Giriş
Bira tazeliği, tüketiciler için büyük önem taşıyan bir kalite özelliği ve büyük bira fabrikaları için önemli bir göstergedir. Çin bira üretiminde yaygın olarak yüksek gravite ve yüksek adjunct teknolojisi, bira gövdesini giderek daha hafif ve ferahlatıcı hale getirir, bu da yaşlanan tatlar üzerindeki maskeleme etkisini zayıflatır ve tazelik sorunlarını daha belirgin hale getirir.
Bira yaşlanması üzerine yapılan sistematik araştırmalar 1960’lara kadar uzanmaktadır. Şu anda tanınan yaşlandırma mekanizmaları temel olarak şunları içerir:
- Lipid oksidasyonu
- Amino asit bozunması
- Yüksek alkollerin oksidasyonu
- Maillard reaksiyonu
- Esterleşme ve laktonizasyon
Genel olarak, yaşlandırıcı maddeler duyusal eşiklerinin altında bulunur, ancak birden fazla bileşiğin birleşik etkisi yaşlanma aromasının algılanmasına yol açabilir.
Bu çalışmada, tespit edilebilir yaşlanma maddeleri şu şekilde tanımlanmıştır Konsantrasyon değişiklikleri yaşlanma aromasının yoğunluğu ile ilişkili olan ve biranın yaşlanma derecesini gösterebilen yaşlanma göstergeleri. Yaşlanma mekanizmalarına ve gösterge rollerine göre, bu bileşikler ayrıca sınıflandırılabilir:
- Oksijen yükü göstergeleri
- Termal yük göstergeleri
- Lipid-oksidasyon göstergeleri
Bunlar, demleme sırasında oksijene maruz kalma, ısı stresi ve hammadde tazeliğini değerlendirmek için kullanılır.
Önceki araştırmalar ağırlıklı olarak şu konulara odaklanmıştır:
- Yaşlanan bileşiklerin tespit yöntemleri
- Hazır biranın depolanması sırasındaki değişiklikler
Bira üretim süreci sırasındaki değişiklikler üzerine yapılan çalışmalar sınırlı kalmaktadır. Daha derin araştırmalarla, araştırmanın bira üretim sürecinin öncesine kaydırılması, tazelik kontrolü araştırmalarında dünya çapında önemli bir yön haline gelmiştir. Bununla birlikte, rapor edilen çalışmaların çoğu lager biraya dayanırken , yerli maya ile mayalanmış hafif aromalı bir alara ilişkin araştırmalar hala eksiktir.
Bu nedenle, bu çalışmada seçilen Araştırma hedefleri olarak farklı gösterge rollerine sahip 18 temsili yaşlanma bileşiği. Yerleşik tespit yöntemlerine dayanarak, demleme süreci sırasındaki değişim eğilimleri araştırılmıştır.
Materyaller ve Yöntemler
1. Malzemeler ve Enstrümanlar
Analiz edilen yaşlanma ile ilgili bileşikler şunlardır:
- Aldehitler: 2-metilpropanal, 2-metilbutanal, 3-metilbutanal, pentanal, hekzanal, furfural, metiyonal, fenilasetaldehit, trans-2-nonenal
- Diğer yaşlanma göstergeleri: furfuril etil eter, asetilfuran, metilfurfural, benzaldehit, etil nikotinat, fenetil asetat, fenetil asetat (çift OCR), γ-nonalakton, β-damasenon
Reaktifler ve ekipman dahildir:
- Etanol (kromatografik sınıf, Merck, Almanya)
- Ultra saf su sistemi (Millipore, Almanya)
- Otomatik katı faz mikroekstraksiyon örnekleyici (CTC, İsviçre)
- SPME fiberleri (Supelco, ABD)
- GC-MS sistemi (PerkinElmer, ABD)
- DB-5MS kapiler kolon (Agilent, ABD)
2. Belirleme Yöntemleri
2.1 Yaşlanan Aldehitlerin Tespiti
Demleme sırasında numune alma noktaları:
- Soğuk şıra
- Maya atımından sonra dolu tank
- Ana fermantasyon
- Fermantasyon sonrası
- Soğuk hava deposu
- Bitmiş bira
Tespit için fiber üzerinde türevlendirme SPME-GC-MS kullanılmıştır.
