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Influencia del Contenido de -Glucanos en la Calidad de Maltas CervecerasElaboradas con Variedades de Cebada (Hordeum sativum Jess) Producidas en los

Estados de Hidalgo y Tlaxcala

Romn Gutirrez Alma Delia, Ruiz Snchez Yuridia y Ramrez Mera Viridiana.Centro de Investigaciones Qumicas. Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo,Carretera Pachuca-Tulancingo, Km. 45. Ciudad Universitaria, C.P. 42076. Pachuca deSoto, Hidalgo, Mxico. Tel: 01 7717172000 Ext. 6501, Fax: 01 7717172109.ry116493@uaeh.reduaeh.mx

Resumen.

El contenido de - glucanos en cebada para cervecera es de gran importancia pues

estos aportan viscosidad indeseable a los mostos cerveceros. Se determin el porcentaje

de -glucanos en cebadas y maltas con el objetivo de evaluar la calidad final de maltas

destinadas a la produccin de cerveza regional. Se estudiaron 28 tipos de maltas

sometidas a diversos tratamientos de germinacin durante el malteado (2 y4 das degerminacin a 16 y 20C); estas se elaboraron con 7 variedades de cebada producidas

en Hidalgo (Esmeralda1, Esmeralda2, Pastor Ortiz y M16) y Tlaxcala (Forrajera, M16T y

Esmeralda1T). El porcentaje de -Glucanos se obtuvo mediante mtodos enzimticos

(Analytica EBC, 1998). Los resultados se compararon con resultados de -glucanos de

dos maltas comerciales (Esperanza R y Esmeralda T). Las variedades de cebada de

Tlaxcala superan el lmite mximo de - glucanos (332%) establecido por la EBC,

mientras que la transformacin de - glucanos despus del malteado muestra que se

obtienen menores porcentajes de - glucanos (2-5%) durante la germinacin a 20C

durante 2 4 das. Bajo estos tratamientos; Esmeralda 2, Pastor Ortiz, Forrajera y M16-Tlaxacala presentan un contenido ideal (5 -6%) de -glucanos; por lo tanto, estas maltas

son viables para la elaboracin de mostos sin defectos de viscosidad.

Introduccin.

Uno de los cultivos tradicionales en Mxico es la cebada, su primordial aplicacin es

como materia prima para la produccin de malta en la industria cervecera; ello implica la

utilizacin de granos con un alto extracto cervecero (un elevado contenido de azcares),

con bajo contenido de protenas (9 a 11.5%), con una actividad enzimtica apropiada y

finalmente con un escaso contenido de -glucanos (332% en cebada y 5.22% en

malta), (Analytica EBC, 1998). Dos de los principales productores de cebada, son los

Estados de Hidalgo y Tlaxcala; tan slo en el 2004, la superficie cosechada de este

cereal fue de 115, 991 hectreas para Hidalgo, mientras que en Tlaxcala se cosecharon

124,110 Hectreas (SAGARPA, 2005).

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La primera fase de la elaboracin de cerveza es el malteado, es una etapa de

germinacin controlada del grano durante la cual se forman enzimas encargadas de

hidrolizar el almidn de la cebada para obtener azcares que sern utilizados por la

levadura, el malteado es una etapa trascendental, pues precisamente en este perodo se

define si la cebada posee la calidad suficiente para ser empleada en cervecera; por ello,

es de gran importancia controlar factores como el tiempo y temperatura a los cuales se

lleva a cabo el malteado de tal manera que se obtenga el mximo rendimiento de la

cebada.

El malteado consta de tres etapas importantes (remojo, germinacin y tostado del

grano); estas operaciones tienen por objetivo principal desencadenar una serie de

reacciones enzimticas (produccin de enzimas como las y amilasas, - glucanasas y

proteasas) cuya funcin primordial es hidrolizar el almidn, protenas y glucanos para

que sean transformados en azcares y otros compuestos sencillos que sern el sustratode la levadura durante la fermentacin.

Los glucanos son carbohidratos complejos formados por unidades de glucosa unidas

por enlaces (13), (14). Se encuentran en las paredes celulares de cereales como la

avena y la cebada (R. B, Vis, K. Lorenz, 1996). Los - glucanos junto con los pentosanos

presentes en la cebada forman gomas que son solubles en agua caliente y aportan

viscosidad a los mostos cerveceros, causando problemas durante la filtracin previa a la

fermentacin del mosto; tambin se les ha asociado a problemas de turbidez y el

empobrecimiento del extracto cervecero.

