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Impressum
Untersuchungen zur Bildung unerwünschter Trübungspartikel in Bier und deren Verzögerung durch technologische Maßnahmen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 16463 N
Laufzeit: 01.01.2010
- 31.12.2012
Fördersumme: 282.000 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Brauereien sehen sich infolge der Globalisierung
der Märkte mit dem Problem konfrontiert, über
einen langen Zeitraum Stabilität und Produktqualität
zu garantieren. Kommt es im Laufe der Lagerung
von Bieren zu einer unerwünschten Trübung,
so wird das Erzeugnis vom Verbraucher
schnell als ungenießbar eingestuft. Es handelt
sich dabei allerdings meist nicht um eine gesundheitlich
bedenkliche Trübung, die auf den
mikrobiellen Verderb des Lebensmittels zurückzuführen
ist, sondern um einen kolloidalen Niederschlag
aus biereigenen Inhaltsstoffen. Eine
mögliche Ursache für nicht-biologische Trübungserscheinungen
kann in der Bildung von
Calciumoxalat oder dem Eintrag von Kieselgur
während des Filtrationsprozesses begründet
sein. Diese Probleme sind allerdings weitgehend
technologisch beherrschbar. Darüber hinaus ist
die Trübungsbildung, die aus der Komplexbildung
trübungsaktiver Polyphenole und Proteinfraktionen
unter Beteiligung von Kohlenhydraten
und Metallionen entsteht, hervorzuheben. Um
die vom Verbraucher gewünschte Glanzfeinheit
über einen möglichst langen Zeitraum zu erhalten,
ist es erforderlich, die trübungsaktiven Proteine
und/oder Polyphenole durch brauereitechnologische
Maßnahmen im Brauprozess unter
Verwendung von Stabilisierungsmitteln zu entfernen
(Nylon 66, PVPP, Silicagel, Bentonit).
Grundsätzlich wird bei der chemisch-physikalischen
Trübungsbildung zwischen einer reversiblen
Kältetrübung und einer irreversiblen Dauertrübung
unterschieden. Die Kältetrübung entsteht
bei Temperaturen zwischen -2 °C und +5
°C und löst sich beim Erwärmen rückstandslos
auf. Im Gegensatz dazu klaren Biere, die eine irreversible
Trübung enthalten, auch bei Raumtemperatur
nicht mehr auf. Im Verlauf der Lagerung
eines Bieres nimmt die Kältetrübung zu,
wobei nach einiger Zeit das lösliche Trübungsprodukt
in eine unlösliche Dauertrübung übergeht.
Obwohl auf diesem Gebiet bereits intensiv
geforscht wurde, konnte bis zum heutigen Zeitpunkt
kein Mechanismus vorgestellt werden, der
die komplexen Reaktionsmechanismen dieser
Trübungsbildung umfassend erläutert. Es wurden
jedoch mehrfach Theorien entwickelt, die
mit Hilfe von Modellen versuchen, die Bildung
der reversiblen Kältetrübung und ihren Übergang
zur irreversiblen Trübung zu erklären. Dazu gehören
die Arbeiten von CHAPON im Hinblick auf
eine Gleichgewichtsreaktion von Proteinen und
Tanninen, die Arbeiten von HASLAM zur Beteiligung
der Proanthocyandine und die „AktivieAiF
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rung“ der Polyphenole durch Bildung reaktiver
ortho-Chinone nach WACKERBAUER und ANGER.
KANEDA et. al. postulierten 1990 die Beteiligung
von freien Radikalen an der reversiblen
Trübungsbildung über den Fenton- bzw. Haber-
Weiss-Reaktionsmechanismus. Die dabei generierten
reaktiven Hydroxylradikale attackieren
Proanthocyanidine und führen direkt oder indirekt
zu den entsprechenden Oxidationsprodukten.
Die dann entstehenden Oxidationsprodukte
bilden zusammen mit den im Bier vorhandenen
Proteinen eine reversible Trübung. Als Ausgangssubstanzen
der Kältetrübung sind neben
der Polyphenol- und Proteinfraktion auch Kohlenhydrate
und Metallionen identifiziert worden.
Neben dem hauptsächlich aus dem Brauwasser
stammenden Calcium konnte eine Anreicherung
der im Bier vorhandenen Übergangsmetalle, in
der Hauptsache Eisen und Kupfer, nachgewiesen
werden. Ihre große Affinität zu den Polyphenolen
bzw. Anthocyanidinen ist allgemein bekannt.
Untersuchungen von FREDERIKSEN zeigen jedoch,
dass Fe2+ nur dann die Trübungsbildung
beeinflusst, wenn es nachträglich der Würze
hinzugefügt wird, wesentlich ausgelöst durch die
weit verbreitete Kieselgurfiltration vor der Abfüllung.
Neben ihren Eigenschaften als Komplexbildner
spielen die Übergangsmetalle oft als Katalysator
bei Redox-Reaktionen eine wichtige
Rolle. Durch eigene Vorversuche der Forschungsstelle
1, bei denen die Entwicklung des
endogenen antioxidativen Potentials (EAP-Wert)
im Bier im Verlauf einer forcierten Alterung der
Trübungsbildung im Bier gegenübergestellt wurde,
konnte in ersten Versuchsreihen nachgewiesen
werden, dass die reversible und irreversible
Trübungsbildung in stabilisierten Bieren erst
nach dem Verbrauch des EAP eintritt. In der
Trübung konnten durch eigene ESR-Vorversuche
stabilisierte organische Radikale und Eisen(III)-
Ionen nachgewiesen werden. Es kommt also zu
einer Anreicherung von stabilen organischen Radikalen
und Eisen(III)-Ionen in der Biertrübung,
was erkennen lässt, dass das Fenton Reaktionsprodukt
Fe3+ im Gegensatz zu Fe2+ zur Trübungsbildung
führt.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mithilfe der
in Vorversuchen gewonnenen Erkenntnisse die
vorliegenden Reaktionsmechanismen bei der
Trübungsbildung weitergehend aufzuklären und
die gewonnenen Erkenntnisse brauereitechnologisch
umzusetzen, um die kolloidale Bierstabilität
zu verbessern.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