Anahtar koşullar:
- Helyum taşıyıcı gaz
- Bölünmesiz enjeksiyon
- Programlanan sıcaklık artışı
- Elektron iyonizasyonu (70 eV)
- Tam tarama nitel analizi + seçilmiş iyon nicel analizi
- Bira matrisi kullanarak harici standart kalibrasyonu
2.2 Aldehit Dışı Yaşlanma Göstergelerinin Entegre Tespiti
Bileşikler dahildir:
- Furfuril etil eter
- Asetilfuran
- Metilfurfural
- Benzaldehit
- Etil nikotinat
- Fenetil asetat
- γ-Nonalactone
- β-Damascenone
Bunlar farklı yaşlanma reaksiyon yollarını temsil eder. Algılama da kullanılan Benzer kromatografik ve kütle-spektrometrik koşullarla SPME-GC-MS tepe boşluğu ekstraksiyonu. Kantifikasyon, bileşiğe özgü iyonlarla harici standart kalibrasyon uyguladı.
2 Sonuçlar ve Analiz
2.1 Demleme Sırasında Yaşlandırma Aldehitlerinin Değişim Eğilimi
Endüstriyel bira üretim sürecini takip ederek, yaşlanan aldehitlerin içeriğini
- soğuk şıra
- maya atımından sonra dolu tank
- ana fermantasyon
- fermantasyon sonrası
- soğuk hava deposu
- bitmiş bira
analiz edildi.
Demleme koşulları şöyleydi:
- Şıra gravitesi: 13 °P
- Maya kabarma oranı: 1,0 × 10⁷ hücre/mL
- Ana fermantasyon: 10 gün
- Fermantasyon sonrası: 12 gün
- Soğuk depolama: 13 gün
- Soğuk depolanmış biranın 8 °P’ye seyreltilmesinden sonra elde edilen bitmiş bira
Soğuk şıra ve tam tank numuneleri arasındaki aldehitlerin karşılaştırması aşağıda gösterilmiştir Şekil 1′de, fermantasyon sırasındaki değişim ise Şekil 2. Sayfa 3’teki grafik, aldehitlerin maya atımından hemen sonra keskin bir şekilde düştüğünü ve fermantasyon boyunca çok düşük seviyelerde kaldığını göstermektedir.
farkı
Aldehitler amino asitlerin bozunma ürünleridir ve genellikle şu şekilde kabul edilirler depolama sırasında oksijen yükü göstergeleri. Sırasında oluşabilirler:
- malt fırınlama
- ezme
- şıra kaynatma
- steri̇li̇zasyon
- depolama
Ayrıca bitmiş birada yüksek alkollerin oksidasyonu yoluyla da üretilebilirler.
Şıra ile karşılaştırıldığında, tüm aldehitler şırada son derece düşük seviyelere inmiştir. tam depo aşaması. Örneğin:
- 2-metilpropanal
- 2-metilbütanal
- 3-metilbütanal
- methional
- fenilasetaldehit
hepsi maya atımından sonra belirgin şekilde düştü.
Doymamış aldehitler, örneğin:
- trans-2-nonenal
- hekzanal
- pentanal
kaynaklanıyor doymamış yağ asidi bozunması ve yaygın olarak hammadde tazelik göstergeleridir. Bu bileşikler, enzimatik ve enzimatik olmayan lipit oksidasyonu nedeniyle biranın depolanması sırasında artabilir.
Yüksek sıcaklıkta amino asitler ve indirgen şekerler arasındaki reaksiyonlar yoluyla oluşan furfural, tipik olarak demleme sırasında termal yük göstergesi. İçeriği soğuk şıradan tam tank aşamasına kadar önemli ölçüde azalmış ve toplam aldehitler de keskin bir şekilde düşmüştür.
Maya atımından sonra aldehitlerin keskin düşüşü esas olarak aşağıdakilerden kaynaklanmaktadır Erken fermantasyon sırasında maya aldehitleri ilgili alkollere indirger. Kalan fermantasyon aşamaları boyunca aldehit seviyeleri düşük kalmış, sadece nihai bira oluşumundan önce paketleme ve sterilizasyondan kaynaklanan hafif artışlar görülmüştür.
Maya canlılığı ve suş özellikleri bu nedenle aldehit seviyeleri ve genel bira tazeliği üzerinde belirleyici bir rol oynar. Maya, indirgeme yeteneğinin yanı sıra aşağıdaki gibi endojen antioksidanlara da katkıda bulunur:
- sülfür dioksit
- glutatyon
- ti̇yol protei̇nleri̇
ve demir ve bakır gibi pro-oksidatif metal iyonlarını absorbe edebilir.
