Бактерии в зависимости от их реакции при окраске по Граму делят на грамположительные и грамотрицательные. Первые удерживают красители и имеют фиолетово-красную окраску, в то время как грамотрицательные бактерии не способны к этому и после окрашивания имеют розовую окраску.
Грамположительные бактерии, инфицирующие пиво. Представителями этих бактерий являются молочнокислые бактерии. Это в основном неспорообразующие кокки и палочки. Они не имеют каталазной активности и не могут использовать кислород, но в отличие от строгих анаэробов наличие кислорода не вызывает их гибели. Молочнокислые бактерии по метаболизму глюкозы относятся либо к гетеро-, либо к гомоферментативным микроорганизмам. В первом случае в результате расщепления сахаров образуются молочная кислота, диоксид углерода, уксусная кислота, этанол и летучие ароматические соединения, в частности диацетил, а во втором случае образуется преимущественно молочная кислота. Также следует иметь в виду, что молочнокислые бактерии требовательны к составу питательной среды, они нуждаются в витаминах и аминокислотах.
Из представителей грамположительных бактерий особую опасность для пива представляют бактерии родов Lactobacillus и Pediococcus, многие штаммы которых толерантны (устойчивы) к хмелю. Значительно реже инфицируют пиво бактерии семейства Місrососсасеае, бактерии рода Leuconostoc и спорообразующие бактерии, относящиеся к роду Bacillus.
Размножение лактобактерий рода Lactobacillus в пиве зависит от видов последнего. Вероятно, это связано с составом пива, в частности, с содержанием в нем аминокислот и сахаров, дипептидов, и от степени охмеления. Являясь анаэробами, лактобактерий представляют опасность при хранении пива. При их развитии в пиве появляется «шелковистое помутнение» с изменением вкуса и запаха (до фенольного, фруктового), в основном за счет диацетила, который имеет очень низкий порог ощущения (около 0,1 мг/дм3). Лактобактерии могут быть также причиной появления фенольного привкуса, так как декарбоксилируют некоторые фенольные соединения, входящие в состав клеточных стенок ячменя (например, феруловую и кумариновую кислоты). Основным же продуктом метаболизма этих бактерий является молочная кислота (порог ощущения более 300 мг/дм3).
Основными источниками контаминации пива молочнокислыми бактериями служат сусло, воздух, семенные дрожжи, оборудование и трубопроводы.
При развитии в пиве некоторые лактобактерий вызывают его ослизнение – образуются тягучие нити.
Род Pediococcus – это гомоферментативные кокки. Они обнаруживаются в основном в пиве и пивных дрожжах, в то время как в сырье не выявляются. Педиококки продуцируют диацетил (пиво приобретает маслянистый, прогорклый запах и привкус), хотя основным продуктом обмена является молочная кислота. Кроме того, они склонны к образованию слизи.
Род Leuconostoc– гетероферментативные кокки. Они могут встречаться на ранних стадиях брожения, но, как правило, не являются причиной порчи пива.
Гомоферментативные кокки встречаются на пивоваренном предприятии редко. Иногда выявляется Lactococcus lactis, загрязняющий оборудование.
Микрококки, кокурии и стафилококки широко распространены на пивоваренных предприятиях, однако не являются вредителями производства, хотя некоторые кокурии могут быть причиной порчи пива и появления в нем побочного фруктового аромата.
В последнее время обращают внимание на аэробные бактерии, образующие эндоспоры и относящиеся к роду Bacillus. Споры этих бактерий присутствуют в сырье, выживают при кипячении сусла и могут быть причиной появления нитрозаминов, которые образуются при восстановлении нитратов до нитритов.
Грамотрицательные бактерии, инфицирующие пиво. На ход технологического процесса и качество пива оказывают влияние грамотрицательные бактерии. Это облигатные аэробы (размножаются только в присутствии кислорода). Тем не менее из пива выделены штаммы, которые являются микроаэрофилами.
Уксуснокислые бактерии. Они представляют собой палочки, входят в семейство Acetobacteriaceae и в пиве представлены родами Acetobacter, Gluconobacter и Gluconacetobacter; устойчивы к хмелю, кислотам и этиловому спирту.
Виды Acetobacter являются строгими аэробами (т. е. они каталазоположительные). Эти палочки могут быть как подвижными, так и неподвижными. Клетки окисляют спирт до уксусной кислоты, а глицерин, который также содержится в пиве, – до дигидроксиацетона. В результате помимо уксусной кислоты, которая является основным метаболитом, они продуцируют и другие метаболиты, имеющие неприятный резкий запах. Как правило, пиво, контаминированное бактериями рода Acetobacter, мутнеет.
Gluconobacter является строгим аэробом. Это подвижные или неподвижные палочки. Они, также как и Acetobacter, образуют из спирта уксусную кислоту; кроме того, в присутствии Gluconacetobacter наблюдается увеличение вязкости напитка за счет образования декстрана и левана.
Gluconacetobacter, так же как и Acetobacter, приводит к скисанию пива.
В ячмене и хмеле эти бактерии не выявляются. Основными источниками заражения уксуснокислыми бактериями служат сусло, семенные дрожжи, оборудование и воздух, причем наиболее сильно контаминированы емкости для хранения пива и клапаны регулирования давления. Уксуснокислые бактерии размножаются и портят пиво даже при незначительном присутствии в нем кислорода.
Другими возбудителями заболевания пива являются грамотрицательные палочки, относящиеся к семейству Enterobacteriaceae, которое объединяет роды Obesumbacterium, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter. Ранее эти бактерии именовали термобактериями, или сусловыми бактериями. Это подвижные или неподвижные бактерии, они являются факультативными анаэробами, т. е. могут размножаться как в среде с кислородом, так и без него.
Обычно источниками контаминирования энтеробактериями являются семенные дрожжи, вода, а также ячмень и солод. Энтеробактерии, за исключением немногих видов, не могут выживать в неблагоприятных условиях, таких как пиво, однако они находятся в своего рода интерактивном состоянии и не обнаруживаются с помощью лабораторных тестов, но в благоприятных для них условиях снова могут размножаться.
При их появлении в пиве резко ухудшаются его органолептические свойства за счет образования диацетила, 4-этиленгваякола, ацетальдегида, диметилсульфида и т. д. Пиво приобретает сернистый, диацетиловый и фенольный запахи и привкусы, в некоторых случаях появляются фруктовый и молочный привкусы.
Анаэробные грамотрицательные палочки. Обнаружены в пиве сравнительно недавно. Среди них Pectinatus и Selenomonas.
Следует обратить внимание на род Pectinatus, представители которого развиваются в закупоренных бутылках и вызывают активное скисание пива и образование H2S. В таком пиве образуется муть, и оно имеет запах тухлых яиц. Предполагается, что носителем этих бактерий являются семенные дрожжи.
Анаэробные грамотрицательные кокки. Из пива выделены штаммы Megasphaera. Эти кокки являются причиной появления в пиве масляной кислоты, а также изовалериановой, валериановой и капроновой кислот и сероводорода. Однако они могут размножаться только при низких концентрациях спирта (менее 2,8%).