Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä

Pro gradu

Translated title of the contribution: Conditioning of cropped yeast for VHG fermentations: Master's thesis

Heikki Vuokko

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Teollisella talteenottohiivalla tarkoitetaan panimolla käymisen jälkeen fermentorin pohjalta talteenotettua hiivaa, jota käytetään uudestaan seuraavassa käymisessä. Talteenottohiivaa kierrätetaan useampaan kertaan, joten sen elävyyden ja käymiskyvyn on pysyttävä hyvänä. Panimoteollisuudessa käytetään korkean kantavierteen (HG = 14–17°P) käymistä, jolloin saadaan tuotettua korkeamman alkoholipitoisuuden omaavaa olutta. Tastä vahvasta oluesta voidaan sen jälkeen laimentaa steriilillä, hapettomalla vedellä halutun vahvuinen lopputuote. Teollisuus olisi halukas siirtymään erittäin korkean kantavierteen käymiseen (VHG = 18–25°P) tuotantokustannusten laskemiseksi. On kuitenkin todettu, että hiiva käyttää huonosti vierteen sokerit loppuun ja talteenottohiivan elävyys on lisäksi erittäin alhainen, eikä sitä näin ollen pystytä kierrättämään uuteen käymiseen. Talteenottohiivan huono käymiskunto johtuu ainakin osittain siitä, ettei se ole pystynyt syntetisoimaan solukalvolleen riittävästi steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kasvaessaan erittäin anaerobeissa olosuhteissa. Tyydyttymättömät rasvahapot ja sterolit ovat tärkeitä membraanikomponentteja hiivan käymiskyvyn sekä stressinsietokyvyn kannalta ja niiden synteesiin hiiva tarvitsee molekulaarista happea. Tutkimuksen tarkoituksena oli yrittää parantaa talteenottohiivan käymiskykyä ja elävyyttä hiivalietteen ilmastuksen avulla. Ilmastuksen vaikutusta talteenottohiivaan tutkittiin seuraamalla sterolien ja tyydyttymättömien rasvahappojen määrän kasvua ilmastuksen aikana, membraanin maltotransporttereiden aktiivisuuden muutoksia sekä tiettyjen geenien ilmenemistason muutoksia TRAC-analyysin avulla. Lisäksi tutkittiin käymiskokeilla ilmastuksen vaikutusta hiivan käymiskykyyn ja kierrätettävyyteen käytettäessä VHG- vierteitä. Riittävän tehokkaan ilmastuksen ansiosta talteenottohiiva pystyi syntetisoimaan solukalvolleen yhtä korkean määrän steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kuin oli laboratoriokasvatetulla hiivalla (kasvatettu ravistelukasvatuksena, jolloin hapensaanti rajallista). Ilmastuksen jälkeen myös talteenottohiivan käymiskyky oli parantunut huomattavasti verrattuna ilmastamattomaan talteenottohiivaan. llmastamaton talteenottohiiva ei käyttänyt vierteen sokereita loppuun ja sen elävyys uudelleen talteenotossa oli erittäin huono (–50 %). Ilmastettu talteenottohiiva sitä vastoin käytti vierteen vähintään yhtä hyvin kuin laboratoriokasvatettu, samaa hiivakantaa oleva hiiva. Ilmastettu talteenottohiiva käytti vierteen sokerit jopa nopeammin kuin laboratoriokasvatettu hiiva ja tuotti olueen myös yhtä korkean etanolipitoisuuden. Ilmastetulla talteenottohiivalla oluen pH nousi kuitenkin ylemmäs käymisen aikana, eikä ilmastetun talteenottohiivan elävyys uudelleen talteenotossa ollut yhtä hyvä (–85 %) kuin laboratoriossa kasvatetulla hiivalla (–90 %). Talteenottohiivan solukoko oli kuitenkin ennen ilmastusta ja edelleen myös ilmastuksen jälkeen suurempi kuin laboratoriokasvatetun hiivan. Kun ilmastetulla talteenottohiivalla käytettiin VHG-vierteen hiivauksessa samaa solumäärää (22x106/ ml), eikä samaa hiivamassaa (8 g/1) kuin laboratoriokasvatetulla hiivalla, käymisaika lyheni edelleen 48 tuntia.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Jyväskylä
Place of PublicationJyväskylä
Publisher
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Fingerprint

