Cerveza sin gluten, métodos de elaboración

Según el último informe de la Organización Mundial de la Salud sobre la situación mundial del alcohol y la salud, la cerveza es la segunda bebida más consumida a nivel mundial, suponiendo el 34,3% del consumo total de bebidas alcohólicas (nota 1). Su proceso de elaboración (Figura 1) tiene como punto de partida un cereal que presenta proteínas formadoras de gluten, lo que hace que millones de personas que padecen enfermedad celiaca, sensibilidad al gluten no celiaca, alergia al trigo y otras alteraciones relacionadas con alguno de sus componentes no puedan consumirla (nota 2).

Por ello, hace más de 50 años apareció en el mercado, como respuesta de la industria cervecera a la necesidad generada por los consumidores, la cerveza sin gluten. Esta se convierte en la única opción para las personas que sufren estas patologías de disfrutar de esta bebida y, además, beneficiarse de los efectos positivos demostrados que tiene el consumo moderado de cerveza sobre la salud a nivel cardiovascular, óseo, inmunológico, neuronal y de la microbiota intestinal (nota 3).

El gluten se encuentra en algunos cereales como el trigo y la cebada, y está formado por proteínas denominadas prolaminas y glutelinas ricas en los aminoácidos prolina y glutamina, que están presentes en los péptidos que producen inmunogenicidad (nota 2). El Codex Alimentarius denomina ‘alimentos sin gluten’ a aquellos que contienen un máximo de 20 mg/kg de gluten (nota 4).

A continuación, se explican los diferentes métodos utilizados para la obtención de la mayoría de las cervezas sin gluten que existen en el mercado, destacando los métodos más empleados a nivel industrial y los más recientes y prometedores para el cumplimiento de los niveles de gluten permitidos por la legislación en productos destinados a ser etiquetados como ‘sin gluten’ y que posibiliten que la cerveza sea organolépticamente más parecida a la tradicional.

Cerveza sin gluten a partir de granos sin gluten

Uno de los métodos para conseguir cerveza sin gluten es utilizar materias primas que no lo contengan. Estas pueden ser cereales como el arroz, el maíz, el sorgo, el mijo y el teff, o pseudocereales como la quinoa y el trigo sarraceno.

Todos estos granos son idóneos para introducirlos en dietas exentas de gluten, pero presentan características que van a dificultar la elaboración de cerveza por el método tradicional. Presentan mayor temperatura de gelatinización del almidón, menor número de enzimas degradativas y distinta composición de las paredes de los endospermos, lo que lleva a una incompleta sacarificación del almidón durante la maceración y a que se vea dificultada la filtración. Además, el aumento de temperatura para conseguir la gelatinización lleva asociada la posible inactivación de las enzimas endógenas. Estas desventajas afectan a la fermentación, rendimiento, sabor y aroma finales de la cerveza (nota 2). Sin embargo, como se señala en la Tabla 1, a pesar de estos inconvenientes, varios estudios muestran que es posible conseguir cervezas a partir de estos cereales sin gluten añadiendo enzimas exógenas comerciales o reajustando algunos parámetros del proceso de elaboración.

Cerveza sin gluten a partir de azúcares fermentables

Consiste en utilizar materias primas que no sean cereales para la obtención de cerveza sin gluten. Se elaboran a partir de jarabes de azúcares fermentables añadiendo otros componentes que permitan conseguir características organolépticas lo más parecidas posible a la cerveza tradicional. Por ejemplo, se añaden extractos de levaduras como fuente de aminoácidos, lúpulo para conseguir el sabor y aroma característicos, caramelo para conseguir el color dorado de la cerveza y guisantes o soja como fuente de proteína (nota 2). Los principales inconvenientes de este método son las diferentes características organolépticas obtenidas en la cerveza final, además de que la industria cervecera debería modificar todo el proceso de fabricación incluyendo equipos, materiales y condiciones, lo que en general no sería rentable (nota 12).

Cerveza sin gluten por eliminación del gluten de los cereales de partida

En este caso, el proceso está encaminado a eliminar el gluten del cereal con el que se vaya a fabricar la cerveza, normalmente cebada y trigo. Esta es la solución más eficaz para conseguir unas características organolépticas similares a las de la cerveza tradicional, que es lo que busca la mayoría de consumidores (nota 12). Los métodos más empleados son la precipitación de proteínas, la hidrólisis enzimática y la cavitación hidrodinámica.

