Principe
De belangrijkste stap bij de productie van bier is een gecontroleerde fermentatie van het wort. Tijdens de fermentatie zetten gistcellen immers de in het wort aanwezige suikers om tot alcohol, CO2 en diverse smaakcomponenten. Opdat de gistcellen hun functie naar behoren zouden kunnen uitvoeren, moeten zij een aantal membraancomponenten opbouwen en hiervoor is zuurstof essentieel.
Bij een klassieke fermentatie wordt deze zuurstof voorzien door beluchting van het wort. Traditioneel worden de onbehandelde gistcellen dus geënt in een belucht wort bij het begin van de fermentatie. Deze techniek heeft echter een aantal nadelen, zoals de mogelijke onder- en overbeluchting van het wort en de eventuele oxidatie van wortcomponenten, die kunnen aanleiding geven tot een bier van minderwaardige kwaliteit. Een alternatieve methode om de gist van zuurstof te voorzien is de beluchting van de gist (preoxygenatie) in een proces voorafgaand aan de fermentatie, wat beluchting van het wort overbodig maakt. De gepreoxygeneerde gistcellen worden dus geënt in niet belucht wort (zie figuur).
Doel van het onderzoek
De preoxygenatie techniek werd reeds beschreven door verschillende onderzoeksgroepen, maar de industriële toepassing ervan heeft zich nog niet doorgezet. Het doel van het doctoraatsonderzoek van Sofie Depraetere was dan ook het potentieel van het preoxygenatieproces te onderzoeken met het oog op toepassing in de brouwerijsector. De resultaten van het onderzoek werden voorgesteld op de openbare doctoraatsverdediging van 10 juli laatstleden.
Verschillende giststammen
In eerste instantie werd de toepasbaarheid van preoxygenatie op verschillende giststammen bestudeerd. Hieruit bleek dat preoxygenatie met succes toegepast kan worden en een goed alternatief is voor het beluchten van wort. In de figuur is duidelijk te zien dat de fermentatiecurve van gepreoxygeneerde gist in onbelucht wort (Preox yeast in de-aerated wort) nagenoeg gelijk loopt met de curve van niet-gepreoxygeneerde gist in belucht wort (NPreox yeast in aerated wort). Dat zuurstof noodzakelijk is, is duidelijk uit de tragere fermentatie van niet gepreoxygeneerde gist in onbelucht wort (NPreox yeast in de-aerated wort).
Invloed op bierveroudering
In de literatuur zijn er weinig gegevens beschikbaar over de invloed van het beluchten van wort op veroudering van bier. Toch wordt algemeen verondersteld dat directe beluchting van gist een gunstig effect heeft op de bewaarbaarheid van het bier aangezien het wort niet belucht wordt. Het preoxygenatieproces werd dus gebruikt om de invloed van wortbeluchting op de bierveroudering te onderzoeken. Hieruit bleek dat geen significante verschillen qua bierveroudering teruggevonden konden worden tussen bieren bereid met gepreoxygeneerde gist in onbelucht wort of met onbehandelde gist in belucht wort.
Fermentatie-karakteristieken en hergisting
Voor de industriële toepasbaarheid van preoxygenatie is het essentieel om het gedrag van gepreoxygeneerde gist tijdens het bierproductieproces te onderzoeken. Hieruit bleek duidelijk dat bieren gemaakt kunnen worden met gelijkaardige karakteristieken als het traditioneel gebrouwen bier: het alcoholgehalte en de smaak van het bier was zeer vergelijkbaar. Ook de tijdsspanne waarin de bieren geproduceerd werden was bijna dezelfde. Hergebruik van de gist bleek eveneens mogelijk zonder verlies aan kwaliteit.
Gepreoxygeneerde gist kon ook met succes gebruikt worden voor hergisting op de fles: een techniek die veel toegepast wordt bij de productie van onze Belgische speciaalbieren. Er werd echter wel duidelijk dat gepreoxygeneerde gist meer gevoelig is voor bewaring in vergelijking met niet gepreoxygeneerde gist. Voor beide geldt evenwel dat de bewaarduur liefst zo kort mogelijk is, bij een zo laag mogelijke temperatuur (2-4°C).
Bovendien was de preoxygenatietechniek een ideaal hulpmiddel om te onderzoeken waarvoor zuurstof nu precies gebruikt wordt in de gistcel. Tijdens preoxygenatie werd dan ook de expressie van een aantal genen betrokken in het celmetabolisme opgevolgd. Dit experiment toonde o.a. aan dat de gistcellen meer stressbestendig worden tijdens de preoxygenatie.
Algemeen besluit
Wat de industriële toepasbaarheid van de techniek betreft kon uit de verschillende resultaten besloten worden dat de zuurstof die gist nodig heeft voor een goede fermentatie van het wort inderdaad voorzien kan worden door gistpreoxygenatie in plaats van door wortbeluchting.
Bron
KULeuven