Tesis cerveza artesanal

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS “Francisco García Salinas”

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

TESIS “ESPECTROSCOPÍA

UV-VIS Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

APLICADOS AL ANÁLISIS DE CERVEZAS ARTESANALES Y COMERCIALES DEL ESTADO DE ZACATECAS”

PARA OBTENER EL NIVEL DE LICENCIADO LICENCIADO EN BIOLOGÍA PRESENTA Valentin Bobadilla Larios

ZACATECAS, ZAC. ABRIL DE 2016.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS “Francisco García Salinas”

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS BIOLÓGICAS TESIS “ESPECTROSCOPÍA

UV-VIS Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

APLICADOS AL ANÁLISIS DE CERVEZAS ARTESANALES Y COMERCIALES DEL ESTADO DE ZACATECAS”

PARA OBTENER OBTENER EL NIVEL DE LICENCIADO EN BIOLOGÍA PRESENTA

Valentin Bobadilla Larios DIRECTORES DE TESIS: Dr. en C. Edgar León Esparza Ibarra. M. en C. Lizeth Quintero Martínez Dr. en C. Lucía Delgadillo Ruiz M. en C. Perla Ivonne Gallegos Flores M. en C. Surya Parra Tovar ZACATECAS, ZAC. ABRIL DE 2016.

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UV-VIS Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

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Valentin Bobadilla Larios DIRECTORES DE TESIS: Dr. en C. Edgar León Esparza Ibarra. M. en C. Lizeth Quintero Martínez Dr. en C. Lucía Delgadillo Ruiz M. en C. Perla Ivonne Gallegos Flores M. en C. Surya Parra Tovar ZACATECAS, ZAC. ABRIL DE 2016.

AGRADECIMIENTOS A la Universidad Autónoma de Zacatecas que me ha permitido desarrollarme como mejor  persona a lo largo de los distintos niveles académicos que he cursado y en especial a la UNIDAD ACADEMICA DE CIENCIAS BIOLOGICAS por permitirme formarme como  biólogo. Al Laboratorio de biotecnología de la Universidad Autónoma de Zacatecas, por ayudarme enormemente en mi formación y haber hecho que naciera en mí el gusto por la investigación A mis directores de tesis, al Dr. en C. Edgar León Esparza Ibarra y A la Dra. en C.

Lucía Delgadillo Ruiz  gracias a su apoyo , paciencia y conocimiento fue posible la realización de este trabajo. A todas las personas que directa o indirectamente colaboraron con la realización de este trabajo, les estaré eternamente agradecido.

DEDICATORIA A mi madre, porque por ser la persona más importante en mi vida que siempre me ha inculcado el valor del conocimiento A mis hermanas: Corina, Angélica, y Marina, por siempre estar a mi lado a pesar de cualquier adversidad A mi hermana María que siempre me ha apoyado y más importante siempre ha creído en mí A mi hermana y colega Valeria, que comparte conmigo el mismo amor por la Biología, que  para mí es muy especial el ser hermanos, colegas y sobretodo excelentes amigos.

ÍNDICE LISTA DE FIGURAS. ............................................................................................................ i LISTA DE CUADROS ........................................................................................................ iii LISTA DE GRÁFICAS ....................................................................................................... iii LISTADO DE ABREVIATURAS ....................................................................................... iv RESUMEN............................................................................................................................. v ABSTRACT .......................................................................................................................... vi I.

INTRODUCCION ................................................................................................... ..... 1

II.

ANTECEDENTES ....................................................................................................... 2 2.1. Historia de la cerveza............................................................................................. 2 2.2. La cerveza .............................................................................................................. 4 2.3. Cerveza artesanal ................................................................................................... 4 2.4. Materias primas de la cerveza................................................................................ 5 2.4.1. CEBADA ......................................................................................................5 2.4.2. MALTA ........................................................................................................6 2.4.3. LÚPULO ......................................................................................................7 2.4.4. AGUA ...........................................................................................................9 24.5. LEVADURA DE CERVEZA .....................................................................10 2.5. Elaboración de la cerveza artesanal de cebada .................................................... 13 2.5.1. MALTEADO ..............................................................................................14 2.5.2. MOLIDO ....................................................................................................15 2.5.3. MACERACIÓN .........................................................................................16 2.5.4. HERVIDO Y LUPULADO ........................................................................17 2.4.5. FERMENTACIÓN .....................................................................................19

