AVANTAJELE RENUN|~RII LA STABILIZAREA BERII LA RECE - Elton

AVANTAJELE RENUN|~RII LA
STABILIZAREA BERII LA RECE
Proces complex
prolinã – proteazã speci-
Oficã ca preparat, a devenit
disponibilã pentru comercializare
la DSM Food
Specialties începând cu anul
2005. Denumitã Brewers
Clarex, acest produs reprezintã
o soluþie cu concentraþie
ridicatã, o enzimã stabilã la
aciditate, care prezintã o afinitate
puternicã pentru separarea
lanþurilor proteice de lângã
reziduurile de proline. Enzima
este adãugatã în timpul fazei de
fermentare primarã ºi este propusã
în mod curent ca o alternativã
la tratamentul cu PVPP
ºi/sau gel de siliciu. Eficienþa
enzimei este ilustratã prin faptul
cã este necesarã o cantitate
nu mai mare de 2ml/hl de must
pentru prevenirea formãrii
trubului la rece ºi producerea
berii, bere care va fi complet
stabilã.
Deºi procesul de producere
a berii variazã de la o þarã la
alta, putem totuºi enumera procesele
principale ca fiind: fermentarea,
maturarea ºi stabilizarea
la rece. În timpul procesului
tradiþional de producere a
berii, mustul obþinut prin extracþia
malþului este inoculat cu
drojdie de bere ºi fermentarea
este lãsatã sã continue timp de
o sãptãmânã, la temperaturi
cuprinse între 8 – 15°C. Dupã
ce fermentarea este completã
ºi, mai mult, zaharurile fermentescibile
au fost transformate
în alcool, drojdia va sedimenta.
Berea tânãrã rezultatã în
urma fermentaþiei primare va
mai conþine drojdie rezidualã,
cu atât mai mult cu cât nivelul
componentelor aromatice nedorite
va fi mai ridicat, în mod
special dicetonele (cum ar fi diacetil-ul
ºi aldehida aceticã).
Conversia ultimelor componente
în compuºi buni la gust
este un aspect important al
fazei urmãtoare – maturarea
berii. Dacã dicetonele vicinale
au atins un nivel acceptabil,
berea este rãcitã ºi depozitatã la
temperaturi sub 0°C. În timpul
fazei de stabilizare la rece, precursorii
formãrii trubului (ex:
proteinele bogate în proline ºi
polifenolii care au fost extraºi
din malþ) aglomereazã ºi precipitã.
În final, tratamentul cu
polivinilpolipirolidonã (PVPP)
ºi/sau gel de siliciu, împreunã
cu kieselgur-ul sau filtrarea
cross-flow vor duce la obþinerea
unei beri limpezi, care nu
prezintã schimbãri vizibile în
timpul comercializãrii (pe perioada
termenului de valabilitate).
Ca rezultat, acest procedeu
convenþional de obþinere
a berii dureazã aproximativ 17
pânã la 20 de zile.
Pentru a creºte flexibilitatea
producþiei ºi pentru a preveni
cheltuielile de capital, au fost
fãcute cercetãri extinse, cu
scopul de a simplifica ºi a accelera
acest proces complex de
obþinere a berii. Aceste cercetãri
au condus la rezultate pozitive
pentru fermentare ºi, în
mod particular, pentru faza de
maturare [1]. În procesul de
„fermentare sub presiune“, de
exemplu, temperaturile de fermentare
ºi maturare sunt crescute,
astfel scurtându-se întregul
proces de producþie pânã la
puþin peste douã sãptãmâni. Ca
alternativã la procesul „fermentare
la rece – maturare la
cald“, doar temperatura la maturare
este crescutã, rezultând o
perioadã de maturare limitatã
de douã, trei zile. Pãtrunzând în
detalii tehnice, berea tânãrã
este trecutã prin bioreactori
conþinând densitãþi ridicate ale
drojdiilor imobilizate, în care
tot diacetilul este redus la acetoinã
în câteva ore [2]. De
asemenea, este posibilã o cale
enzimaticã pentru a avea un
proces de maturare mai scurt.
Enzima alfa-acetolactat decarboxilazã
poate fi adaugatã în
mustul propriu-zis pentru a
preveni formarea diacetilului în
timpul fermentãrii berii [3].
Aceastã cale scurteazã perioada
de maturare cu pânã la cel
puþin douã zile [4].