Fermentation
Yeasts

Keywords

  • HG
  • VHG
  • aeration
  • beer
  • cell size
  • cropped yeast
  • fermentation
  • malting

Cite this

Vuokko, Heikki. / Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä : Pro gradu. Jyväskylä : University of Jyväskylä, 2005. 111 p.
@phdthesis{ecfa6b8bc02540df98b191eaee48bb01,
title = "Teollisen talteenottohiivan k{\"a}ymiskunnon parantaminen k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} VHG-vierteit{\"a}: Pro gradu",
abstract = "Teollisella talteenottohiivalla tarkoitetaan panimolla k{\"a}ymisen j{\"a}lkeen fermentorin pohjalta talteenotettua hiivaa, jota k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n uudestaan seuraavassa k{\"a}ymisess{\"a}. Talteenottohiivaa kierr{\"a}tetaan useampaan kertaan, joten sen el{\"a}vyyden ja k{\"a}ymiskyvyn on pysytt{\"a}v{\"a} hyv{\"a}n{\"a}. Panimoteollisuudessa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n korkean kantavierteen (HG = 14–17°P) k{\"a}ymist{\"a}, jolloin saadaan tuotettua korkeamman alkoholipitoisuuden omaavaa olutta. Tast{\"a} vahvasta oluesta voidaan sen j{\"a}lkeen laimentaa steriilill{\"a}, hapettomalla vedell{\"a} halutun vahvuinen lopputuote. Teollisuus olisi halukas siirtym{\"a}{\"a}n eritt{\"a}in korkean kantavierteen k{\"a}ymiseen (VHG = 18–25°P) tuotantokustannusten laskemiseksi. On kuitenkin todettu, ett{\"a} hiiva k{\"a}ytt{\"a}{\"a} huonosti vierteen sokerit loppuun ja talteenottohiivan el{\"a}vyys on lis{\"a}ksi eritt{\"a}in alhainen, eik{\"a} sit{\"a} n{\"a}in ollen pystyt{\"a} kierr{\"a}tt{\"a}m{\"a}{\"a}n uuteen k{\"a}ymiseen. Talteenottohiivan huono k{\"a}ymiskunto johtuu ainakin osittain siit{\"a}, ettei se ole pystynyt syntetisoimaan solukalvolleen riitt{\"a}v{\"a}sti steroleita ja tyydyttym{\"a}tt{\"o}mi{\"a} rasvahappoja, kasvaessaan eritt{\"a}in anaerobeissa olosuhteissa. Tyydyttym{\"a}tt{\"o}m{\"a}t rasvahapot ja sterolit ovat t{\"a}rkeit{\"a} membraanikomponentteja hiivan k{\"a}ymiskyvyn sek{\"a} stressinsietokyvyn kannalta ja niiden synteesiin hiiva tarvitsee molekulaarista happea. Tutkimuksen tarkoituksena oli yritt{\"a}{\"a} parantaa talteenottohiivan k{\"a}ymiskyky{\"a} ja el{\"a}vyytt{\"a} hiivalietteen ilmastuksen avulla. Ilmastuksen vaikutusta talteenottohiivaan tutkittiin seuraamalla sterolien ja tyydyttym{\"a}tt{\"o}mien rasvahappojen m{\"a}{\"a}r{\"a}n