2.2 Entegre Yöntemle Tespit Edilen Yaşlanma Göstergelerinin Değişim Eğilimi
Aynı demleme işlemi sırasında aldehit dışı yaşlandırma göstergelerinin değişimi aşağıdaki tabloda gösterilmiştir Şekil 3, sayfa 3, fermantasyon aşamaları boyunca konsantrasyon eğrilerini sunmaktadır. Diyagram, lezzetle ilgili bazı yaşlandırma göstergelerinin fermantasyon sırasında belirgin şekilde arttığını göstermektedir.
Fermantasyon sürecinde merkezi tespit yönteminde
kompoudların değişimi
Fenetil asetat, artan seviyeler nedeniyle fermantasyon sırasında keskin bir şekilde artmıştır:
- asetik asit
- fenetil alkol
Meyvemsi aroması bir Birada pozitif tazelik arom ası. Soğuk depolamada zirveye ulaştıktan sonra, bitmiş birada hafifçe azalmıştır.
Hindistan cevizi benzeri aromaya sahip bir lakton bileşiği olan γ-Nonalakton da maya yağ asidi metabolizmasının bir sonucu olarak fermantasyon sırasında önemli ölçüde yükselmiştir. Kendisi nahoş olmasa da, tatlılığı tazelik algısını azaltabilir ve bu nedenle bir yaşlanma göstergesi olarak hizmet eder. γ-nonalactone ve trans-2-nonenal arasındaki sinerjik etkiler yaşlanma aromasını yoğunlaştırabilir.
Meyvemsi aromaya sahip karotenoid türevi bir karbonil bileşiği olan β-Damascenone, fermantasyon sırasında hafifçe artmıştır ve biranın depolanması sırasında daha da yükseldiği bilinmektedir.
Benzaldehit ve metilfurfural, mayanın azalması nedeniyle başlangıçta azalmış, ancak paketlemede yüksek sıcaklıkta sterilizasyon sırasında tekrar artmıştır.
Diğer bileşikler- dahil olmak üzere:
- furfuril etil eter
- asetilfuran
- fenetil asetat esterleri (eser)
net eğilimler olmaksızın sadece küçük dalgalanmalar göstermiştir. Etil nikotinat hafifçe artmıştır. Maya furfuril etil eteri metabolize edemez; bu nedenle maya ilavesi karton benzeri yaşlanma aromalarını azaltabilir ancak bu bileşiğin çözücü benzeri notalarını ortadan kaldıramaz.
Bir Maillard reaksiyonu ürünü olan asetilfuran genellikle depolama sırasında artar ve termal yükü yansıtır, ancak demleme sırasındaki konsantrasyon değişikliği belirgin değildir.
Fermantasyon Sırasında Yaşlanmayla İlgili Bileşiklerde Meydana Gelen Diğer Değişiklikler
Fermantasyon sırasında, β-damascenone hafif bir artış göstermiş, bitmiş birada daha düşük bir başlangıç konsantrasyonundan daha yüksek bir seviyeye yükselmiştir. Bu bileşik karotenoid türevi karbonil bileşiklerine aittir ve meyvemsi bir aroma sergiler; içeriğinin biranın depolanması sırasında daha da arttığı bilinmektedir.
Benzaldehit ve metilfurfural da aldehit bileşikleridir. Diğer aldehitlere benzer şekilde, maya indirgenmesi nedeniyle erken fermantasyon aşamasında konsantrasyonları azalmıştır. Ancak, bitmiş biraya giden paketleme aşamasında, yüksek sıcaklıkta sterilizasyon metilfurfuralda önemli bir artışa neden olmuştur.
Furfuril etil eter, asetilfuran, ve fenetil asetat esterleri fermantasyon sırasında sadece hafif dalgalanmalar göstermiş, net bir değişim eğilimi göstermemiştir. Etil nikotinat hafif bir artış göstermiştir. Furfuril etil eterin kendisi çözücü benzeri bir kokuya sahiptir ve deneyler mayanın bu bileşiğe karşı dönüştürme kabiliyeti olmadığını doğrulamıştır. Bu nedenle, maya ilavesi karton benzeri yaşlandırma aromalarını (trans-2-nonenal gibi) büyük ölçüde iyileştirebilse de, furfuril etil eterin neden olduğu çözücü benzeri notayı ortadan kaldıramaz.