Precipitación de proteínas

Algunas sustancias, como el hidrogel de sílica y los taninos disminuyen la concentración de gluten, ya que precipitan proteínas ricas en el aminoácido prolina. Los métodos por los que se produce la precipitación son distintos en función de la sustancia empleada:

- Gel de sílica. Presenta residuos de silanol (-SiOH) que forman enlaces de hidrógeno con los residuos carbonilo (-CO-) de la prolina y dan lugar a complejos insolubles en la cerveza que serán posteriormente retirados por filtración.

- Taninos. En este caso, se forman puentes de hidrógeno entre el grupo hidroxilo (-OH) de los taninos y los grupos carbonilo (-CO-) de la prolina formando complejos insolubles que posteriormente se eliminan por filtración.

Aunque se consiguen cervezas de características organolépticas aceptables, este método necesita procesos adicionales para conseguir cervezas de concentraciones inferiores a 20 mg/kg de gluten (notas 2, 12).

Hidrólisis enzimática

Existen peptidasas estables y activas a determinados valores de pH, temperatura y grado alcohólico, y asumibles económicamente por las empresas. Algunas de estas enzimas están presentes en el cereal (endógenas) y otras tendrán otra procedencia (exógenas) (nota 13).

Enzimas endógenas

Enzimas presentes en el cereal o la malta. Espontáneamente, se produce una hidrólisis enzimática de las prolaminas durante el proceso de elaboración de cerveza por parte de las enzimas presentes en el cereal o la malta, especialmente durante el malteado y el macerado. Sin embargo, aunque el contenido en gluten disminuye entre un 46% y un 79% tras todo el proceso de elaboración, su contenido final en la cerveza es muy variable (13-3084 mg/kg), no pudiendo utilizarse como método único en la obtención de cerveza sin gluten (nota 13).

Adición de un extracto de malta enriquecido en peptidasas. Se ha visto que es posible obtener cervezas sin gluten (14mg/kg) añadiendo en el mosto un extracto concentrado al 10% de malta de cebada con una actividad enzimática muy alta, obtenida tras ocho días de germinación a 18 ºC y una humedad del 48%. La ventaja de estas peptidasas es que son específicas para hidrolizar las proteínas del gluten, aptas para la alimentación, fáciles de obtener y extraer de procesos como el malteado y se pueden incluir fácilmente en el proceso de elaboración (nota 13).

Enzimas exógenas

Prolil endopeptidasa derivada de 'Aspergillus niger' (AN-PEP). La prolil endopeptidasa exógena más utilizada en la industria cervecera es la derivada de Aspergillus niger, que hidroliza específicamente las uniones peptídicas desde el extremo carboxílico de un residuo de prolina interno presente en el gluten (nota 2). Se han conseguido cervezas con un contenido de gluten menor de 20 mg/kg utilizando únicamente la AN-PEP como método de reducción de gluten. AN-PEP es activa a pH 2 – 8 y su actividad es óptima a pH 4–5, es estable a temperaturas menores o iguales a 50 ºC y a concentraciones de etanol de hasta 9,1% (v/v) lo que le hace idónea para incorporarse al proceso de elaboración de cerveza sin tener que variar ninguna característica (nota 13). Además, las cervezas obtenidas tras el tratamiento con AN-PEP poseen un sabor, aroma, textura y estabilidad de la espuma comparables con la cerveza tradicional y su claridad es mayor (nota 12).

Transglutaminasa microbiana (mTG) de 'Streptomyces monovarensis'. Con este tratamiento no se consigue una degradación del gluten sino una modificación. La mTG de Streptomyces monobarensis tiene más actividad transamidasa que deamidasa, lo que le permite unirse al gluten y formar una molécula más voluminosa que hace que los péptidos del gluten pierdan la capacidad inmunógena. Hay estudios que muestran que es posible obtener cervezas de malta con un contenido en gluten por debajo 20 mg/kg con un paso previo de clarificación. El principal inconveniente de este método es que existe la posibilidad de deamidación del gluten, lo que produciría péptidos más inmunógenos y el consiguiente daño en pacientes celiacos (nota 13).

Cavitación hidrodinámica

Es el método más reciente introducido en la elaboración de cerveza sin gluten. Con este procedimiento se inducen cambios físicos y químicos en un líquido haciéndolo pasar por un orificio a gran velocidad, lo que disminuye su presión en este punto por debajo de la tensión de sus vapores, cambiando el estado físico de líquido a vapor. Se forman burbujas de vapor en el seno del líquido y, cuando son arrastradas hacia zonas de mayor presión, colapsan, revirtiendo al estado líquido súbitamente.

Se cree que los altos valores de presión y temperatura alcanzados súbitamente en el momento del colapso de la burbuja de vapor destruye los residuos de prolina, haciendo que las levaduras sean capaces de asimilar más fácilmente estos residuos durante la fermentación, dando finalmente una cerveza sin gluten.