Durante la fase de germinacin, se producen enzimas - glucanasas encargadas de

romper las cadenas de - glucanos a carbohidratos ms sencillos; sin embargo, an en el

mosto puede haber cantidades significativas de - glucanos que no fueron transformados

durante el malteado (Figueroa Crdenas, 1985).

La determinacin de - glucanos mediante mtodos enzimticos consisten someter a las

muestras a un ataque enzimtico en donde los -glucanos producidos en la malta son

hidrolizados con endo-(13) (14)- -d-glucanasa hasta convertirlos en tri y

tetrasacridos. Los oligosacridos formados se transforman hasta glucosa gracias a la

accin de -glucosidasa. Finalmente la glucosa es tratada con un complejo glucosa

oxidasa/peroxidasa; la cual descompone los azcares sencillos a compuestos coloridos

como el gluconato.

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Materiales y Mtodos

Se sometieron 7 variedades de cebada cultivadas en los Estados de Hidalgo y Tlaxcala

(Tabla 1) a diversos tratamientos de malteado. Los factores de control ms importantes

para dichos tratamientos fueron el tiempo y la temperatura de germinacin (Pelembe L. A.

M, et. al. 2002), despus de los procesos de malteado, se realizaron anlisis de calidad.

Uno de los parmetros ms importantes para medir la calidad de la malta es la

determinacin de -glucanos (Figueroa Crdenas, 1985). Este anlisis aport resultados

importantes para seleccionar aquellos tratamientos y muestras de malta con

caractersticas adecuadas para la elaboracin de cerveza sin problemas de turbidez o

viscosidad. Los tratamientos de malteado se muestran en la tabla 2.

Tabla 1. Datos de las variedades de cebada sometidas a procesos de

malteado.

Tabla 2. Condiciones de malteado para las7 variedades de cebada

Con base en las condiciones especificadas en la tabla 2, se obtuvieron 28 maltas

distintas; a las cuales se les determin el porcentaje de -glucanos bajo los mtodos

enzimticosa 3.10.1 y 4.16.1 (Analytica EBC, 1998). Este anlisis se realiz tanto a

cebada como a malta, con el fin de analizar la transformacin de los -glucanos a lo largo

del proceso del malteado.

Clave Variedad de Cebada Regin

Esm1-HEsm2-H

PO-H

M16-H

Forr- T

M16-T

Esm1-T

Esmeralda 1Esmeralda 2

Pastor Ortiz

M16

Forrajera

M16

Esmeralda 1

pan, HidalgoEmiliano Zapata, Hidalgo

Almoloya de Jurez, Hidalgo

pan, Hidalgo

Calpulalpan, Tlaxcala

Zacatenco, Tlaxcala

Calpulalpan, Tlaxcala

Condiciones de malteadoEtapas de

malteado Temperatura Tiempo

1. Remojo 10 C durante 2 das

2. Germinacin 16 y 20 C 2 y 4 das

3. Tostado 58h a 55 C

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Para la determinacin de este anlisis se utiliz Test kit - glucanos of Megazyme

International (establecido por la Analytica EBC)que contiene Liquenasa y -glucosidasa

en una suspensin de sulfato de amonio, glucosa estndar, enzimas glucosa

oxidasa/peroxidasa y harina de cebada estndar (con una concentracin de -glucanos

conocida)

Se molieron muestras secas de cebada y malta, posteriormente se pesaron 0.5g de cada

una colocndolas en un tubo con 1,0ml de etanol acuoso, con ello se logr la dispersin

de la materia orgnica de las muestras, se prepar el medio con fosfato de sodio

(0,020mol/litro, pH = 6,5) y con agitacin para que la enzima liquenasa pudiese actuar.

Los tubos se pasaron a un bao de agua hirviendo durante 2 minutos; posteriormente se

retiraron y agitaron; se calentaron por tres minutos, se mezclaron constantemente para

evitar la formacin de material gelatinoso.

