Evaluation of Beer Sensory Quality and Shelf Life Stability Using Multivariate Analysis Techniques

Abstract

La cervesa és una beguda alcohòlica fermentada produïda a partir d'aigua, ordi maltat, llúpol i llevat. Generalment, la qualitat i vida útil de la cervesa es determinen per la seva aparença, aroma, sabor i textura, i estan condicionades per la seva estabilitat microbiològica, col·loidal i de sabor. Durant el procés d'envelliment els atributs sensorials de qualitat de la cervesa canvien a causa d'alteracions que tenen lloc en la seva composició química. Aquests canvis estan directament relacionats amb les condicions de producció i es veuen afectats pel tipus de recipient utilitzat i les condicions d’emmagatzematge. Per assolir la qualitat i mantenir l'estabilitat del producte durant la seva vida útil cal entendre i controlar tots els paràmetres involucrats en el procés de producció de la cervesa, des de la matèria primera fins a les condicions d'emmagatzematge i transport.

En aquesta tesi doctoral hem estudiat la qualitat i estabilitat de la cervesa, centrant-nos en l'evolució dels seus compostos volàtils durant la seva vida útil en relació amb els diferents tipus de contenidors utilitzats, llaunes d'alumini o ampolles de vidre, i el tipus de procés de conservació aplicat, microfiltració o pasteurització. Per entendre i monitoritzar els paràmetres principals que influeixen en la qualitat sensorial i l'estabilitat de la cervesa es van correlacionar mesures fisicoquímiques i les dades obtingudes per cromatografia de gasos - espectrometria de masses (GC-MS), amb anàlisis microbiològiques i sensorials. Per facilitar l'extracció, connexió i interpretació de les dades adquirides, vam aplicar tècniques d’anàlisi multivariant, principalment Anàlisi de Components Principals, Regressió per Mínims Quadrats Parcials i Anàlisi Discriminant per Mínims Quadrats Parcials.

Els nostres resultats demostren que l'ús de l'anàlisi multivariant, combinat amb la tècnica de la cromatografia de gasos amb espectrometria de mases i anàlisis fisicoquímiques, microbiològiques i sensorials, sembla una eina valuosa per entendre, gestionar, monitoritzar i predir millor la qualitat sensorial i la vida útil de la cervesa.

La cerveza es una bebida alcohólica fermentada producida a partir de agua, cebada malteada, lúpulo y levadura. Generalmente, la calidad y vida útil de la cerveza se determinan por su apariencia, aroma, sabor y textura, y están condicionadas por su estabilidad microbiológica, coloidal y de sabor. Durante el proceso de envejecimiento, los atributos sensoriales de calidad de la cerveza cambian debido a alteraciones que ocurren en su composición química. Esos cambios están directamente relacionados con las condiciones de producción y se ven afectados por el tipo de recipiente utilizado y las condiciones de almacenamiento . Para alcanzar la calidad y mantener la estabilidad del producto durante su vida útil es necesario entender y controlar todos los parámetros involucrados en el proceso de producción de la cerveza, desde la materia prima hasta las condiciones de almacenamiento y transporte.

En esta tesis doctoral hemos estudiado la calidad y estabilidad de la cerveza, centrándonos en la evolución de sus compuestos volátiles durante su vida útil en relación con los diferentes tipos de recipiente utilizados, latas de aluminio o botellas de vidrio, y el tipo de proceso de conservación aplicado, microfiltración o pasteurización. Para comprender y monitorear los principales parámetros que influyen en la calidad sensorial y la estabilidad de la cerveza, se correlacionaron medidas fisicoquímicas y los datos obtenidas por cromatografía de gases - espectrometría de masas (GC-MS), con análisis microbiológicos y sensoriales. Para facilitar la extracción, conexión, e interpretación de los datos adquiridos, aplicamos técnicas de análisis multivariante, principalmente Análisis de Componentes Principales, Regresión por Mínimos Cuadrados Parciales y Análisis Discriminante por Mínimos Cuadrados Parciales.

Nuestros resultados demuestran que el uso del análisis multivariante, combinado con la técnica de la cromatográfica de gases con espectrometría de masas y los análisis fisicoquímicos, microbiológicos y sensoriales, parece ser una herramienta valiosa para comprender, gestionar, monitorear y predecir mejor la calidad sensorial y la vida útil de la cerveza.

Beer is an alcoholic fermented beverage produced from water, malted barley, hops and yeast. Generally, beer quality and shelf life are determined by its appearance, aroma, taste and texture, and are conditioned by its microbiological, colloidal and flavour stability. During the ageing process, the sensory quality attributes of a beer change due to alterations in its chemical composition. These changes are directly correlated to the parameters of the brewing process and are affected by the type of packaging used and the storage conditions. To achieve quality and maintain the stability of the product during its shelf life, it is necessary to understand and control all the parameters involved in the brewing process, from the raw material to the storage and transport conditions.

In this Doctoral Thesis, we studied the quality and stability of beer focusing on the evolution of its volatile compounds during its shelf life in terms of the type of packaging used, aluminium cans or glass bottles, and the type of conservation process applied, microfiltration or pasteurization. To understand and monitor the main parameters that influence beer sensory quality and stability we correlated physicochemical measurements and data obtained with techniques such as gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS), to microbiological and sensory analyses. To facilitate the extraction, connection and interpretation of the acquired data, we applied multivariate analysis techniques, mainly Principal Component Analysis, Partial Least Squares Regression and Partial Least Squares Discriminant Analysis.

Our results show that the use of multivariate analysis in combination with the GC-MS technique , and physicochemical, microbiological and sensory analyses appear to be a valuable tool to better understand, manage, monitor and predict beer quality and shelf life stability.