Abstract | Keywords | Export | Availability | Bookmark

Choose an application

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

Het waargenomen aroma van fruit, bloemen of andere plantendelen wordt veroorzaakt door vluchtige aroma-actieve componenten in vrije vorm. Naast deze componenten in vrije vorm worden echter ook glycosidisch gebonden, en bijgevolg niet vluchtige, componenten aangetroffen. Door binding aan suikers zoals glucose veranderen ook aromacomponenten in meer wateroplosbare, niet-vluchtige en geurloze moleculen. Fysiologisch gezien speelt deze binding aan suikers een rol in het opslaan, bewaren en transporteren van verschillende types componenten in de plant. Hop (Humulus lupulus L.) en krieken (Prunus cerasus L.) bevatten ook glycosidisch gebonden aromacomponenten. Wanneer deze grondstoffen toegevoegd worden tijdens de productie van dranken zoals bier worden zowel vrije als glycosidisch gebonden aromacomponenten geëxtraheerd. De gebonden fractie is geurloos maar vormt op zich wel een bron van aroma. In dit werk werd de benutting van het aromapotentieel door middel van enzymatische hydrolyse van glycosidisch gebonden aromacomponenten onderzocht. De enzymactiviteiten die hiertoe bijdragen werden benoemd als 'glycoside-hydrolase-activiteit'. Een manier om deze glycoside-hydrolase-activiteit toe te passen bij de aromaontwikkeling in gefermenteerde dranken is door het gebruik van geselecteerde giststammen met de gewenste enzymactiviteit. Het doel van dit werk was dan ook om meer inzicht te verschaffen in de hydrolase activiteit van gist op glycosidisch gebonden aromacomponenten uit hop en krieken. Daarvoor werden eerst de enzymatisch vrijgezette aromacomponenten uit hop en krieken bestudeerd en vervolgens werd de glycoside-hydrolase-activiteit in Saccharomyces- en Brettanomyces-brouwersgisten gekarakteriseerd zowel op modelsubstraten als op glycosiden uit hop en krieken. De glycosidenextracten uit hop en krieken werden bekomen door vaste fase extractie (solid-phase extraction; SPE). Enzymatische hydrolyse van het hopglycosidenextract zette goed gekende (bv. linalool) en minder goed gekende (bv. methyl salicylate) hopcomponenten vrij. Dihydroedulan I & II en theaspiran A & B werden voor het eerst geïdentificeerd in hop en in bier. Na enzymatische hydrolyse van het kriek glycosidenextract werden belangrijke componenten voor het kriekaroma geïdentificeerd zoals benzaldehyde, linalool en eugenol. Cis- en trans-isoeugenol en α-ionol werden voor het eerst geïdentificeerd in krieken. Om de glycoside-hydrolase-activiteit in gist te bestuderen werden verschillende screening methoden gebruikt op 41 Saccharomyces en 18 Brettanomyces gisten. De bestudeerde Saccharomyces-gisten vertoonden geen 1,4-β-glucosidase-activiteit, maar wel een stamafhankelijke exo-1,3-β-glucanase activiteit die verantwoordelijk was voor een beperkte glycosidenhydrolyse. Verscheidene Brettanomyces-species vertoonden 1,4-β-glucosidase-activiteit. De meest uitgesproken 1,4-β-glucosidase-activiteit werd gevonden in Brettanomyces custersii LD72. Fermentaties met deze stam als zuivere of in een gemengde cultuur met S. cerevisiae leidde tot de hoogste vrijzetting van aromacomponenten uit hopglycosiden. Bijgevolg werd de glycoside-hydrolase-activiteit van Brettanomyces custersii LD72 verder gekarakteriseerd. De 1,4-β-glucosidase-activiteit bleek voornamelijk celgeassocieerd te zijn en bevond zich grotendeels in de celwand- en cytosol-fracties. De extracellulaire fractie had voornamelijk een exo-1,3-β-glucanase-activiteit. Naast de β-glucosidase- en de exo-1,3-β-glucanase-activiteit werd ook een β-xylosidase activiteit waargenomen. Dat Brettanomyces-species vereist zijn in de productie van lambic- en geuze-bieren is reeds welbekend. In vergelijking met hergistingen door Saccharomyces cerevisiae van bier met kriektoevoeging, zorgde hergisting met Brettanomyces custersii voor de hoogste concentraties van componenten die bijdragen aan het kriekaroma zoals benzaldehyde, benzylalcohol, eugenol en linalool. Uit deze resultaten blijkt dat Brettanomyces-species een cruciale rol kunnen