2.5.6. MADURACIÓN O REPOSO ....................................................................21 2.5.7. CLARIFICACIÓN Y FILTRACIÓN .........................................................22 2.5.8. ENVASADO Y CARBONATACIÓN.......................................................22 2.6. Espectroscopía .................................................................................................. ... 24 2.6.1 Espectroscopía Visible ................................................................................24 2.6.2 Espectroscopía Ultravioleta .........................................................................27 2.6.3 Teoría de orbitales moleculares ...................................................................28 2.6.4 Espectro electrónico ....................................................................................30 2.6.5 Usos de la espectroscopía Ultravioleta ........................................................31 III. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... 33 IV. HIPÓTESIS.................................................................................................................... 34 V. OBJETIVOS.................................................................................................................... 34 VI. MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 35 6.1. Recolección de muestras...................................................................................... 35 6.2. Pruebas realizadas ................................................................................................ 35 6.2.1. Espectroscopía de Ultravioleta y Visible .......................................................... 35 6.2.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ACIDEZ. .........................37 6.2.3. DETERMINACIÓN DE GRADOS BRIX.................................................38 6.2.4. DETERMINACIÓN DE pH .......................................................................39 6.2.5. DETERMINACIÓN DE EXTRACTO SECO Y CENIZAS EN BEBIDAS ALCOHÓLICAS ..................................................................................................39 6.2.6. DETERMINACION DEL POR CIENTO DE ALCOHOL EN VOLUMEN EN ESCALA GAY-LUSSAC A 288K K (15 °C) ...............................................40 VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. ................................................................................. 42

VIII. CONCLUSIONES ...................................................................................................... 55 IX. LITERATURA CITADA .............................................................................................. 56

LISTA DE FIGURAS. Figura 1.Estatuilla de una mujer fabricando cerveza (Carvajal e Insuasti, 2010)...................2 Figura 2. Sumerios bebiendo cerveza. ....................................................................................3 Figura 3. Materia prima para la elaboración de cerveza. ........................................................5 Figura 4. Cebada de dos y seis hileras ....................................................................................5 Figura 5. Diferentes tipos de maltas especiales. .....................................................................7 Figura 6. Lúpulo en pellets y en hoja. .....................................................................................8 Figura 7. S. cerevisiae levadura utilizada para la producción de cerveza. ............................11 Figura 8. Cebada maltaeda ....................................................................................................14 Figura 9. Molino artesanal. ...................................................................................................15 Figura 10. Olla de maceración ..............................................................................................16 Figura 11. Conversión del almidón por medio de enzimas alfa y beta amilasas. .................18 Figura 12. Cerveza fermentando. ..........................................................................................19 Figura 13. Envasado de cerveza. ...........................................................................................23 Figura 14. Formación de los orbitales  s y  s* por traslapamiento frontal de dos orbitales atómicos s y p, así como enlaces p y p* por traslapamiento .................................................28 Figura 15. Diagrama de niveles energéticos para diferentes orbitales moleculares y las transiciones posibles en éstos. ...............................................................................................29 Figura 16. Material y equipo empleado para la determinación de los espectros de absorción UV –   VIS...............................................................................................................................36 Figura 17. Configuración experimental para la colección de espectros de absorción UV VIS. Espectrofotómetro USB4000 –  UV - VIS Ocean Optics modelo DH2000 - BAL. .....37

i

Figura 18. Determinación del porcentaje de acidez a cervezas claras (A) y cervezas obscuras (B). .........................................................................................................................37 Figura 19. Refractómetro. .....................................................................................................38 Figura 20. Medición del pH con tiras reactivas ....................................................................39 Figura 21. Estufa para extracto seco (A) y Mufla para cenizas (B) ......................................40 Figura 22. Determinación del grado alcohólico. ...................................................................41 Figura 23. Espectros de UV-Vis de cervezas. .......................................................................45 Figura 24. Espectros de UV-Vis de Cervezas del tipo claras. ..............................................46 Figura 25. Espectros de UV-Vis de Cervezas del tipo obscuras. ..........................................47 Figura 26. Análisis de componentes principales de las muestras de cerveza. ......................48

ii

LISTA DE CUADROS Cuadro 1. Diferentes regiones del espectro Ultravioleta y Visible con sus rangos o zonas comprendidas. ...................................................................................................................... 25 Cuadro 2. Cervezas artesanales. ........................................................................................... 42 Cuadro 3. Cervezas comerciales. ......................................................................................... 43 Cuadro 4. Muestras empleadas para el análisis de Ultravioleta y Visible. .......................... 43

LISTA DE GRÁFICAS Gráfica 1. Determinación del porcentaje de acidez. .............................................................50 Gráfica 2. Determinación de grados brix. .............................................................................51 Gráfica 3. Determinación de pH. ..........................................................................................51 Gráfica 4. Determinación de extracto seco en g/L ................................................................53 Gráfica 5. Determinación de cenizas en mg/dm3 ..................................................................53 Gráfica 6. Determinación de porcentaje de alcohol ..............................................................54

iii

LISTADO DE ABREVIATURAS Alc. Vol.

lcohol volumen

CPs o PCs

Componentes principales

°C

Grados centígrados

Ph

otencial de hidrogeno

°G.L.

