Stagiul actual al cercetării în industria obținerii berii cu drojdii imobilizate

REZUMAT

Metodele de imobilizare a microorganismelor au castigat atentia in ultimi anii si au fost cu succes aplicate in producerea de: alcool (etanol, butanol, izopropanol), acizii organici (malic, citric, lactic), enzime (amilaze si lipaze), precum si in industria alimentara in tehnologia vinului si a berii. Cele mai importante metode de imobilizare sunt: absorbtia sau fixarea intr-o suprafata, incapsularea intr-o matrice poroasa, metoda flocularii si izolarea in spatele unei bariere. In prezenta cercetare am urmarit imobilizarea drojdiilor prin metoda incapsularii intr-o matrice poroasa cu un diametru cuprins intre 0.3-3 mm, pentru a demonstra ca aceasta este cea mai delicata, simpla si rapida procedura.

Lucrarea de fata are ca scop cercetarea utilizarii drojdiilor imobilizate in procesul de fermentare a mustului de bere. Imobilizarea intr-o matrice poroasa de alginat de sodiu s-a realizat cu ajutorul micro-incapsulatorului electromagnetic. Rezultatele obtinute in aceleasi conditii de fermentare a mustului de bere cu drojdii libere si drojdii imobilizate demonstreaza potentialul imens pe care il au drojdiile imobilizate in biotehnologiile aplicate.

CUVINTE CHEIE:

Drojdii imobilizate, metode de imobilizare, fermentare, bere.

INTRODUCERE

Berea este o bautura slab alcoolica, nedistilata, obtinuta prin fermentatia unui must de malt, hamei si apa. Cercetarile efectuate au dus la concluzia ca aceasta este cea mai veche bautura fabricata de om. Primele date concrete despre bere dateaza de acum 4000 de ani. Se presupune ca Mesopotamia este tara in care aceasta licoare a fost produsa pentru prima data. Descoperirea ei a fost absolut intamplatoare: o recolta de orz destinata panificatiei, devastata de ploaie, a germinat. Expus la soare, orzul germinat este contaminat cu levurile prezente in mod natural in aer. Astfel se naste berea. Retete scrise hieroglific si sub forma de pictograme au fost lasate de civilizatiile primitive din bazinul Mediteranei, sumerieni si egipteni. Aceste civilizatii o venerau pe Ninkasi, zeita sumeriana a berii. In vremea aceea insa, sumerienii nu aveau acces la aceasta licoare aurie, considerata divina, ea fiind destinata doar zeitei fertilitatii. Egiptenii au preluat aceste retete, producand o bautura aproape identica. Chinezii fabricau si ei ,,t'ien tsiou" o bere partial fermentata si slab alcoolizata si ,,tsiou", o bere fina continand mai mult alcool. Grecii considerau berea o bautura sacra, asociind-o cu divinitatea. In Evul Mediu, popoarele din zona Germaniei, Austriei, Belgiei si Frantei de astazi incep sa produca si ei aceasta licoare aurie. Ceea ce aduc nou este aromatizarea berii cu ajutorul hameiului.

In secolul al X-lea, se semnaleaza o expansiune a berariilor, in concordanta cu cresterea populatiei din mediul urban si apare meseria de berar. Acum, berariile se organizeaza in corporatii, meseria de berar fiind una dintre cele mai respectate. Pentru fabricarea unui produs de calitate, in 1516 a fost adoptata legea privind puritatea berii, care se aplica inca si in zilele noastre. Utilizarea hameiului nu s-a raspandit decat incepand cu secolul al XV-lea si a devansat foarte repede celelalte plante care se foloseau pentru aromatizarea berii, precum gentiana, coriandrul sau lavanda.

La nivelul procesului de fabricare a berii, s-a asteptat pana la mijlocul secolului al XIX-lea pentru a asista la o evolutie radicala a tehnicii de fabricare. Aceasta evolutie se datoreaza dezvoltarii sticlariei, a aparatelor de filtrat, de imbuteliat, a descoperirii frigului artificial.

In aceeasi perioada, cercetarile stiintifice asupra microorganismelor au permis o mai buna intelegere a procesului de fermentatie alcoolica, au dus la ameliorarea conditiilor sanitare din berarii si la producerea unei bauturi mai sanatoase si mai limpezi.

In ultimi anii cresterea consumului de bere la nivel mondial a impulsionat aparitia unor noi tehnologii pentru cresterea randamentul de productie a berii. Astfel s-au utilizat noi startere de drojdii selectionate sau modificate genetic, care au rolul de a creste randamentul de fermentare al drojdiilor (Sroka & Tusznski, 2007). Suplimentarea mustului de bere cu amoniu a redus semnificativ timpul de fermentare, dar prezenta rezidiurilor de zahar altele decat glucoza in bere dupa fermentare a determinat scaderea interesului pentru aceasta procedura (Mendez-Ferreira si col., 2010).

Metodele de imobilizare a microorganismelor au castigat atentia in ultimi anii si au fost cu succes aplicate in producerea de: alcool (etanol, butanol, izopropanol), acizii organici (malic, citric, lactic), enzime (amilaze si lipaze), precum si in industria alimentara in tehnologia vinului si a berii (Liouni si col. 2008). In ciuda potentialului imens pe care il au drojdiile imobilizate, utilizarea lor ramane totusi limitata datorita metodelor actuale de imobilizare care prezinta mai multe dezavantaje, unul dintre cele mai importate fiind costul ridicat al procedeului de imobilizare (Kourkoutas si col., 2004).

Cele mai importante metode de imobilizare sunt: absorbtia sau fixarea intr-o suprafata, incapsularea intr-o matrice poroasa, metoda flocularii si izolarea in spatele unei bariere (Pilkington si col., 1998). Fixarea intr-o suprafata implica inchiderea celulelor vii intr-o retea rigida care sa permita difuzia de substrat si produse, astfel fiind posibila cresterea celulei si mentinerea activitatii celulei (Divies & Cachon, 2005). Drojdiile imobilizate prin metoda fixarii intr-o suprafata au un diametru cuprins intre 0.3-3 mm (Verbelen si col., 2006). Aspirand spre ceea mai delicata, simpla si rapida procedura, fixarea drojdiilor intr-o suprafata ramane cea mai utilizata metoda (Pajic-Lijakovic si col., 2010).

Drojdiile imobilizate intr-o matrice de hidrogel sunt protejate de conditiile dure de mediu cum sunt pH-ul, temperatura, solventii organici si inhibatori (Kocher si col., 2006). Cresterea celulelor in matricea poroasa depinde de limitarea transferului de masa impus de porozitatea materialului, apoi mai tarziu de acumularea de biomasa (Kourkoutas si col., 2004).

Celulele imobilizate permit o manevrabilitate mai usoara, facilitand si clarificarea produsului final (Kocher si col., 2006). Studiile facute cu drojdii imobilizate au aratat ca randamentul in fermentare a crescut prin reducerea semnificativa a timpului de fermentare, iar compozitia si profilul aromei au ramas aproape neschimbate (Qureshi & Tamhane, 1986).