Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Wheat flour, water, yeast and salt are essential bread ingredients. The main biopolymer types of wheat flour are the glucose polymers of starch, amylose and amylopectin, and the gluten proteins. During storage, bread becomes unacceptable for the consumer. It is generally accepted that crystallization of amylose during cooling and recrystallization or retrogradation of amylopectin during storage contribute to bread crumb texture and how it evolves in time, but it is also clear that these structural changes in the starch fraction alone cannot fully explain the crumb firming mechanism. Gluten is somehow involved in bread firming, and changes in water content and distribution due to drying of bread, moisture migration from crumb to crust and/or moisture redistribution between the different bread constituents are believed to further impact crumb firmness. Moreover, starch and gluten are immiscible. Despite its potential contribution to moisture redistribution within bread crumb and, thus, to crumb firmness, this incompatibility has never been investigated in the context of bread storage. Since water related phenomena seem to be involved in crumb firming, the use of time domain (TD) proton Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) to assess bread aging seems promising in this respect. However, prior to the start of this work, no standard 1H NMR methodology existed for studying changes in proton mobility of water and biopolymers in food products, resulting in often confusing interpretations of experimental results.When certain alfa-amylases, i.e. enzymes that hydrolyze starch chains, are added to the bread recipe, crumb firmness is reduced. In addition, shorter baking times, lower baking temperatures or cool storage (at 5 °C), all impact the starch fraction and crumb firmness as well, pointing to an important role of starch reorganization for crumb firmness during storage. However, no consensus exists about the exact interactions between the starch, gluten and water fractions during bread storage that result in crumb firming.Against this background, the aim of the present dissertation was to determine the relation between water dynamics, biopolymer interactions and crumb firmness, and to further unravel the mechanism whereby bread crumb firms. The latter was done by using several alfa-amylases, process and storage conditions. In a first part of this work, a TD 1H NMR method was optimized for interpreting proton distributions of bread. By studying unheated and heated starch, gluten and flour model systems, starch gelatinization and gluten polymerization related changes in proton distributions were identified. Six and two different populations were detected for fresh bread crumb and crust, respectively, and assigned to certain categories of protons based on the results of the model systems. The 1H NMR method was then used in combination with Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray diffraction and texture studies to further unravel the interactions between starch, gluten and water fractions that cause crumb firming during bread storage. Amylopectin recrystallization resulted in formation of a continuous, rigid, semi-crystalline network that included water in its structure. This water was withdrawn from the amorphous networks, including the gluten network, and became unfreezable. Furthermore, it was found that the thermodynamic immiscibility of starch polymers and gluten resulted in water diffusion from gluten to starch. Together with crumb to crust moisture migration, this water redistribution partially dehydrated the gluten network during bread storage. By combining the obtained results, a profound view on the bread firming mechanism was proposed. In this view, the increase in crumb firmness during the first days of storage is largely attributed to amylopectin recrystallization, while further increase in firmness at later storage times is caused by stiffening of the gluten network when its moisture content (MC) drops below a critical value of 35% for it to be fully plasticized. Although quantitative information on amylopectin recrystallization is more accurately obtained with DSC, 1H NMR provides a good estimate of both the extent of amylopectin crystal formation and changes in water distribution during storage. To further verify the proposed crumb firming mechanism, three alfa-amylases were added to the bread recipe. These enzymes differently impacted the starch (re)crystallization behavior and the resulting network organization in fresh and stored bread crumb. This way, the importance of the starch mesoscale network organization for crumb texture properties was further investigated. The most prominent effect of the maltotetraose forming thermostable alfa-amylase from Pseudomonas saccharophila was an 8% loaf volume increase, which led to a crumb firmness reduction by nearly 20% after 168 h of storage. The starch structure was not extensively impacted and amylopectin retrogradation still occurred when using this enzyme. In contrast, addition of Bacillus subtilis alfa-amylase, an enzyme that hydrolyzes the starch chains internally, resulted in extensive starch degradation and, therefore, in structure collapse and undesirable sticky bread crumb. Its use, though, provided further evidence for a fringed micellar network organization of starch in bread crumb during storage. The best anti-firming results were obtained when adding a Bacillus stearothermophilus maltose forming alfa-amylase to the bread recipe. Despite a 25% decrease in initial crumb resilience, it slightly increased bread volume (by approximately 3%) and prevented amylopectin retrogradation and, thus, formation and reinforcement of a prominent starch network during storage without collapse of the crumb structure. In a final part of this work, changes in the starch fraction were induced by using altered baking and storage conditions. Firstly, reducing the baking time from 24 to 9 min led to a less prominent amylose and gluten network. During storage, amylopectin retrograded less, resulting in a less prominent starch network that included less water. This led to a smaller increase in crumb firmness and a smaller decrease in crumb resilience. Secondly and in contrast, lowering the storage temperature from 23 to 4 °C increased the rate of amylopectin crystal formation. This resulted in a more prominent and rigid starch network that included more water and that was responsible for larger changes in crumb firmness and resilience. In both of the above cases, crumb MC remained high. Crumb firmness was then largely determined by the strength of the starch network, which, in turn, depended on the degree of amylopectin recrystallization. Thirdly, bread was only partially baked or parbaked and then stored at room, refrigerator or subzero temperatures prior to final baking. The properties of the fully baked parbaked (FBPB) bread loaves depended on changes in their parbaked (PB) counterparts. The extent of retrogradation during intermediate storage of PB bread loaves together with crumb MC determined initial proton mobility and resilience of fresh FBPB bread loaves. In addition, amylopectin retrogradation during storage of FBPB bread appeared to be affected by its crumb MC. In spite of ice crystal formation during frozen storage of PB bread which impacted water distribution of the FBPB counterpart, this FBPB bread had a longer shelf life than FBPB bread obtained from PB bread stored at refrigerator or room temperature. In conclusion, the presented view on the relation between starch structure, water redistribution and crumb firmness maintains that besides amylopectin retrogradation, changes in water distribution contribute to the crumb firming mechanism. The bread shelf life can then be improved by using additives, altered processes or other storage conditions that result in changes in starch structure or water distribution.