Grados Gay-Lussac

°K

Grados Kelvin

Ml

ililitros

mg

iligramos

NMX

orma Mexicana

NOM

orma Oficial Mexicana

Gr %

Gramos orciento

iv

RESUMEN En Zacatecas, la elaboración de cervezas artesanales se ha desarrollado hace pocos años, este tipo de cervezas son elaboradas con diferente materia prima con el fin de generar nuevos aromas y sabores para así lograr mayor competencia en el mercado. La materia  prima, el procesamiento y los componentes de la cerveza artesanal; así como su producción determinan la aceptabilidad de producto. El objetivo de este trabajo fue la caracterización de las cervezas artesanales y comerciales. En este estudio se evaluaron algunas técnicas de espectroscopia UV-VIS y algunas propiedades físico-químicas. Los parámetros determinados fueron: porcentaje de acidez, pH, grados brix, extracto seco, cenizas y  porcentaje de alcohol. Los resultados obtenidos indican que existen algunas diferencias entre las cervezas artesanales de Zacatecas y las que se producen de manera comercial. Presentándose las mayores diferencias en el extracto seco y cenizas; en donde las cervezas artesanales llegan a presentar hasta el doble de valor en mg/L debido a que la filtración no es lo suficientemente eficiente para evitar el paso de partículas sólidas al producto final. Existe también una diferencia en cuanto a grados brix, presentándose valores mayores en cervezas artesanales por adición de azucares para la carbonatación, También se encontró que algunas cervezas artesanales no cumplen con el grado de alcohol que declaran en el rotulado. Aun así, están dentro de los requerimientos para poderse comercializar.

Palabras clave: Cerveza, cerveza artesanal, porcentaje de acidez, grados brix, porcentaje de alcohol..

v

ABSTRACT In Zacatecas, the development of craft beers has been the past few years, this type beers are made with different raw materials in order to generate new aromas and flavors to achieve greater market competition. Understanding the components of beer and his production shows such as raw materials and the way of processing determine the acceptability of a  product. The aim of this work was the characterization of artisanal and commercial beers. In this study some techniques of UV-VIS spectroscopy and some physico-chemical  properties were evaluated. The determined parameters were: percentage of acidity, pH,  brix, dry extract, ash and percentage of alcohol.  The results indicate that there are some differences between the microbreweries of Zacatecas and trade. Presenting the biggest difference in dry matter and ash where microbrews even present to twice value in mg/L  because the filtration is not efficient enough to prevent the passage of solid particles in the end product. There is also a difference in degrees brix presenting higher values in craft  beers by adding sugar for carbonation, also it found that some microbreweries do not comply with the alcohol that declared in the labeling. Yet they are within the requirements to be able to sell.

vi

I.

INTRODUCCION

Hoy día se entiende comúnmente por cerveza toda bebida fermentada que tiene como  principales ingredientes cebada malteada, lúpulo, levadura y agua. Ciertamente se reconoce la posibilidad de la utilización de otros ingredientes, como trigo, maíz, arroz y sorgo, entre otros. Estos pueden utilizarse como fuente principal del producto o como materiales adjuntos a la malta, con capacidad de proveer una fuente adicional de almidones para la fermentación. Sin embargo, en principio, modernamente el término cerveza alude a la  bebida fermentada básicamente de la malta de cebada, con un agregado de lúpulo para el aroma característico y los sabores amargos y eventuales otros ingredientes, como azúcar y sal. En México la elaboración de cerveza se inició durante la Colonia, sin embargo, desde tiempos anteriores a la llegada de Colón, los incas conocían el arte de maltear maíz, conocimiento que les permitía producir bebidas alcohólicas, como la chicha que era popular a la llegada de los españoles a América, esta bebida tiene una notable similitud con la elaboración de la cerveza (AMSDA, 2003). En los últimos años, la cerveza ha empezado a ocupar un puesto de honor entre las bebidas de calidad. México es el exportador de cerveza número uno del mundo, con presencia en más de 180 países, es el 6to productor de cerveza en el mundo. México está localizado entre los mayores mercados cerveceros del mundo (Estados Unidos, Brasil y China). Estados Unidos es el principal importador de cerveza mexicana, con un consumo del 86% del total de nuestras exportaciones. En la actualidad la cerveza artesanal se ha caracterizado por ser un producto de alta aceptación dentro del mercado nacional e internacional. La producción está dedicado exclusivamente para el público adulto que tiene mayor inclinación por productos elaborados artesanalmente; ya que, en su elaboración el productor pone un minucioso énfasis en los detalles, puesto que no cuenta con la tecnología que tienen las cervecerías industriales, por lo que, el producto final es de mejor calidad.

