นรส ไม่ควรรีบถ่ายเบียร์ออกจากตะกอนยีสต์เร็วเกินไป โดยทั่วไปควรปล่อยให้เบียร์สัมผัสกับยีสต์ต่ออีกประมาณ 2 วันหลังเบียร์ถึง final gravity
7. การใช้ ALDC Enzyme ช่วยควบคุมปริมาณ Diacetyl ให้อยู่ในระดับต่ำ 
8. ใช้เทคนิค Krausening เพื่อกระตุ้นให้เกิดการหมักอีกครั้ง

*สำหรับบางท่านที่กลัวเรื่อง Yeast Autolysis โดยทั่วไปเป็นกระบวนการเกิดช้ากว่ามาก ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิด Yeast Autolysis อาทิ เบียร์ค้างอยู่กับยีสต์ 2-3 เดือนขึ้นไป, เกิดการช็อคยีสต์อุณหภูมิเปลี่ยนเร็ว, แรงดันสูงกว่าปกติจากรูปทรงของถังหมักแบบ Conical (กรณีนี้มักเกิดกับโรงเบียร์ที่มีถังหมักขนาดใหญ่ แรงดันที่ก้นถังหมักสูง)

ALDC Enzyme ตัวช่วยควบคุมปริมาณ Diacetyl

ALDC Enzyme นั้นถูกใช้อย่างแพร่หลายในโรงเบียร์ โดยเอนไซม์จะทำหน้าที่เปลี่ยนสารตั้งต้น alpha-acetolactate ที่ทำให้เกิด Diacetyl ไปเป็นสารที่ไร้กลิ่นรส Acetoin ซึ่งการหมักตามธรรมชาติที่สมบูรณ์ ยีสต์ก็จะดูดซับ Diacetyl เข้าไปในเซลตอนท้ายแล้วเปลี่ยนเป็น Acetoin ที่ไร้กลิ่นรสเช่นกัน เพียงแต่กระบวนการช้าและต้องการสภาพแวดล้อมการหมักที่สมบูรณ์ หากยีสต์ดูดซับ Diacetyl ได้ไม่มากพอ ปริมาณ Diacetyl จะเกิน flavor threshold ซึ่งเป็นสาเหตุของกลิ่นรสแบบเนยในเบียร์

วิธีการใช้ ALDC Enzyme

หลายท่านสอบถามมาเกี่ยวกับปริมาณการใช้และช่วงเวลาที่ควรใส่เข้าไปใน wort ข้อมูลตามที่ผู้ผลิต Kerry Biomatex ALDC Enzyme แจ้งไว้นะครับ

ปริมาณการใช้งาน ใช้เพียง 0.005 – 0.05 กรัม/ลิตร หรือ 0.1 – 1 กรัม/20 ลิตร

ใส่ตอนไหน?

1. ใส่พร้อมการใส่ยีสต์ ตอนที่ wort เย็นแล้ว (ก่อนหมัก)
2. กรณี Dry hopping ปริมาณมาก ใส่พร้อม dry hopping ด้วยก็ได้ ช่วยป้องกัน Diacetyl จากการเกิดปฏิกิริยา Hop creep

*การใส่หลังจากยีสต์เริ่มหมักไปแล้ว หรือ dry hopping ไปแล้วหลายวัน Enzyme อาจทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ เนื่องจาก ALDC Enzyme ช่วยในกระบวนการเปลี่ยนสารตั้งต้น alpha-acetolactate ไปเป็น Acetoin หากสารตั้งต้นเปลี่ยนไปเป็น Diacetyl แล้ว ก็ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วย ALDC Enzyme ต้องอาศัยการหมักที่สมบูรณ์แทน

การใช้เทคนิค Krausening ช่วยให้เกิดการหมักอีกครั้ง

การแก้ไขฉุกเฉินในกรณีที่เราทำบางอย่างผิดพลาดตามสาเหตุที่กล่าวมาทำให้ยีสต์หยุดทำงานก่อนเวลาอันควร เราอาจจะใช้วิธีที่เรียกว่า “Krausening” ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปใน Germany เพื่อแก้ไขสถานการณ์ได้

Krausening คือกระบวนการนำยีสต์บางส่วนจากถังหมักเบียร์ที่กำลังอยู่ในช่วง High Krausen หรือยีสต์กำลังทำงานอย่างเต็มที่ ฟูเป็นชั้นฟองด้านบน (โดยทั่วไปจะใช้เบียร์สูตรเดียวกัน) กระบวนการทำคือเราจะถ่าย wort บางส่วน ของถังหมักที่กำลัง active ไปใส่ในเบียร์ที่เราต้องการแก้ไข ให้ยีสต์จากถังหมักใหม่ที่กำลัง active อย่างมากช่วยให้เกิดการ Re-start fermentation ดูดซับสารประกอบ VDKs เข้าไปเพิ่มและช่วยให้กระบวนการหมักสมบูรณ์ขึ้น โดยทั่วไปจะถ่ายราว 10-17% ของปริมาตรถังที่เราถ่ายไปใส่

References:

https://www.homebrewersassociation.org/how-to-brew/exploring-the-german-technique-of-krausening

https://bsgcanada.com/wp-content/uploads/2024/03/BSG-Biomatex-L_Full-SS_Digital_2024_Final.pdf

https://www.homebrewersassociation.org/how-to-brew/the-beer-off-flavor-series-diacetyl

https://www.bjcp.org/download/2021_Guidelines_Beer.pdf