academic collection --- 664.6 --- Baking. Bread. Flour confectionery --- Theses --- 664.6 Baking. Bread. Flour confectionery

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Sinds enkele jaren wordt er veel onderzoek verricht naar phytochemicaliën omwille van hun extra-nutritionele gezondheidseffecten, zoals bv. anti-oxidantia. Glucosinolaten, aanwezig in relatief hoge concentraties in Brassicaceae, behoren tot deze phytochemicaliëen. Na hydrolyse door myrosinase kunnen er verbindingen gevormd worden met een gezondheidsbevorderend effect. Tegenover het gezondheidseffect staat dat de invloed op geur en smaak vaak als negatief wordt beschouwd. In intact weefsel zijn myrosinase en glucosinolaten gescheiden zodat weefselschade nodig is, bv. door de voedselverwerking, opdat de actieve verbindingen gevormd worden. Vaak ondergaan de glucosinolaatbevattende groenten echter een warmtebehandeling, die de inactivatie van myrosinase tot gevolg heeft alvorens de voordelige verbindingen gevormd zijn. Een alternatief voor warmtebehandeling is een hoge hydrostatische drukbehandeling (HHP). In combinatie met milde temperatuur kan deze gebruikt worden om een veilig voedingsproduct te creëren met een verlengde houdbaarheid. In dit werk werd nagegaan of het mogelijk is om in een voedingsproduct met endogene glucosinolaten na een HHP/T behandeling een hoger gezondheidsbevorderend potentieel te bekomen dan na de traditionele warmtebehandelding. In het eerste deel van dit werk werd de invloed van temperatuur en HHP/T op de activiteit en stabiliteit van mosterdzaad (S. alba) myrosinase in een buffer en in broccolisap bestudeerd. Het S. alba myrosinase werd geïsoleerd en gekarakteriseerd als een complex met subeenheden van 17 tot 67 kDa en een pI tussen 5.2 en 5.5. Een kinetische studie van de thermische stabiliteit (65-75°C), toonde aandat S. alba myrosinase thermolabiel is. Daarentegen is dit enzym zeer drukstabiel, aangezien er geen verlies van activiteit was na een isotherme/isobare behandeling van 50 min bij 50°C en 700 MPa. De activiteit van mosterdzaadmyrosinase werd beïnvloed door pH, ascorbinezuur, en in geringe mate door MgCl2. Bij atmosferische druk was de optimale temperatuur voor S. alba myrosinase activiteit in een buer (pH 6.5) en in broccolisap 60°C. Een verhoging van de druk tot 200 MPa verhoogde de activiteit. In de buffer daalde de optimale temperatuur bij verhoogde druk tot 40°C. Het mosterdzaadmyrosinase reageerde anders in de buffer dan in het broccolisap, zowel bij de activiteits- als de stabiliteitsstudie. In het tweede deel van dit werk werd met endogeen broccolimyrosinase gewerkt. Het effect van thermische en HHP/T behandelingen op de stabiliteit en activiteit werd bestudeerd in broccolisap en vervolgens gevalideerd in broccoliroosjes. Zowel in sap (45-60°C) als in weefsel (50-60°C) werd een kinetische studie van de thermische en van de HHP/T (50-600 MPa, 10-60°C) stabiliteit uitgevoerd waarna er een model geformuleerd werd om de druk- en temperatuursafhankelijkheid van de inactivatie snelheidsconstante te beschrijven. In vergelijking met het S. alba myrosinase was het broccolimyrosinase temperatuur- en druklabiel in beide matrices. Ook het effct van druk en temperatuur op de activiteit van broccolimyrosinase werd bestudeerd. Een milde drukbehandeling kan gebruikt worden om de broccolimyrosinase activiteit te stimuleren. Aangezien er weefselschade nodig is opdat hydrolyse van de glucosinolaten door myrosinase kan optreden, werd het effect van thermische en HHP/T behandelingen op broccoliroosjes nagegaan. Er werd vastgesteld dat een milde HHP/T behandeling reeds celschade kan induceren. Via een HHP/T behandeling moet het mogelijk zijn om actief myrosinase in contact te brengen met de glucosinolaten en zo de gezondheidsbevorderende verbindingen te vormen. Dit is moeilijker voor thermische behandelingen aangezien celpermeabilisatie pas optreedt onder condities waarbij myrosinase geïnactiveerd wordt. Het is niet alleen belangrijk dat de actieve componenten gevormd worden, ze moeten ook behouden blijven tot consumptie. Daarom werd de stabiliteit van twee isothiocyanaten, sulforafaan en phenethylisothiocyanaat, bestudeerd in broccolisap. Er werd vastgesteld dat beide temperatuurlabiel, maar drukstabiel zijn. Tenslotte werden er HHP/T condities gekozen waarbij op basis van de vorige resultaten verwacht werd dat er glucosinolaatconversie zou optreden in broccoliroosjes en werd het effect van die behandelingen op het glucosinolaatgehalte en het type hydrolyseproducten nagegaan. Milde HHP/T behandelingen kunnen gebruikt worden om glucosinolaathydrolyse te induceren. De alifatische hydrolyseproducten die tijdens de behandeling gevormd worden konden echter niet gedetecteerd worden. Uit de indoolglucosinolaten werden