Search citation statements
Paper Sections
Citation Types
Year Published
Publication Types
Relationship
Authors
Journals
BACKGROUND Many studies have confirmed a wide variation in the phenolic content and antioxidant activity of beers. However, when commercial beers are studied, there is usually no information available on the brewing technology applied. In this study, technological parameters were varied systematically to influence the antioxidant content of beer with a view to improving its flavor stability. High‐throughput assays, ferric reducing antioxidant power (FRAP) and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) were investigated as fast analytical methods to evaluate the influence of brewing technology on antioxidant activity. RESULTS Beers (n = 12) were brewed with systematic technological variations (malt modification, hopping regime) to influence the antioxidant potential. A late hop addition resulted in significantly higher phenolic content (high‐performance liquid chromatography with diode‐array detection – HPLC‐DAD) and antioxidant activity. Raw protein content and malt modification significantly influenced phenolic content and the antioxidant activity of beers hopped at the beginning of wort boiling. Samples were stored under forced and natural conditions and were evaluated by a sensory panel. The decline of bitter iso‐α‐acids as an analytical marker for oxidative aging was significantly lower in beers brewed from malts with high raw protein content. These samples also had higher antioxidant activity values. Panelists gave higher ratings for beer quality to aged beers with a late hop addition. However, late hopping resulted in enhanced hoppy aroma attributes and therefore an altered aroma profile. CONCLUSIONS Both antioxidant capacity methods were well suited as fast methods to evaluate brewing raw material and technological influence on antioxidant activity. The appropriate choice of barley malt and the malting regime could be promising tools to enhance the antioxidant activity of traditionally hopped beers. © 2019 The Authors. Journal of The Science of Food and Agriculture published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.
BACKGROUND Many studies have confirmed a wide variation in the phenolic content and antioxidant activity of beers. However, when commercial beers are studied, there is usually no information available on the brewing technology applied. In this study, technological parameters were varied systematically to influence the antioxidant content of beer with a view to improving its flavor stability. High‐throughput assays, ferric reducing antioxidant power (FRAP) and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) were investigated as fast analytical methods to evaluate the influence of brewing technology on antioxidant activity. RESULTS Beers (n = 12) were brewed with systematic technological variations (malt modification, hopping regime) to influence the antioxidant potential. A late hop addition resulted in significantly higher phenolic content (high‐performance liquid chromatography with diode‐array detection – HPLC‐DAD) and antioxidant activity. Raw protein content and malt modification significantly influenced phenolic content and the antioxidant activity of beers hopped at the beginning of wort boiling. Samples were stored under forced and natural conditions and were evaluated by a sensory panel. The decline of bitter iso‐α‐acids as an analytical marker for oxidative aging was significantly lower in beers brewed from malts with high raw protein content. These samples also had higher antioxidant activity values. Panelists gave higher ratings for beer quality to aged beers with a late hop addition. However, late hopping resulted in enhanced hoppy aroma attributes and therefore an altered aroma profile. CONCLUSIONS Both antioxidant capacity methods were well suited as fast methods to evaluate brewing raw material and technological influence on antioxidant activity. The appropriate choice of barley malt and the malting regime could be promising tools to enhance the antioxidant activity of traditionally hopped beers. © 2019 The Authors. Journal of The Science of Food and Agriculture published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.
