Author:

Abstract:

Ondanks sterke vooruitgang in de brouwerijwetenschappen blijft de flavourstabiliteit van bier een groot kwaliteitsprobleem voor de huidige bierindustrie. Aan de oorsprong van deze bierinstabiliteit liggen vele componenten die zich ver van hun chemisch evenwicht bevinden. Om bierverouderingsprocessen te vertragen, kunnen curatieve maatregelen genomen worden zoals koude stockage van bier of het toevoegen van additieven, of preventieve maatregelen die rechtstreeks inspelen op het bierproductieproces. Enkele decennia geleden werd gedacht dat bierveroudering volledig te wijten was aan oxidatieprocessen, wat leidde tot zware inspanningen om zuurstof zoveel mogelijk uit het productieproces te sluiten. Aangezien tijdens het mashproces enzymatische oxidatiereacties plaatsgrijpen, genoot vooral dit proces de volle aandacht van de brouwwetenschappers met het oog op het terugdringen van bierverouderingsreacties. Intussen is het echter duidelijk geworden dat ook het wortkookproces een belangrijke invloed kan hebben op de flavourstabiliteit, aangezien de zeer hoge temperaturen aanleiding geven tot sterk versnelde chemische reacties. Dit inzicht leidde tot het onderwerp van deze thesis: de invloed van de thermische belasting tijdens het wortkoken op deflavourstabiliteit van bier.Eerst werd een methode geoptimaliseerd voor de analyse van vluchtige componenten gebaseerd op vaste-stof micro-extractie, gekoppeld met gaschromatografie en massaspectrometrie. Nadien werd overgegaan tot de identificatie van vluchtige wortcomponenten, waarbij meer dan 100 componenten geïdentificeerd werden, waaronder furanen, pyrazines, ketonen, aldehyden, zwavelcomponenten, thiazolen, oxazolen en vertakte 2-alkenals. Deze laatste groep componenten zou over interessante eigenschappen kunnen beschikken, aangezien ze ook al gekend zijn als aromacomponenten in cacao ofals feromoon bij krekels. De meeste componenten zijn afgeleid van Maillard reacties.Bij het bestuderen van de invloed van kookparameters op de vorming van vluchtige componenten, werd het duidelijk dat zowel kooktijd als wort-pH een belangrijke invloed hadden. De vorming van Streckeraldehyden en ß-damascenon verliep volgens een pseudo 0de orde reactie, terwijl de vormingssnelheid van de furanen stelselmatig toenam met de kookduur. Een lage pH bleek de vrijzetting van vluchtige componenten te versnellen, doordat de meeste Maillard reacties zowel zuur- als base-gekatalyseerd zijn, uitgezonderd de Maillard initiatie, die enkel goed opgaat bij hoge pH. Wanneer ook verdampt werd tijdens het koken, bleek het moeilijker om een relatie te leggen tussen thermische belasting en het gehalte aan vluchtige componenten. Thermische belasting leidt immers tot de productie van zowel niet-vluchtige intermediairen als vluchtige componenten die verdampt kunnen worden. Thermische belasting kan dus het beste geëvalueerd worden met een methode die ook die niet-vluchtige intermediairen in kaart brengt, zoals de thiobarbituurzuurmethode (TBA). Aan de hand van deze methode wordt een HMF-potentiaal gemeten, waar zowel Amadori omleggingsproducten als α-dicarbonylcomponenten inbegrepen zijn. Deze TBA-waarde nam toe met de wortdensiteit en bleek sterk pH-afhankelijk (minimum tussen pH 5 en 6), terwijl door fermentatie weer een deel HMF-potentiaal gereduceerd werd. De vorming van Maillard reactieproducten bleek te verlopen volgens een pseudo-0de orde reactie, die kon vastgelegd worden in een formule die de som is van 2 termen. De eerste term betrekt vooral de invloed van de wortsamenstelling, kookduur en –temperatuur op thermische belasting, terwijl de tweede term de invloed van de kookuitrusting en de kookintensiteit weergeeft. Met deze formule kan de thermische belasting van elk kookproces berekend worden.Omdat α-dicarbonylcomponenten belangrijke intermediairen van de Maillard reactie zijn die een rol spelen in bierveroudering, werd aminoguanidine getest als inhibitor van deze componenten tijdens het wortkoken. Aminoguanidine bleek echter niet alleen sterk te reageren met α-dicarbonyls, maar ook met aldehyden, waardoor de efficiëntie van deze inhibitor afnam. Bovendien werd duidelijk dat 2-alkenals in staat waren om kwantitatief te reageren met aminozuren ter vorming van imines. Deze imines kunnen uiteindelijk in het bier terug aldehyden vrijzetten en daardoor bijdragen aan het bierverouderingsproces. Dit mechanisme was echter beperkt tot enkele aldehyden.Uiteindelijk werd de invloed van verschillende manieren van thermische belasting getest op flavourstabiliteit: kookduur, kookintensiteit, kooktemperatuur en wort-pH. De verouderingscomponent furfural bleek de beste weerspiegeling van de verschillen in thermische belasting te zijn, terwijl Streckeraldehyden dat enkel waren bij oxidatieve bierveroudering. Furfurylethylether was ook gerelateerd aan thermische belasting, behalve bij verschillen in verdampingsgraad. Hogere thermische belasting leidde tot versnelde bierveroudering, zowel op analytisch als sensorisch vlak. Het belang van het verdampen van zwavelcomponenten mag echter niet onderschat worden, aangezien deze ook een belangrijke rol in de bierveroudering kunnen spelen. Bovendien bleken grondstoffen ook een sterke rol te spelen in de HMF-potentiaal van wort.Tot slot kan gesteld worden dat dit werk een bijdrage levert tot enkele nieuwe inzichten in de invloed van thermische belasting tijdens het wortkoken op de flavourstabiliteit van bier. Vooral de essentiële rol van opgebouwde Maillard intermediairen werd uitgeklaard en middelen werden gecreëerd die het mogelijk maken om het verouderingspotentieel van een bepaald wortkookproces te berekenen. De nieuwe inzichten werden uiteindelijk gebundeld in een bierverouderingsmechanisme zoals het beïnvloed wordt door thermische belasting.