tijdens de behandelingen in dezelfde mate ascorbigen en indoololigomeren gevormd. Tijdens autolyse (1u) van de behandelde stalen werden de glucosinolaten verder omgezet, behalve na koken. Een hogedruk behandeling heeft een positief effect aangezien er na behandeling meer glucosinolaten omgezet worden in de gezondheidsgerelateerde isothiocyanaten. Tijdens autolyse is ascorbigen het voornaamste indoolproduct,dat gevormd wordt. Het type hydrolyseproduct dat gevormd wordt is belangrijk aangezien verschillende producten een verschillend anticarcinogeen effect hebben. Aangezien het soort behandeling een effect heeft op het type product dat gevormd wordt, is de keuze van een goede behandeling belangrijk om zo de meest voordelige componenten te vormen. Omdat er geen methode voorhanden was om isothiocyanaten te identificeren en te kwantificeren met capillaire chromatografie werd er een methode geïmplementeerd. In deze methode werden de isothiocyanaten eerst geextraheerd en vervolgens gederivatiseerd met isopropylamine om de detectielimiet te verlagen. Er werd aangetoond dat deze methode kan worden toegepast om het isothiocyanaatgehalte van broccolizaden te bepalen. Voordat deze methode toepasbaar is op broccoliroosjes is echter bijkomend onderzoek nodig. In recent years, many phytochemicals are being researched because of their extra-nutritional health value, such as anti-oxidantia. Glucosinolates are such phytochemicals, which are present in high amounts in Brassicaceae. After hydrolysis by myrosinase, products are formed that are considered to be beneficial to human health, but can also exert an effect on taste and odor, often considered negative. In intact tissue, myrosinase and glucosinolates are separated, so before these active compounds can be formed tissue disruption has to occur, e.g. by food processing. However, often the glucosinolate containing vegetable is heat processed, causing myrosinase inactivation before the hydrolysis products can be formed. An alternative to heat processing is the use of high hydrostatic pressure (HHP). In combination with elevated temperature, HHP can be used to obtain a safe food product with an extended shelf life. In this work, the objective was to evaluate whether HHP/T treatments can be used to obtain glucosinolate containing products with a higher beneficial health potential than the heat treated vegetables. In the first part of this work, the influence of temperature and HHP/T on the activity and stability of mustard seed (S. alba) myrosinase was studied in a buffer system and in broccoli juice. The S. alba myrosinase was isolated and characterized as a large complex with a pI between 5.2 and 5.5 consisting of subunits of 17, 21, 25, 36, 47 and 67 kDa. The thermal stability was studied on a kinetic basis (65-75°C) and indicated that this enzyme is thermolabile. The pressure stability study showed this enzyme to be very barostable since even after a 50 min treatment at isobaric isothermal conditions at 50°C/700 MPa there was no decline in myrosinase activity. The activity of mustard seed myrosinase was influenced by pH, ascorbic acid and to a small extent by MgCl2. At atmospheric pressure, the optimal temperature for S. alba myrosinase activity in a buffer at pH 6.5 and in broccoli juice was 60°C while at elevated pressure, the reaction rate increased until 200 MPa. In the buffer, the optimal temperature at elevated pressure shifted to 40°C. Mustard seed myrosinase behaves different in a model system than in broccoli juice, both regarding to activity and stability. The second part of this work was focussing on endogenous broccoli myrosinase. The stability and activity during combined HHP/T treatments was first studied in broccoli juice and thereafter validated in broccoli heads. Both in juice (45-60°C) and in tissue (50-60°C) the thermal and the combined pressure and temperature dependence (50-600 MPa, 10-60°C) of the broccoli myrosinase inactivation was studied on a kinetic basis and a model was formulated to describe the temperature and pressure dependence of the inactivation rate constant. In comparison with mustard seed myrosinase, broccoli myrosinase is pressure and temperature labile in both matrices. Besides stability, also the effect of pressure and temperature on activity of myrosinase in broccoli juice was studied. A mild pressure treatment could be used to stimulate myrosinase activity. Since tissue disruption is necessary for myrosinase to hydrolyse the glucosinolates, the effect of thermal and HHP/T treatments on cell lysis of broccoli head tissue was examined. It was observed that a mild HHP/T treatment could already inflict cell damage. In this way it is possible to bring active myrosinase in contact with the glucosinolates to assure the formation of health