1

II.

ANTECEDENTES

2.1. Historia de la cerveza La cerveza es una de las bebidas más antiguas del mundo, junto con el vino. Desde hace miles de años el ser humano viene disfrutando de cervezas de todo tipo, sabores y colores.  No existen datos sobre quienes inventaron la cerveza, pero los registros más antiguos sobre este sabroso producto, nos remontan a 6.000 años atrás, en la zona de la Mesopotamia, específicamente en Sudan, los Sumerios ya hacían cerveza e incluso dejaron registros escritos sobre la elaboración de este producto (Carvajal e Insuasti, 2010). La historia de la cerveza está ligada a los primeros pasos dados por el hombre en la agricultura. Las primeras cervezas las elaboraron los sumerios. Mientras los varones se dedicaban a la caza y al pastoreo, las mujeres se dedicaban a la recolección de las semillas y granos que almacenaban para usar en época de mala cosecha. Un día, accidentalmente, una vasija llena de grano se llenó de agua y estropeo el contenido,  posiblemente debido a la escasez, aquel brebaje debió de consumirse y pronto se dieron cuenta de que la bebida resultante, era muy sabrosa. Así debió ser el momento en que el hombre primitivo la descubrió.

Figura 1.Estatuilla de una mujer fabricando cerveza (Carvajal e Insuasti, 2010). Más tarde descubrió que la molienda del grano facilitaba la fermentación, mujeres, niños y ancianos masticaban los granos y con su saliva ese proceso aceleraba la actuación de las 2

levaduras. Esa primera cerveza a la que llamaban sikaru, debió ser una especie de sopa  bastante espesa que tomaban en una vasija y sorbían con unas largas cañas para evitar tragar los trozos de granos flotantes en el líquido. Los Sumerios preparaban cerveza de la siguiente manera, tomaban pan hecho con harina de trigo, lo cortaban en pedazos y metían esos pedazos en vasijas a las cuales les agregaban agua, dejando esas vasijas al sol durante varios días. El calor del sol hacia fermentar la harina de trigo y gracias a este proceso obtenían una bebida alcohólica que luego filtraban y  bebían (Cassá, 2003).

Figura 2. Sumerios bebiendo cerveza.

A partir de ese momento, se tienen restos arqueológicos en diversos objetos, muebles, vasijas, relieves en paredes y documentos escritos de la elaboración de la cerveza (Fig 2). En el siglo XX se encontraron en la tumba de la reina sumeria Pu-abi (Ur. 2500 a.C.) entre otros objetos, una paja de plata y una jarra de la época para tomar cerveza. Una tablilla sumeria de arcilla que data del 6000 a. C. tiene la primera receta. Y se cree que este pueblo llego a elaborar distintos tipos de cerveza (Cassá, 2003).

3

2.2. La cerveza La cerveza es la bebida resultante de la fermentación alcohólica, mediante levadura seleccionada, de un mosto procedente de malta de cebada, solo o mezclado con otros  productos amiláceos transformables en azúcares por digestión enzimática (malta de otros cereales, granos crudos que contengan féculas, así como azúcares), al cual se agrega lúpulo y/o sus derivados y se somete a un proceso de cocción. Normalmente el término se refiere al producto elaborado a partir de malta de cebada con o sin adición de otros cereales no malteados (Romero, 2013).

2.3. Cerveza artesanal La principal diferencia entre una cerveza industrial y una artesanal radica en que en la artesanal está elaborada solo con los ingredientes tradicionales como lo son el agua, cereales malteados, lúpulo y levadura. A estas cervezas no se les agrega conservantes ni antioxidantes artificiales como el alginato de propilenglicol, usado para la espuma (ACERMEX, 2012). La cerveza artesanal ha sido descrita como una bebida intelectual y auténtica la cual en cada vaso se muestra la creatividad y pasión de su creador y la complejidad de sus ingredientes. Esta es apreciada por millones de personas amantes de la cerveza, que ven en ella más que una bebida fermentada, una bebida versátil y llena de sabor (Brewers Association, 2010). Hoy en día, para la elaboración de cervezas artesanales se están empleando una variedad y mezcla de ingredientes, tanto tradicionales como “no tradicionales”, además de hacer

modificaciones al proceso de elaboración, con el fin de lograr nuevos aromas y sabores y  por lo tanto, nuevos estilos de cerveza.

