Obecność diacetylu i 2,3-pentanodionu w piwie

• Autorzy: Kucharczyk K. , Tuszynski T.

Warianty tytułu

EN

The presence of diacetyl and 2,3-pentanodione in beer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas fermentacji alkoholowej drożdże piwowarskie syntetyzują oprócz etanolu i dwutlenku węgla szerokie spektrum różnych ubocznych produktów przemiany materii, z których większość wydzielana jest do środowiska. W różnych gatunkach piwa można stwierdzić ponad 1000 komponentów, w tym ok. 200 związków karbonylowych. Ilość i jakość produktów i metabolitów pośrednich wydzielanych z komórek ma wpływ na cechy sensoryczne gotowego piwa. Obok składników chmielu związki te nadają mu specyficzny i charakterystyczny smak oraz aromat. Jedną z grup takich związków są diketony wicynalne (VDK – vicinal diketons). To ważne składniki bukietu smakowo-zapachowego młodego piwa. W piwie wyróżnia się dwa podstawowe składniki z grupy tych diketonów: diacetyl i 2,3-pentanodion. Ich wpływ na smak i aromat piwa jest na ogół negatywny, ale uważane są za „wyznaczniki dojrzałości piwa”. W wyższych stężeniach nadają piwu słodkawy, nieczysty, czasem niewłaściwy smak, a aromat przypomina zapach masła. Powstają z prekursorów produkowanych przez drożdże w czasie fermentacji. W kolejnym etapie fermentacji piwo podlega procesowi dojrzewania, którego głównym celem jest zmniejszenie zawartości diketonów wicynalnych bądź ich eliminacja. W tej fazie procesu diacetyl dyfunduje z powrotem do cytoplazmy komórki drożdżowej, a następnie podlega redukcji do acetoiny w wyniku aktywności enzymu reduktazy diacetylowej. Etap konwersji regulowany jest temperaturą i długością procesu dojrzewania w celu otrzymania piwa o właściwym bukiecie smakowo-zapachowym. Celem pracy było przybliżenie mechanizmów powstawania wicynalnych diketonów podczas fermentacji brzeczki piwnej. Opisano znaczenie diketonów w procesie dojrzewania piwa, których odpowiednia ilość jest uważana za wyznacznik zakończenia tej fazy procesu produkcji piwa. Przedstawiono również wybrane parametry technologiczne, których optymalizacja zapewnia uzyskanie odpowiednio niskiej zawartości diacetylu i 2,3-pentanodionu w gotowym produkcie.

EN

During the process of alcoholic fermentation, the brewer’s yeast synthesizes, except for ethanol and carbon dioxide, a broad spectrum of various by-products of metabolism and most of them are emitted to the environment. In different types of beer, more than 1000 components can be found including ca. 200 carbonyl compounds. The quantity and quality of products and indirect metabolites emitted from cells impact the organoleptic qualities of finished beer. Besides the components of hop, those compounds give it a specific and characteristic taste and aroma. Vicinal diketons are one of the groups of those compounds. They are important components of the taste and aroma of the young beer. In beer, two basic components from the group of diketons are present: diacetyl and 2,3-pentanodion. Their impact on the taste and aroma is generally negative; however, they are considered to be „determinants of beer maturity”. In higher concentrations, they give the beer a sweetish, impure and, sometimes, improper taste, and the aroma reminds that of butter. They are formed from the precursors produced by yeast during fermentation. At the next stage of fermentation, the beer is subject to a process of maturation the main purpose of which is to decrease the amount of vicinal diketons or to eliminate them. At this stage of the process, the diacetyl diffuses back to the cytoplasm of yeast cell and, next, is subject to reduction to acetoin as a result of the activity of diacetyl reductase enzyme. The process of conversion is regulated by the temperature and length of the maturation process with the purpose of producing beer of a proper taste and aroma. The objective of the research study was to give an outline of formation mechanisms of vicinal diketons during fermentation of beer wort. Described is the meaning of diketons in the process of beer maturation since their appropriate quantity is considered as a determinant of completing this stage of the beer production process. Moreover, some selected technological parameters are depicted the optimization of which ensures that a low content of diacetyl and 2,3-pentanodion in a finished product can be achieved.

Słowa kluczowe

PL

piwo; produkcja piwa; drozdze piwowarskie; fermentacja alkoholowa; etanol; dwutlenek wegla; zwiazki karbonylowe; komponenty; chmiel; diacetyl; dojrzewanie piwa

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2017
• Tom: 24
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.17-26,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kucharczyk K.

• Krakowska Wyższa Szkoła Promocji Zdrowia w Krakowie, ul. Krowoderska 73, 31-158 Kraków

autor

Tuszynski T.