beneficial products. This is more difficult for thermal treatments, where cell permeabilisation only starts at temperatures that inactivate the endogenous broccoli myrosinase. It is not only important that the active compounds are formed, they should also be retained till consumption. Therefore the stability of two isothiocyanates, sulforaphane and phenethyl isothiocyanate, was studied in broccoli juice. It was found that both were temperature labile, but pressure stable. To conclude the broccoli work, HHP/T conditions were chosen whereby glucosinolate conversion should take place and the effect on glucosinolate content and on the type of hydrolysis products formed was investigated. It was observed that mild HHP/T treatments can be used to induce glucosinolate hydrolysis. The products from the aliphatic glucosinolates seem to disappear from the broccoli during handling of the samples after treatment. During the treatments, the indole glucosinolates give rise to ascorbigen and indole oligomers in similar amounts. During autolysis (1h) of the treated samples, glucosinolates are further hydrolyzed, except after cooking. A high pressure treatment has a positive effect since more of the glucosinolates are turned over in the beneficial isothiocyanates afterward. During autolysis, the main indole hydrolysis product formed is ascorbigen. The type of hydrolysis product formed is important since different products have different anticarcinogenic properties. Since processing can have an effect on the type of products that are formed, appropriate processing conditions can be chosen to obtain the most beneficial compounds. Because no method was available to identify and quantify isothiocyanates through capillary chromatography, such a method was implemented. In this method, the isothiocyanates were first extracted with ethylacetate followed by derivation with isopropylamine to increase the detection and quantification limit. The thioureas created could be separated by capillary chromatography. This method could be applied to broccoli seeds, but further research is necessary before it can be applied to broccoli heads. Hogedruk als alternatief voor thermische behandeling om gezondheidscomponenen in broccoli te behouden Sinds enkele jaren wordt er veel onderzoek verricht naar phytochemicaliën omwille van hun extra-nutritionele gezondheidseffecten, zoals bv. anti-oxidantia. Glucosinolaten, aanwezig in de kolenfamilie, behoren tot deze phytochemicaliën. Na omzetting door het enzym myrosinase kunnen er verbindingen gevormd worden met een gezondheidsbevorderend effect, zoals isothiocyanaten. Daar tegenover staat dat de invloed op geur en smaak vaak als negatief wordt beschouwd. In intact weefsel zijn myrosinase en glucosinolaten gescheiden zodat weefselschade nodig is, bv. door de voedingsverwerking, opdat de gezonde verbindingen gevormd zouden worden. Vaak ondergaan de glucosinolaatbevattende groenten echter een warmtebehandeling, die de inactivatie van myrosinase tot gevolg heeft alvorens de voordelige verbindingen gevormd zijn. Een alternatief voor warmtebehandeling is een hoge hydrostatische drukbehandeling (HHP). In combinatie met milde temperatuur kan deze gebruikt worden om een veilig voedingsproduct te creëren met een verlengde houdbaarheid. In dit werk werd nagegaan of het mogelijk is om in een voedingsproduct dat glucosinolaten bevat na een HHP/T behandeling een hoger gezondheidsbevorderend potentieel te bekomen dan na de traditionele warmtebehandelding. In het eerste deel van dit werk werd de invloed van temperatuur en HHP/T op de activiteit en stabiliteit van mosterdzaad (S. alba) myrosinase bestudeerd. De kinetische stabiliteitsstudie toonde aan dat mosterdzaadmyrosinase thermolabiel maar zeer drukstabiel is. De activiteit van mosterdzaadmyrosinase werd beïnvloed door pH, ascorbinezuur, temperatuur en druk. Bij atmosferische druk was de optimale temperatuur voor S. alba myrosinase activiteit 60°C en de activiteit nam toe met een verhoging van de druk tot 200 MPa. In het tweede deel van dit werk werd met broccolimyrosinase gewerkt. Het effect van thermische en HHP/T behandelingen op de stabiliteit en activiteit werd bestudeerd in broccolisap en vervolgens gevalideerd in broccoliroosjes. Zowel in sap (45-60°C) als in intact weefsel (50-60°C) werd een kinetische studie van de thermische en de gecombineerde temperatuur-druk (50-600 MPa, 10-60°C) stabiliteit uitgevoerd. Er werd een model geformuleerd om de druk- en temperatuursafhankelijkheid van de inactivatie snelheidsconstante te beschrijven. In vergelijking met het mosterdzaadmyrosinase was het broccolimyrosinase temperatuur- en druklabiel in beide matrices. Een milde drukbehandeling kan dan weer gebruikt worden om de broccolimyrosinase activiteit te stimuleren. Verder