Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten

Translated title of the contribution: The Microbiological Processing of Wort for Non-Alcoholic Beverage Applications

Juhani Sibakov

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää uusi terveellinen juomatuote fermentoimalla humaloimatonta täysmallasvierrettä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia viljapohjaisia, fermentoimalla valmistettuja ruokia ja juomia sekä yleisesti fermentointiprosessien terveysvaikutuksia. Erityisesti tarkasteltiin vierteen hapattamisen hyötyvaikutuksia. Kokeellisessa osassa tutkittiin kahden eri hiivan (Saccharomyces sp. ja Pichia sp.) ja kahden eri maitohappobakteerin (Lactobacillus sp. ja Lactococcus sp.) vaikutuksia täysmallasvierteen fermentoimiseen. Fermentoinneissa tutkittiin mikrobien vaikutuksia vierrepohjan makuun ja biologisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena oli vierrejuoman säilyvyyden parantaminen ja foolihappopitoisuuden nostaminen luonnollisen mikrobikäymisen avulla. Tutkimuksessa laadittiin matemaattiset vastepintamallit, kun vierrettä fermentoitiin eri hiivoilla ja maitohappobakteereilla. Malleilla pystyttiin onnistuneesti kuvaamaan mikrobien solupitoisuuden, vierteen pH:n ja etanolipitoisuuden muuttuminen kasvatusajan ja -lämpötilan funktiona. Käytännön toteutuksen kannalta jatkotutkimusten fermentointilämpötilaksi valittiin 25°C. Kaikki Lactococcus sp. -bakteerilla suoritetut fermentoinnit laskivat vierteen pH:n mikrobiologisesti turvallisen tason (pH 4,0) alapuolelle jo ensimmäisten 24 - 48 h aikana. Lactococcus sp. -solut tuottivat parhaimmillaan n. 2,0 g/l L-maitohappoa. Lactococcus sp. -fermentointien lopputuotteilla todettiin lisäksi olevan hyvät antimikrobiset ominaisuudet. Saccharomyces sp.- ja Pichia sp. -hiivoilla saatiin vierteen makua muokattua miellyttävämmäksi poistamalla vierremäisyyttä ja vähentämällä karbonyyliyhdisteiden pitoisuutta. Vierteen foolihappopitoisuus ei muuttunut fermentointien vaikutuksesta, vaan vaatisi solunsisäisen foolihapon vapauttamisen. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi hiivojen ja maitohappobakteerien vaikutuksia yhteis- ja peräkkäisfermentoinneissa. Tulokset osoittivat, että Lactococcus sp.- ja Saccharomyces sp. -solujen yhteisfermentoinneissa Lactococcus-solut kuolivat nopeasti, johtuen hiivan tuottaman etanolin ja bakteerin tuottaman maitohapon yhteisvaikutuksesta. Muilla mikrobeilla suoritetuissa yhteisfermentoinneissa solupitoisuus ei merkittävästi eronnut verrattaessa yksittäisellä mikrobilla fermentoituihin vierrenäytteisiin. Peräkkäisfermentoinneissa hiivojen kasvu ei häiriintynyt, vaikka vierre hapatettiin ennen hiivafermentointia. Tutkimus osoitti, että lupaavin tuote saavutettiin, kun vierre hapatettiin ensin Lactococcus-soluilla ja fermentoitiin sen jälkeen hiivalla. Diplomityössä tutkittiin myös vierteen hapatusta immobilisoiduilla Lactococcus-soluilla. Immobilisoinneissa käytettiin kahta eri kantaja-ainetta: haapalastuja ja DEAE-selluloosakuituja. Bakteerisolut sitoutuivat hyvin molempiin kantaja-aineisiin. Immobilisointikolonnien ulosvirtauksesta määritetyt näytteet olivat 48 h ajon jälkeen hyvin tasalaatuisia solupitoisuuden (n. 107 pmy/ml) ja pH:n (3,7) sekä sokeri- ja karbonyyliprofiilien suhteen. Immobilisoidulla maitohappobakteerilla valmistetun hapanvierteen makua oli mahdollista muokata vielä erillisen hiivakäymisen avulla.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • Helsinki University of Technology
Supervisors/Advisors
  • Nordström, Katrina, Supervisor, External person
  • Storgårds, Erna, Advisor
Place of PublicationEspoo
Publisher
Publication statusPublished - 2007
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Fingerprint