Die kolloidale Stabilität von Bier ist ein entscheidender Qualitätsparameter hinsichtlich der Mindesthaltbarkeit und der sensorischen Akzeptanz der Konsumenten. Trübungsverursachende Interaktionen auf molekularer Ebene konnten bislang allerdings noch nicht vollständig aufgeklärt werden. Das Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit war daher die Identifizierung, Charakterisierung und Quantifizierung trübungsaktiver Verbindungen in Bier und Biertrübungspartikeln und damit die Analyse der zur Trübungsbildung führenden Mechanismen auf molekularer Ebene.Zunächst wurden die Trübungseigenschaften einer Auswahl an kommerziellen Bierproben untersucht. Nach Entwicklung eines Vorgehens zur forcierten Bieralterung und Methoden zur Trübungsisolierung und ‐extraktion wurden durch den Vergleich von frischen mit den korrespondierenden gealterten und geklärten Bieren und anhand der daraus isolierten Trübungspartikel die Majorkomponenten der Trübungen identifiziert und quantifiziert. Hierdurch konnten zwischen 50 Gew.‐% und 90 Gew.‐% der Trübungsinhaltsstoffe charakterisiert werden.Es wurde gezeigt, dass sich die Proteinfraktion im Verlauf der Alterung im Bier deutlich abreichert, was auf die Präzipitation als Trübungsbestandteile zurückzuführen war. Den mengenmäßig dominierenden Anteil der Biertrübung stellten proteinische Komponenten mit Anteilen zwischen 30 % und 60 % dar, wobei sich Serpin Z4 als abundantestes Trübungsprotein zeigte. Die Daten der holistischen Proteomanalysen von Bier und Biertrübung zeigten anhand von absoluten iBAQ‐Werten erstmals, dass Proteine vorrangig entsprechend ihrer Abundanzen im Bier präzipitierten und sich in ebendieser Rangordnung auch in der korrespondierenden Trübung wiederfanden. Darauf basierend konnte eine fundierte Annahme darüber getroffen werden, dass Proteine im Verlauf der Trübungsbildung eher infolge unspezifischer Wechselwirkungen präzipitieren, was durch Daten der Metabolomanalysen und Modellstudien untermauert werden konnte. Den zweiten Hauptbestandteil der untersuchten Trübungspartikel stellten Kohlenhydrate mit Mengenanteilen von rund 20 % dar.Auf niedermolekularer Ebene konnten erstmals sekundäre Hopfeninhaltsstoffe in Biertrübung absolut quantifiziert und deren spezifische Anreicherung bei der Trübungsbildung entsprechend ihrer Hydrophobizität gezeigt werden. Insbesondere unpolare Hopfenphenole, wie Xanthohumol und Lupulone, wiesen sehr starke Anreicherungseffekte in der Biertrübung im Vergleich zum nativen Bier auf. Neben der spezifischen Anreicherung hydrophober Hopfenphenole wurden auch ausgeprägte Konzentrationseffekte für Calcium, Kupfer, Eisen, Nickel und Zink in der Biertrübung beobachtet.Auf Basis der Erkenntnisse über die chemische Trübungszusammensetzung wurde ein Lagerbier mittels Ultrafiltration in seine hoch‐ und niedermolekularen Bierbestandteile fraktioniert. Durch Forcierungsexperimente mit den beiden Fraktionen konnte erstmalig gezeigt werden, dass die niedermolekulare Fraktion (LMW) ausschlaggebend für die Trübungsstabilität eines Bieres ist, wohingegen die hochmolekulare Fraktion (HMW) isoliert vollkommen trübungsstabil vorlag und erst durch Zugabe von LMW‐Komponenten präzipitierte. Hieraus konnte mit der HMW zudem eine Matrix abgeleitet werden, die sich für bierähnliche Modellsysteme eignete, auf Basis derer sich die Trübungsaktivität einzelner Komponenten gezielt testen ließ.Die Übergangsmetalle Eisen und Kupfer konnten als besonders trübungsaktiv identifiziert werden, wobei Eisen bereits in geringsten Konzentrationen als trübungsfördernd einzustufen war. Auf Basis der erarbeiteten Ergebnisse ist davon auszugehen, dass Eisen(NI) gegenüber Eisen(N) die trübungsaktive Ionenspezies darstellt und in Bier unter anderem komplexiert als Oxalatoferrat vorliegt. Oxalsäure konnte diesbezüglich als trübungsstabilisierender Komplexbildner charakterisiert werden, welcher im Zuge einer enzymatischen Umsetzung von Oxalatoxidase abgebaut wird. Hierdurch werden zum einen trübungsaktive Eisenionen freigesetzt und zum anderen oxidativ schädigendes und daher trübungsförderndes Wasserstoffperoxid gebildet. Der negative Einfluss von Wasserstoffperoxid auf die Trübungsstabilität konnte durch den Einsatz von Katalase belegt werden.In einem biernahen Modellsystem, bestehend aus der Bier‐HMW, Eisen(N) bzw. Eisen(MI), Oxalsäure und Oxalatoxidase konnte im Zuge von Forcierungsexperimenten die Interaktion dieser Parameter und deren Beitrag zur kolloidalen Stabilisierung bzw. Destabilisierung bestätigt werden. Aus diesen Daten ließ sich eine Kaskade trübungsrelevanter Parameter ableiten, welche den möglichen Einfluss von Pflanzenstress auf die kolloidale Stabilität von Bier beschreibt. Die trianguläre Beziehung zwischen Oxalsäure, Eisenionen und der Oxalatoxidase‐Aktivität in Bezug auf die Trübungsstabilität wurden ebenso wie die Rolle der Oxalatoxidase für die Trübungsbildung im Speziellen im Rahmen dieser Arbeit erstmalig beschrieben. Zudem wurde mit der Oxalatoxidase eine neue, Luftsauerstoff‐unabhängige