werd er nagegaan onder welke condities myrosinase en de glucosinolaten in contact konden gebracht worden. Het is niet alleen belangrijk dat de actieve componenten gevormd worden, ze moeten ook behouden blijven tot consumptie. Daarom werd de stabiliteit van twee isothiocyanaten bestudeerd in broccolisap. Er werd vastgesteld dat beide temperatuurlabiel, maar drukstabiel zijn. Tenslotte werden er HHP/T condities gekozen waarbij op basis van de vorige resultaten verwacht werd dat er glucosinolaatomzetting zou optreden in broccoliroosjes en werd het effect van die behandelingen op het glucosinolaatgehalte en het type reactieproducten nagegaan. Milde HHP/T behandelingen kunnen gebruikt worden om glucosinolaatomzetting te induceren. Een hogedruk behandeling heeft een positief effect aangezien er na behandeling meer glucosinolaten omgezet worden in de gezondheidsgerelateerde verbindingen. Aangezien het soort behandeling een effect heeft op het type product dat gevormd wordt, is de keuze van een goede behandeling belangrijk om zo de meest voordelige componenten te vormen.

Academic collection --- 664.84 --- 664.8.039.3 --- 664.8.039.3 Preservation by pressure --- Preservation by pressure --- 664.84 Preservation of other vegetables, legumes --- Preservation of other vegetables, legumes --- Theses

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

664.85 --- Preservation of fruit (including nuts). Jams --- Theses --- 664.85 Preservation of fruit (including nuts). Jams

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Vegetables --- Aliment préparé --- Prepared foods --- Produit frais --- Fresh products --- Contamination biologique --- Biological contamination --- Innocuité des produits alimentaires --- Food safety --- Agent de conservation --- Preservatives --- Conditionnement --- Packaging --- 664.019 --- 664.84 --- 664.022.3 --- Faults and defects of preserved foodstuffs. Food contamination. Contaminants --- Preservation of other vegetables, legumes --- Food additives --- Theses --- 664.022.3 Food additives --- 664.84 Preservation of other vegetables, legumes --- 664.019 Faults and defects of preserved foodstuffs. Food contamination. Contaminants

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

De meeste vluchtige fenolen in bier zijn afkomstig van de grondstoffen die gebruikt worden tijdens het brouwproces. De aroma-actieve fenolen 4-vinylfenol (4VP) en 4-vinylguaiacol (4VG) worden echter hoofdzakelijk gevormd tijdens de fermentatie door brouwersgist. De aanwezigheid van deze componenten is ongewenst in pilsbier. Hierdoor werden ze historische beschouwd als off-flavours . Ze maken echter essentieel deel uit van het karakteristieke aroma van vele blonde speciaalbieren, witbieren en andere tarwebieren waar ze een kruidig of gerookt aroma aan de betreffende bieren verlenen. De laatste jaren worden deze smaakcomponenten in toenemende mate prominent aangetroffen in het aroma van Belgische speciaalbieren. Alhoewel sommige brouwers de aanwezigheid van deze componenten duidelijk wensen in (sommige van) hun bieren, brengen ze het aromaprofiel van vele andere bieren, door hun soms overheersende aroma, uit balans. Er is weinig geweten over de dynamiek van de vrijzetting van hun precursoren (de fenolzuren p -coumarinezuur en ferulinezuur) tijdens het brouwproces en de interactieve rol die de mouteigen enzymen hierbij kunnen spelen. Karakterisering van de betrokken enzymen en onderzoek naar de invloed van de procesparameters tijdens de bierproductie op de vrijstelling van de precursoren en de daaropvolgende omzetting tot vluchtige fenolen is nodig om de brouwers toe te laten de gehaltes aan fenolzuren en vluchtige fenolen te beheersen afhankelijk van de beoogde bierstijl en om een constante batch-to-batch kwaliteit te kunnen afleveren. Vooreerst werd een analytische methode (RP-HPLC-ECD) op punt gesteld en gevalideerd die gebruikt kan worden voor de bepaling van deze componenten en hun precursoren in wort en bier. Deze methode werd gebruikt voor een grootschalige analyse van Belgische speciaalbieren om het voorkomen van vluchtige fenolen en hun precursoren in verschillende bierstijlen in kaart te brengen. Geur- en smaakdrempels werden bepaald in water en in verschillende biermedia om de impact van deze aromacomponenten op het bieraroma te bepalen. Vervolgens werd de evolutie van fenolzuren en vluchtige fenolen opgevolgd tijdens het volledige bierproductieproces om realistische controlepunten te identificeren. Er werd een grote variabiliteit in het fenolzuurgehalte tussen verschillende moutvariëteiten gevonden. Ook werden verschillen aangetroffen tussen gelijke moutvariëteiten afkomstig van verschillende mouterijen. Dit wijst op het belang van de keuze van een gepaste moutvariëteit wanneer men het uiteindelijk