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Abstract
The volumetric productivity of the beer fermentation process can be increased by using a higher pitching rate (i.e., higher inoculum level). Next to this, high-gravity brewing has become a standard strategy for brewers to increase their productivity. However, both technologies can have a significant effect on yeast metabolism. In this study, high-gravity and high-cell-density fermentations were combined, and their impact on yeast physiology and flavor compound production was evaluated. Additionally, an attempt was made to decrease the production of total diacetyl during accelerated fermentation systems by optimization of the free amino nitrogen content of the wort. Higher wort density resulted in decreased yeast viability, which correlated to increased expression levels of stress-related genes and higher levels of trehalose. More than wort density, the relative amounts of different assimilable sugars have a drastic effect on both yeast fermentation performance and flavor compound production. Worts with high amounts of sucrose had a stimulating effect on the uptake of amino acids, yeast growth, glycogen formation, recycling of trehalose, ethyl ester synthesis, and the turnover rate of total diacetyl. Yeast exposed to high levels of sucrose experienced more osmotic stress and stress related to stationary phase than other high-gravity worts. Although sucrose, compared with maltose, had a stimulating effect on ATF1 expression, a remarkable decrease in acetate esters was observed. Considering the adverse effects of sucrose on the yeast performance, it is advisable to avoid high concentrations of these fast-food sugars and to use a combination of sucrose and maltose syrups as a way to increase the wort density.
RESUMEN
La productividad volumétrica de proceso de la fermentación de la cerveza se puede aumentar mediante superiores cantidades de levadura a inocular (es decir, mayor nivel de inóculo). Junto a esto, la elaboración de la cerveza de alta gravedad se ha convertido en una estrategia estándar para los cerveceros para aumentar su productividad. Sin embargo, ambas tecnologías pueden tener un efecto significativo sobre el metabolismo de la levadura. En este estudio, la gravedad alta y alta densidad de células fermentaciones se combinaron, y su impacto sobre la fisiología de levadura y la producción de compuestos de sabor se evaluó. Además, se hizo un intento para disminuir la producción del total de diacetilo durante sistemas de fermentación acelerada por la optimización del contenido de FAN del mosto. La más alta densidad del mosto resultó en disminución de la viabilidad de la levadura, lo que correlaciona con el aumento de los niveles de expresión de genes relacionados con el estrés y mayores niveles de trehalosa. Más que la densidad del mosto, las cantidades relativas de diferentes azúcares absorbibles tenía un efecto drástico en el rendimiento de fermentación de la levadura y la producción de compuestos de sabor. Mostos con alto contenido de sacarosa tuvo un efecto estimulante en la absorción de los aminoácidos, el crecimiento de la levadura, la formación de glucógeno, el reciclaje de la trehalosa, la síntesis de éster etílico, y el índice de recambio del total diacetilo. La levadura expuestos a altos niveles de sacarosa experimentado más estrés osmótico y el estrés relacionado con la fase estacionaria que otros mostos de alta gravedad. A pesar de sacarosa tuvo un efecto estimulante sobre ATF1 expresión en comparación con maltosa, un descenso notable en los esteres de acetato se observó. Teniendo en cuenta los efectos adversos de la sacarosa en el rendimiento de levadura, es aconsejable para evitar altas concentraciones de estos azúcares de comida rápida y utilizar una combinación de jarabes de sacarosa y maltosa como una forma de aumentar la densidad del mosto.