Browsing by Subject "fermentaatio"

Nykyinen jälkiteollinen ihmiskunta tuottaa energiansa pääasiassa fossiilisilla polttoaineilla. Pariisin ilmastosopimuksen osapuolet sitoutuivat pitämään ilmaston lämpenemisen alle kahdessa celsiusasteessa verrattuna esiteolliseen aikaan ja muuttamaan energiantuotantotapojaan. Yhtenä ratkaisuna nähdään uusiutuvat energianlähteet, joita kuuluvat muun muassa biopolttoaineet. Bioetanoli on maailmanlaajuisesti käytetyin liikenteen biopolttoaine, jonka tuotanto on huomattavasti kasvanut 1980-luvulta lähtien. Tällä hetkellä bioetanolia tuotetaan etupäässä ruoantuotannon kanssa kilpailevista sokeri- ja tärkkelyspitoisista viljelykasveista, mutta niin kutsuttujen toisen sukupolven biopolttoaineiden tuotanto olisi ihmiskunnan ja maapallon kannalta kestävämmällä pohjalla. Toisen sukupolven bioetanolia valmistetaan kasvi- ja puupohjaisesta jätemateriaalista, kuten maa- ja metsätalouden sekä elintarviketeollisuuden jätteistä. Aikaisemmissa tutkimuksissa hyväksi lignoselluloosan ja puuperäisten jätteiden hajottajaksi ja monipuoliseksi entsyymien tuottajaksi tunnistettu, valkolahottajiin kuuluva kääpämäinen kantasieni rusorypykkä Phlebia radiata kykenee samanaikaiseen kiinteän kasvualustan hajotukseen ja etanolifermentaatioon. Tämän vuoksi rusorypykän etanolin tuottoa ja siihen liittyviä perusaineenvaihduntareittejä haluttiin tutkia tarkemmin. Sienen rihmastoa kasvatettiin jätelignoselluloosamateriaaleilla hapettomiksi muuttuvissa fermentaatio-olosuhteissa. Etanolin tuoton ja kasvualustan pilkkoutumisen lisäksi tutkittiin käänteistranskription kvantitatiivisella PCR-reaktiolla lignoselluloosan hajotukseen ja etanolifermentaatioon liittyviä entsyymejä koodaavia geenejä ja näiden geenien ilmentymistä eri kasvuaikapisteissä. Tulosten perusteella havaittiin rusorypykän tuottavan noin 13,5 massa-% etanolia kasvualustan hiilihydraattien sokeripitoisuuden perusteella lasketusta teoreettisesta maksimiarvosta. Lignoselluloosan hajotukseen ja etanolin fermentointiin oleellisesti liittyvien entsyymien geenit ilmentyivät kasvatusten aikana jätelignoselluloosalla tilastollisesti merkitsevin eroin eri aikapisteissä, mikä osoitti hajotustoiminnan, rihmaston kasvun ja etanolin tuoton olevan muuttuvia ja toisiinsa vaikuttavia prosesseja. Sieni pystyi hyödyntämään kiinteää kasvualustaansa irrottaen siitä käyttöönsä sokereita. Rihmaston kasvusta ja elävästä sienibiomassasta viitteitä antavaa ergosterolia havaittiin koko kuukauden pituisen kasvatuksen ajan. Lisäksi kaasukehässä havaittiin odotettuja fermentaatiomuutoksia, kuten hiilidioksidin kertymistä, ja happikaasu oli neljässä viikossa lähes kulutettu loppuun. Tulosten perusteella rusorypykkä osoittautui tehokkaaksi jätelignoselluloosan pilkkojaksi ja kestäväksi etanolin tuottajaksi. RNA-eristys kiinteältä kasvualustalta sekä aineenvaihduntageenien ilmentymisen analysointi RT-qPCR-menetelmällä mahdollistivat rusorypykän transkriptomin jatkotutkimuksen geenien säätelyn selvittämiseksi fermentoivissa ja lähes hapettomissa olosuhteissa.

In the thesis, the effects of six different lactic acid bacteria (LAB) species on properties of sour beer was studied. As the fermentation by LAB may yield unexpected results, and as the prediction of specific organoleptic compounds present in LAB-fermented sour beers has proven to be challenging, sensory and chemical properties of sour beers fermented with selected LAB was assessed. The main research question was “are there statistically significant differences between the different sensory properties of the sour beers produced with different LAB species?”. Use of Lactobacillus plantarum, L. rhamnosus, L. brevis, L. buchneri, L. delbrueckii and previ-ously unreported in sour beer brewing, L. alimentarius, was assessed. Fermentation was carried over approximately six weeks, during which the changes in viable cell density, pH, refractive index, organic acid and ethanol (using PDA/RI) and sugar compositions (using HPAEC-PAD) were assessed. Sensory evaluation was performed in two parts: Overall preference rank test with untrained panellists and descriptive analysis with trained panellists. Differences were found in the results of viable cell count, organic acid composition and descriptive sensory analysis. Increase in lactic, acetic and succinic acid and ethanol over the fermentation period was detected. Decrease in citric acid, maltose, glucose and sucrose was detected. Novel L. alimentarius yielded fastest growth rate, with encouraging results from sensory analysis. L. delbrueckii did not grow in the substrate media, allowing possible infection to take place. L. brevis and L. buchneri yielded acetic acid concentrations detectable in sensory and chemical analysis. Increased lactic acid concentration was associated with increased overall rank, raspberry aroma and apple and vinous flavours, with negative correlation to butyric, rancid and yeasty flavours and bitter aftertaste. Further studies are suggested to assess the effects of fermentation temperature, O2 availability, wort composition and buffering capacity on the results of the LAB fermentations.