Phenols in beer derived from wood : qualifying and quantifying different phenols in beer aged with wooden chips

Abstract

Øl har blitt lagret på trefat siden produksjonen av fat startet for over 1000 år siden, og fatlagring av øl har blitt mer populært de siste årene etter mikrobryggeri-bølgen startet. Men hva skjer egentlig med øl når det fatlagres, og hvordan påvirker det smaken? Dette er et veldig stort tema, selv for en masteroppgave. Dermed fokuserer denne oppgaven spesifikt på om fenoler som er ekstrahert fra trevirke under fatlagring, og hvordan de påvirker smaken til det ferdige produktet. Dette temaet er relativt nytt innen både kjemisk- og sensorisk analyse, så det finnes lite litteratur som omhandler fenoler i fatlagret øl. Det finnes derimot mer forskning på fatlagret vin, hvor de viktigste fenolene fra trevirket som påvirker smak er vanillin, 4-vinyl-guaiacol og eugenol. Dette startet med at øl av typen «Belgian strong ale» (11% ABV) ble lagret i glassbeholdere med treflis i 6 måneder. Treflisene kom fra fransk eik, både lett- og medium-brent, amerikansk eik, lett-brent, og ubehandlet norsk bjørk. Med blank-prøver og 2 replikaer av hver type lagring, resulterte dette i 10 typer. Prøver ble tatt ut underveis for å kartlegge utviklingen under lagring, henholdsvis etter 0, 1, 2, 4 og 6 måneder. Disse prøvene ble analysert med Folins metode for totalfenol og med HSGC-FID for å kartlegge aromatiske komponenter og andre stoffer som påvirker smaken til øl. Deretter ble typene analysert av et «semi-trent»-smakspanel bestående i all hovedsak av kolleger fra Vinmonopolet. Denne sensoriske analysen foregikk over en kveld hvor deltakerne evaluerte grunnsmaker, lukter, øvrige smaker, farge, tekstur og kompleksitet, ved hjelp av 9-punktskala og CATA. Resultatene fra 9-punktskalaene ble deretter analysert vha. PanelCheck™ for å kartlegge diskrimineringsevnen og repliseringsevnen til deltakerne. Resultatene fra CATA ble ført inn i Excel og bearbeidet. Folins metode fant at det var rundt 1150 (± 150) mg GEA/100 mL med fenoler i de forskjellige prøvene. Konsentrasjonen i ølet hadde heller ikke endret seg nevneverdig ila de 6 månedene med lagring. HSGC-FID registrerte ingen fenoler, men heller ingen stoffer med sensoriske egenskaper som kunne forveksles med fenoler. CATA-testen viste at deltakere smakte og luktet vanilje og krydder av ølet, samt toner som minnet om ung og gammel eik. Dette indikerer at det kan være fenoler i ølet, trolig vanillin og polyfenoler. Konklusjonen ble at det trolig er fenoler i ølet som følge av fatlagring, blant annet vanillin. Grunnet problemer med metode og budsjett, så gir ikke denne oppgaven noe mer definitivt svar enn det.

Beer has been stored in wooden barrels since the production of barrels started over 1000 years ago, and barrel-aging beer has become more popular the later years since the microbrewing trend started. But what happens to beer when it is barrel-aged, and how does this affect the flavour? This is a very big subject, even for a master thesis. Therefore, this thesis focuses on how much phenols are extracted from wood during barrel-aging, and how this affects taste and flavour in the finished product. This subject is relatively new within both chemistry and sensory analysis, so there is little literature about phenols in barrel-aged beer. There has been done more research on barrel-aged wine, where the most impactful phenols from the wood regarding flavour is vanillin, 4-vinyl-guaiacol and eugenol. This started with maturing a Belgian strong ale (11% ABV) in glass containers with wooden chips for 6 months. The wooden chips were made of French oak, lightly- and medium toasted, American oak, lightly toasted, and untreated Norwegian birch. With blanks and 2 replicates of each type of wood, this resulted in 10 types. The sampling was done over the duration of the maturation to map the development of phenols, specifically after 0, 1, 2, 4 and 6 months. These samples were analysed with Folin’s method for total phenolic content, and with HSGC-FID to specify which phenols were present along with other substances than can affect the flavour of the beer. The types were then analysed by a “semi-trained” panel mainly consisting of colleagues from Vinmonopolet in a sensory analysis. This took place over the course of one evening, where the assessors evaluated tastes, aromas, flavours, colour, texture and complexity using a 9-point scale and CATA. The results from the 9-point scale were then analysed with PanelCheck™ to map the discrimination- and replication abilities of the assessors. The results of the CATA were processed in Excel. Folin’s method found that there was around 1150 (± 150) mg GEA/100 mL phenolic compounds in the samples. The concentrations had not substantially changed over the 6-month maturation period either. HSGC-FID did not register any phenols, nor any compounds that has similar sensory properties to phenols. The CATA test showed that the assessors smelt and tasted vanilla and spice in the beer, along with tones of young and old oak. This indicates that there are phenols in the beer, possibly vanillin and polyphenols. The conclusion was that there are possibly phenols in the beer because of wood-aging, vanillin, among others. Since there were problems with the method and budget, this thesis cannot give a more definitive answer than that.