spelen in de aromavorming van op lambik gebaseerde fruitbieren zoals 'Kriek'. Tenslotte werd de invloed van de glycoside-hydrolase-activiteit onderzocht op hopglycosiden die geëxtraheerd werden tijdens een 'dry hopping' proces. Behandeling van de gedryhopte bieren met een enzympreparaat leidde tot de hoogste concentraties aan cis-3-hexen-1-ol, 1-octen-3-ol, methyl salicylate, α-terpineol en theaspiran B. Bij de behandelingen met gist vertoonde de behandeling met Brettanomyces custersii de hoogste hydrolase-activiteit op een modelsubstraat maar was de vrijzetting van glycosidisch gebonden aromacomponenten minder uitgesproken. Theaspiran B werd echter altijd in hogere concentraties waargenomen. Verder onderzoek is nodig om de flavourimpact van theaspiran te bepalen. Bij hogere 'dry hopping' concentraties (15.0 g l-1) werd na behandeling met B. custersii ook een stijging waargenomen voor de aglyconen cis-3-hexen-1-ol en α-terpineol. Verder werd ook een niet gekende enzymactiviteit vastgesteld bij Brettanomyces, vooral in B. custersii, die de omzetting van β-ionon naar tot nog toe niet geïdentificeerde componenten katalyseert. Samengevat leidt dit werk tot nieuwe inzichten in de glycoside-hydrolase-activiteit van Saccharomyces- en Brettanomcyes-brouwersgisten op glycosidisch gebonden aromacomponenten van hop en krieken. De verworven kennis kan toegepast worden in technieken om het aromapotentieel van de gebruikte grondstoffen beter te benutten, vooral tijdens gisting en hergistingsprocessen, om zo dranken zoals bier te bekomen met een beter en verfijnd aroma en om nieuwe dranken te creëren. Fruits, flowers or other plant parts, possess a characteristic aroma which is formed by the presence of flavour-active volatile compounds. Besides volatiles in a free form, volatiles also occur in a glycosidic bound form. Conjugation of volatile compounds to sugar substances like β-D-glucose results in water soluble, non-volatile and odourless compounds. Physiologically, this glycoconjugation plays a role in the accumulation, storage and transport of different types of compounds in the plant. Hops (Humulus lupulus L.) and sour cherries (Prunus cerasus L.) contain glycosidically bound flavour compounds as well. Hence, when adding these raw materials during the production of beverages like beer, free volatiles as well as glycosidically bound volatiles are extracted into the medium. Although the bound fraction is not readily perceivable as aroma, it forms a pool of flavour precursors. This work aimed at the exploitation of the flavour potential through enzymatic hydrolysis of these glycosidically bound volatiles. The global enzymatic activity responsible for hydrolysis of glycosidically bound volatile compounds is referred to as 'glycoside hydrolase activity'. In fermented beverages, a method for introducing this glycoside hydrolase activity into the medium is the use of an appropriately selected yeast strain. Hence, the aim of this work was to acquire insight in the hydrolase activity of yeast towards glycosidically bound flavour compounds from hops and sour cherry. To that end, enzymatically released flavour compounds from hop and sour cherry glycosides were examined and a characterization of the glycoside hydrolase activity in Saccharomyces and Brettanomyces brewing yeasts was carried out, both on model substrates and on glycosides from hops and cherry. Hop and sour cherry glycoside extracts were obtained by solid-phase extraction (SPE). Enzymatic hydrolysis of the hop glycoside extract released well-known (e.g. linalool) and less typical (e.g. methyl salicylate) hop volatiles. Dihydroedulan I & II and theaspiranes A & B levels increased after enzymatic hydrolysis and were identified for the first time in hops and in beer. After enzymatic hydrolysis of the sour cherry glycoside extract, important cherry flavour contributors like benzaldehyde, linalool and eugenol were released. The compounds cis- and trans-isoeugenol and α-ionol were identified for the first time in sour cherry. To examine the glycoside hydrolase activity in yeast, different screening methods were