Παράγοντες που επιδρούν στο αρωματικό προφίλ των ζύθων

Τσολακίδης, Κωνσταντίνος; Δελαπόρτας, Παναγιώτης

Factors affecting the volatile compounds of beer

Πτυχιακή εργασία

Author

Τσολακίδης, Κωνσταντίνος

Δελαπόρτας, Παναγιώτης

Date

2022-07-19

Advisor

Δρόσου, Φωτεινή

Πτυχιακή εργασία (7.340Mb)

Keywords

Μπίρα ; Αρωματικό προφίλ ; Non-Saccharomyces ; Θερμοκρασία ; Χρόνος παλαίωσης ; Αρωματικές ενώσεις

Abstract

Μία από τις σημαντικότερές έρευνες, η οποία παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τη βιομηχανία της ζυθοποιίας, είναι η χρήση των non-Saccharomyces ζυμών. Οι ζύμες αυτές έχουν τη δυνατότητα να παράξουν μπίρες με ενισχυμένο αρωματικό προφίλ είτε ως μονοκαλλιέργειες είτε σε μικτή καλλιέργεια με Saccharomyces cerevisiae. Μερικοί από τους παράγοντες, που επηρεάζουν την εξέλιξη των αρωματικών ενώσεων είναι το στέλεχος του ζυμομύκητα και οι αναλογίες τους σε περίπτωση μικτών καλλιεργειών, η θερμοκρασία της ζύμωσης και ο χρόνος παλαίωσης στη φιάλη. Το αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας ήταν η εξέταση αυτών των παραγόντων σε δείγματα ζύθων τύπου American Pale Ale. Τα στελέχη των ζυμομυκήτων, που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: δύο στελέχη Torulaspora delbrueckii 291 (T.d. 291) και Prelude (Prelude) καθώς και ένα στέλεχος Metschnikowia pulcherrima (M.p.). Αναλυτικότερα, οι μπίρες ζυμώθηκαν με τις μονοκαλλιέργειες των S.c. US-05, T.d 291, Prelude και M.p. Επιπλέον μελετήθηκαν και οι μικτές καλλιέργειες των στελεχών S.c US-05 και T.d. σε αναλογία 1:10 καθώς και των S.c US-05 και M.p. σε αναλογίες 1:1 και 1:10. Όλες οι προαναφερθείσες ζυμώσεις συγκρίθηκαν με το συμβατικό σακχαρομύκητα. Οι θερμοκρασίες ζύμωσης που επιλέχθηκαν ήταν 20 °C και 13 °C. Τέλος, τα δείγματα πάρθηκαν σε τακτά χρονικά διαστήματα και πιο συγκεκριμένα μετά από 1 εβδομάδα, 1 μήνα, 6 μήνες, 1 έτος και 2 έτη παλαίωσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που αναλύθηκαν, οι κύριες κατηγορίες των αρωματικών ενώσεων παρουσίασαν υψηλότερες συγκεντρώσεις στους 20 °C και ταυτόχρονα σημαντικότερη εξέλιξη στο χρόνο. Συγκεκριμένα, οι ανώτερες αλκοόλες, όπως η φαινυλαιθανόλη, η ίσο-αμυλική αλκοόλη, η ενεργός αμυλική αλκοόλη, η τρυπτοφόλη και η τυροσόλη παρήχθησαν σε υψηλότερες συγκεντρώσεις στη μικτή ζύμωση του στελέχους T. delbrueckii 291 στους 6 μήνες παλαίωσης, συνεισφέροντας έτσι στο αρωματικό προφίλ του ζύθου με αρώματα λουλουδιών (κυρίως τριαντάφυλλου) και άρωμα αμύγδαλου. Ωστόσο, ακολούθησε μείωση αυτών στον 1 χρόνο παλαίωσης, λόγω της οξείδωσής τους, ενώ στα δύο χρόνια η αύξηση των ανώτερων αλκοολών πραγματοποιήθηκε λόγω της αυτόλυσης των ζυμών. Ταυτόχρονα, η Mix T.d είχε και τις μεγαλύτερες ποσότητες οξικού φαινυλαιθυλεστέρα στη 1 εβδομάδα παλαίωσης, ενώ του οξικού ίσο-αμυλεστέρα η Mix Prelude στη 1 εβδομάδα παλαίωσης. Έπειτα από αυτό το χρονικό διάστημα, ακολούθησε η μείωσή των οξικών εστέρων, λόγω της υδρόλυσής τους προς τις αντίστοιχες ανώτερες αλκοόλες και οξικό οξύ. Κανένας από τους δύο εστέρες δεν ξεπέρασε το όριο ανίχνευσης του. Παράλληλα, η ζύμωση της καθαρής καλλιέργειας Metschnikowia pulcherrima παρουσίασε την υψηλότερη συγκέντρωση λιπαρών οξέων μεσαίας αλυσίδας (MCFA) στους 20 °C στους 6 μήνες παλαίωσης. Ταυτόχρονα, η ίδια ζύμωση παρουσίασε στον ίδιο χρόνο παλαίωσης και στην ίδια θερμοκρασία τις υψηλότερες συγκεντρώσεις των αντίστοιχων εστέρων. Η συμβολή των τροπικών αρωμάτων από τους MCFA εστέρες έχει ως αποτέλεσμα έναν ζύθο με πιο ενισχυμένο και πολύπλοκο αρωματικό προφίλ. Όπως στους οξικούς εστέρες, έτσι, και στην περίπτωση των MCFA εστέρων παρατηρήθηκε μείωση , λόγω της υδρόλυσης τους προς τα αντίστοιχα λιπαρά οξέα και την αιθανόλη. Στην περίπτωση της 4-βινύλ-γουαϊακόλης, η οποία συνεισφέρει με άρωμα γαρύφαλλου, όντας μία από τις κυριότερες εκπροσώπους των πτητικών φαινολικών ενώσεων, εντοπίστηκε η μεγαλύτερη ποσότητα στις ζυμώσεις της καθαρής M.p. και της Mix T.d 291 στους 20 °C στους 6 μήνες παλαίωσης στη φιάλη. Έπειτα από αυτό το χρονικό διάστημα, παρατηρήθηκε, η μείωσή της, που επαληθεύει την τάση της να μειώνεται κατά τη πάροδο του χρόνου. Συμπερασματικά, οι ζυμώσεις που πραγματοποιήθηκαν από τη μικτή καλλιέργεια T. delbrueckii 291 και τη καθαρή καλλιέργεια Metschnikowia pulcherrima στους 20 °C κατά τη χρονική περίοδο παλαίωσης των 6 μηνών, κατέγραψαν τη καλύτερη εξέλιξη των αρωματικών τους ενώσεων.