Lactococcus
beverages
Saccharomyces
Pichia
Lactobacillus

Cite this

Sibakov, J. (2007). Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten. Espoo: Helsinki University of Technology.
Sibakov, Juhani. / Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten. Espoo : Helsinki University of Technology, 2007. 192 p.
@phdthesis{de249303fe0e4f75a4fb4d4ead48a98f,
title = "Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten",
abstract = "Tutkimuksen tavoitteena oli kehitt{\"a}{\"a} uusi terveellinen juomatuote fermentoimalla humaloimatonta t{\"a}ysmallasvierrett{\"a}. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia viljapohjaisia, fermentoimalla valmistettuja ruokia ja juomia sek{\"a} yleisesti fermentointiprosessien terveysvaikutuksia. Erityisesti tarkasteltiin vierteen hapattamisen hy{\"o}tyvaikutuksia. Kokeellisessa osassa tutkittiin kahden eri hiivan (Saccharomyces sp. ja Pichia sp.) ja kahden eri maitohappobakteerin (Lactobacillus sp. ja Lactococcus sp.) vaikutuksia t{\"a}ysmallasvierteen fermentoimiseen. Fermentoinneissa tutkittiin mikrobien vaikutuksia vierrepohjan makuun ja biologisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena oli vierrejuoman s{\"a}ilyvyyden parantaminen ja foolihappopitoisuuden nostaminen luonnollisen mikrobik{\"a}ymisen avulla. Tutkimuksessa laadittiin matemaattiset vastepintamallit, kun vierrett{\"a} fermentoitiin eri hiivoilla ja maitohappobakteereilla. Malleilla pystyttiin onnistuneesti kuvaamaan mikrobien solupitoisuuden, vierteen pH:n ja etanolipitoisuuden muuttuminen kasvatusajan ja -l{\"a}mp{\"o}tilan funktiona. K{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n toteutuksen kannalta jatkotutkimusten fermentointil{\"a}mp{\"o}tilaksi valittiin 25°C. Kaikki Lactococcus sp. -bakteerilla suoritetut fermentoinnit laskivat vierteen pH:n mikrobiologisesti turvallisen tason (pH 4,0) alapuolelle jo ensimm{\"a}isten 24 - 48 h aikana. Lactococcus sp. -solut tuottivat parhaimmillaan n. 2,0 g/l L-maitohappoa. Lactococcus sp. -fermentointien lopputuotteilla todettiin lis{\"a}ksi olevan hyv{\"a}t antimikrobiset ominaisuudet. Saccharomyces sp.- ja Pichia sp. -hiivoilla saatiin vierteen makua muokattua miellytt{\"a}v{\"a}mm{\"a}ksi poistamalla vierrem{\"a}isyytt{\"a} ja v{\"a}hent{\"a}m{\"a}ll{\"a} karbonyyliyhdisteiden pitoisuutta. Vierteen foolihappopitoisuus ei muuttunut fermentointien vaikutuksesta, vaan vaatisi solunsis{\"a}isen foolihapon vapauttamisen. Tutkimuksessa selvitettiin lis{\"a}ksi hiivojen ja maitohappobakteerien vaikutuksia yhteis- ja per{\"a}kk{\"a}isfermentoinneissa. Tulokset osoittivat, ett{\"a} Lactococcus sp.- ja Saccharomyces sp. -solujen yhteisfermentoinneissa Lactococcus-solut kuolivat nopeasti, johtuen hiivan tuottaman etanolin ja bakteerin tuottaman maitohapon yhteisvaikutuksesta. Muilla mikrobeilla suoritetuissa yhteisfermentoinneissa solupitoisuus ei merkitt{\"a}v{\"a}sti eronnut verrattaessa yksitt{\"a}isell{\"a} mikrobilla fermentoituihin vierren{\"a}ytteisiin. Per{\"a}kk{\"a}isfermentoinneissa hiivojen kasvu ei h{\"a}iriintynyt, vaikka vierre hapatettiin ennen hiivafermentointia. Tutkimus osoitti, ett{\"a} lupaavin tuote saavutettiin, kun vierre hapatettiin ensin Lactococcus-soluilla ja fermentoitiin sen j{\"a}lkeen hiivalla. Diplomity{\"o}ss{\"a} tutkittiin my{\"o}s vierteen hapatusta immobilisoiduilla Lactococcus-soluilla. Immobilisoinneissa k{\"a}ytettiin kahta eri kantaja-ainetta: haapalastuja ja DEAE-selluloosakuituja. Bakteerisolut sitoutuivat hyvin molempiin kantaja-aineisiin. Immobilisointikolonnien ulosvirtauksesta m{\"a}{\"a}ritetyt n{\"a}ytteet olivat 48 h ajon j{\"a}lkeen hyvin tasalaatuisia solupitoisuuden (n. 107 pmy/ml) ja pH:n (3,7) sek{\"a} sokeri- ja karbonyyliprofiilien suhteen. Immobilisoidulla maitohappobakteerilla valmistetun hapanvierteen makua oli mahdollista muokata viel{\"a} erillisen hiivak{\"a}ymisen avulla.",
author = "Juhani Sibakov",
note = "HUO: NT Food Solutions CA2: TK405 OH: diplomity{\"o} PGN: 156 p. + app. 36 p.",
year = "2007",
language = "Finnish",
publisher = "Helsinki University of Technology",
address = "Finland",
school = "Helsinki University of Technology",