Etil nikotinat ve etil asetatın her ikisi de etil esterlere aittir. Fermantasyon sırasında konsantrasyonları nispeten düşüktür ancak bol miktarda etanol bulunması nedeniyle depolama sırasında önemli ölçüde artabilir. Bir Maillard reaksiyonu ürünü olan asetilfuran, biranın depolanması sırasında kademeli olarak artar ve doğrudan termal yük ile ilişkilidir; ancak düşük konsantrasyonu nedeniyle bira üretimi sırasındaki değişim eğilimi belirgin değildir.
Yaşlandırma Göstergeleri Üzerindeki Fermantasyon Etkilerinin Genel Yorumu
Özet olarak, bira fermantasyon süreci şu şekilde karakterize edilir:
- Aldehitlerin kapsamlı maya indirgenmesi ve
- Aşağıdakiler gibi lezzet-aktif yaşlanma göstergelerinin eşzamanlı oluşumu
- fenetil asetat
- β-damascenone
- γ-nonalakton
Mayaların aldehitleri indirgeme yeteneği şunlara bağlıdır gerinim özellikleri. Sabit endüstriyel gerilmeler altında, mayanın canlılığını ve fizyolojik durumunu doğrudan belirler:
- aldehit indirgeme kapasitesi
- bitmiş biranın redoks potansiyeli
Biranın tazelik kontrolünde, azaltmanın yanı sıra:
- oksijen yükü
- termal yük
- geçiş-metal iyonu içeriği
maya yöneti̇mi̇ bir başka temel düzenleyici faktördür. Maya canlılığını etkileyen herhangi bir işlem etkileyecektir:
- aldehit indirgeme yeteneği
- endojen antioksidanların üretimi
- alkol-ester aroma bileşiklerinin oluşumu
Yanlış maya yönetimi, mayanın otolizine ve serbest kalmasına bile yol açabilir:
- demir ve bakır iyonları (pro-oksidatif faktörler)
- yağ asitleri (yaşlanma öncülleri)
Bu da biranın yaşlanmasını hızlandırır.
Çözüm
Bu çalışmada, endüstriyel bira üretimi sırasında yaşlanmayla ilgili 18 bileşiğin değişimini izlemek için laboratuvarımızda geliştirilen bir GC-MS tespit yöntemi kullanılmış ve süreç boyunca değişim eğilimleri netleştirilmiştir.
Sonuçlar şunu göstermiştir:
- Maya güçlü indirgeme kapasitesi sergiler
- Mayşedeki aldehitler erken fermantasyon aşamasında büyük ölçüde azalır
- Sonraki fermantasyon sırasında seviyeleri neredeyse değişmeden kalır
- Maya suşu canlılığı bitmiş biradaki aldehit dağılımını belirleyici şekilde etkiler
- Temsili bir tazelik aroması bileşiği olan fenetil asetat,
- Fermantasyon sırasında büyük miktarlarda üretilir
- γ-Nonalactone ve β-damascenone,
- Maya metabolik ürünleri olarak, fermantasyon sırasında önemli ölçüde artar
- Furfuril etil eter gibi tespit edilen diğer bileşikler
- Net bir varyasyon modeli göstermez
Genel olarak, çalışma mayanın bira yaşlandırma göstergeleri üzerindeki kritik etkisini tanımlamakta ve maya yönetimini güçlendirmenin önemini açıklığa kavuşturmakta, böylece endüstriyel bira üretiminde tazelik kontrolü için güçlü bir destek sağlamaktadır.
Referanslar
Yin, H., Tian, Y., Hao, J., & Dong, J. (2013). Bira fermantasyonu sırasında 18 yaşlanma göstergesi bileşiğin değişimi. Bira Bilimi ve Teknolojisi, 34(1), xx-xx.
- Alex Chen
“Micetcraft’ta Bira Üretim Süreci Baş Mühendisi”
Misyonum basit: bira üreticilerini vizyonlarını olağanüstü biraya dönüştürmek için ihtiyaç duydukları araç ve bilgilerle güçlendirmek. Ekipmanlarımızdaki her ayrıntı, bira üreticisinin başarısı düşünülerek tasarlandı. Çünkü siz başarılı olduğunuzda, tüm zanaat topluluğu da başarılı olur.”