• Krakowska Wyższa Szkoła Promocji Zdrowia w Krakowie, ul. Krowoderska 73, 31-158 Kraków

Bibliografia

• [1] Annemuller G., Manger H.J.: Gärung und Reifung des Bieres. VLB, Berlin, Germany, 2009.
• [2] Bednarski W.: Aspekty bioenergetyczne fermentacji piwa w unitankach. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 2000, 7, 32-34.
• [3] Bonciu C.A., Stoicescu A.: Research concerning the use of encapsulated Maturex for beer fermentation. Annals Univ. Dunarea de Jos Galati, 2007, 82-86.
• [4] Dekoninck T., Verbelen P., Delvaux F., van Mulders S., Delvaux F.: The importance of wort composition for yeast metabolism during accelerated brewery fermentations. J. Am. Soc. Brew. Chem., 2012, 3, 195-204.
• [5] Duong C., Strack L., Futschik M., Katou Y., Nakao Y., Fujimura T., Shirahige K., Kodama Y., Nevoigt E.: Identification of Sc-type ILV6 as a target to reduce diacetyl formation in lager brewers’ yeast. Metabolic Engineering, 2011, 10, 1016.
• [6] Dziuba E.: Rola drożdży w kształtowaniu cech sensorycznych piwa. Mat. VI Szkoły Technologii Fermentacji nt. „Doskonalenie cech sensorycznych piwa”, Szczyrk 2001, ss. 50-74.
• [7] Erten H., Tanguler H., Cakiroz H.: The effect of pitching rate on fermentation and flavour compounds in high gravity brewing. J. Inst. Brew., 2007, 113, 75-79.
• [8] Eslinger H.: Handbook of Brewing – Processes, Technology, Markets. Wiley-VCH, Verlag, Germany, 2009, pp. 132, 717.
• [9] Gupta K., Jain A., Dhawan S.: Removal of diacetyl from beer by adsorbents and diacetyl reductase. Biotechnol. Bioeng., 1979, 21, 649-657.
• [10] Hannemann W.: Reducing beer maturation time while retaining quality. Tech. Q. Master Brew. Assoc. Am., 2002, 39, 149-155.
• [11] Inoue T., Masuyama K., Yamamoto Y., Okada K.: Mechanism of diacetyl formation in beer. Part III. Mechanism of diacetyl formation. Laboratorium Kirin Brewery, 1968, 11, 17-23.
• [12] Kobayashi K., Kusaka K., Takahaszhi T., Sato K.: Method for the simultaneous assai of diacetyl and aceton in the presence of α-acetolactate: Application in determining the kinetic parameters for the decomposition of α-acetolactate. J. Biosci. Bioeng., 2005, 5, 502-507.
• [13] Kristoffer K., Gibson B.: Diacetyl and its control during brewery fermentation. J. Inst. Brew., 2013, 119, 86-97.
• [14] Kucharczyk K., Tuszyński T.: Effect of wort filling time on fermentation, maturation and acetaldehyde content in beer. Czech J. Food Sci., 2015, 34, 1-6.
• [15] Kucharczyk K., Tuszyński T.: The effect of pitching rate on fermentation, maturation and flavor compounds of beer produced on an industrial scale. J. Inst. Brew., 2015, 121, 349-355.
• [16] Kunze W.: Technology Brewing and Malting. VLB, Berlin, Germany, 1999, pp. 309-311.
• [17] Leszczyński P.: Opis cech sensorycznych piwa, wersja 3.0. Polskie Stowarzyszenie Piwowarów Domowych, Warszawa 2015, s. 20.
• [18] Lewis J., Young T.: Piwowarstwo. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2001.
• [19] Masschelein C.: The biochemistry of maturation. J. Inst. Brew., 1986, 92, 213-219.
• [20] Nakatani K., Fukui N., Nagami K., Nishigaki M.: Kinetic analysis of ester formation during beer fermentation. J. Am. Soc. Brew. Chem., 1991, 4, 152-157.
• [21] Narzis L.: Fermentation and maturation – state of the art. Brauwelt, 1987, 127, 745-749.
• [22] Nguyen T., Viet Man L.: Using high pitching rate for improvement of yeast fermentation performance in high gravity brewing. Int. Food Res. J., 2012, 16, 547-554.
• [23] Omura F.: Targeting of mitochondrial Saccharomyces cereviasie Ilv5P to the cytosol and its effect on vicinal diketone formation in brewing. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2008, 78, 503-513.
• [24] Pires E., Teixeira J., Branyik T., Brandao T., Vicente A.: Continous beer fermentation – diacetyl as a villain. J. Inst. Brew., 2015, 121, 55-61.
• [25] Saerens S., Verbelen P., Vanbeneden N.: Monitoring the influence of high-gravity brewing and fermentation temperature on flavour formation by analysis of gene expression levels in brewing yeast. Appl. Genet. Molecular Biotechnol., 2008, 80, 1039-1051.
• [26] Sepelova G., Cvengroschova M., Smogrovicova D.: Temperature influence on fermentation speed and organoleptic beer properties. Kvasny Prumysl, 2004, 2, 41-42.
• [27] Solarek L., Cissowski J.: Mikrobiologiczne preparaty enzymatyczne „Novozymes A/S” w technologii piwowarstwa. Mat. XI Szkoły Technologii Fermentacji nt. „Technologia i marketing piwa”, Łódź 2006, ss. 77-96.
• [28] Wieczorek E.: Dwuacetyl w piwie i metody jego oznaczania. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 1995, 11, 7-8.
• [29] Yamauchi Y., Okamoto T., Murayama H., Kejino K., Nagara A., Noguchi K.: Rapid maturation of beer using an immobilized yeast bioreaktor. Balance of total diacetyl reduction and regeneration. J. Biotechnol., 1995, 38, 109-116.