gehalte aan vluchtige fenolen in bier wenst te beheersen. De esterase- en endoxylanase-activiteit van de mout alsmede het gehalte aan estergebonden fenolzuren in wort werden geïdentificeerd als verklarende factoren voor het finale gehalte aan vrije fenolzuren in wort. Eveneens na de keuze van de gepaste moutvariëteit is er nog ruimte voor de beheersing van de uiteindelijke fenolzuurconcentratie in wort. Doordat fenolzuren deels worden vrijgezet door een enzymatische reactie tijdens het brouwen, kan men door variatie van allerhande procesparameters in de brouwzaal, het gehalte aan fenolzuren in bier beïnvloeden. Vrije fenolzuren in wort zijn beschikbaar voor decarboxylatie tot aroma-actieve fenolen. Deze decarboxylatie kan zowel thermisch als enzymatisch geïnitieerd worden. Voor de soms hoge gehaltes aan vluchtige fenolen die vaak aangetroffen worden in blonde speciaalbieren, volstaat thermische decarboxylatie tijdens bvb. het wortkoken, niet als verklarende factor. Hiervoor is een fermentatie met een Pad1-actieve giststam noodzakelijk. Deze enzym-activiteit ( phenylacrylic acid decarboxylase) werd met een grote incidentie aangetroffen in hoge gisten. De mate waarin verschillende giststammen in staat zijn om fenolzuren te decarboxyleren verschilt echter sterk. Dit maakt dat de keuze van een geschikte giststam zeer belangrijk bij de optimalisatie van vluchtige fenolen in bier. De activiteit van het Pad1-enzym is maximaal naar het einde van de gisting toe, wanneer alle vergistbare suikers bijna verbruikt zijn. Dit suggereert dat PAD1 betrokken is in het stressmetabolisme van gist dat geactiveerd wordt bij substraatuitputting. Er was een duidelijk verband tussen de fenolzuurconcentratie van wort en de uiteindelijke concentratie aan vluchtige fenolen in bier, wat er op duidt dat de optimalisatie van het fenolzuurgehalte in wort een realistische optie is wanneer men het gehalte aan vluchtige fenolen wenst te beheersen. Fermentaties op pilootschaal toonden aan dat technieken geassocieerd met modern gistmanagement in cilindroconische fermentatietanken, een grote invloed hebben op het gehalte aan 4VG in bier. Finaal werden de oorzaken van de daling van de 4VG concentratie tijdens de bierbewaring achterhaald. Een nieuwe vanille-achtige component in bier, apocynol, werd geïdentificeerd als het belangrijkste degradatieproduct van 4VG tijdens de bierveroudering. Deze component wordt gevormd door de zuur-gekatalyseerde hydratatie van de dubbele binding in de zijketen op de aromatische ring van 4VG. Wanneer er zuurstof aanwezig is in de flessenhals tijdens de bierbewaring kan 4VG ook deels geoxideerd worden tot vanilline. Beide reactiemechanismen kunnen aanleiding geven tot het vanille-achtig aroma dat ontstaat in sommige bieren tijdens de bewaring. Among the flavour-active volatile phenols in beer, most of them originate from the raw materials used in the brewing process. Only some of them can be formed by yeast activity, namely 4-vinylguaiacol (4VG) and 4-vinylphenol (4VP). The presence of these volatile phenolic compounds is considered undesirable when present in excessive concentration in bottom-fermented pilsner beers, hence the term "phenolic off-flavour" (POF). It is attributed to beers with a strong medicinal, clove-like aroma. Despite being historically catalogued as an off-flavour, these compounds are known to be essential flavour contributors to the characteristic aroma of Belgian white beers (made with unmalted wheat), German Weizen beers (made with malted wheat) and Rauch beers. In recent years, volatile phenolic flavour compounds have been increasingly encountered in Belgian specialty beers. While some brewers wish for a clear phenolic note in (some of) their beers, others do not aim for their, sometimes overwhelming, presence in the taste pallet of beer. Little is known of the dynamics behind the release of their precursors during brewing, the interactive role of native barley enzymes underlying this release and the subsequent decarboxylation to the flavour-active compounds during wort fermentation. Also the causes of the temperature dependent decrease of 4VG during beer conservation need to be elucidated. The suitability of a simple and rapid isocratic RP-HPLC method with amperometric detection for the simultaneous detection and quantification of hydroxycinnamic acids and their corresponding aroma-active volatile phenols in wort and beer is developed and validated. The method was used to perform an extensive survey on the occurrence of hydroxycinnamic acids (HCA) and volatile phenols in a range of beer styles. Odour and flavour thresholds of 4VG determined in a diverse range of beer styles confirmed the contribution of 4VG to the overall flavour perception of many top-fermented specialty beers. HCA and