tested on 41 Saccharomyces and 18 Brettanomyces yeasts. The studied Saccharomyces yeasts did not show 1,4-β-glucosidase activity, but a strain dependent exo-1,3-β-glucanase activity was found which is responsible for a limited glycoside hydrolysis. Among Brettanomyces species with 1,4-β-glucosidase activity, the most pronounced 1,4-β-glucosidase activity was found in Brettanomyces custersii LD72. Fermentations with this strain as pure culture or as co-culture with S. cerevisiae led to the highest release of flavour compounds from hop glycosides. Hence, the glycoside hydrolase activity of Brettanomyces custersii LD72 was further characterized. The 1,4-β-glucosidase activity was found to be mainly cell associated and localized for the most part in the cell wall and cytosol fractions. The extracellular fraction consisted mainly of an exo-1,3-β-glucanase activity. Besides β-glucosidase and exo-1,3-β-glucanase activities, a β-xylosidase activity was found. The requirement of Brettanomyces species in the production of lambic and gueuze beer is already well-known. Refermentation of sour cherry supplemented beer by Brettanomyces custersii led to higher concentrations, compared to refermentation by S. cerevisiae, of important cherry flavour contributors like benzaldehyde, benzyl alcohol, eugenol and linalool. From these results, it seems that Brettanomyces species may play a crucial role in the flavour development of fruit lambic beers like 'Kriek'. Finally, the influence of the glycoside hydrolase activity was examined on hop glycosides extracted during a 'dry hopping' process. Treatment of the dry hopped beers with an enzyme preparation with glycosidase activities led to the highest increase of volatiles like cis-3-hexen-1-ol, 1-octen-3-ol, methyl salicylate, α-terpineol and theaspirane B. Among different yeast treatments, Brettanomyces custersii led to the highest hydrolase activity on a synthetic substrate, but release of glycosidically bound hop volatiles was less pronounced. However, theaspirane B was always found in higher concentrations. Additional research is required to determine the impact of theaspiranes on the overall flavour. At higher dry hopping ratios (15.0 g/l), an increase in the levels of the aglycones cis-3-hexen-1-ol and α-terpineol was also observed after treatment with B. custersii. Further, an unknown enzyme activity was noticed in Brettanomyces, especially in B. custersii, catalyzing the transformation of β-ionone to yet undetected compounds. In conclusion, this work provides new insights into the glycoside hydrolase activities of Saccharomyces and Brettanomyces brewing yeasts on glycosidically bound flavour compounds from hops and sour cherry. The acquired knowledge can be applied in methods to exploit the flavour potential of raw materials more efficiently, especially during fermentation and refermentation, to obtain beverages with an improved and refined flavour and to create new types of beverages. Een betere benutting van het aromapotentieel van hop- en kriekglycosiden door het gebruik van geselecteerde Saccharomyces en Brettanomyces gisten. Het aroma van gefermenteerde dranken zoals bier is zeer complex en nog steeds niet ontrafeld. De zoektocht naar een optimaal aroma en een grotere productdiversiteit heeft geleid tot de ontwikkeling van talrijke technieken die aanleiding kunnen geven tot een verbeterd, versterkt of verfijnd aroma. Eén van deze technieken berust op het enzymatisch vrijzetten van aromacomponenten uit geurloze precursoren. Glycosiden zijn moleculen die bestaan uit een suikerdeel en een aglycon en ze komen voor in planten, bloemen en vruchten. Indien dit aglycon een aromacomponent is, spreekt men van glycosidisch gebonden aromacomponenten, wat geurloze precursoren zijn. Ook in hop, één van de basisingrediënten in bier, en in krieken, gebruikt in de productie van kriekbieren, komen deze glycosiden voor. Om dit aromapotentieel te benutten zijn enzymen nodig die glycosiden splitsen (= glycoside hydrolasen) in een suiker en een aroma-actieve component. Het belangrijkste glycoside hydrolase in deze context is