DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143486
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40043607
تاريخ النشر: 2025-02-23
المؤلف: Elia Myncke وآخرون
الموضوع الرئيسي: التخمير والتحليل الحسي
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية والحسية للبيرة غير الكحولية والبيرة منخفضة الكحول (NABLAB) التي تم إنتاجها باستخدام تسعة أنواع مختلفة من الخمائر التجارية السلبية للمالتوز والمالتوتريوز. تشير النتائج إلى أنه تم تحقيق إنتاج ناجح لـ NABLAB مع سلالات مثل SafBrew™LA-01 وSMARTBEV™ NEER® ومجموعة متنوعة من سلالات Pichia kluyveri، التي كانت معروفة بالإسترات الفاكهية وانخفاض امتصاص النيتروجين الأميني الحر (FAN). بالمقابل، أنتجت سلالات Saccharomyces cerevisiae مثل LalBrew®London وLalBrew®Windsor مستويات أعلى من الكحول وتم إدراكها على أنها أكثر مرارة بسبب انخفاض السكريات المتبقية. ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من وجود انخفاض كبير في الألدهيدات في الوورت، إلا أن بعض النكهات الوورتية استمرت، خاصة في البيرة المصنوعة باستخدام WLP603.
تخلص الدراسة إلى أن اختيار سلالة الخميرة يؤثر بشكل كبير على الملف الحسي لـ NABLAB، مع ظهور خصائص نكهة مميزة من سلالات مختلفة. على سبيل المثال، كانت النكهات الفينولية لـ SafBrew™LA-01 تشبه تلك الخاصة ببيرة القمح، بينما أنتجت سلالات P. kluyveri روائح معقدة وحلاوة. تبرز الأبحاث الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف للعتبات الحسية للمركبات المتطايرة في NABLAB وتقترح أن المكونات البديلة للتخمير، مثل المالتات الخاصة أو الحبوب غير المملوطة، يمكن أن تعزز من امتلاء البيرة واستقرارها. تعتبر هذه التحليل المقارن مصدرًا حيويًا للباحثين وأصحاب المصلحة في الصناعة في اختيار سلالات الخميرة المناسبة لإنتاج NABLAB.
مقدمة
تواجه صناعة التخمير حاليًا تحديات كبيرة، خاصة استجابة لتغير تفضيلات المستهلكين، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في استهلاك البيرة عبر الأسواق التقليدية من 2000 إلى 2019. شهدت دول مثل بلجيكا والمملكة المتحدة وألمانيا انخفاضات بنسبة 29% و29% و22% على التوالي (منظمة الصحة العالمية – المرصد الصحي العالمي، 2024). في ضوء هذه الاتجاهات، يركز صانعو البيرة بشكل متزايد على المشروبات غير الكحولية والمشروبات منخفضة الكحول (NABLAB)، مدفوعين بزيادة الطلب من المستهلكين على خيارات مغذية ولكن لذيذة (Statista، 2023). يصاحب ارتفاع NABLAB اهتمام متزايد بالبيرة الحرفية، حيث يسعى المستهلكون إلى نكهات فريدة وسرديات أصيلة. ومع ذلك، تواجه مصانع البيرة الصغيرة تحديات في إنتاج NABLAB بسبب التكاليف العالية المرتبطة بمعدات إزالة الكحول.
سلطت الأبحاث الأخيرة الضوء على إمكانيات الخمائر السلبية للمالتوز والمالتوتريوز (غير) Saccharomyces، التي يمكن أن تخمر بعض السكريات بينما تنتج مركبات نكهة مرغوبة، كبديل قابل للتطبيق لإنتاج NABLAB باستخدام طرق التخمير التقليدية (Lafontaine et al.، 2020؛ Salanță et al.، 2020). على الرغم من تسويق بعض هذه الخمائر، إلا أن هناك نقصًا في تحليل مقارن شامل لخصائصها الفيزيائية والكيميائية والحسية. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال إنتاج بيرة اختبار على نطاق 20 لترًا باستخدام تسعة خمائر تجارية سلبية للمالتوز والمالتوتريوز تحت ظروف محكومة. من المتوقع أن تعزز النتائج الفهم العلمي لإنتاج NABLAB وتوفر إطار مرجعي لتقييم سلالات الخميرة الجديدة، مما يساعد أصحاب المصلحة في الصناعة على اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن إنتاج NABLAB.
