Strategieën om de ijzeriname tijdens het brouwproces te reduceren met betrekking tot de smaakstabiliteit

Smaakstabiliteit is een belangrijk aspect van bierkwaliteit, maar blijft een grote uitdaging voor de brouwwetenschap en de brouwerijsector. De geleidelijke achteruitgang van de organoleptische kwaliteiten van bier tijdens het verouderen vermindert diens waarde aanzienlijk in verscheidene opzichten, waaronder de marktaantrekkelijkheid, smakelijkheid en algemene drinkbaarheid. Hoewel bier van nature instabiel is vanwege zijn complexe samenstelling, kunnen strategische maatregelen worden genomen om de initiële versheid van het product te verbeteren en de snelheid van de smaakafbraak te vertragen. Het hoofddoel van dit proefschrift was om dit probleem tegen te gaan door specifiek de nadelige effecten van overgangsmetalen (ijzer, koper en mangaan) aan te pakken, aangezien deze fungeren als katalysatoren bij het genereren van schadelijke radicalen via Fenton- en Haber-Weiss-reacties. Door deze metaalionen te sequestreren en vervolgens te verwijderen met chelatoren, kunnen hun schadelijke effecten vanaf het maischen worden vermeden. In totaal werden negentien chelatoren onderzocht op hun vermogen om filtreerbare complexen te vormen met overgangsmetalen in brouwrelevante omstandigheden. Deze omvatten EDTA, citroenzuur, wijnsteenzuur, quercetine, chlorogeenzuur, ferulinezuur, galluszuur, fytinezuur, looizuur, evenals extracten van groene thee, granaatappel, druivenpit, reishi, kaneel, kurkuma, mariadistel, ginkgo, pompelmoespit en framboos.

In de initiële modelstudie bleek dat een voor wort typische pH van 5.60 een gunstigere omgeving bood voor de verwijdering van overgangsmetalen door complexvorming dan een bier-pH van 4.30. Van de eerste negen opgelijste chelatoren bleek looizuur (een polyfenol met hoog moleculair gewicht) het meest effectief. Bij wort-pH verwijderde het ijzer en koper aanzienlijk uit de oplossing na 0.2 µm microfiltratie (-94.0 % Feᴵᴵ, -96.8 % Feᴵᴵᴵ, -98.3 % Cuᴵᴵ) in vergelijking met chelatorvrije controlestalen. Ook andere chelatoren vertoonden merkbare effecten bij pH 5.60, zij het in mindere mate, namelijk quercetine (-34.6 % Feᴵᴵ, -96.2 % Feᴵᴵᴵ), galluszuur (-72.6 % Feᴵᴵᴵ, -39.9 % Cuᴵᴵ), chlorogeenzuur (-90.2 % Feᴵᴵᴵ) en ferulinezuur (-9.4 % Feᴵᴵ, -11.6 % Feᴵᴵᴵ). Fytinezuur vertoonde een ongewenste eigenschap in het cheleren van zink (-70.3 % Znᴵᴵ). Ondanks het vormen van complexen leidde EDTA, citroenzuur en wijnsteenzuur niet tot een verlaging van de metaalconcentraties, omdat de chelaten de microfilter doordrongen.

Een vervolgstudie, waarin de werking van alle negentien chelatoren werd geëvalueerd in wort tijdens het maischen op laboratoriumschaal, bevestigde opnieuw de significante invloed van pH op de werkzaamheid van chelatoren en de metaalbelasting van het wort. Aangezuurd maischen leidde tot wort met hogere gehaltes aan ijzer, mangaan en zink; met toenames van respectievelijk 230 %, 320 % en 150 % wanneer de pH van het beslag werd verlaagd van 6.0 naar 5.0. De effectiviteit van looizuur, zoals waargenomen in de wort-bufferoplossing, werd bevestigd in wort voor ijzer, maar niet voor koper. Terwijl geen van de overige chelatoren uit het initiële onderzoek hun vermogen behielden om het gehalte aan overgangsmetalen in het geklaarde wort substantieel te verlagen, werden er twee nieuwe chelatoren, groene thee en granaatappelextract, ontdekt onder de tien alternatieve extracten die in dit onderzoek werden getest. Vooral granaatappelextract (met 90 % ellaginezuur) bleek opmerkelijk in staat het ijzergehalte te verlagen en de vorming van radicalen in het wort te onderdrukken. Met een beslagtoevoeging van 60 mg/L zorgde het voor een circa 80 % reductie in beide variabelen, vergeleken met chelatorvrije controles.

Het laatste onderzoek onderzocht de effecten van het toevoegen van looizuur, groene thee en granaatappelextract aan pilootschaal-maischen en ontdekte dat alle drie de toevoegingen effectief waren in het verlagen van ijzerconcentraties tijdens het brouwen. Van de twaalf uitgevoerde proeven toonden de addities van granaatappelextract opnieuw de hoogste effectiviteit, met een reductie van bijna 90 % van het ijzergehalte en 80 % van de radicaalconcentratie in het finale wort. Gemiddeld leidde de toevoeging van deze chelatoren tot een vermindering van 40-60 % van de totale aldehyden na het koken. In het algemeen suggereren de bevindingen dat natuurlijke chelatoren de bierkwaliteit en smaakstabiliteit kunnen verbeteren door de vorming van radicalen tijdens het brouwen te verminderen en de concentratie van overgangsmetalen en aldehyden in het eindproduct te verlagen.