Μελέτη της επίδρασης διαφόρων συνθηκών στη ζύμωση ζύθου με L. thermotolerans

Αβραμόπουλος, Χρήστος

Study of the effect of different conditions in beer fermentation with L. thermotolerans

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Αβραμόπουλος, Χρήστος

Date

2023-03-13

Advisor

Tataridis, Panagiotis

Διπλωματικη Μεταπτυχιακου Τελικό Αβραμόπουλος-διορθFinal-sign (1).pdf (4.263Mb)

Keywords

Lachancea thermotolerans ; Sour beer ; Fermentation kinetics

Abstract

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια αύξηση στη χρήση ζυμών non- Saccharomyces στον τομέα των ποτών. Ο λόγος αυτού του παγκόσμιου ενδιαφέροντος είναι ότι παραγωγοί αλλά και οι επιστήμονες αναζητούν διαφορετικές ζύμες από τις παραδοσιακές για να δημιουργήσουν νέα αρώματα και χαρακτηριστικά στα διάφορα ποτά. Στην παρούσα εργασία αυτό το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στην παραγωγή ξινού ζύθου. Στην συγκεκριμένη μελέτη χρησιμοποιήθηκε το στέλεχος L. thermotolerans (Philly sour) της Lallemand και εξετάστηκε η ικανότητα ζύμωσης της και o ρυθμός εξέλιξης της σε διάφορες συνθήκες ζύμωσης. Ο στόχος ήταν να διαπιστωθεί το πώς οι διαφορετικές συνθήκες ζύμωσης μπορούν να επηρεάσουν το τελικό προϊόν και αν αυτό έχει κάποιο όφελος για την βιομηχανία. Αρχικά στο πρώτο πείραμα χρησιμοποιήθηκε το όργανο Bioscreen C για να μελετηθεί η ικανότητα ανάπτυξη της σε υποστρώματα με χρήση διαφορετικών σακχάρων (γλυκόζη, φρουκτόζη, σακχαρόζη, μαλτόζη, μαλτοτριόζη, λακτόζη και συνθετικού υποστρώματος ζύθου), αρχικών τιμών IBU (0, 25, 50, 75, 100) και αρχικών τιμών pH (5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 3). Στο δεύτερο πείραμα παρακολουθήθηκαν δυο σειρές ζυμώσεων (Α και Β) με την μέτρηση της πυκνότητας και του pH σε γλεύκη ζύθου σε διαφορετικές θερμοκρασίες (13, 18, 24, 30 oC), σε διαφορετικές αρχικές πυκνότητες (12.5, 15.5, 19.5 oP) και σε διαφορετικές αρχικές συγκεντρώσεις εμβολίου (1, 1.5, 2 g/L). Τέλος μελετήθηκαν τα αρωματικά με χρήση GC-MS στα δείγματα με διαφορετικές αρχικές πυκνότητες (12.5, 15,5, 19.5 oP). Στην πρώτη σειρά πειραμάτων τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η L. thermotolerans κατάφερε να αναπτυχθεί σε όλες τις περιπτώσεις εκτός από τα υποστρώματα που περιείχαν μόνο τα σάκχαρα μαλτοτριόζη και λακτόζη. Πιο συγκεκριμένα έδειξε μειωμένη ανάπτυξη σε σάκχαρα όπως μαλτοτριόζη, στο μείγμα σακχάρων και σε pH 3, ενώ οι αυξανόμενες τιμές IBU δεν την επηρέασαν ιδιαίτερα. Στη δεύτερη σειρά πειραμάτων η L. thermotolerans αναπτύχθηκε και ολοκλήρωσε την ζύμωση σε όλες τις θερμοκρασίες αν και χρειάστηκε πολύ περισσότερο χρόνο στις χαμηλότερες θερμοκρασίες, όμως έδειξε να έχει καλυτέρους βαθμούς ζύμωσης. Επίσης ζύμωσε επιτυχώς σε όλες τις διαφορετικές αρχικές πυκνότητες με μεγαλύτερη απόδοση σε αλκοόλη, αυξημένη οξύτητα, και γρήγορη μείωση του pH (ως ~3,0) τις πρώτες 2-3 μέρες. Επισης φάνηκε ότι αυξανομένης της αρχικής πυκνότητας κάποια επιθυμητά αρωματικά (όπως π.χ. βανιλίνη, λιναλοόλη) εμφανίζονται σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις.Έτσι η ζύμη L. thermotolerans που χρησιμοποιήθηκε φαίνεται ικανή να παράγει ξινές μπύρες και να ζυμώσει στις περισσότερες συνθήκες. Ωστόσο, τα προϊόντα που παράγει φαίνεται να διαφέρουν ανάλογα με τις συνθήκες ζύμωσης και δείχνει να υπάρχει μεγάλη ποικιλομορφία στα τελικά χαρακτηριστικά του προϊόντος (όπως π.χ απόδοση σε αλκοόλη, οξύτητα, pH και παραγώμενες αρωματικές ενώσεις).

Abstract

In the recent years there has been an increase in the use of non-Saccharomyces yeasts. The reason for this global interest is that the producers as well as the scientists are looking for different yeasts from the traditional ones to create new aromas and flavors in different drinks. This interest in this study is focused on the production of sour beers. In this study, the strain L. thermotolerans (Philly sour) from Lallemand was used and tested for its ability to ferment and its fermentation rate, at different fermentation conditions. The aim was to test how the different fermentation conditions can affect the final product and if this has any benefit for the industry. Initially, in the first experiment, the Bioscreen C instrument was used to study the ability to grow on media using different sugars (glucose, fructose, sucrose, maltose, maltotriose, lactose and synthetic beer media) different initial IBU values (0, 25, 50, 75 , 100) and different initial pH values (5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 3). In the second experiment, two series of fermentations (A and B) were monitored by measuring the density of the wort and the pH to test the fermentation ability and the results at different temperatures (13, 18, 24, 30 oC), different original gravities (12.5, ~ 15.5, 19.5 oP) and pitching rate (1, 1.5, 2 g/L). Finally, the aromatic compounds were studied using GC-MS on the samples with different orginal gravities (12.5, 15,5, 19.5 oP). In the first series of experiments the results showed that L. thermotolerans managed to grow in all cases except for the media containing only the sugars maltotriose and lactose. More specifically, it showed reduced growth in the media containing sugars such as maltotriose, the synthetic beer media (mix) and at pH 3, while the increasing IBU values did not particularly affect it. In the second series of experiments L. thermotolerans also developed and completed the fermentations at all temperatures although it took much more time at lower temperatures, but showed higher attenuation rates. Furthermore, it fermented successfully all the media with different original gravities producing higher alcohol yield, increased acidity, and a rapid decrease in pH (~ 3.0) in the first 2-3 days. It was also shown that by increasing the original gravity of the media, some desirable aromatic compounds (such as vanillin, linalool) appear in reduced concetrations. In conclusion, the strain L. thermotolerans seems able to produce sour beer and ferment in most conditions. Nevertheless, the products seem to differ depending on the fermentation conditions and there seems to be a great diversity in the final characteristics of the product (such as yield of alcohol, acidity, pH and produced aromatic compounds).