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Evaluation of the Oxygen Requirement of Lager and Ale Yeast Strains by Preoxygenation

MBAA TQ vol. 40, no. 4, 2003, pp. 283-289  |  VIEW ARTICLE

Sofie An Depraetere (1), J. Winderickx (2), and F. R. Delvaux (1). 1. Centre for Malting and Brewing Science, Katholieke Universiteit Leuven, Kasteelpark Arenberg 22, 3001 Heverlee, Belgium. 2. Department of Molecular Physiology of Plants and Micro-organisms, Katholieke Universiteit Leuven, Kasteelpark Arenberg 31, 3001 Heverlee, Belgium.

Abstract
An adequate oxygen supply is essential for yeast growth and its fermentation performance, because oxygen is crucial for the synthesis of sterols and unsaturated fatty acids. An alternative to wort oxygenation is the preoxygenation technique, in which yeast cells can be directly exposed to oxygen in a controlled process before fermentation. This paper is the result of investigating the response of two lager and six ale yeast strains to preoxygenation, whereupon yeast cells were preoxygenated in a membrane loop reactor. Successful results have been achieved in spite of the different response of every yeast strain. The buildup of sterols and unsaturated fatty acids varied considerably among the different yeast strains. Sterol concentrations increased 1.5- to 4-fold during preoxygenation, and a 1.5- to 6-fold increase in unsaturated fatty acid concentrations was also detected. Fermentation performance of the preoxygenated yeast cells was good for seven of the yeast strains. For one ale yeast, the preoxygenation procedure that we used did not bring the yeast cells to optimal conditions for beer fermentation. Formation of esters and higher alcohols was noticeably higher in beers successfully brewed with preoxygenated yeast when compared with that in beers brewed with untreated yeast. The importance of the yeast strain has been established, thereby implying the need for specific preoxygenation procedures for every yeast strain in order to optimize the process. The results show that the preoxygenation technique has considerable promise and is worthy of further examination as an interesting alternative to wort oxygenation.
Keywords: fatty acids, fermentation, oxygenation, sterols, yeast

 

Síntesis
El oxígeno es crucial para la síntesis de esteroles y ácidos grasos no saturados, siendo esencial disponer de una fuente adecuada de oxígeno para una sana reproducción de levadura y un buen desempeño durante la fermentación. Una alternativa a la aeración del mosto es la técnica de la preoxigenación, en la que las células de levadura son expuestas directamente al oxígeno en un proceso controlado, antes de ser dosificadas al mosto. Se presenta los resultados, con dos cepas de levadura lager y seis de ale, a la preoxigenación en un reactor de membrana de ciclo cerrado. Se han obtenido buenos resultados a pesar de las diferencias en la respuesta de las diferentes cepas de levadura. La acumulación de esteroles y de ácidos grasos no saturados varió considerablemente entre las diferentes cepas. La concentración de esterol aumentó 1,4 a 5 veces durante la preoxigenación, a la vez que la concentración de los ácidos grasos no saturados aumentó de 1,5 a 6 veces. El desempeño fermentativo de las levaduras preoxigenizadas fue bueno para siete de las ocho cepas. Este procedimiento de preoxigenación no consiguió llevar a una de las cepas de levadura ale a sus condiciones óptimas para la fermentación cervecera. La formación de esteres y alcoholes de alto peso molecular fue notablemente mayor en las cervezas fermentadas con levadura preoxigenada. Se ha demostrado la gran importancia que tiene la cepa de levadura, por lo que habría que desarrollar un procedimiento de preoxigenación específico para cada cepa de levadura para asegurar que el proceso sea el óptimo. Los resultados demuestran que la técnica de la preoxigenación es bastante prometedora y vale la pena que se examine más a fondo como una interesante alternativa a la aeración del mosto.
Palabras claves: ácidos grasos, fermentación, oxigenación, esteroles, levadura

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