volatile phenols are monitored through out the beer production process to identify realistic control points for the final volatile phenol level in beer. A large variability in HCA content between different barley malt varieties and their corresponding worts was observed. Differences were also found between free FA levels from identical malt varieties originating from different malt houses. This demonstrates the importance of selecting a suitable malt variety. It was shown that only a small part of the HCA in malt is transferred to wort during mashing, while the lion share remains in the spent grains. Free HCA in wort are both water-extracted and enzymatically released by cinnamoyl esterase activity. Esterase activities clearly differ between different barley malt varieties, as do other AX-degrading enzyme activities. The release of ferulic acid during mashing did not only depend on the esterase activity, but also on the amount of esterbound ferulic acid initially present in the wort and on the endoxylanase activity. Apart from the choice of a suitable barley malt variety, final HCA concentrations in wort are also seriously affected by brew house operations. A clear difference in temperature and pH dependence between the release of the water-extracted and enzymatically hydrolysed fraction was found. In contrast to the water-extracted fraction, the hydrolysis of esterbound FA is subject to close technological control. To contribute to the odour and taste pallet of specialty beers, HCA have to be decarboxylated to the corresponding volatile phenols. Concerning thermal decarboxylation in pilsner beer, the combined time of wort boiling, transfer, whirlpool and pasteurisation times can give rise to the 4VG concentrations observed in the survey. However, the high concentrations often encountered in blond and dark specialty beers must originate from the enzymatic decarboxylation of HCA by Saccharomyces cerevisiae yeast strains during wort fermentation. The differences in volatile phenol content in top-fermented specialty beers are reflected in the high incidence of Pad1 phenotype among top-fermenting brewing yeasts strains and the observed differences in Pad1 activity between different brewing strains. Clearly, the first means for optimising the volatile phenol content in beer is the choice of a suitable yeast strains. During alcohol fermentation, it was clearly shown that the majority of 4VG is formed during the second half of the fermentation process when all fermentable sugars were consumed. This suggests that the Pad1 enzyme might be involved in the course of events triggered upon the stress presented by nutrient depletion. Clearly, elevated initial FA concentration in wort led to an increase in the 4VG content of beer. This result is highly relevant, since it validates the possibility of optimising the final volatile phenol content in beer by controlling the release of HCA in the brew house. Pilot-scale fermentation experiments showed that yeast management systems frequently encountered with cilindroconical tank fermentations sincerely affect 4VG formation during wort fermentation. Finally, the decrease in 4VG during beer conservation was examined. Two reaction mechanisms explaining the decrease of 4VG during beer ageing were identified. A new vanilla-like compound in beer, apocynol, was identified by GC-MS and HPLC-ECD analysis as the main degradation product. Apocynol is formed by an acid-catalysed hydration of the double bond of the vinyl side chain of 4VG. In the presence of oxygen, substantial amounts of vanillin were also detected. Since both apocynol and vanillin have a clear vanilla-like aroma, the decrease of 4VG during beer conservation and ageing may impart a shift from a clove-like aroma in a fresh specialty beer to a more sweet, vanilla-like flavour impression of aged specialty beer. Kruidige smaken in Belgische speciaalbieren - de rol van brouwersgist Vele smaakactieve fenolische componenten die een kruidig aroma verlenen aan bier zijn afkomstig van het gebruik van specifieke kruiden tijdens het brouwproces. Sommige aroma-actieve vluchtige fenolen (zoals 4-vinylfenol (4VP) en 4-vinylguaiacol (4VG)) worden echter hoofdzakelijk gevormd tijdens de fermentatie door brouwersgist. In lage concentraties verlenen ze aan het bier een specifiek aroma omschreven als gerookt, kruidnagel of nootmuskaat. De aanwezigheid van deze componenten is ongewenst in pilsbier. Hierdoor werden ze historische beschouwd als off-flavours . Ze maken echter essentieel deel uit van het karakteristieke aroma van vele blonde Belgische speciaalbieren, witbieren en andere tarwebieren. De laatste jaren worden deze smaakcomponenten in toenemende mate prominent aangetroffen in het aroma van Belgische speciaalbieren. Alhoewel sommige brouwers