USO DE ENZIMAS EN EL PROCESO DE MALTEADO DE CERVEZA

¨ USO DE ENZIMAS EN EL PROCESO DE MALTEADO DE CERVEZA¨

I. INTRODUCCION.-

El hombre ha producido vino y otros alimentos fermentados como el pan, la cerveza o ciertos derivados lácteos desde tiempos remotos. La biotecnología, es decir, la utilización de organismos vivos o de sus partes en procesos industriales, es casi tan antigua como el hombre, aunque, durante la mayor parte de la historia, la base de estas prácticas biotecnológicas fuera puramente empírica.

Hoy en día, debido principalmente a los avances científicos de los últimos 150 años, el conocimiento empírico está siendo reemplazado por un adecuado conocimiento de los procesos que rigen estas transformaciones biotecnológicas. Además, la revolución provocada en el último cuarto de siglo por el desarrollo de las técnicas de la biología molecular y el ADN recombinante ha abierto multitud de posibilidades nuevas para el control de los procesos biotecnológicos y la mejora de los productos elaborados.

Las aplicaciones comerciales de las enzimas se conocen en todo el mundo. Uno de los campos con un éxito sin precedentes desde el punto de vista microbiológico, enzimológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática en la década de los años 40 a los 50.

Los procesos biocatalíticos normalmente involucran el cultivo y uso de microorganismos y el uso de enzimas aisladas solubles o inmovilizadas en medios acuosos o inorgánicos que contienen compuestos orgánicos como sustrato. En estos procesos las enzimas alteran la estructura de los sustratos o sintetizan nuevos compuestos. Estos procesos pueden ser llevados a cabo a pequeña escala, como por ejemplo en la producción de esteroides, o bien a gran escala como sería la utilización de invertasa para la obtención de jarabes fructosados

Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras y con una gran variedad de aplicaciones en los distintos procesos industriales. La producción de una enzima por los métodos de la biotecnología clásica incluye dos etapas principales:

• La fermentación, en la que se multiplica el microorganismo productor de la enzima

• La de recuperación y purificación, en la que se aísla la enzima y se lleva al grado de pureza adecuado para su uso.

Una de las principales ventajas de las enzimas, además de las de índole económica o biotecnológica, está asociada a su gran especificidad de acción que hace que no se produzcan reacciones laterales imprevistas. Asimismo, se pueden trabajar en condiciones moderadas: presión atmosférica, temperaturas bajas o medias y pH de 3 a 10. Además las enzimas pueden inactivarse fácilmente cuando se considera que han cumplido su objetivo.

Las enzimas tienen muchas aplicaciones en diversos tipos de industrias, entre las que se destaca la alimenticia. En algunos casos, como la obtención de yogur, o la producción de cerveza o de vino, el proceso de fermentación se debe a las enzimas presentes en los microorganismos que intervienen en el proceso de producción. Sin embargo, otros procesos de producción de alimentos, pueden realizarse mediante la acción de las enzimas aisladas, sin incluir a los microorganismos que las producen.

Cerveza. Al igual que en la fabricación del pan el uso de amilasas que degradan el almidón, presentes en la malta, es fundamental en la fabricación de la cerveza. También se emplea la enzima papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración.

INDUSTRIA ENZIMAS USOS

Cervecería Amilasas

Papaína, Pepsina Usadas para licuar la pasta de malta.

Evitan la turbidez durante la conservación de ciertos productos.

• α-amilasa obtenida a partir de Bacillus subtilis recombinante. Esta enzima licua el almidón y lo convierte en dextrina en la producción de jarabes. En la industria cervecera, favorece la retención de la humedad del producto y baja el contenido calórico del producto.

• La papaína es una enzima que se extrae del fruto llamado papaya y es este familia de las papaína que según el tipo de tejidos se encuentran relacionadas. Desde poder antiinflamatorio hasta distintas aplicaciones en procesos industriales se cuentan entre las propiedades de la papaína y que permite utilizar el fruto en distintas dolencias como un medicamento natural. Ésta se desnaturaliza con un pH de 8 y su temperatura debe de ser de 37ºC.Industria Cervecera: para evitar que la cerveza se enturbie al congelarla. Esta turbidez se debe a las proteínas que al enfriar coagulan formando coloides.

• Pepsina: Fermento presente en el jugo gástrico, segregado por las glándulas gástricas, que participa en la digestión de las proteínas.