Abstract

One of the most important research projects, which is of great interest for the brewing industry, is the use of non-Saccharomyces yeasts. These yeasts have the potential to produce higher quality beers with enhanced aromatic profiles either in monoculture or in mixed culture fermentations with Saccharomyces cerevisiae. The most important factors that affect the evolution of specific volatile compounds are the yeast strain and their proportions in case of mixed cultures, the temperature of the fermentation and the ageing in the bottle. The subject of our thesis, was to examine those factors in American Pale Ale beer samples. The yeast strains used were two strains of Torulaspora delbrueckii 291 (T.d 291) and Prelude (Prelude) as well as a strain of Metschnikowia pulcherrima (M.p.). More specifically, the beers were fermented with the monocultures of S.c. US-05, T.d 291, T.d Prelude and M.p. as well as with mixed cultures of S.c. US-05 and T.d strains in ratio of 1:10. and of S.c. US-05 and M.p. in two ratios 1:1 and 1:10. All the aforementioned fermentations were compared to the S. cerevisiae strain. The fermentation temperatures were 20 °C and 13 °C. Last but not least, samples were taken at regular intervals and more specifically after 1 week, 1 month, 6 months, 1 year and 2 years. According to the results, the concentrations of volatile compounds at 20 °C showed the greatest evolution over time. In particular, the higher alcohols such as phenyl ethanol, iso-amyl alcohol, active amyl alcohol, tryptophol and tyrosol were produced in higher concentrations during 6 months by Mix T.d 291 fermentation. A decrease was observed during the first year of ageing due to oxidation, while in the second year an increase was observed due to the autolysis of the yeasts. Meanwhile, Mix T.d showed the highest amounts of phenyl acetate during the first week of ageing at 20 °C, while Mix Prelude presented the highest amounts of iso-amyl acetate. After this period, their reduction followed, due to their hydrolysis to the corresponding higher alcohols and acetic acid. The fermentations of pure M.p. showed the highest amount of medium chain fatty acids (MCFA) at 20 °C at 6 months of ageing. The same fermentation showed the highest concentrations of the respective esters as well. Similar to the acetate esters, the MCFA esters were also observed to be reduced due to hydrolysis to their corresponding fatty acids and ethanol. In the case of 4-vinylguaiacol its highest concentration was detected in the pure fermentation of M.p. and in the Mix of T.d 291 at 20 °C during the 6 months, followed up by a reduction, which confirms the tendency of this compound to decrease over time. In conclusion, the fermentations of Mix T.d. 291 and pure M.p. at 20 °C during the 6 months of ageing recorded the highest values in their volatile compounds.