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2.4. Materias primas de la cerveza La cerveza se elabora con diversas materias primas, siendo las más usuales: cebada malteada, lúpulo, levadura y agua (fig. 3).

Figura 3. Materia prima para la elaboración de cerveza.

2.4.1. CEBADA La cebada (Hordeum sativum) es un cereal que pertenece a la familia de las gramiceas, los  principales tipos de cebada que se cultiva pertenecen a las especies Hordeum distichum (de dos hileras) y  Hordeum vulgare (de seis hileras) (fig.4). Ambas especies de cebada se emplean en la elaboración de malta cervecera; las variedades H. distichum producen granos más gruesos y uniformes, y por ello se utilizan para la elaboración de maltas primordiales en países de Europa en tanto que las variedades de  H. vulgare  poseen alto potencial enzimático y son preferidas principalmente en cervecerías de México, Canadá y Estados Unidos (Hornsey, 1999).

Figura 4. Cebada de dos y seis hileras 5

Desde hace 3000 años su primordial aplicación es como materia prima para la producción de malta en la industria cervecera (Hornsey, 1999), sin embargo, no todas las variedades de cebada pueden ser utilizadas para elaborar malta cervecera, debido a que no se conocen las características de calidad que poseen. Existe una amplia diversidad de variedades de cebada, entre las cuales se puede destacar Esmeralda, Pastor, Ortiz, M16, Esperanza, Gaviota y forrajera; actualmente la industria maltera utiliza la variedad de Esmeralda de temporal y de riego. Probablemente las otras variedades posean características malteras, pero hasta el momento no hay estudios sobre ellas.

2.4.2. MALTA La malta es una materia prima para la fabricación de cerveza ya que confiere características de color, sabor y espuma por eso su elaboración exige controles rigurosos de tiempo y temperatura, el malteado constituye toda una industria que en la mayoría de los casos en independiente de la industria cervecera. La malta es la cebada parcialmente germinada y secada; durante la germinación se produce una gran cantidad de enzimas activas que transforman las reservas del grano (principalmente almidón) en compuestos requeridos durante la elaboración de cerveza (Callejo, 2002). Son varios los granos de cereales que pueden ser satisfactoriamente malteados, pero los de cebada son los que generalmente presentan menos problemas técnicos. El trigo se maltea a escala comercial, especialmente para la elaboración de ciertos tipos de cerveza. En el transcurso del tiempo, se ha ido imponiendo, prácticamente en todo el mundo, el aroma de las cervezas elaboradas a partir de cebada malteada. Además, la cebada utilizada para la elaboración de la malta destinada a la elaboración de cerveza es más rica en almidón, que es la sustancia que da origen al extracto fermentable. También contiene proteínas, 6

generalmente en cantidades más que suficientes para proporcionar los aminoácidos necesarios para el crecimiento de la levadura, y las sustancias nitrogenadas que desarrollan un papel importante en la formación de espuma. El objetivo del malteado es transformar las reservas nutritivas del grano a sustratos apropiados requeridos para la elaboración de cerveza mediante una germinación controlada (Hornsey, 1999).

Figura 5. Diferentes tipos de maltas especiales.

Existen distintos tipos de maltas, que difieren en las condiciones de tiempo y temperatura a las cuales fueron tratadas durante el malteado, por lo que poseen características especiales de sabor y color, las maltas base se convierten en maltas especiales al tostar o rostizar (fig. 5) (Anderson et al , 2000).

2.4.3. LÚPULO El lúpulo (Humulus lupulus) es una planta trepadora dioica, de usos múltiples, pertenece a la familia de los Cannabaceaes, pariente cercano del cáñamo, guarda cierto parecido con éste y sus tallos se usan en la fabricación de fibras textiles. El lúpulo, es también usado en medicina. La industria cervecera elevó la producción de esta planta a nivel industrial, pues 7

el hombre eligió al lúpulo entre todas las otras hierbas con las que experimentó en la historia de sus cervezas, por sus extraordinarias capacidades aromáticas, saborizantes y antisépticas, ya que el uso del lúpulo en el mosto, previene las infecciones indeseables en el estado inicial de la fermentación.