Astfel acest experiment a
condus de asemenea la scurtarea
perioadei de stabilizare la
rece. Aceastã parte a procesului
limiteazã în mod considerabil
capacitãþile de depozitare
ºi necesitã un consum de energie
semnificativ. Deºi metodele
de accelerare au fost descrise,
ele se bazeazã mai departe pe o
temperaturã mai scãzutã pentru
stabilizarea la rece [5].
Prolina – endoproteaza
specificã ºi efectele ei asupra
formãrii tulburãrii
În timpul stabilizãrii la rece,
cea mai mare parte a trubului
(proteinele active ºi polifenolii)
este precipitatã ºi înlãturatã. Înlãturarea
oricãror urme reziduale
ale proteinelor active din
trub are la bazã adsorbþia ulterioarã
de cãtre gelul de siliciu
ºi înlãturarea polifenolilor reziduali
prin adsorbþia ulterioarã
de cãtre PVPP. Trubul format
de cãtre polifenoli este constituit
în mod normal din dimeri
catehinici cum ar fi procianidina
B3 ºi prodelfinidina B3 ºi
din trimeri catehinici cum ar fi
procianidina C2 care reprezintã
aproximativ 80% din conþinutul
fenolic aflat în orz [6].
Trubul din proteinele active are
la origine, în mod predominant,
fracþii de alfa-glianidinã
Fig.1. Model computerizat al unei posibile reþele de proteine – polifenoli,
formatã în condiþii de temperaturã scãzutã (Autori: Minh-Tam
Nguyen, Jeroen van Roon and Luppo Edens, DSM Food Specialties,
Delft, Olanda)
(hordeinã) ale orzului malþificat
ºi este caracterizat printr-un
conþinut ridicat de proline [7].
Rezultatele studiilor modelate
pe computer au relevat faptul
cã doar o singurã moleculã de
polifenoli poate avea abilitatea
de a lega douã proteine diferite
cu resturile de proline prezente,
prin punþile de hidrogen [8].
Concomitent cu formarea legãturilor
în cruce, proteinele active
din trub devin mai mari,
fiind învelite de polifenoli prin
asocierea polifenolilor hidrofobici
cu polifenolii propriu-ziºi
[9]. Combinaþia a doi constituenþi
marginali solubili în
apã pare sã conducã la o precipitare,
o structurã insolubilã
în apã (Fig.1).
O enzimã proteoliticã – care
poate separa în mod singular
lanþul de proteine în locul în
care reziduurile de proline sunt
prezente – a fost indicatã ca
fiind soluþia idealã de a limita
interacþiunile dintre polifenoli
ºi proteinele active din trub
[10]. Fragmentele de proteine
formate la separarea prolinelor
– proteazei specifice, pot încorpora
doar câteva proline (ºi în
multe cazuri doar una singurã),
conducând la limitarea, ºi, în
consecinþã, la interacþiunile
slabe cu polifenolii prezenþi.
Cea mai veridicã situaþie de separare
este garantatã în prezent
de faptul cã proteinele active
din trub – cele bogate în proline
– prezintã o degradabilitate
ridicatã sub acþiunea enzime-
lor. Aceasta creºte semnificativ
solubilitatea proteinelor ºi formarea
aglomerãrilor în apã. În
acelaºi timp, asociaþiile propriu-zise
de polifenoli-polifenoli
vor fi încetinite. De asemenea,
trebuie menþionat faptul cã
proteinele active din spumã,
cunoscutã pentru conþinutul
scãzut de proline [11], sunt puternic
afectate de enzima specificã.
Enzimele tradiþionale pentru
prevenirea formãrii trubului,
cum ar fi papaina, bromelina,
ficina sau enzimele acide
din bacillus, nu prezintã astfel
de proprietãþi favorabile. Aceste
enzime sunt capabile sã separe
diferite pãrþi, dar care nu conþin
proline, legãturi de peptide,
astfel încât fragmentele de proteine
generate de acestea încã
vor conþine pãrþi mari bogate în
proline. Ca o consecinþã, vor
persista legãturile de hidrogen
dintre polifenoli ºi fragmentele
de proteine generate de aceste
enzime. Mai mult, aceste enzime
pot separa proteinele active
din spumã, datoritã spectrului
lor enzimatic larg.