Quelle für Peroxide im fertigen Bier aufgezeigt.Mittels multivariater Datenanalyse und Korrelation der erarbeiteten Parameter mit der Trübungsneigung von 24 kommerziellen Bieren konnte außerdem an Realproben gezeigt werden, dass die Parameter isoliert betrachtet nicht in linearem Zusammenhang mit der Trübungsstabilität der Biere standen. Erst durch eine Kombination konnte ein Korrelationsmodell abgeleitet werden, dessen Varianz anhand dieser drei Parameter erklärt werden konnte. Dies ließ die Annahme zu, dass im Rahmen der durchgeführten Arbeit die maßgeblichen trübungsauslösenden Bierinhaltsstoffe identifiziert werden konnten.Die erarbeiteten molekularen Einblicke in das komplexe, multifaktorielle Zusammenspiel, das zur Biertrübungsbildung führt, ließen die Hypothese zu, dass Pflanzenstress ein entscheidender Faktor für die Trübungsstabilität sein könnte. Abwehrreaktionen auf biotische und abiotische Stressoren könnten im Hinblick auf Enzymaktivitäten, den Oxalsäuregehalt der Rohstoffe und damit auch die im Produkt resultierenden Metallgehalte maßgeblich für die kolloidale Stabilität von Bier sein. Dahingehend können auf Basis der durchgeführten Experimente weiterführende Studien geplant werden, die sich gezielt mit der Auswirkung unterschiedlicher Stressfaktoren auf die hier erarbeiteten, trübungsrelevanten Parameter befassen und außerdem das Verhalten trübungsverursachender Substanzen über den Brauprozess hinweg untersuchen.
Consumer demand for sustainably and ecologically produced food has grown in recent years. However, for numerous reasons, this demand has not always been met. New solutions are still being sought, particularly in the area of emulsifiers, an integral ingredient of many food products. The biggest challenge is the limited scope of application offered by current alternatives. While some progress has been made using foam active quillaja saponins, they are neither pleasant‐tasting nor sustainably produced. Only very little is known about other alternatives, and especially the behavior of saponins, particularly on a molecular level, is not very well understood. Moreover, it is often not known which parts of a plant contain the highest levels of saponins and are therefore most suitable for extraction.To expand the current level of knowledge about emulsifying and foam active extracts, saponin extracts were made from oat bran, beetroot as well as sugar beet and characterized in close cooperation with the Department of Food Physics and Meat Science at the University of Hohenheim. Measurements conducted on these extracts showed that foam activity is a good indicator of their emulsifying ability. The most promising one ‐ sugar beet extract ‐ was examined in more detail using taste dilution analysis, which revealed saponin fractions with a slight off‐taste and high foam activity. A series of eight saponins was obtained from these fractions and further characterized, together with three commercially available ones that were identified using non‐targeted screening. The unequivocal identification and structure elucidation was performed using a combination of liquid chromatography‐tandem mass spectrometry (LC‐MS/MS) and both one‐dimensional (1D) and two‐dimensional (2D) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. For most substances, this was the first time that a complete assignment of 1H and 13C NMR signals had been made. All of these saponins possess taste recognition values above 1000 μmol/L, which is higher than most values for the taste‐ active saponins reported in the literature. The foam activity of these substances was measured using a self‐developed small‐scale foam activity assay. It was measured for different concentrations of saponins in a buffer solution. The foam activity of numerous other saponins was also determined, resulting in the most comprehensive overview of the foam activities of individual saponins.In addition to these isolation and characterization activities, an LC‐MS/MS method of performing simultaneous quantitative analyses of all the obtained sugar beet saponins was developed and validated. These were quantified in several sugar beet varieties (root and leaves), different sugar beet compartments, and side streams originating during the sugar beet converting process. Great variations in mass fractions were found in these materials, ranging from 862 mg/kg to 2,452 mg/kg for the various sugar beet root varieties and from 907 mg/kg to 5,398 mg/kg for the sugar beet leave varieties. Sugar beet fiber was identified as the best saponin source, with a total saponin quantity of 12.7 g/kg, followed by dried sugar beet pulp, with a total quantity of 10.3 g/kg. As a by‐product stream, dried sugar beet pulp is highly suitable for the sustainable manufacture of saponins.The results obtained are of key significance to the utilization of sugar beet saponins as well as saponins extracted from other plant materials or by‐product streams for use as food additives.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.