Alkoholmentes sör gyártása

Alkoholmentes (< 0,5% V/V alkoholtartalom) és alkoholszegény (0,5-1,5% V/V) sört számos különböző módszerrel lehet előállítani. A módszerek egyik csoportját alkotják azok, ami egy a normál sör alkoholtartalmának (1,5-8% V/V) csökkentésén alapszik. Ez dialízissel, evaporációval vagy reverz ozmózissal (KUNZE 1999, PILIPOVIK&RIVEROL 2005) valósítható meg. A másik csoportba az ún. megszakított erjesztést alkalmazó technológiák tartoznak, ami megvalósítható magas hőmérséklet (15-20°C) és rövid érintkeztetési idő (0,5-8 h) kombinálásával, illetve hosszabb kontakt idő (akár 24 h) és alacsony hőmérséklet (0-5°C) alkalmazásával (VAN IERSEL et al.

1998). Érdemes még két módszert megemlíteni, amivel ha nem is alkoholszegény, de az átlagos 4,5-5,5% V/V-nál kisebb alkoholtartalmú sört lehet előállítani. Az egyik az élesztő genetikai módosítása, amit NEVOIGT és munkatársai (2002) végeztek el: a glicerin-3-foszfát dehidrogenáz enzimet kódoló GDP1 gén fokozott kifejeződése miatt mintegy 18%-kal kevesebb etanol képződött az erjesztés során. A másik módszer olyan speciális élesztő törzsek alkalmazását jelenti, amelyek azért termelnek kevesebb etanolt, mert nem erjesztenek maltózt, ami a sörlében legnagyobb mennyiségben előforduló erjeszthető szénhidrát (KUNZE 1999).

A megszakított erjesztések során legtöbb esetben nagy élesztősejt koncentrációt alkalmaznak (>10⁸ sejt ml^-1), így egy sűrű élesztő szuszpenziót kevernek össze tömény sörlével. A megszakított erjesztés hátránya, hogy a beélesztőzéshez használt élesztő szuszpenziónak viszonylag nagy lehet az alkoholtartalma (6,5% V/V). Különösen akkor fontos a fermentációt szigorúan szabályozni – megelőzendő a túlzott alkoholtermelődést – amikor rövid érintkeztetési idővel történik a gyártás. A sörlé és a sejtek inhomogén keveréke még olyan problémákat is okozhat, mint a csökkent ízképződés, illetve a nem egyenletes minőség az erjesztő tank egészében (VAN DIEREN 1995, VAN IERSEL et al. 1995).

Ezeknek a problémáknak az elkerülése érdekében fejlesztették ki a rögzített sejtes rendszereket.

Míg egy szakaszos rendszerben az élesztő biomassza tömege általában 2%-kal növekszik, addig a rögzített sejtes rendszerben akár 15%-kal, ami a fermentációs időt tizedére csökkentheti.

A fermentációs idő csökkenése igen rövid tartózkodási időt is jelent egyben. Ez és az alkalmazott kis hőmérséklet, valamint az anaerob körülmények stresszként hatnak az élesztősejtekre, ami befolyásolja a szénhidrátok hasznosítását is. A sejtek csökkent mértékben veszik fel mind a di- és triszacharidokat (maltózt, maltotriózt), mind a monoszacharidokat. Az erjeszthető szénhidrátok kis mértékben hasznosulnak. Mindezek a tényezők együttesen eredményezik a csökkent alkoholképződést.

Van Iersel és munkatársai több éven keresztül tanulmányozták alkoholmentes sör előállítását egy 1,5 m³-es töltött ágyas reaktorban, amelyben DEAE-cellulóz hordozón rögzített élesztősejteket alkalmaztak. Átfogó munkájuk részeként vizsgálták a rögzítés hatását a sejtekre, az erjesztésre, az észter képződésre és az aldehid redukcióra.