Se incubo la enzima liquenasa, para ello los tubos se enfriaron a 40 C y se adicionaron0.2ml de liquenasa (10U) en cada tubo; se incubaron a 40 C durante 1 hora. Se extrajo

el material acuoso que contena los - glucanos mediante centrifugacin.

Posteriormente se realiz la incubacin de -glucosidasa de la siguiente forma:

Blanco.0.1ml de buffer de acetato (0,050mol/Litro, pH = 4,0) ms 0.1ml de -glucosidasa

Tubos muestra. Se adicionaron 0,1ml de -glucosidasa (0.2U en el buffer de acetato

0,050mol/Litro, pH = 4.0; los tubos anteriores se incubaron a 40 C durante 20 C.

Determinacin de glucosa. A cada uno los tubos anteriores se les adicion glucosa

oxidasa peroxidasa y se incubaron a 40 C durante 15 minutos. Las muestras se leyeron

en un espectrofotmetro de luz ultravioleta bajo las siguientes especificaciones: Lectura

510nm (492-550), Temperatura 40 C o 50C, Tamao de la celda 1cm.

El contenido de -glucanos en la muestra se calcul con la siguiente frmula:

BS= E*F*300*(1/1000)*(100/W)*(162/180)=E* (F/W)*27

E = Absorbancia de la reaccin Absorbancia del blanco.

BS = -glucanos en % (m/m) en la muestra seca

F= 100g de glucosa /absorbancia de 100g de glucosa

300 = Volumen de correccin (i.e. 0,1ml tomado de 30ml).1/1000 = Conversin de g a mg

162/180 = Ajuste de la glucosa libre a glucosa anhidra (para obtener -glucanos)

100/W = Factor para expresar el porcentaje de -glucanos en harina de cebada seca.

W = Peso de la muestra seca en mg

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Resultados

- glucanos en cebada

Antes de determinar - glucanos a las maltas, se realiz esta determinacin a las

cebadas a analizar; estas se compararon con una cebada estndar que se encontraba

incluida dentro del kit de anlisis de - glucanos (Test kit - glucanos of Megazyme

International). Los resultados de - glucanos en cebada se analizaron estadsticamente

mediante un ANOVA de una va con el programa Statgraphics plus 4.0. La tabla 3

muestra los porcentajes de - glucanos en las 7 variedades de cebada, as como en la

cebada estndar.

Variedad de

Cebada

- glucanos:

BS (%)

Esm1-H

Esm2-HPO-H

M16-H

Forr -T

M16-T

Esm1-T

Cebada Estndar

32 (1.5)bc

29 (0.9)

a

30 (1.5)b

34 (2.5)d

44 (2.1)e

44 (1.0)e

43 (2.1)e

33 (2.0)cd

Tabla 3. Porcentaje de - glucanos contenidos en cebada antes de someterse al proceso de

malteado.La desviacin estndar se muestra entre parntesis y letras distintas en los resultados, indican diferencias

significativas entre las muestras.

La cebada estndar present un 33 % de - glucanos; este es el lmite mximo en cuanto

al porcentaje de - glucanos e cebada (332 %) (Analytica EBC, 1998); las variedades

Esm2-H y PO-H se encuentran por debajo de este valor y presentan diferencias

significativas con la cebada estndar. Esm1-H y M16-H no mostraron diferencias

significativas con la malta estndar. Sin embargo, el contenido de las variedades de

Tlaxcala es de aproximadamente 44% y esta diferencia se ve muy marcada en

comparacin con el resto de las variedades. Se continu con el resto de los anlisis para

evaluar la transformacin de - glucanos despus de la fase del malteado.En la tabla 4 se presentan los porcentajes de - glucanos para las diversas maltas

obtenidas durante los 2 y 4 das de germinacin tanto a 16 como a 20 C. Previo a la

germinacin, todas las muestras se sometieron a un proceso de remojo durante 2 das a

4 C y al finalizar la germinacin se les dio un tratamiento de secado a 55 C durante 58

horas. Anexos a la tabla 4 se muestran los porcentajes de - glucanos de las muestras

estndares de malta Esperanza R y Esmeralda T. Los resultados se analizaron mediante

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un ANOVA multifactorial realizado con el mismo programa estadstico con el cual se

analizaron las maltas.