β-glucosidase. In de productie van gefermenteerde dranken zoals bier zou het dus gunstig zijn om een gist te gebruiken die β-glucosidase activiteit vertoont. De meest gebruikte gist in de productie van bier is Saccharomyces cerevisiae. In de productie van de traditionele Belgische bieren lambiek en geuze, verkregen door spontane gisting, spelen ook Brettanomyces-gisten een essentiële rol. In dit doctoraatswerk werd nagegaan of dat het aromapotentieel van glycosiden uit hop en krieken beter benut kan worden door het selecteren van Saccharomyces- en/of Brettanomyces- gisten met een uitgesproken glycoside hydrolase activiteit. Daarvoor was meer inzicht nodig in zowel de glycosidensamenstelling van hop en krieken als de glycoside-hydrolase-activiteiten van Saccharomyces- en Brettanomyces-gisten. Saccharomyces- en Brettanomyces-gisten werden gescreened op hun glycoside hydrolase activiteit. Geen van de onderzochte Saccharomyces-brouwersgisten vertoonde β-glucosidase activiteit. Een ander enzym in Saccharomyces-gisten, namelijk exo-1,3-β-glucanase, bleek ook in staat te zijn om glycosiden te splitsen, hetzij in beperkte mate. Meerdere Brettanomyces-gisten vertoonden β-glucosidase activiteit en de meest uitgesproken activiteit werd waargenomen in Brettanomyces custersii. Verdere karakterisering van de glycoside-hydrolase-activiteit in B. custersii toonde aan dat de β-glucosidase activiteit voornamelijk met de cel geassocieerd was. Vooral de celwand geassocieerde β-glucosidase activiteit zorgde voor een efficiente hydrolyse van hop glycosiden. De β-glucosidase activiteit vertoonde een hogere mate van specificiteit tegenover het suikerdeel dan tegenover het aglycondeel. Bijgevolg werd uit een glycosidisch extract een hele waaier van verschillende types aromacomponenten (aglyconen) vrijgezet. Na hydrolyse van hopglycosiden werden bovendien aromacomponenten gedetecteerd die nog niet eerder met hop gerelateerd werden, zoals dihydroedulan I & II en theaspiran A & B. De geselecteerde Saccharomyces- en Brettanomyces-gisten werden vervolgens geëvalueerd in hergistingen met krieken als substraat. In vergelijking met hergisting van bier met kriektoevoeging door Saccharomyces cerevisiae, zorgde hergisting met Brettanomyces custersii voor de hoogste vrijzetting van componenten die bijdragen aan het kriekaroma zoals benzaldehyde, benzyl alcohol, linalool en eugenol. Uit deze resultaten blijkt dat Brettanomyces-species ook een cruciale rol zouden kunnen spelen in de aromavorming van op lambiek gebaseerde fruitbieren zoals 'Kriek'. Tenslotte werd de glycoside-hydrolase-activiteit geëvalueerd op hopglycosiden die geëxtraheerd werden tijdens een 'dry hopping' proces. 'Dry hopping' is een techniek waarbij hop na de hoofdfermentatie aan bier wordt toegevoegd en zorgt hoofdzakelijk voor een verser en intenser hop aroma. In dit werk werd een 'dry hopping' uitgevoerd met een normale hop-additie en een experimenteel meer geconcentreerde hop-additie. Een verdere behandeling van het gedryhopte bier met gist toonde aan dat B. custersii voor een toename van de aromacomponent theaspiran B zorgde. De impact van theaspiran B op het bieraroma dient verder onderzocht te worden. Samengevat heeft dit werk geleid tot nieuwe inzichten in de glycoside-hydrolase-activiteit van Saccharomyces- en Brettanomcyes-brouwersgisten tegenover glycosidisch gebonden aromacomponenten uit hop en krieken. De verworven kennis kan toegepast worden in technieken om het aromapotentieel van de gebruikte grondstoffen beter te benutten, vooral tijdens gisting en hergistingsprocessen, om zo gefermenteerde dranken zoals bier te bekomen met een beter en verfijnd aroma en in technieken voor product diversificatie.

Academic collection --- 577.152.3 <043> --- 663.14 --- 663.4 --- 663.4 Beers. Brewing. Malting --- Beers. Brewing. Malting --- 577.152.3 <043> Hydrolases. Hydrolitic fermentations--Dissertaties --- Hydrolases. Hydrolitic fermentations--Dissertaties --- 663.14 Fermentation of yeast. Baker's yeast. Pressed yeast. Nutritional yeast --- Fermentation of yeast. Baker's yeast. Pressed yeast. Nutritional yeast --- Theses