النتائج
في هذا القسم، يتم تقديم نتائج تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لتقييم (عدم) التشابهات بين سلالات الخميرة المختلفة بناءً على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيرة التي أنتجوها. يوضح الرسم البياني الثنائي الذي يوضح أول مكونين رئيسيين (PC1 وPC2) 64% من إجمالي التباين، كما هو موضح في الشكل 1A. يتم تقديم أوصاف مفصلة للخصائص الفيزيائية والكيميائية في الأقسام 3.1 و3.2، مع بيانات داعمة في الجداول 2 و3.
تتمثل إحدى النتائج المهمة في قابلية بعض سلالات الخميرة، وخاصة S. ludwigii، للتلوث أثناء عملية التخمير. أظهرت جميع البيرة المخمرة بواسطة S. ludwigii علامات عدوى، على الرغم من عدم وجود تلوث في مراحل التكاثر والوورت. بالمقابل، وُجد أن البيرة المخمرة بواسطة سلالات WSL-17 وWLP618 ملوثة بـ Pectinatus و/أو Megasphaera، كما تم تأكيده بواسطة مجموعة اختبار VERIFLOW® BREWMAP. يبرز هذا حساسية هذه السلالات من الخميرة للتلوث، وهي مشكلة لم تُلاحظ في 20 عملية تخمير أجريت مع سلالات خميرة أخرى. من المهم تفسير البيانات الفيزيائية والكيميائية لـ WSL-17 وWLP618 بحذر بسبب وجود العدوى، ولم يتم إجراء تقييمات حسية على هذه البيرة الملوثة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تسع سلالات خميرة لإنتاج البيرة غير الكحولية (NABLAB)، مع التركيز على قدراتها على التخمير وخصائصها الفيزيائية والكيميائية. تم اختيار الخمائر بناءً على توفرها في بلجيكا في عام 2021، وتمت معايير عملية التخمير لتقليد الممارسات الصناعية. شمل إنتاج الوورت عملية الطحن عند درجات حرارة مختلفة (72 درجة مئوية للخمائر السلبية للمالتوز و82 درجة مئوية للخمائر السلبية للمالتوتريوز)، مما أثر على تركيبة السكر ونتائج التخمير. من الجدير بالذكر أن درجة حرارة الطحن الأعلى أدت إلى تحول نحو أوليغوسكريدات أكثر تعقيدًا، بينما تم الحفاظ على الجاذبية الأصلية (OG) للوورت عند متوسط منخفض قدره 6.29 °P للحد من إنتاج الكحول.
أشارت نتائج التخمير إلى اختلافات كبيرة في امتصاص السكر وإنتاج الكحول بين سلالات الخميرة. أظهرت الخمائر المرجعية مثل W-34/70 وS-04 معدلات تخمير سكر أعلى، مما أدى إلى انخفاض السكريات المتبقية ومستويات الكحول، بينما أظهرت الخمائر السلبية للمالتوز قدرات تخمير محدودة، مما أدى إلى انخفاض محتوى الكحول (0.12-0.26% v/v). كما أبرزت الدراسة أن وقت التخمير اختلف بين السلالات، مما أثر على التركيب المتطاير للبيرة. بالإضافة إلى ذلك، كان امتصاص النيتروجين الأميني الحر (FAN) يعتمد على الخميرة، حيث أظهرت سلالات Saccharomyces امتصاصًا أعلى مقارنة بسلالات غير Saccharomyces، مما قد يؤثر على استقرار النكهة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية اختيار الخميرة وظروف التخمير في إنتاج بيرة منخفضة الكحول ذات خصائص حسية مرغوبة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143486
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40043607
Publication Date: 2025-02-23
Author(s): Elia Myncke et al.
Primary Topic: Fermentation and Sensory Analysis
Overview
This study investigates the physicochemical and sensory characteristics of non-and low-alcohol beers (NABLAB) produced using nine different commercial maltose- and maltotriose-negative yeasts. The findings indicate that successful NABLAB production was achieved with strains such as SafBrew™LA-01, SMARTBEV™ NEER®, and various Pichia kluyveri strains, which were noted for their fruity esters and low free amino nitrogen (FAN) assimilation. In contrast, Saccharomyces cerevisiae strains LalBrew®London and LalBrew®Windsor produced higher alcohol levels and were perceived as more bitter due to lower residual sugars. Notably, while there was a significant reduction in wort aldehydes, some worty flavors persisted, particularly in beers made with WLP603.