Simplificarea procesului de
stabilizare la rece
Eficienþa Brewers Clarex în
prevenirea formãrii trubului la
rece se bazeazã pe hidroliza
completã a tuturor proteinelor
active din trub, în faza inþialã
de producere a berii. În urma
experimentelor recente, solubilitatea
crescutã a acestor proteine
active hidrolizate din trub
a fost investigatã ºi din punct
de vedere economic. Mai mult,
a fost comparatã eficienþa câtorva
regimuri de stabilizare la
rece, de exemplu perioada de
aºteptare mai scurtã, la temperaturã
de depozitare ridicatã.
Începând cu utilizarea în proporþie
de 100% a malþului pentru
plamadã ºi folosind protocoale
fixe pentru plãmãdire,
fermentare ºi maturare, a fost
studiat efectul adaosului de
Brewers Clarex, PVPP ºi gel
de siliciu (SHG). Toate aceste
experimente au avut loc la o
scarã de 20 hl într-o fabricã
pilot a IFBM (Institute Francais
de la Brasserie et de la Malterie,
Vandoeuvre-les-Nancy,
France). Fermentarea (3,5 zile
la 12°C) ºi maturarea (4,5 zile
la 14°C) berii în absenþa sau în
prezenþa prolinei – enzimei
specifice au fost urmãrite în
faza de stabilizare la rece, atat
la 0°C, cât ºi la 7°C. Temperatura
de 0°C a fost utilizatã ca
referinþã, fiind temperatura de
stabilizare tradiþionalã. Temperatura
de 7°C a fost selectatã în
acord cu temperatura de îmbuteliere,
care se situeazã în
mod normal între 5°C ºi 10°C.
Pentru ºase experimente a fost
folositã o perioadã de stabilizare
de patru zile, iar pentru
alte douã experimente perioada
de stabilizare a fost complet
omisã. La ultimele experimente,
berea tânãrã din faza de
maturare a fost mai departe
procesatã, pe mãsurã ce s-a
atins temperatura doritã de 0°C
sau 7°C. Tratamentele ulterioare
au fost în concordanþã cu
procedurile industriale uzuale,
în care câteva ºarje au fost
tratate cu PVPP, altele cu SHG.
Douã ºarje tratate cu enzime au
fost procesate fãrã a utiliza
PVPP sau SHG. Înainte de îmbuteliere
ºi pasteurizare, toate
ºarjele au fost supuse filtrãrii
cu kieselgur. Studiul experimental
este prezentat grafic în
figura 2.
În aceastã figurã sunt prezentate
ca exempu loturile P0°/0
(tratare cu PVPP, aºteptare la
0°C pentru 0 zile ºi apoi imediat
filtrare pânã se atinge temperatura
de 0°C) ºi EP7°/0 (enzimã
adãugatã, tratare cu
PVPP, aºteptare la 7°C pentru
0 zile ºi apoi imediat filtrare
pânã se atinge temperatura de
7°C) care au fost doar rãcite ºi
nu depozitate atunci când au
atins temperatura doritã.
Dozajele exacte utilizate ale
enzimei, PVPP ºi SHG în
diferitele ºarje sunt menþionate
în tabelul 1.
În tabelul 2 se furnizeazã
rezultatele primei impresii
vizuale asupra claritãþii berii
proaspãt îmbuteliate dupã pãstrarea
pentru o perioadã de 24
ore la °C („vizual”). Citirea
22 23
Nr. 102-2008 Nr. 102-2008

Fig.2. Reprezentare schematicã a loturilor de bere preparate pentru testarea stabilizãrii la rece, simplificate.
Fermentaþia ºi maturarea au avut loc cu sau fãrã prezenþa proteazei specifice-proline (“enzima” sau
„E”). Stabilizarea la rece a avut loc atât la 0°C, cât ºi la 7°C. Timpul de aºteptare a fost de câteva ore („0”)
sau 4 zile („4”). Numerotarea loturilor indicã tratamentul ulterior cu PVPP („P”) sau gel de siliciu („S”)
continuând cu stabilizarea la rece („0 ” sau „7 ”) ºi timpul de aºteptare.
testului de forþare (valoarea
H90 în acord cu EBC 9,30) a
berii proaspãt îmbuteliate s-a
realizat prin utilizarea unui turbidimetru
Haffmans VOS
ROTA 90/25. Aºa cum ne-am
aºteptat, testul de forþare
prevede o stabilitate bunã în
timp pentru ºarja tratatã cu
PVPP (P0°/4), care a avut
tratamentul de stabilizare la
rece cel mai extins (4 zile la
0°C). De asemenea, cele trei
loturi conþinând enzime (E0°/4,
E7°/4 ºi EP7°/0) aratã rezultate
favorabile în urma testului de
forþare. În mod surprinzãtor,
testul de forþare prevede stabilitatea
cea mai ridicatã pentru
lotul EP7°/0 care, dupã maturare,
a fost rãcit pentru îmbuteliere
(7°C) ºi apoi imediat pus
în contact cu PVPP-ul, filtrat ºi
îmbuteliat. Lotul EP7°/0 a fost
de fapt produs fãrã faza de stabilizare
la rece.
