Kinetics of Ethanol and Acetaldehyde Production in Fermenting Wheat Dough by Laser-Based Trace Gas Detection

Abstract

The fermentation process of wheat dough was studied by laser-based trace gas detection. A CO-laser-driven photoacoustic spectrometer was used to monitor simultaneously, in real time, the ethanol and acetaldehyde production rates of two commercial types of active dry yeast (Saccharomyces cerevisiae) in wheat dough substrates. Both types of yeast, O and B, produced ethanol for 5 hours. Acetaldehyde was yielded only during 100 minutes by the yeast O, whereas the yeast B generated this compound for 3.5 hours. The total ethanol and acetaldehyde productions amounted to 1.50 mL/g dough and 4.5 µL/g dough in the O case, and 0.84 mL/g dough and 14.75 µL/g dough, in the B case, respectively. The yeasts were also tested for their ability to metabolize mixes consisting of the control wheat dough substrate and extra amounts of glucose or maltose. Both types of yeasts showed a similar ability to consume the added glucose, however, only the yeast B was found to possess an adapted enzymatic system to metabolize maltose. This work showed the efficiency of applying photoacoustic trace gas detection to food technology research for on-line monitoring of fermenting wheat dough.Se ha estudiado la fermentación de masa de trigo a través de la deteccion de trazas de gases mediante una técnica basada en el láser. Se empleó un espectrómetro fotoacústico CO-láser para la determinación simultánea en tiempo real de la producción de etanol y acetaldehído durante la fermentación con dos levaduras comerciales del género Saccharomyces cerevisiae. Ambos tipos de levaduras, denominadas O y B, produjeron etanol durante 5 horas. La levadura O produjo acetaldehído sólo durante 100 min, mientras que la B lo hizo durante 3,5 horas. La cantidad total de etanol y acetaldehído alcanzó con la levadura O 1,5 mL/g masa y 4,5 µL/g masa, repectivamente. En el caso de la levadura B fue de 0,84 mL/g masa para el etanol y 14,75 µL/g masa para el acetaldehído. También se probó la capacidad de las levaduras para metabolizar mezclas de la masa de trigo control con cantidades extra de glucosa o maltosa. Ambos tipos de levaduras mostraron una capacidad similar para consumir la glucosa añadida, sin embargo, sólo en la levadura B se detectó que poseía un sistema enzimático para metabolizar la matosa. En este trabajo se demuestra la eficiencia de aplicar la detección fotoacústica de trazas de gases para su uso en el control de a fermentación de masa de trigo.

Simultaneous Extraction and Enzymatic Quantification of Glucose, Sucrose, and Ethanol in Fermenting Yeasted Dough

“…In situ quantification of sugars and ethanol is complicated by the dense semisolid dough matrix, although several workers have analyzed ethanol in the headspace above fermenting doughs (Hansen and Hansen 1994;Tomas and Harren 2001). The more common approach is to extract dough with a solvent then quantify sugars and ethanol in the extract.…”