II. FUNDAMENTO TEORICO.-

A principios de este siglo (1911) se patentó la utilización de la papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración, y este método todavía se sigue utilizando. Este enzima se obtiene de la papaya. Un enzima semejante, la bromelaína, se obtiene de la piña tropical.

Un proceso fundamental de la fabricación de la cerveza, la rotura del almidón para formar azúcares sencillos que luego serán fermentados por las levaduras, lo realizan las amilasas presentes en la malta, que pueden añadirse procedentes de fuentes externas, aunque lo usual es lo contrario, que la actividad propia de la malta permita transformar aun más almidón del que contiene. Cuando esto es así, las industrias cerveceras añaden almidón de patata o de arroz para aprovechar al máximo la actividad enzimática.

La producción de cerveza envuelve esencialmente la producción de alcohol por la acción de las levaduras presentes en el material vegetal como la cebada, el maíz, el sorgo, el lúpulo y el arroz. Las levaduras son capaces de convertir simples azúcares en alcohol y dióxido de carbono. Sin embargo, la mayoría del azúcar presente en los materiales de la planta está en forma de polisacáridos como el almidón y no pueden ser utilizados. Tradicionalmente estos nutrientes son liberados por el proceso de malteado por el cual se permite a la cebada germinar parcialmente para que las enzimas endógenas puedan liberarse y degradar el almidón y las proteínas y obtener simples azúcares y aminoácidos los cuales pueden ser utilizados por las levaduras.

El proceso de malteado es una forma cara de manufacturar enzimas y no siempre es fácil su control. Enzimas industriales como amilasas, glucanasas y proteasas pueden ser añadidas a la cebada y los resultados serán los mismos que con el malteado, pero de una forma más controlada.

En la filtración lenta del macerado o de la cerveza final a veces hay presencia de polisacáridos viscosos como xilanos y glucanos. Un pretratamiento con xilanasas o glucanasas rompen esta viscosidad, de tal forma, que se incrementan las tasas de filtración y previenen de suciedad las membranas de filtración.

 Cerveza baja en calorías.-

Se puede reducir las calorías de la cerveza gracias al uso de enzimas especiales en el proceso de fabricación.

Los granos de cereales (cebada, arroz, maíz, lúpulo) son componentes esenciales en la producción para la conversión de los carbohidratos en alcohol durante la fermentación de las levaduras. Los carbohidratos simples son convertidos en alcohol seguido por una conversión de los carbohidratos de complejidad alta, hasta que el contenido de alcohol deseado es conseguido. Los restos de carbohidratos permanecen como componentes de los productos finales. Con el uso de enzimas para transformar el complejo de carbohidratos a azúcares simples, el contenido de alcohol deseado puede ser alcanzado con una pequeña cantidad de grano. Esto da como resultado una cerveza con menos calorías (menos carbohidratos)

 Beneficios ambientales: menor demanda agrícola de grano utilizado en la producción de cerveza

 Beneficios del consumidor: buen gusto y cerveza baja en calorías

El malteado consiste en germinar los granos para provocar las transformaciones que la planta conoce de forma natural durante su crecimiento y detener esta transformación más o menos rápidamente según las características esperadas.

La transformación de la cebada (o el trigo) en malta dura aproximadamente ocho días y se desarrolla en cuatro etapas principales:

1. El remojo:

Es la etapa de preparación del grano. Etapa en la cual se permite que el cereal se hidrate. Su tasa de humedad pasa de 15 a 45%. El grano puede entonces germinar.

Existen dos grandes principios para este proceso: un remojo por sumersión o bien un remojo por aspersión. En el primer caso, el grano se sumerge en el agua, alternando con periodos de emersión. En la fase sumergida, el grano es removido y oxigenado con aire comprimido. En la fase de emersión, el aire se renueva frecuentemente para evacuar el CO2 y el calor producidos y proporcionarle el oxígeno necesario para su respiración. En el segundo caso, un riego abundante asociado a una renovación importante del aire permite que el grano se humedezca.

Esta operación dura entre 30 y 45 horas. Al final del remojo, el germen y las raíces nacientes, denominadas radículas, aparecen.

2. La germinación:

El germen, activado durante el remojo, se desarrollará a lo largo de esta etapa, engendrando importantes modificaciones bioquímicas en el interior del grano. Para ello, el embrión orquestará la liberación y activación de una multitud

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