kasvua ilmastuksen aikana, membraanin maltotransporttereiden aktiivisuuden muutoksia sek{\"a} tiettyjen geenien ilmenemistason muutoksia TRAC-analyysin avulla. Lis{\"a}ksi tutkittiin k{\"a}ymiskokeilla ilmastuksen vaikutusta hiivan k{\"a}ymiskykyyn ja kierr{\"a}tett{\"a}vyyteen k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} VHG- vierteit{\"a}. Riitt{\"a}v{\"a}n tehokkaan ilmastuksen ansiosta talteenottohiiva pystyi syntetisoimaan solukalvolleen yht{\"a} korkean m{\"a}{\"a}r{\"a}n steroleita ja tyydyttym{\"a}tt{\"o}mi{\"a} rasvahappoja, kuin oli laboratoriokasvatetulla hiivalla (kasvatettu ravistelukasvatuksena, jolloin hapensaanti rajallista). Ilmastuksen j{\"a}lkeen my{\"o}s talteenottohiivan k{\"a}ymiskyky oli parantunut huomattavasti verrattuna ilmastamattomaan talteenottohiivaan. llmastamaton talteenottohiiva ei k{\"a}ytt{\"a}nyt vierteen sokereita loppuun ja sen el{\"a}vyys uudelleen talteenotossa oli eritt{\"a}in huono (–50 {\%}). Ilmastettu talteenottohiiva sit{\"a} vastoin k{\"a}ytti vierteen v{\"a}hint{\"a}{\"a}n yht{\"a} hyvin kuin laboratoriokasvatettu, samaa hiivakantaa oleva hiiva. Ilmastettu talteenottohiiva k{\"a}ytti vierteen sokerit jopa nopeammin kuin laboratoriokasvatettu hiiva ja tuotti olueen my{\"o}s yht{\"a} korkean etanolipitoisuuden. Ilmastetulla talteenottohiivalla oluen pH nousi kuitenkin ylemm{\"a}s k{\"a}ymisen aikana, eik{\"a} ilmastetun talteenottohiivan el{\"a}vyys uudelleen talteenotossa ollut yht{\"a} hyv{\"a} (–85 {\%}) kuin laboratoriossa kasvatetulla hiivalla (–90 {\%}). Talteenottohiivan solukoko oli kuitenkin ennen ilmastusta ja edelleen my{\"o}s ilmastuksen j{\"a}lkeen suurempi kuin laboratoriokasvatetun hiivan. Kun ilmastetulla talteenottohiivalla k{\"a}ytettiin VHG-vierteen hiivauksessa samaa solum{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a} (22x106/ ml), eik{\"a} samaa hiivamassaa (8 g/1) kuin laboratoriokasvatetulla hiivalla, k{\"a}ymisaika lyheni edelleen 48 tuntia.",
keywords = "HG, VHG, aeration, beer, cell size, cropped yeast, fermentation, malting",
author = "Heikki Vuokko",
note = "CA: BEL pro gradu Jyv{\"a}skyl{\"a}n yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta",
year = "2005",
language = "Finnish",
publisher = "University of Jyv{\"a}skyl{\"a}",
address = "Finland",
school = "University of Jyv{\"a}skyl{\"a}",