Figura 6. Lúpulo en pellets y en hoja. El lúpulo que se utiliza en la fabricación de cerveza, son los frutos secados de la planta hembra, que es natural de muchas zonas templadas del Hemisferio Norte (el Norte de Europa, el Centro Oeste Asiático, Japón y Norte América). Antiguamente se usaban las hojas del lúpulo para agregar a la cerveza, hoy en día se puede comprar los llamados “PELLETS”, que son hojas molidas y deshidratadas que vienen en unos cilindros de 1cm.

aproximadamente por 4 mm. de ancho. La sustancia que produce el sabor amargo es la lupulina. Ésta se localiza en unas pequeñas glándulas ubicadas en la base de los pétalos de la flor. Además, el lúpulo es rico en aceites esenciales que dan el perfume o aroma característico a una cerveza bien elaborada y lupulada. La industria del lúpulo ha logrado presentar el producto en cuatro clases, que van desde la flor entera, pasando por la flor pulverizada y peletizada, hasta llegar al lúpulo en  pasta y los aceites destilados de la flor. El lúpulo peletizado conserva en altos porcentajes el aroma, sabor y en general la calidad estable del producto (Carvajal, 2000). Los lúpulos tienen una serie de propiedades: proporcionan el amargor que compensa el dulzor de la malta, propiedades antibacterianas conservando la cerveza, contribuye a la 8

formación y la retención de la espuma, los polifenoles que contienen reaccionan con las  proteínas indeseadas de la malta y las hacen insolubles (hot trub o cold trub, sedimiento caliente o frio) lo que permite su filtrado o sedimentación según las clases de lúpulo y el momento del proceso en que se añadan, pueden contribuir en el sabor y aroma de forma muy variada y tienen propiedades beneficiosas para la salud. De los componentes del lúpulo, los materiales interesantes para la cerveza son las resinas, los aceites esenciales y los taninos o polifenoles, que están contenidos en la lupulina, el  polvo aceitoso y tresinoso que hay dentro del cono. Las resinas (10 –  20 %), presentes en el lúpulo fresco, llamadas resinas blandas, contienen los principales grupos químicos que detonan a la cerveza de amargor , contribuyen a la formación de espuma y ayudan a la conservación de la cerveza. Existen variedades de lúpulo, que se pueden clasificar en tres clases: lúpulos de aroma, lúpulos de doble finalidad y lúpulos de amargor. Las cantidades de lúpulo más usuales utilizadas durante la fabricación de cerveza oscilan entre 25  –   50 gramos por 25 litros de cerveza. El empleo de los lúpulos es muy importante para elegir un estilo y un perfil de amargor sabor y aroma.

2.4.4. AGUA Alrededor del 90% del contenido de la cerveza es agua por lo que no es de extrañar su alto  poder hidratante y que sea una bebida idónea para saciar la sed. El tipo de agua utilizado en la elaboración es también determinante en la calidad de la cerveza. De hecho, algunas de las variedades más conocidas de cerveza como la Pilsen o la Ale han estado siempre muy vinculadas a la composición del agua de sus lugares de origen. Por tanto, de sus tres componentes, el agua es el que determina la naturaleza básica de la cerveza. Conscientes de la importancia de esta materia prima, históricamente, las fábricas de cerveza se instalaron siempre próximas a ríos o manantiales importantes y aunque hoy normalmente se utiliza agua de la red todavía hay cerveceras que cuentan con sus propios 9

 pozos o fuentes. El agua que se utiliza para la elaboración de la cerveza tiene que ser un agua pura, potable, libre de sabores y olores, sin exceso de sales y exenta de materia orgánica. Al contener diferentes sales la elección del agua es determinante en el producto final. Algunas cervecerías recurren a los métodos de corrección del agua para eliminar todos los minerales añadiendo, si es preciso, aquellos que consideren necesarios para elaborar su cerveza. Además de influir en el gusto, las sales que contiene el agua influyen de forma indirecta sobre las reacciones enzimáticas y coloidales que se producen durante el proceso de elaboración. Así, por ejemplo, el sulfato contribuye a dar un sabor seco a la cerveza y el sodio y el potasio la confieren un sabor salado. El calcio, componente muy habitual del agua, precipita los fosfatos del mosto, reduce el pH e incrementa el nitrógeno asimilable  por la levadura mejorando la floculación de ésta. Para la elaboración de las cervezas más ligeras tipo pilsen se utilizan aguas con bajo contenido en calcio, las denominadas aguas blandas. Las cervezas oscuras, en cambio, se  pueden elaborar con aguas más duras. Pero son las aguas medianamente duras las  preferidas para la elaboración de la cerveza, sobre todo si son ricas en sulfato cálcico, ya que producen un pH más ácido que potencia la acción enzimática y no disuelve los  polifenoles que contribuyen a dar sabor a la cerveza.