- glucanos en malta

- glucanos en malta (%)

2 Das

Germinacin4 Das Germinacin

Variedad de

Cebada

16 C 20 C 16 C 20 C

Esm1-H

Esm2-H

PO-H

M16-HForr -T

M16-T

Esm1-T

22 (1.9)e

11 (0.9)b

8 (0.5)a

19 (1.3)c

8 (0.5)a

19 (1.0)c

20 (1.6)d

14 (0.9)d

10 (0.5)c

7 (0.5)b

18 (0.6)f

6 (0.5)a

7 (0.2)b

16 (1.4)e

7 (0.7)c

5 (0.3)a

6 (0.5)b

8 (0.7)c

5 (0.4)a

6 (0.3)b

14 (0.5)d

4 (0.2)b

2 (0.1)a

5 (0.3)d

6 (0.4)e

4 (0.3)b

4 (0.4)c

13 (0.3)f

- glucanos en cebadas estndares (%)

Esperanza R

Esmeralda T

5.6 (0.4)a

5.4 (0.4)a

Tabla 3. Resultados de - glucanos para las maltas analizadas y maltas estndares

No existe diferencia significativa en cuanto al porcentaje de - glucanos en las maltasestndares, adems se encuentran dentro de los parmetros de - glucanos establecidos

por la EBC (5.22%); por lo tanto, para que las maltas analizadas sean de buena calidad

deben poseer una cantidad de - glucanos prxima a la cantidad de las maltas

estndares. Tambin se consider la desviacin estndar de las maltas estndares para

evaluar el porcentaje de - glucanos de las muestras analizadas, los valores prximos a

5-6% son aceptables y se pueden considerar como maltas de buena calidad.

2 das de germinacin. El porcentaje de - glucanos para las muestras tratadas a dos

das de germinacin tanto a 16 como a 20 C, se encuentra por encima de los lmites

permitidos por la EBC, por lo tanto es probable que si se elaboran mostos con las

muestra sometidas a estos tratamientos, se produzcan mostos viscosos y se presenten

problemas durante la filtracin del mosto. La variedad Forr-T present un menor

contenido de - glucanos, sobre todo durante la geminacin a 20 C.

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4 das de germinacin. La cantidad de - glucanos para los tratamientos de 4 das

disminuy de manera considerable, a excepcin de la variedad Esm1-T que mantuvo

altos porcentaje de - glucanos tanto a 16 como a 20 C.

Durante la germinacin a 16 C, las variedades Esm2-H, PO-H, Forr-T y M16-T

presentaron porcentajes de - glucanos dentro de los lmites establecidos, mientras que a

20, se logr obtener bajos porcentajes de germinacin para todas las muestras,

exceptuando Esm1-T.

Conclusiones

Se obtienen maltas con un porcentaje ideal de - glucanos cuando se realiza la

germinacin durante 4 das tanto a 16 como a 20 C, estas maltas no presentarn

defectos de viscosidad y en consecuencia de filtracin y turbidez del mosto. Las

variedades de cebada Esmeralda 2, Pastor Ortiz, Forrajera y M16-Tlaxcala presentan lacapacidad de transformar los - glucanos en componentes ms sencillos durante la

germinacin y pueden ser empleadas para elaborar mostos de buena calidad.

Bibliografa.

Analytica EBC (Analityca European Brewery Convention). 5th Edition. (1998)

Pelembe L. A. M, Dewar J, Taylor J. N. R. Effect on malting conditions on pearl millet malt

quality. JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING. Vol. 108, N 1. (2002)

Pp.13-18

Figueroa Crdenas Juan De Dios. Mtodos de Para evaluar la calidad maltera en cebada.Secretara de Ganadera y Recursos Hidrulicos. Instituto Nacional de

Investigaciones Agrcolas. Mxico D. F. (1985). Pp. 30-67.

R. B, Vis, K. Lorenz, 1996. -glucans: importance in Brewing and Methods of analysis.

Departament of Food Science and Human Nutrition. Colorado State University

(U.S.A). 1996.

Pginas de Internet consultadas en el presente proyecto

http://www.sagarpa.com.mx (Se consult el servicio de informacin estadstica,

agroalimentaria y pesquera, siembra de cebada de grano ciclo primavera verano).

(Febrero 2005)