}

Vuokko, H 2005, 'Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä: Pro gradu', Master Degree, University of Jyväskylä, Jyväskylä.

Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä : Pro gradu. / Vuokko, Heikki.

Jyväskylä : University of Jyväskylä, 2005. 111 p.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä

T2 - Pro gradu

AU - Vuokko, Heikki

N1 - CA: BEL pro gradu Jyväskylän yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Teollisella talteenottohiivalla tarkoitetaan panimolla käymisen jälkeen fermentorin pohjalta talteenotettua hiivaa, jota käytetään uudestaan seuraavassa käymisessä. Talteenottohiivaa kierrätetaan useampaan kertaan, joten sen elävyyden ja käymiskyvyn on pysyttävä hyvänä. Panimoteollisuudessa käytetään korkean kantavierteen (HG = 14–17°P) käymistä, jolloin saadaan tuotettua korkeamman alkoholipitoisuuden omaavaa olutta. Tastä vahvasta oluesta voidaan sen jälkeen laimentaa steriilillä, hapettomalla vedellä halutun vahvuinen lopputuote. Teollisuus olisi halukas siirtymään erittäin korkean kantavierteen käymiseen (VHG = 18–25°P) tuotantokustannusten laskemiseksi. On kuitenkin todettu, että hiiva käyttää huonosti vierteen sokerit loppuun ja talteenottohiivan elävyys on lisäksi erittäin alhainen, eikä sitä näin ollen pystytä kierrättämään uuteen käymiseen. Talteenottohiivan huono käymiskunto johtuu ainakin osittain siitä, ettei se ole pystynyt syntetisoimaan solukalvolleen riittävästi steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kasvaessaan erittäin anaerobeissa olosuhteissa. Tyydyttymättömät rasvahapot ja sterolit ovat tärkeitä membraanikomponentteja hiivan käymiskyvyn sekä stressinsietokyvyn kannalta ja niiden synteesiin hiiva tarvitsee molekulaarista happea. Tutkimuksen tarkoituksena oli yrittää parantaa talteenottohiivan käymiskykyä ja elävyyttä hiivalietteen ilmastuksen avulla. Ilmastuksen vaikutusta talteenottohiivaan tutkittiin seuraamalla sterolien ja tyydyttymättömien rasvahappojen määrän kasvua ilmastuksen aikana, membraanin maltotransporttereiden aktiivisuuden muutoksia sekä tiettyjen geenien ilmenemistason muutoksia TRAC-analyysin avulla. Lisäksi tutkittiin käymiskokeilla ilmastuksen vaikutusta hiivan käymiskykyyn ja kierrätettävyyteen käytettäessä VHG- vierteitä. Riittävän tehokkaan ilmastuksen ansiosta talteenottohiiva pystyi syntetisoimaan solukalvolleen yhtä korkean määrän steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kuin oli laboratoriokasvatetulla hiivalla (kasvatettu ravistelukasvatuksena, jolloin hapensaanti rajallista). Ilmastuksen jälkeen myös talteenottohiivan käymiskyky oli parantunut huomattavasti verrattuna ilmastamattomaan talteenottohiivaan. llmastamaton talteenottohiiva ei käyttänyt vierteen sokereita loppuun ja sen elävyys uudelleen talteenotossa oli erittäin huono (–50 %). Ilmastettu talteenottohiiva sitä vastoin käytti vierteen vähintään yhtä hyvin kuin laboratoriokasvatettu, samaa hiivakantaa oleva hiiva. Ilmastettu talteenottohiiva käytti vierteen sokerit jopa nopeammin kuin laboratoriokasvatettu hiiva ja tuotti olueen myös yhtä korkean etanolipitoisuuden. Ilmastetulla talteenottohiivalla oluen pH nousi kuitenkin ylemmäs käymisen aikana, eikä ilmastetun talteenottohiivan elävyys uudelleen talteenotossa ollut yhtä hyvä (–85 %) kuin laboratoriossa kasvatetulla hiivalla (–90 %). Talteenottohiivan solukoko oli kuitenkin ennen ilmastusta ja edelleen myös ilmastuksen jälkeen suurempi kuin laboratoriokasvatetun hiivan. Kun ilmastetulla talteenottohiivalla käytettiin VHG-vierteen hiivauksessa samaa solumäärää (22x106/ ml), eikä samaa hiivamassaa (8 g/1) kuin laboratoriokasvatetulla hiivalla, käymisaika lyheni edelleen 48 tuntia.