Se ha visto que la mejor etapa de la fabricación para someter la cerveza a un proceso de cavitación hidrodinámica es el macerado, consiguiendo cervezas con un contenido de menos de 20 mg/kg de gluten y con sabor, aroma y textura comparables a las cervezas tradicionales.

Además, la cavitación hidrodinámica permite mayor retención de compuestos bioactivos responsables de beneficios de la cerveza en la salud, eliminación de microorganismos, reducción del tiempo de procesado y mayor ahorro energético que en el proceso tradicional de elaboración (nota 14).

En resumen, a pesar de que es posible conseguir cerveza sin gluten a partir de materias primas que no lo contengan, como son algunos cereales, pseudocereales o jarabes de azúcares fermentables, las propiedades organolépticas de las cervezas obtenidas difieren de las de la tradicional y será necesario modificar algunos parámetros en el poceso de elaboración, lo que llevará a un rechazo por parte del consumidor y a la disminución de rentabilidad para las industrias cerveceras. Sin embargo, la incorporación de algunos de esos cereales como adjuntos en la fabricación de cerveza puede ser interesante para conseguir nuevos aromas y sabores.

Por la ausencia de las desventajas mencionadas, el método más utilizado es la eliminación del gluten del cereal de partida. Especialmente, la hidrólisis enzimática por la AN-PEP o por las endoproteasas de un extracto concentrado de malta.

Como perspectiva de futuro, la cavitación hidrodinámica está ganando importancia en el sector cervecero, ya que es posible obtener cervezas sin gluten con las mismas ventajas que poseen las dos técnicas anteriores y, además, con menor consumo energético en la elaboración de cerveza y menor degradación de sus compuestos bioactivos. Desde 2018, es una técnica que se utiliza en algunas empresas para conseguir cervezas sin gluten (nota 15).

Notas

1: Global status report on alcohol and health 2018. Geneva: World Health Organization; 2018. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

2: Hager AS, Taylor JP, Waters DM, Arendt EK. Gluten free beer - A review. Trends Food Sci Technol [Internet]. 2014;36(1):44–54.

3: Nova E. Effects of moderate beer consumption on health. Nutr Hosp [Internet]. 2018;35:41–4.

4: Codex Alimentarius. Normal relativa a los alimentos para regímenes especiales destinados a personas intolerantes al gluten. Codex STAN 118 - 1979. 2015

5: Humia BV, Santos KS, Barbosa AM, Sawata M, Mendonça M da C, Padilha FF. Beer molecules and its sensory and biological properties: A review. Molecules. 2019;24(8).

6: Mayer H, Ceccaroni D, Marconi O, Sileoni V, Perretti G, Fantozzi P. Development of an all rice malt beer: A gluten free alternative. LWT - Food Sci Technol [Internet]. 2016;67:67–73.

7: Zweytick G, Berghofer E. Gluten-Free Food Science and Technology. 2009. 181–200.

8: Bofill-Rodríguez Y, Gallardo-Aguilar I, Química DDI, Química-farmacia F. Ventajas de la producción de cerveza a partir de malta de sorgo. Revisión bibliográfica. Tecnol Química. 2014;34(3):324–34.

9: Zarnkow M, Faltermaier A, Back W, Gastl M, Arendt EK. Evaluation of different yeast strains on the quality of beer produced from malted proso millet (Panicum miliaceum L.). Eur Food Res Technol. 2010;231(2):287–95.

10: Di Ghionno L, Sileoni V, Marconi O, De Francesco G, Perretti G. Comparative study on quality attributes of gluten-free beer from malted and unmalted teff [Eragrostis tef (zucc.) trotter]. LWT - Food Sci Technol [Internet]. 2017;84:746–52.

11: Deželak M, Zarnkow M, Becker T, Košir IJ. Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization. J Inst Brew. 2014;120(4):360–70.

12: Watson HG, Vanderputten D, Van Landschoot A, Decloedt AI. Applicability of different brewhouse technologies and gluten-minimization treatments for the production of gluten-free (barley) malt beers: Pilot- to industrial-scale. J Food Eng [Internet]. 2019;245:33–42.

13: Scherf KA, Wieser H, Koehler P. Novel approaches for enzymatic gluten degradation to create high-quality gluten-free products. Food Res Int [Internet]. 2018;110:62–72.

14: Albanese L, Ciriminna R, Meneguzzo F, Pagliaro M. Gluten reduction in beer by hydrodynamic cavitation assisted brewing of barley malts. LWT - Food Sci Technol [Internet]. 2017;82:342–53.

Disponible en: https://www.ce.eco/es/products/our-embedded-systems/brewing