Exploring the use of natural antimicrobial agents and pulsed electric fields to control spoilage bacteria during a beer production process.

M.A. GALVAGNO; G.R. GIL; L.J. IANNONE & P. CERRUTTI

REVISTA ARGENTINA DE MICROBIOLOGíA

Año: 2007 vol. 39

0325-7541

ABSTRACT Different natural antimicrobials affected viability of bacterial contaminants isolated at critical steps during a beer production process. In the presence of 1 mg ml-1 chitosan and 0.3 mg ml-1 hops, the viability of Escherichia coli in an all malt barley extract wort could be reduced to 0.7 and 0.1% respectively after 2 hour- incubation at 4 °C. The addition of 0.0002 mg ml-1 nisin, 0.1 mg ml-1 chitosan or 0.3 mg ml-1 hops, selectively inhibited growth of Pediococcus sp in more than 10,000 times with respect to brewing yeast in a mixed culture. In the presence of 0.1mg ml-1 chitosan in beer, no viable cells of the thermoresistant strain Bacillus megaterium were detected. Nisin, chitosan and hops increased microbiological stability during storage of a local commercial beer inoculated with Lactobacillus plantarum or Pediococcus sp isolated from wort. Pulsed Electric Field (PEF) (8 kV/cm, 3 pulses) application enhanced antibacterial activity of nisin and hops but not that of chitosan. The results herein obtained suggest that the use of these antimicrobial compounds in isolation or in combination with PEF would be effective to control bacterial contamination during beer production and storage.-1 chitosan and 0.3 mg ml-1 hops, the viability of Escherichia coli in an all malt barley extract wort could be reduced to 0.7 and 0.1% respectively after 2 hour- incubation at 4 °C. The addition of 0.0002 mg ml-1 nisin, 0.1 mg ml-1 chitosan or 0.3 mg ml-1 hops, selectively inhibited growth of Pediococcus sp in more than 10,000 times with respect to brewing yeast in a mixed culture. In the presence of 0.1mg ml-1 chitosan in beer, no viable cells of the thermoresistant strain Bacillus megaterium were detected. Nisin, chitosan and hops increased microbiological stability during storage of a local commercial beer inoculated with Lactobacillus plantarum or Pediococcus sp isolated from wort. Pulsed Electric Field (PEF) (8 kV/cm, 3 pulses) application enhanced antibacterial activity of nisin and hops but not that of chitosan. The results herein obtained suggest that the use of these antimicrobial compounds in isolation or in combination with PEF would be effective to control bacterial contamination during beer production and storage. Key words: Beer spoilage bacteria, brewing yeast, natural antimicrobials, Pulsed Electric FieldsBeer spoilage bacteria, brewing yeast, natural antimicrobials, Pulsed Electric Fields RESUMEN Exploración del uso de agentes antimicrobianos naturales y de campos eléctricos pulsantes para el control de bacterias contaminantes durante el proceso de elaboración de cerveza. Diferentes antimicrobianos naturales disminuyeron la viabilidad de bacterias contaminantes aisladas en etapas críticas del proceso de producción de cerveza. En un extracto de malta, el agregado de 1 mg ml-1 de quitosano y de 0,3 mg ml-1 de lúpulo permitió reducir la viabilidad de Escherichia coli a 0,7 y 0,1%, respectivamente, al cabo de 2 horas de incubación a 4 °C. El agregado de 0,0002 mg ml-1 de nisina, 0,1 mg ml-1 de quitosano o de 0,3 mg ml-1 de lúpulo inhibió selectivamente (10.000 veces más) el crecimiento de Pediococcus sp. respecto de la levadura de cerveza en un cultivo mixto. El agregado de 0,1 mg ml-1 de quitosano permitió disminuir la viabilidad de una cepa bacteriana termorresistente, Bacillusmegaterium, hasta niveles no detectables. Por otra parte, el agregado de nisina, quitosano y lúpulo aumentó la estabilidad microbiológica durante el almacenamiento de cervezas inoculadas con Lactobacillus plantarum y Pediococcus sp. aislados de mosto de cerveza. La aplicación de campos eléctricos pulsantes (CEP) (3 pulsos de 8kV/cm) aumentó el efecto antimicrobiano de la nisina y del lúpulo, pero no el del quitosano. Los resultados obtenidos indicarían que el uso de antimicrobianos naturales en forma individual o en combinación con CEP puede constituir un procedimiento efectivo para el control de la contaminación bacteriana durante el proceso de elaboración y almacenamiento de la cerveza.Diferentes antimicrobianos naturales disminuyeron la viabilidad de bacterias contaminantes aisladas en etapas críticas del proceso de producción de cerveza. En un extracto de malta, el agregado de 1 mg ml-1 de quitosano y de 0,3 mg ml-1 de lúpulo permitió reducir la viabilidad de Escherichia coli a 0,7 y 0,1%, respectivamente, al cabo de 2 horas de incubación a 4 °C. El agregado de 0,0002 mg ml-1 de nisina, 0,1 mg ml-1 de quitosano o de 0,3 mg ml-1 de lúpulo inhibió selectivamente (10.000 veces más) el crecimiento de Pediococcus sp. respecto de la levadura de cerveza en un cultivo mixto. El agregado de 0,1 mg ml-1 de quitosano permitió disminuir la viabilidad de una cepa bacteriana termorresistente, Bacillusmegaterium, hasta niveles no detectables. Por otra parte, el agregado de nisina, quitosano y lúpulo aumentó la estabilidad microbiológica durante el almacenamiento de cervezas inoculadas con Lactobacillus plantarum y Pediococcus sp. aislados de mosto de cerveza. La aplicación de campos eléctricos pulsantes (CEP) (3 pulsos de 8kV/cm) aumentó el efecto antimicrobiano de la nisina y del lúpulo, pero no el del quitosano. Los resultados obtenidos indicarían que el uso de antimicrobianos naturales en forma individual o en combinación con CEP puede constituir un procedimiento efectivo para el control de la contaminación bacteriana durante el proceso de elaboración y almacenamiento de la cerveza.-1 de quitosano y de 0,3 mg ml-1 de lúpulo permitió reducir la viabilidad de Escherichia coli a 0,7 y 0,1%, respectivamente, al cabo de 2 horas de incubación a 4 °C. El agregado de 0,0002 mg ml-1 de nisina, 0,1 mg ml-1 de quitosano o de 0,3 mg ml-1 de lúpulo inhibió selectivamente (10.000 veces más) el crecimiento de Pediococcus sp. respecto de la levadura de cerveza en un cultivo mixto. El agregado de 0,1 mg ml-1 de quitosano permitió disminuir la viabilidad de una cepa bacteriana termorresistente, Bacillusmegaterium, hasta niveles no detectables. Por otra parte, el agregado de nisina, quitosano y lúpulo aumentó la estabilidad microbiológica durante el almacenamiento de cervezas inoculadas con Lactobacillus plantarum y Pediococcus sp. aislados de mosto de cerveza. La aplicación de campos eléctricos pulsantes (CEP) (3 pulsos de 8kV/cm) aumentó el efecto antimicrobiano de la nisina y del lúpulo, pero no el del quitosano. Los resultados obtenidos indicarían que el uso de antimicrobianos naturales en forma individual o en combinación con CEP puede constituir un procedimiento efectivo para el control de la contaminación bacteriana durante el proceso de elaboración y almacenamiento de la cerveza. Palabras clave: bacterias contaminantes de cerveza, levadura de cerveza, antimicrobianos naturales, campos eléctricos pulsantesbacterias contaminantes de cerveza, levadura de cerveza, antimicrobianos naturales, campos eléctricos pulsantes