Stabilitatea în timpul termenului
de valabilitate
Pentru confirmarea datelor
obþinute în timpul testelor de
forþare, numeroase beri îmbuteliate
au fost stocate pentru
cinci luni la temperatura mediului
înconjurãtor, dupã care a
fost mãsurat trubul la 1°C.
Dupã cum se poate vedea în
Fig.3, trubul cel mai scãzut
(H90) a fost obþinut pentru cele
trei loturi care conþin enzime.
Într-un experiment paralel,
claritatea tuturor berilor a fost
analizatã vizual dupã o perioadã
de rãcire de 24 de ore la
1°C, utilizând terminologia
propusã de metoda EBC 9,29.
În concordanþã cu datele
menþionate anterior, toate loturile
conþinând enzime (lotul
E0°C/4, E7°C/4 ºi EP7°C/0) au
fost analizate vizual ca fiind
„strãlucitoare”. Trebuie menþionat
faptul cã berile tratate cu
Brewers Clarex pot fi vizual
clare în ciuda determinãrii
trubului relativ mare [12].
Pentru cã ultimele douã loturi
tratate cu enzime au fost procesate
utilizând în mod semnificativ
cãi trunchiate ale etapelor
tehnologice, avem de-a
face în continuare cu un rezultat
surprinzãtor. Lotul E7°C/4
este supus unui regim de temperaturã
în care berea a fost
pãstratã pentru 4 zile la 7°C ºi
Tabelul 1.
Tabelul 2.
nu a fost tratatã cu PVPP sau
SHG. Mai mult, dupã cinci luni
de depozitare, impresia vizualã
a berii rezultate este „strãlucitoare”.
Lotul EP7°C/0 genereazã
chiar mai multe rezultate
uimitoare: fãrã nici o stabilizare
la rece, doar cu tratamentul
obiºnuit cu enzime ºi PVPP
înainte de filtrare ºi îmbuteliere,
berea este încã “strãlucitoare”
la 1°C dupã cinci luni la
temperatura ambientalã.
Aceastã perioadã de depozitare
de cinci luni este mai mult
decât suficientã comparativ cu
cele 110 zile cerute de majoritatea
pieþelor. Aºadar, datele de
la E7°C/4 ºi E7°C/0 aratã cã
Brewers Clarex este capabilã
sã producã o bere stabilã în
timp, printr-un proces de pro-
ducþie care omite în totalitate
faza tradiþionalã de stabilizare
la rece. Aceste date au fost
obþinute pentru bere fabricatã
100% din malþ, dar rezultatele
pot fi valide ºi pentru alþi înlocuitori
de malþ. Orezul sau
porumbul utilizate în fabricarea
berii ca alternativã ieftinã pentru
înlocuirea malþului includ
mai puþine proteine active în
trub ºi, ca rezultat, sunt mai
uºor de stabilizat.
Gustul ºi calitatea spumei
diferitelor tipuri de bere au fost
comparate cu tabelul corespunzãtor
standardului ISO 17025.
În acord cu acesta, dupã trei ºi
cinci luni perioadã de depozitare,
nu au fost gãsite diferenþe
senzoriale semnificative între
beri diferite. Analiza lor în funcþie
de calitatea spumei a arãtat
doar rezultate neglijabile.
Concluzie
Competiþia, costurile cu
energia aflate în creºtere ºi presiunea
pe profitabilitate în industria
berii din întreaga lume,
cer atenþie pentru toate posibilitãþile
de reducere a costurilor.
Au fost depuse multe eforturi
pentru simplificarea ºi
scurtarea procesului de obþinere
a berii concomitent cu
menþinerea calitãþii produsului
final. În mod tradiþional, pentru
obþinerea unei beri strãlucitoare,
stabile în timp, este esenþial
ca procesul de producþie sã
includã faza de stabilizare la
rece. Deºi durata acestei faze
Fig. 3. Valorile trubului (H90) pentru loturile diferite de bere depozitate pentru 5 luni la temperatura
ambientalã. Dupã examinarea vizualã, doar loturile E0°/4, E7°/4 ºi EP7°/0 au fost judecate
ca fiind „clare“.
de stabilizare la rece variazã,
temperatura de sub-zero grade
ºi volumele mari implicate,
presupun investiþii ridicate ºi
costuri mari cu energia pentru
acest segment din procesul de
obþinere a berii.