de aanwezigheid van deze componenten duidelijk wensen in (sommige van) hun bieren, brengen ze het aromaprofiel van vele andere bieren, door hun soms overheersende aroma, uit balans. Er is weinig geweten over de dynamiek van de vrijzetting van hun precursoren (de fenolzuren p -coumarinezuur en ferulinezuur) tijdens het brouwproces en de interactieve rol die mouteigen enzymen hierbij kunnen spelen. Karakterisering van de betrokken enzymen en onderzoek naar de invloed van de procesparameters tijdens de bierproductie op de vrijstelling van de precursoren en de daaropvolgende omzetting tot vluchtige fenolen is nodig om de brouwers toe te laten de gehaltes aan fenolzuren en vluchtige fenolen te beheersen afhankelijk van de beoogde bierstijl en om een constante batch-to-batch kwaliteit te kunnen afleveren. Vooreerst werd een analytische methode op punt gesteld en gevalideerd die gebruikt kan worden voor de bepaling van deze componenten en hun precursoren in wort en bier. Deze methode werd gebruikt voor een grootschalige analyse van Belgische speciaalbieren om het voorkomen van vluchtige fenolen en hun precursoren in verschillende bierstijlen in kaart te brengen. Geur- en smaakdrempels werden bepaald in water en in verschillende biermedia om de impact van deze aromacomponenten op het bieraroma te bepalen. Vervolgens werd de evolutie van fenolzuren en vluchtige fenolen opgevolgd tijdens het volledige bierproductieproces om realistische controlepunten te identificeren. Er werd een grote variabiliteit in het fenolzuurgehalte tussen verschillende moutvariëteiten gevonden. Ook werden verschillen aangetroffen tussen gelijke moutvariëteiten afkomstig van verschillende mouterijen. Dit wijst op het belang van de keuze van een gepaste moutvariëteit wanneer men het uiteindelijk gehalte aan vluchtige fenolen in bier wenst te beheersen. De esterase- en endoxylanase-activiteit van de mout alsmede het gehalte aan estergebonden fenolzuren in wort werden geïdentificeerd als verklarende factoren voor het finale gehalte aan vrije fenolzuren in wort. Eveneens na de keuze van de gepaste moutvariëteit is er nog ruimte voor de beheersing van de uiteindelijke fenolzuurconcentratie in wort. Doordat fenolzuren deels worden vrijgezet door een enzymatische reactie tijdens het brouwen, kan men door variatie van allerhande procesparameters in de brouwzaal, het gehalte aan fenolzuren in bier beïnvloeden. Vrije fenolzuren in wort zijn beschikbaar voor decarboxylatie tot aroma-actieve fenolen. Deze decarboxylatie kan zowel thermisch als enzymatisch geïnitieerd worden. Voor de soms hoge gehaltes aan vluchtige fenolen die vaak aangetroffen worden in blonde speciaalbieren, volstaat thermische decarboxylatie tijdens bvb. het wortkoken, niet als verklarende factor. Hiervoor is een fermentatie met een Pad1-actieve giststam noodzakelijk. Deze enzym-activiteit ( phenylacrylic acid decarboxylase) werd met een grote incidentie aangetroffen in hoge gisten. De mate waarin verschillende giststammen in staat zijn om fenolzuren te decarboxyleren verschilt echter sterk. Dit maakt dat de keuze van een geschikte giststam zeer belangrijk bij de optimalisatie van vluchtige fenolen in bier. De activiteit van het Pad1-enzym is maximaal naar het einde van de gisting toe, wanneer alle vergistbare suikers bijna verbruikt zijn. Dit suggereert dat PAD1 betrokken is in het stressmetabolisme van gist dat geactiveerd wordt bij substraatuitputting. Er was een duidelijk verband tussen de fenolzuurconcentratie van wort en de uiteindelijke concentratie aan vluchtige fenolen in bier, wat er op duidt dat de optimalisatie van het fenolzuurgehalte in wort een realistische optie is wanneer men het gehalte aan vluchtige fenolen wenst te beheersen. Fermentaties op pilootschaal toonden aan dat technieken geassocieerd met modern gistmanagement in cilindroconische fermentatietanken, een grote invloed hebben op het gehalte aan 4VG in bier. Finaal werden de oorzaken van de daling van de 4VG concentratie tijdens de bierbewaring achterhaald. Een nieuwe vanille-achtige component in bier, apocynol, werd geïdentificeerd als het belangrijkste degradatieproduct van 4VG tijdens de bierveroudering. Deze component wordt gevormd door de zuur-gekatalyseerde hydratatie van de dubbele binding in de zijketen op de aromatische ring van 4VG. Wanneer er zuurstof aanwezig is in de flessenhals tijdens de bierbewaring kan 4VG ook deels geoxideerd worden tot vanilline. Beide reactiemechanismen kunnen aanleiding geven tot het vanille-achtig aroma dat ontstaat in sommige bieren tijdens de bewaring.

Academic collection --- 663.4 --- 664 --- Beers. Brewing. Malting --- Production and preservation of solid foodstuffs --- Theses --- 664 Production and preservation of solid foodstuffs --- 663.4 Beers. Brewing. Malting