}

Sibakov, J 2007, 'Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten', Master Degree, Helsinki University of Technology, Espoo.

Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten. / Sibakov, Juhani.

Espoo : Helsinki University of Technology, 2007. 192 p.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten

AU - Sibakov, Juhani

N1 - HUO: NT Food Solutions CA2: TK405 OH: diplomityö PGN: 156 p. + app. 36 p.

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää uusi terveellinen juomatuote fermentoimalla humaloimatonta täysmallasvierrettä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia viljapohjaisia, fermentoimalla valmistettuja ruokia ja juomia sekä yleisesti fermentointiprosessien terveysvaikutuksia. Erityisesti tarkasteltiin vierteen hapattamisen hyötyvaikutuksia. Kokeellisessa osassa tutkittiin kahden eri hiivan (Saccharomyces sp. ja Pichia sp.) ja kahden eri maitohappobakteerin (Lactobacillus sp. ja Lactococcus sp.) vaikutuksia täysmallasvierteen fermentoimiseen. Fermentoinneissa tutkittiin mikrobien vaikutuksia vierrepohjan makuun ja biologisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena oli vierrejuoman säilyvyyden parantaminen ja foolihappopitoisuuden nostaminen luonnollisen mikrobikäymisen avulla. Tutkimuksessa laadittiin matemaattiset vastepintamallit, kun vierrettä fermentoitiin eri hiivoilla ja maitohappobakteereilla. Malleilla pystyttiin onnistuneesti kuvaamaan mikrobien solupitoisuuden, vierteen pH:n ja etanolipitoisuuden muuttuminen kasvatusajan ja -lämpötilan funktiona. Käytännön toteutuksen kannalta jatkotutkimusten fermentointilämpötilaksi valittiin 25°C. Kaikki Lactococcus sp. -bakteerilla suoritetut fermentoinnit laskivat vierteen pH:n mikrobiologisesti turvallisen tason (pH 4,0) alapuolelle jo ensimmäisten 24 - 48 h aikana. Lactococcus sp. -solut tuottivat parhaimmillaan n. 2,0 g/l L-maitohappoa. Lactococcus sp. -fermentointien lopputuotteilla todettiin lisäksi olevan hyvät antimikrobiset ominaisuudet. Saccharomyces sp.- ja Pichia sp. -hiivoilla saatiin vierteen makua muokattua miellyttävämmäksi poistamalla vierremäisyyttä ja vähentämällä karbonyyliyhdisteiden pitoisuutta. Vierteen foolihappopitoisuus ei muuttunut fermentointien vaikutuksesta, vaan vaatisi solunsisäisen foolihapon vapauttamisen. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi hiivojen ja maitohappobakteerien vaikutuksia yhteis- ja peräkkäisfermentoinneissa. Tulokset osoittivat, että Lactococcus sp.- ja Saccharomyces sp. -solujen yhteisfermentoinneissa Lactococcus-solut kuolivat nopeasti, johtuen hiivan tuottaman etanolin ja bakteerin tuottaman maitohapon yhteisvaikutuksesta. Muilla mikrobeilla suoritetuissa yhteisfermentoinneissa solupitoisuus ei merkittävästi eronnut verrattaessa yksittäisellä mikrobilla fermentoituihin vierrenäytteisiin. Peräkkäisfermentoinneissa hiivojen kasvu ei häiriintynyt, vaikka vierre hapatettiin ennen hiivafermentointia. Tutkimus osoitti, että lupaavin tuote saavutettiin, kun vierre hapatettiin ensin Lactococcus-soluilla ja fermentoitiin sen jälkeen hiivalla. Diplomityössä tutkittiin myös vierteen hapatusta immobilisoiduilla Lactococcus-soluilla. Immobilisoinneissa käytettiin kahta eri kantaja-ainetta: haapalastuja ja DEAE-selluloosakuituja. Bakteerisolut sitoutuivat hyvin molempiin kantaja-aineisiin. Immobilisointikolonnien ulosvirtauksesta määritetyt näytteet olivat 48 h ajon jälkeen hyvin tasalaatuisia solupitoisuuden (n. 107 pmy/ml) ja pH:n (3,7) sekä sokeri- ja karbonyyliprofiilien suhteen. Immobilisoidulla maitohappobakteerilla valmistetun hapanvierteen makua oli mahdollista muokata vielä erillisen hiivakäymisen avulla.

