Extracción de polifenoles durante el proceso de macerado en la elaboración de cerveza

En los últimos años ha crecido el interés en el estudio de los antioxidantes y sus beneficios para la salud. En este sentido, múltiples estudios han demostrado el efecto antioxidante de la cerveza. Gorinstein et al. (2007) observaron que el consumo de cerveza durante un corto periodo de tiempo afectó positivamente a los niveles de lípidos y a las actividades antioxidante y anticoagulante en plasma. El efecto antioxidante de la cerveza es debido, en parte, a la presencia de compuestos fenólicos, ácidos fenólicos y flavonoides de las maltas y lúpulos utilizados en su producción (González-Sanjosé, et al. 2001). De hecho, se ha informado de una correlación directa entre la capacidad antioxidante de la cerveza y el contenido total de polifenoles y melanoidinas (Rivero et al. 2005, Szwajgier. 2009).

También se ha sugerido un efecto positivo de la cerveza en la protección contra el daño oxidativo del ADN (Rivero, et al. 2005). Algunos tipos específicos de flavonoides de la cerveza mostraron un efecto protector antioxidante antiinflamatorio en modelos de hepatocitos aislados (González-Gallego, et al., 2003). También se han estudiado la actividad protectiva cardiovascular de los flavonoles, la actividad anticancerígena de los flavonoides con actividad antiinflamatoria, así como la actividad estrogénica de algunos polifenoles y el impacto de pronatocianidinas del lúpulo en las enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson (Callemien y Collin. 2010). Fumi et al. (2011) señaló que un consumo saludable de cerveza puede contribuir a un 10-20% de la ingesta diaria de fenoles totales, lo que supone el 4-8% de la capacidad antioxidante total de la dieta.

Por otro lado, los polifenoles son considerados una fuente de inestabilidad coloidal de la cerveza debido a su capacidad de interactuar con proteínas, derivados de la hordeína de la cebada (proteínas ricas en prolina), causando turbidez y la limitación de la vida útil de la cerveza (Andersen et al. 2000). Por esta razón, la reducción en el contenido de polifenoles provenientes de la malta y lúpulo, como resultado de la adaptación a las preferencias de los consumidores han reducido la eficacia de la cerveza como un alimento saludable (Kawasaki y Sakuma, 2008).

Material y metodología de estudio

Para este estudio se utilizó malta comprada en Ca l’Arenys SL. El contenido de humedad de la malta se evaluó después de secado a 104º C durante ocho horas.

-Condiciones de macerado

El macerado se realizó por infusión simple a 64º C en matraces Erlenmeyer de 500 mL colocados en un baño termostatizado a una relación malta de cebada-agua 1:4. El tiempo de maceración se ajustó para permitir la conversión total de almidón en azúcares simples. El contenido de azúcar se analizó mediante un refractómetro. El muestreo se realizó cada 20 minutos durante el proceso de maceración con el fin de registrar la hidrólisis del almidón mediante la medida de ºBrix. Por otra parte, las muestras turbias se centrifugaron a 7.000 g durante 10 minutos (SIGMA 4K15 Laboratoy Centrifuges) y se recuperó el sobrenadante, que se almacenó a -20º C para realizar posteriormente el análisis de contenido de polifenoles.

Todo el experimento se repitió de forma independiente en tres ocasiones.

-Cuantificación de compuestos fenólicos mediante el método de Folin-Ciocalteau

Se mezclaron 0,75 ml del reactivo de Folin-Ciocalteau con 100 uL de las muestras de macerado diluidas 10 veces siguiendo el método de Singleton et al. (1999). Después de 5 minutos en oscuridad se añadieron 0,75 mL de Na₂CO₃ (60 g/L) y se agitó la mezcla antes de volver a incubar durante dos horas en oscuridad. Se midió la absorbancia a 765 nm con un espectrofotómetro CECIL 9000 series (Cambridge, England). La curva de calibración se preparó con ácido gálico 10-100 mg/L preparado fresco cada día. Los resultados se expresan como mg de equivalentes de ácido gálico por gramo de malta.

-Medición UV de los compuestos fenólicos

Este método se llevó a cabo como se describe por Maillard, et al. (1996). Las muestras se diluyeron dos veces antes de la realización de medidas. Se midió la obsorbancia a 280, 320 y 370 nm utilizando un espectrofotómetro CECIL 9000 series. Se empleó un sistema de tres ecuaciones establecido por Maillard et al. (1996) para expresar los datos obtenidos como equivalentes de DL-catequina (concentración de flavan-3-oles), equivalentes de ácido clorogénico (concentración de los derivados del ácido hidroxicinámico) y equivalentes de quercetina (concentración de flavonoles).

 Resultados y discusión

El cambio más importante durante la maceración es la conversión del almidón en azúcares fermentables y no fermentables. Las enzimas α- y β-amilasas son las responsables de esta biotransformación, convirtiendo el 80% del almidón disponible en maltosa y maltotriosa, que son los azúcares fermentables.

Durante el macerado las amilasas de la malta van hidrolizando el almidón y liberando azúcares simples, que causan un aumento del índice de refracción, medido como grados Brix. Este proceso va frenándose por un agotamiento del sustrato y por una inhibición competitiva de los enzimas por producto (Pelter and McQuade, 2005). La concentración de azúcares alcanza los 21 ºBrix al final del macerado.

Los polifenoles presentes en el mosto de cervecería provienen directamente de la malta, y pueden ser simplemente extraídos por lixiviación o liberados por acción enzimática durante la maceración (Maillard et al, 1996). Estos polifenoles son moléculas bioactivas muy importantes por el efecto sobre el consumidor. Se ha reportado una alta capacidad antioxidante (Boivin et al., 1993; Gerhauser, 2005; Szwajgier, 2009) y anticarcinogénica (Gonzalez-Muñóz et al., 2008) asociada a la cerveza.

Se observa que los polifenoles de la malta se extraen, principalmente, mediante lixiviación, ya que desde el momento inicial se encuentran en una cantidad importante en el mosto, y a mitad del macerado deja de aumentar su concentración, una vez alcanzado el equilibrio (Figura 2). Los polifenoles extraídos de la malta presentes en el mosto dulce son las principales sustancias responsables de la actividad antioxidante.

Varios estudios sugieren que el contenido de estos compuestos y su biodisponibilidad varían dependiendo de las condiciones de elaboración de la cerveza. Vanbeneden et al. (2008) han observado diferencias significativas en la concentración de compuestos fenólicos volátiles entre las diferentes condiciones de elaboración de cerveza (pH, temperatura, etc.). Los polifenoles más abundantes en el mosto pertenecen al grupo de los flavan3-oles, representados por la catequina (Figura 3), que a la vez es uno de los polifenoles con mayor actividad antioxidante.

En cambio los flavonoles, representados por la quercetina, se mantienen a unos niveles muy bajos, y apenas varían después de 10 minutos de macerado. Los derivados del ácido hidroxicinánico, con el ácido clorogénico como principal representante, presenta unas cantidades menores que la catequina, pero se liberan a los largo del macerado con una cinética similar.

Después de 40 minutos de macerado se alcanza el máximo de contenido de polifenoles, aunque la hidrólisis del almidón no se completa hasta los 80 minutos.

Bibliografía
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Suárez Á., CIATEJ, Unidad Noreste y Rovira A. y Saldo J., Departamento de Ciencia Animal y de los Alimentos. Universitat Autònoma de Barcelona