The study concludes that the choice of yeast strain significantly influences the sensory profile of NABLAB, with distinct flavor characteristics emerging from different strains. For instance, the phenolic flavors of SafBrew™LA-01 resembled those of wheat beers, while the P. kluyveri strains produced complex aromas and sweetness. The research highlights the need for further exploration of sensory thresholds for volatile compounds in NABLAB and suggests that alternative brewing ingredients, such as specialty malts or unmalted cereals, could enhance beer fullness and stability. This comparative analysis serves as a critical resource for both researchers and industry stakeholders in selecting appropriate yeast strains for NABLAB production.
Introduction
The brewing industry is currently navigating significant challenges, particularly in response to shifting consumer preferences, which have led to a notable decline in beer consumption across traditional markets from 2000 to 2019. Countries such as Belgium, the UK, and Germany experienced decreases of 29%, 29%, and 22%, respectively (World Health Organization – Global Health Observatory, 2024). In light of these trends, brewers are increasingly focusing on non-alcoholic and low-alcohol beverages (NABLAB), driven by a growing consumer demand for nutritious yet flavorful options (Statista, 2023). The rise of NABLAB is accompanied by a burgeoning interest in craft beers, as consumers seek unique flavors and authentic narratives. However, smaller breweries face challenges in producing NABLAB due to the high costs associated with dealcoholization equipment.
Recent research has highlighted the potential of maltose- and maltotriose-negative (non)-Saccharomyces yeasts, which can ferment certain sugars while producing desirable flavor compounds, as a viable alternative for NABLAB production using traditional brewing methods (Lafontaine et al., 2020; Salanță et al., 2020). Despite the commercialization of some of these yeasts, a comprehensive comparative analysis of their physicochemical and sensory properties remains lacking. This study aims to fill this gap by producing test beers on a 20 L scale using nine commercial maltose- and maltotriose-negative yeasts under controlled conditions. The findings are expected to enhance the scientific understanding of NABLAB production and provide a reference framework for evaluating new yeast strains, thereby aiding industrial stakeholders in making informed decisions regarding NABLAB production.
Results
In this section, the results of a Principal Component Analysis (PCA) are presented to assess the (dis)similarities among various yeast strains based on the physicochemical properties of the beers they produced. The biplot illustrating the first two principal components (PC1 and PC2) accounts for 64% of the total variance, as shown in Figure 1A. Detailed descriptions of the physicochemical properties are provided in Sections 3.1 and 3.2, with supporting data in Tables 2 and 3.
A significant finding is the susceptibility of certain yeast strains, particularly S. ludwigii, to contamination during the fermentation process. All beers fermented by S. ludwigii exhibited signs of infection, despite the absence of contamination in the propagate and wort stages. In contrast, beers fermented by strains WSL-17 and WLP618 were found to be contaminated with Pectinatus and/or Megasphaera, as confirmed by the VERIFLOW® BREWMAP test kit. This highlights the sensitivity of these yeast strains to contamination, a concern not observed in the 20 fermentations conducted with other yeast strains. It is important to interpret the physicochemical data for WSL-17 and WLP618 with caution due to the presence of infection, and no sensory evaluations were performed on these contaminated beers.
Discussion
In this study, nine yeast strains for non-alcoholic beer (NABLAB) production were evaluated, focusing on their fermentation capabilities and physicochemical properties. Yeasts were selected based on their availability in Belgium in 2021, and the fermentation process was standardized to mimic industrial practices. Wort production involved mashing at different temperatures (72 °C for maltose-negative yeasts and 82 °C for maltotriose-negative yeasts), which influenced the sugar composition and fermentation outcomes. Notably, the higher mashing temperature resulted in a shift towards more complex oligosaccharides, while the overall original gravity (OG) of the wort was maintained at a low average of 6.29 °P to limit alcohol production.
The fermentation results indicated significant differences in sugar assimilation and alcohol production among the yeast strains. Reference yeasts like W-34/70 and S-04 demonstrated higher sugar fermentation rates, resulting in lower residual sugars and alcohol levels, while maltose-negative yeasts showed limited fermentation capabilities, leading to lower alcohol content (0.12-0.26% v/v). The study also highlighted that the fermentation time varied among strains, impacting the volatile composition of the beers. Additionally, the assimilation of free amino nitrogen (FAN) was yeast-dependent, with Saccharomyces strains exhibiting higher uptake compared to non-Saccharomyces strains, which may affect flavor stability. Overall, the findings underscore the importance of yeast selection and fermentation conditions in producing low-alcohol beers with desirable sensory attributes.