AB - Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää uusi terveellinen juomatuote fermentoimalla humaloimatonta täysmallasvierrettä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia viljapohjaisia, fermentoimalla valmistettuja ruokia ja juomia sekä yleisesti fermentointiprosessien terveysvaikutuksia. Erityisesti tarkasteltiin vierteen hapattamisen hyötyvaikutuksia. Kokeellisessa osassa tutkittiin kahden eri hiivan (Saccharomyces sp. ja Pichia sp.) ja kahden eri maitohappobakteerin (Lactobacillus sp. ja Lactococcus sp.) vaikutuksia täysmallasvierteen fermentoimiseen. Fermentoinneissa tutkittiin mikrobien vaikutuksia vierrepohjan makuun ja biologisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena oli vierrejuoman säilyvyyden parantaminen ja foolihappopitoisuuden nostaminen luonnollisen mikrobikäymisen avulla. Tutkimuksessa laadittiin matemaattiset vastepintamallit, kun vierrettä fermentoitiin eri hiivoilla ja maitohappobakteereilla. Malleilla pystyttiin onnistuneesti kuvaamaan mikrobien solupitoisuuden, vierteen pH:n ja etanolipitoisuuden muuttuminen kasvatusajan ja -lämpötilan funktiona. Käytännön toteutuksen kannalta jatkotutkimusten fermentointilämpötilaksi valittiin 25°C. Kaikki Lactococcus sp. -bakteerilla suoritetut fermentoinnit laskivat vierteen pH:n mikrobiologisesti turvallisen tason (pH 4,0) alapuolelle jo ensimmäisten 24 - 48 h aikana. Lactococcus sp. -solut tuottivat parhaimmillaan n. 2,0 g/l L-maitohappoa. Lactococcus sp. -fermentointien lopputuotteilla todettiin lisäksi olevan hyvät antimikrobiset ominaisuudet. Saccharomyces sp.- ja Pichia sp. -hiivoilla saatiin vierteen makua muokattua miellyttävämmäksi poistamalla vierremäisyyttä ja vähentämällä karbonyyliyhdisteiden pitoisuutta. Vierteen foolihappopitoisuus ei muuttunut fermentointien vaikutuksesta, vaan vaatisi solunsisäisen foolihapon vapauttamisen. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi hiivojen ja maitohappobakteerien vaikutuksia yhteis- ja peräkkäisfermentoinneissa. Tulokset osoittivat, että Lactococcus sp.- ja Saccharomyces sp. -solujen yhteisfermentoinneissa Lactococcus-solut kuolivat nopeasti, johtuen hiivan tuottaman etanolin ja bakteerin tuottaman maitohapon yhteisvaikutuksesta. Muilla mikrobeilla suoritetuissa yhteisfermentoinneissa solupitoisuus ei merkittävästi eronnut verrattaessa yksittäisellä mikrobilla fermentoituihin vierrenäytteisiin. Peräkkäisfermentoinneissa hiivojen kasvu ei häiriintynyt, vaikka vierre hapatettiin ennen hiivafermentointia. Tutkimus osoitti, että lupaavin tuote saavutettiin, kun vierre hapatettiin ensin Lactococcus-soluilla ja fermentoitiin sen jälkeen hiivalla. Diplomityössä tutkittiin myös vierteen hapatusta immobilisoiduilla Lactococcus-soluilla. Immobilisoinneissa käytettiin kahta eri kantaja-ainetta: haapalastuja ja DEAE-selluloosakuituja. Bakteerisolut sitoutuivat hyvin molempiin kantaja-aineisiin. Immobilisointikolonnien ulosvirtauksesta määritetyt näytteet olivat 48 h ajon jälkeen hyvin tasalaatuisia solupitoisuuden (n. 107 pmy/ml) ja pH:n (3,7) sekä sokeri- ja karbonyyliprofiilien suhteen. Immobilisoidulla maitohappobakteerilla valmistetun hapanvierteen makua oli mahdollista muokata vielä erillisen hiivakäymisen avulla.

M3 - Master's thesis

PB - Helsinki University of Technology

CY - Espoo

ER -

Sibakov J. Viljan mikrobiologinen muokkaus juomia varten. Espoo: Helsinki University of Technology, 2007. 192 p.