AB - Teollisella talteenottohiivalla tarkoitetaan panimolla käymisen jälkeen fermentorin pohjalta talteenotettua hiivaa, jota käytetään uudestaan seuraavassa käymisessä. Talteenottohiivaa kierrätetaan useampaan kertaan, joten sen elävyyden ja käymiskyvyn on pysyttävä hyvänä. Panimoteollisuudessa käytetään korkean kantavierteen (HG = 14–17°P) käymistä, jolloin saadaan tuotettua korkeamman alkoholipitoisuuden omaavaa olutta. Tastä vahvasta oluesta voidaan sen jälkeen laimentaa steriilillä, hapettomalla vedellä halutun vahvuinen lopputuote. Teollisuus olisi halukas siirtymään erittäin korkean kantavierteen käymiseen (VHG = 18–25°P) tuotantokustannusten laskemiseksi. On kuitenkin todettu, että hiiva käyttää huonosti vierteen sokerit loppuun ja talteenottohiivan elävyys on lisäksi erittäin alhainen, eikä sitä näin ollen pystytä kierrättämään uuteen käymiseen. Talteenottohiivan huono käymiskunto johtuu ainakin osittain siitä, ettei se ole pystynyt syntetisoimaan solukalvolleen riittävästi steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kasvaessaan erittäin anaerobeissa olosuhteissa. Tyydyttymättömät rasvahapot ja sterolit ovat tärkeitä membraanikomponentteja hiivan käymiskyvyn sekä stressinsietokyvyn kannalta ja niiden synteesiin hiiva tarvitsee molekulaarista happea. Tutkimuksen tarkoituksena oli yrittää parantaa talteenottohiivan käymiskykyä ja elävyyttä hiivalietteen ilmastuksen avulla. Ilmastuksen vaikutusta talteenottohiivaan tutkittiin seuraamalla sterolien ja tyydyttymättömien rasvahappojen määrän kasvua ilmastuksen aikana, membraanin maltotransporttereiden aktiivisuuden muutoksia sekä tiettyjen geenien ilmenemistason muutoksia TRAC-analyysin avulla. Lisäksi tutkittiin käymiskokeilla ilmastuksen vaikutusta hiivan käymiskykyyn ja kierrätettävyyteen käytettäessä VHG- vierteitä. Riittävän tehokkaan ilmastuksen ansiosta talteenottohiiva pystyi syntetisoimaan solukalvolleen yhtä korkean määrän steroleita ja tyydyttymättömiä rasvahappoja, kuin oli laboratoriokasvatetulla hiivalla (kasvatettu ravistelukasvatuksena, jolloin hapensaanti rajallista). Ilmastuksen jälkeen myös talteenottohiivan käymiskyky oli parantunut huomattavasti verrattuna ilmastamattomaan talteenottohiivaan. llmastamaton talteenottohiiva ei käyttänyt vierteen sokereita loppuun ja sen elävyys uudelleen talteenotossa oli erittäin huono (–50 %). Ilmastettu talteenottohiiva sitä vastoin käytti vierteen vähintään yhtä hyvin kuin laboratoriokasvatettu, samaa hiivakantaa oleva hiiva. Ilmastettu talteenottohiiva käytti vierteen sokerit jopa nopeammin kuin laboratoriokasvatettu hiiva ja tuotti olueen myös yhtä korkean etanolipitoisuuden. Ilmastetulla talteenottohiivalla oluen pH nousi kuitenkin ylemmäs käymisen aikana, eikä ilmastetun talteenottohiivan elävyys uudelleen talteenotossa ollut yhtä hyvä (–85 %) kuin laboratoriossa kasvatetulla hiivalla (–90 %). Talteenottohiivan solukoko oli kuitenkin ennen ilmastusta ja edelleen myös ilmastuksen jälkeen suurempi kuin laboratoriokasvatetun hiivan. Kun ilmastetulla talteenottohiivalla käytettiin VHG-vierteen hiivauksessa samaa solumäärää (22x106/ ml), eikä samaa hiivamassaa (8 g/1) kuin laboratoriokasvatetulla hiivalla, käymisaika lyheni edelleen 48 tuntia.

KW - HG

KW - VHG

KW - aeration

KW - beer

KW - cell size

KW - cropped yeast

KW - fermentation

KW - malting

M3 - Master's thesis

PB - University of Jyväskylä

CY - Jyväskylä

ER -

Vuokko H. Teollisen talteenottohiivan käymiskunnon parantaminen käytettäessä VHG-vierteitä: Pro gradu. Jyväskylä: University of Jyväskylä, 2005. 111 p.