A megszakított erjesztés alacsony hőmérsékletén, anaerob körülményei között rövid kontakt idő során az élesztősejtek redukálják a sörlé jellemző ízét okozó aldehideket. A szakirodalomban felfedezhető némi ellentmondás arról, hogy pontosan melyik vegyület okozza ezt a bizonyos sörlé ízt. Egy 1994-es cikkben BEAL és MOTTRAM a 2- és 3-metil butanalnak tulajdonítják a malátás jellegű sörléízt. VAN IERSEL és munkatársai (1995) szerint a 2- és 3-metil butanal, hexanal, heptanal aldehidek felelősek ezért az ízért, és a sörléíz megszűnését annak tulajdonítják, hogy azokat az élesztő redukálja a megfelelő magasabb rendű alkoholokká. PERPÈTE és COLLIN (1999) vizsgálatai szerint azonban egy másik aldehid, a 3-metiltiopropionaldehid (3-metional) felelős a sörléízért. A vegyület íz-érzékelési küszöbe vízben – amihez nagyon hasonló lehet alkoholmentes sörben is – mindössze 1,7 μg/l. Feltételezhető, hogy a sörélesztő redukáló tevékenysége ellenére marad annyi a kész alkoholmentes sörben, hogy abban ízhibát okozzon.

A rövid érintkeztetési idő egyik hátránya, hogy a gyors áramlás következtében csak kis mennyiségben képződnek a sör aromája szempontjából igen kívánatos észter vegyületek (VAN DE WINKEL&DE VUYST 1997). Az észter képződés a lipidek anyagcseréjével van összefüggésben egy közös köztes anyagcseretermék, az acetil-KoA révén. Ennek következtében az észter képződés alacsony a növekedési fázisban, majd jelentősen növekszik a stacionárius fázisban, amikor nagy az intracelluláris acetil-KoA koncentráció (VAN IERSEL et al. 1999). Más véleményt képviselnek MALCORPS és munkatársai (1991), akik szerint az észter képződés inkább az alkohol acetil transzferáz enzim indukciójához köthető. VAN IERSEL és munkatársai (1999) ezzel kapcsolatban azt tapasztalták, hogy az erjesztés folyamán növekedett az alkohol acetil transzferáz aktivitása és az etil-acetát és izo-amilacetát képződése, a telítetlen zsírsavak mennyisége viszont jelentősen csökkent. Mivel ez a jelenség egybeesett a szaporodási sebesség szignifikáns csökkenésével, azt a következtetést vonták le, hogy az anaerob körülmények és a telítetlen zsírsavak hiánya a sörlében korlátozza a sejtszaporodást a sörgyártás során és serkenti az acetát észterek képződését.

Az erjesztés folyamatának minél több aspektusát igyekeztek szabályozni a kívánt eredmény érdekében. A fermentáció során levegőztetéses időszakokat iktattak be, és ezzel azt érték el, hogy az élesztő szaporodásához elegendő oxigént biztosítottak. Ezáltal manipulálták a sejtek fiziológiáját, így az észter képződés egyenletes lett. Ezenkívül az áramlási sebességgel és a sörlé összetételével is szabályozni lehet az ízanyagok képződését (VAN IERSEL et al. 1999).

Optimális esetben az erjesztés során kialakulnak a sörre jellemző ízek és aromák, jelentősebb mennyiségű etanol vagy mellékízt okozó vegyületek (pl. diacetil) képződése nélkül.

A 8. táblázatban összefoglaltam a legismertebb rögzített sejtes rendszereket, melyet alkoholmentes sör előállítására dolgoztak ki.

8.táblázat Alkoholmentes sör gyártására kidolgozott rögzített sejtes rendszerek

RENDSZER SÖRGYÁRAK HORDOZÓ REAKTOR TÍPUS MEGJEGYZÉSEK

Cultor-Tuchenhagen¹ Sinebrychoff (finn)

Bavaria (holland) Spezyme GDC (DEAE-cellulóz – polisztirol – TiO2)

Töltött ágyas Kapacitás: 150ezer hl Működési idő: 5-7 hónap Alfa-Laval-Schott

Engineering²

Becks (német) Siran^® (porózus

zsugorított üveg) Fluid ágyas Meura-Delta³ Guinness (ír)

Grolsche (holland)

Szilikon karbid rudak

Folyadékmeghajtásos külső hurkos oszlopreaktor

Kapacitás: 1,2 hl Működési idő: 4 hónap

1 VAN IERSEL et al. 1995,VAN DE WINKEL&DE VUYST 1997

2 BREITENBÜCHER 1995, AIVASIDIS 1996

3 VAN DE WINKEL 1995