[1] Vanderhaegen, B., Neven, H., Verachtert, H. Bira yaşlandırmanın kimyası-Eleştirel bir inceleme[J]. Gıda Kimyası, 2006, 95(3): 357-381.
[2] Trost, B. W., Vandenberg, R., Frijters, F. J. M. Lezzet stabilitesi[J]. Heineken Teknik Bira, 1990, 48(4): 124-131.
[3] Hashimoto, N., Toko, Y., Take, I., vd. Bira yaşlandırması sırasında Strecker aldehitlerinin gelişim mekanizması[J]. Proceedings of the European Brewery Convention Congress, 2007: 79.
[4] Anadón, G., Helge, F., Georg, S. Bira yapım süreci boyunca amino asit ve Strecker aldehit takibi ile bira yaşlanmasının yavaşlatılması[J]. Gıda Bilimi Dergisi, 2006, 43: 263-268.
[5] Markus, H., Kolschuber, B., Wurzbacker, M. Kullanılan kaynatma sistemine bağlı olarak bira yaşlanmasının değerlendirilmesi için ilgili maddelerin yeni bir validasyonu[J]. Journal of the Institute of Brewing, 2012, 116(1): 41-48.
[6] Suzuki, M., Wanikawa, A., Kono, K. γ-nonalakton oluşumunu etkileyen faktörler ve yaşlanan biranın lezzet ve aromasına katkısı[J]. Bira Enstitüsü Dergisi, 2006, 29: 139.
[7] Jiang, L., Li, F., Zhou, Y. ve diğerleri. Biradaki aldehitlerin SPME-GC-MS ile belirlenmesi[J]. Gıda Bilimi Dergisi, 2006, 26(10): 153-158.
[8] Yin, H., Tian, Y., Hao, J., vd. Bira fermantasyonu sırasında 18 yaşlanma göstergesi bileşiğin değişimi üzerine çalışma[J]. Gıda ve Fermantasyon Endüstrileri, 2009, 12: 29-35.
[9] Vanderhaegen, B., Neven, H., Verachtert, H., vd. Bira üretim sürecinin bira yaşlandırması sırasında furfuril etil eter oluşumu üzerindeki etkisi[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(4): 6755-6764.
[10] Fredersksen, A. M., Petersen, R. M., Andersen, M. L. Elektron spin rezonansı ve spin tuzaklaması ile incelenen bira yapımının erken aşamalarındaki oksidatif reaksiyonlar[J]. Tarım ve Gıda Kimyası Dergisi, 2008, 56: 8514-8520.
[11] Vesely, P., Lusk, L., Basarova, G., vd. Biradaki aldehitlerin lif üstü türevlendirme ve gaz kromatografisi/kütle spektrometresi ile katı faz mikroekstraksiyonu kullanılarak analizi[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003(51): 6941-6944.
[12] Saison, D., Schutter, D. P., Delvaux, F. Gaz kromatografisi ve kütle spektrometresi ile birlikte SPME ile biradaki uçucu bileşiklerin analizi için eksiksiz bir yöntemin optimizasyonu[J]. Journal of Chromatography A, 2008(1190): 342-349.
[13] Debourg, A., Laurent, M., Goossens, E., vd. Serbest ve immobilize maya sistemlerinde şıra aldehit indirgeme potansiyeli[J]. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 1994, 52(3): 100-106.
[14] Saison, D., Devid, P., Schutter, D., vd. Bira mayasının indirgeyici aktivitesi ile yıllanmış bira aromasının azaltılması[J]. Tarım ve Gıda Kimyası Dergisi, 2008, 56: 3107-3115.
[15] Delvaux, F., Delvaux, F. Biradaki metabolitlerin oksidasyonunun gözden geçirilmesi-A review[J]. Gıda Katkı Maddeleri ve Kontaminantlar, 2008, 25(6): 693-703.
[16] Chevance, F. F. V., Déléris, F., Dupont, J., vd. Taze ve yıllanmış ticari biralarda furfuril etil eter oluşumunun araştırılması[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002(50): 3818-3821.
[17] Vanderhaegen, B., Neven, H., Derdelinckx, G., vd. Furfuril etil eter: önemli yaşlanma aroması ve biranın saklama koşulları için yeni bir belirteç[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004(52): 1661-1668.
[18] Saison, D., David, P., Schutter, D., vd. Biranın maya varlığında yaşlandırılmasıyla lezzet stabilitesinin iyileştirilmesi[J]. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 2011, 69(1): 50-56.