Existenþa datelor industriale
ilustreazã faptul cã tratamentul
obligatoriu cu PVPP/SHG
poate fi omis dacã se utilizeazã
Brewers Clarex. În acord cu
datele prezentate, Brewers
Clarex hidrolizeazã proteinele
active din trub, astfel încât
aglomerarea ºi precipitarea
acestora, cât ºi a polifenolilor
nu mai poate avea loc. Ca
rezultat, berile obþinute sunt
vizual clare ºi stabile în timp,
chiar dacã sunt produse fãrã
faza de stabilizare la rece.
Având în vedere faptul cã gustul
ºi spuma berii nu sunt afectate
în mod semnificativ în
urma procesului mai scurt de
obþinerere a berii, se poate concluziona
cã procesul de stabilizare
la rece în forma obiºnuitã
a devenit inutil. Nu mai trebuie
menþionat faptul cã procesul de
obþinere a berii scurtat implicã
reduceri substanþiale ale costurilor
de energie ºi capital.
Mai mult, în combinaþie cu
procesul de maturare accelerat,
perioada de producere a berii în
mai puþin de o sãptamânã a devenit
un target realizabil.
Referinþe
1. Narziss, L: „Rapid fermentation
and/or maturation in
German lager beers”, Ferment.
1990, 3”54-62.
2. Pajunen, E: ”Immobilized
yeast lager beer maturation:
DEAE-cellulose at Sinebrychoff”,
European Brewery Convention.
Monograph XXIV, EBC Symposium
Immobilized Yeast Applications
in the Brewing Industry,
Espoo, Finland, fachverlag
Hans Carl, Nürnberg 1995,
pp.24-40.
3. Godtfredsen, S.E. and
Ottesen, M.: ”Maturation of
beer with alpha-acetol-acetatedecarboxylase”,
Carlsberg Res.
Res. Commun. 1982, 47:93-102.
4. Hannemann, W.: ”Reducing
beer maturation time and
retaining quality”, MBAATQ,
2002, 39(3):149-155.
5. Miedl, M. and Bamforth,
C.W.: ”The relative importance
of temperature and time in the
cold conditioning of beer”,
J.Am.Soc.Brew.Chem. 2004,
62(2):75-78.
6. Goupy, P.; Hugues,M.;
Boivin, P. and Amioyt, M.J.:
”Antioxidant activity of barley
(Hordeum vulgare) and malt
phenolic compounds”, In 2nd
International Electronic Conference
on Synthetic Organic
Chemistry (ECSOC-2) September
1-30,1998.
7. Asano, K.; Shinnagawa, K.;
Hashimoto, N.: ”Characterization
of haze-forming proteins
of beer and their roles in chill
haze formation”, J.Am.Soc.
Brew.Chem 1982,40:147-154.
8. Edens, L.; Van der Laan,
J.M. and Craig, H.D: ”Chillhaze
formation: mechanisms and
prevention by proline-specific
proteases”, Brauwelt International
2005,23:157-162.
9. Charlton, A.J.; Haslam, E.
and Williamson, M.P.: ”Multiple
conformations of the prolinerich
protein/epigallocatechin
gallate complex determined by
time-average nuclear Overhauser
effects”, J.Am.Chem.Soc.
2202, 124:9899-9905.
10. Lopez, M. and Edens, L.:
”Effective prevention of chillhaze
in beer using an acid proline-specific
endoprotease from
Aspergillus niger”, J.Agric.
Food Chem. 2005, 53:7944-
7949.
11. Leiper, K.A.; Stewart,
G.G.; McKeown, I.P.: ”Beer
polypeptides and silica gel, Part
II.Polypeptides involved in foam
formation”, J.Inst.Brew. 2003,
109:73-79.
12. Roon-van, J; Craig, H.D;
Nguyen, M-T.: ”Studies of particles
sizes in beer treated with a
proline-specific protease which
prevents haze in beers” EBC
Proceedings, Venice 2007
(urmeazã sã fie publicat).
24 25
Nr. 102-2008 Nr. 102-2008