24.5. LEVADURA DE CERVEZA Sacharomisses cerevisiae es un hongo levaduriforme que presenta células alargadas,

globosas ó elipsoidales (Figura 7) pudiendo encontrarse en agrupaciones de dos, en cadenas cortas, racimos o bien sin agruparse. “La apariencia de las colonias es muy diversa: de

color crema a ligeramente café, de lisas a rugosas, en ocasiones sectorizadas y brillantes u opacas” (López et al ., 2002), Esta levadura crece de forma óptima a pH ácidos (García,

2005). 10

Figura 7. S. cerevisiae levadura utilizada para la producción de cerveza. La levadura es un microorganismo unicelular que está involucrado en los procesos de transformación del mosto azucarado hasta la cerveza terminada. Es la que realmente fabrica la cerveza, siguiendo los parámetros que el maestro cervecero le imponga. Así se consigue que la hacedora de alcohol produzca también otros subproductos que contribuyen a darle características especiales de aroma y sabor a una buena cerveza. El trabajo de la levadura es netamente fisiológico: las levaduras para su reproducción emplean todos los nutrientes disueltos en el mosto cervecero. Al metabolizar la glucosa, la levadura desprende sus desechos del proceso que no son otra cosa que el gas carbónico y el alcohol, presentes en toda cerveza. Pero la levadura también está involucrada en el proceso de maduración que se traduce en la pérdida de ciertos sabores indeseables a cambio de otros que un maestro cervecero busca en su producto (Carvajal, 2000). Las levaduras siguen un metabolismo fermentativo cuando están en condiciones anaerobias, pero cuando hay oxigeno hace una reparación aerobia y no producen alcohol este fenómeno es determinante en la industria de bebidas alcohólicas, pues para que la  producción de etanol se correcta, las levaduras levadur as deben deb en desarrollarse de sarrollarse en ausencia de oxigeno (Belitz et al .,., 1997).

11

También pueden crecer al mismo tiempo que producir otros metabolitos, como por ejemplo ácido láctico, glicerol y acido succínico, aunque en cantidades relativamente pequeñas. Durante el metabolismo de las levaduras se producen principalmente aldehídos, esteres y alcoholes secundarios o superiores, de gran importancia en las propiedades organolépticas de la cerveza. Estos compuestos derivan de los oxo-acidos, los cuales son producidos o bien  por el metabolismo de los carbohidratos (ácido pirúvico o ácido o-glutarico) o por aminoácidos por transaminación con oxo acido ya existente. Como levadura de cerveza se utilizan exclusivamente especies de Saccharomyces donde se distinguen las levaduras de fermentación alta, y las de fermentación baja.

Alta fermentación: los mostos con este tipo de fermentación son macerados por infusión con malta muy modificada, con niveles bajos de proteínas. Si la temperatura inicial del medio es de 15 a 16 °C, se va elevando la misma hasta que aproximadamente a las treinta y seis horas alcance valores de 20- 25 °C. La fermentación principal se lleva a cabo de 18-24 °C, durante 3-4 días. Las altas temperaturas favorecen la producción de esteres, que pueden añadir notas frutales, pero también de alcoholes superiores o subproductos no deseables. A las setenta y dos horas comienza a enfriarse gradualmente de modo que durante las últimas diez horas de la fermentación es muy baja y la levadura tiende a flotar en la superficie. Las cervezas de alta fermentación incluyen cervezas Ale, Porter, Stout, Altbier, Kolsch y wheat.

Baja fermentación: los mostos de baja fermentación tradicionalmente se maceran por infusión escalonada o decocción con malta menos modificada, con niveles altos de  proteína. La fermentación comienza con un leve aumento de la temperatura del mosto, hasta un máximo de 10 a 15°C. La fermentación principal se realiza entre 7 – 14°C. 14°C. El  proceso se prolonga unos 3-5 días (primera fermentación), tras lo cual la temperatura se reduce lentamente (fermentación secundaria) (Suarez, 2013). Las levaduras siguen activas aunque más lentamente hasta alcanzar los 0 °C. Las temperaturas más bajas de la primera fermentación favorecen la producción de diacetilo debido al agotamiento de la valina y como resultado de la cual la levadura activa la síntesis 12

de productos intermedios que genera el diacetilo. El diacetilo se manifiesta como el aroma y el sabor de los caramelos de azúcar o mantequilla indeseable. En muchas cervezas Ale y algunos estilos de lager, como Bohemian Pilsner y veina es aceptable en concentraciones  bajas. En concentraciones altas siempre es un defecto, especialmente en las de tipo lager, donde es más fácil que se produzca. Las temperaturas más bajas de fermentación secundaria hacen que el proceso sea más lentopero el sabor de la cerveza es más limpio. limpio. Entre las cervezas de baja fermentación están las Pilsner, Dortmunder, Marzen y Bock (Suarez, 2013).

2.5. Elaboración de la cerveza artesanal de cebada A pesar de la variedad de procedimientos que han existido en el decurso de los tiempos, toda elaboración de cerveza responde a principios comunes, con independencia de las materias primas básicas empleadas. Entre esos principios se encuentran la conversión del almidón obtenido de un cereal y la fermentación de dichos azúcares para obtener la cerveza. Las fases del proceso pueden variar, pero generalmente incluyen el añadido de un ingrediente fermentador, que active la transformación de los azúcares del almidón en alcohol y dióxido de carbono. Por último, en la tradición cervecera de los últimos siglos se  procede a dejar añejar añe jar el producto durante un período que, salvo tipos especiales, como el  belga Lambic, normalmente no traspasa pocas semanas. Tras esto, se procede a filtrar la cerveza y ponerla en condiciones de empacarse (Cassá, 2003). Para obtener cerveza deben considerarse 4 etapas principales (Hernández y Sastre , , 1999): Preparación de la malta (malteado), producción del mosto, fermentación y procesamiento final. final.

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2.5.1. MALTEADO El grano de cebada se compone de tres partes, cascara, embrión o germen y endospermo. Este último, la reserva de la planta, consiste en el almidón duro e insoluble. Después de la cosecha los granos se limpian y se secan hasta alcanzar un nivel de humedad del 12%. Se guardan durante seis semanas hasta que se recuperen del secado y vuelvan a su estado activo para la germinación (fig. 8).

Figura 8. Cebada maltaeda Después de seleccionar el cereal por su calidad, se le debe dar una preparación tendente a este para que esté en condiciones de que se lleve a cabo el proceso central de transformación, en que se activarán las enzimas y se prepara la germinación. Después de cierto tiempo, un grano germina espontáneamente, pero antes de que eche raíz necesita alimentarse de almidón, para lo cual emite enzimas que transforman el almidón en azúcares simples. Este proceso natural es interrumpido por medio del malteado, en que se somete el grano a temperatura elevada, con el fin de secarlo (Cassá, 2003) A continuación, el cereal se deja en remojo, a fin de que los granos se hinchen. En ese transcurso se inyecta aire al agua de remojo a una temperatura constante, de alrededor de 18 grados centígrados. Luego se transfiere el grano húmedo al recipiente donde se efectúa la germinación. El especialista maltero da seguimiento minucioso al crecimiento de las raicillas (fig. 10) y al comportamiento del grano. De cuando en cuando, los granos son removidos para obtener una germinación homogénea en la casi totalidad de ellos. Pasados

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algunos días, se interrumpe el proceso de germinación. Inmediatamente después, los granos son secados con aire caliente, con lo cual se elimina el germen. Hecho esto, se procede a separar el germen del resto del grano, lo que lo deja transformado en malta y listo para las ulteriores operaciones. Dependiendo de la temperatura y la duración de ese proceso de secado, el color de la malta varía entre amarillo pálido y marrón oscuro, al igual que el sabor y el aroma. Cada tipo de cerveza depende de un proceso  particular de malteado, que a menudo se produce en función de las variedades de la cebada o del cereal que se utilice. Los tipos inciden en el sabor y el color de la cerveza. Además de las maltas regulares, pueden obtenerse maltas caramelo, para sabores especiales, y maltas negras, las cuales se usan en las cervezas oscuras (Cassá, 2003).

2.5.2. MOLIDO Obtenida la malta, se inicia el proceso de transformación mediante su molienda, que puede ser seca o húmeda. En las cervecerías artesanales se utilizan molinos que funcionan manual mente haciendo girar dos rodillos contenidos internamente del molino (figura 9). En el triturado se obtiene la rasgadura de la cáscara y la subsiguiente exposición de la parte interior del grano para la acción de conversión interior. Se procura que la operación genere el menor residuo de harina, puesto que esta no se adecúa a las necesidades del proceso subsiguiente.

Figura 9. Molino artesanal.

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La molienda tiene por objeto triturar la malta. Durante esta etapa los granos se muelen rompiendo las cáscaras del grano y exponiendo el almidón del endospermo. Lo ideal es dejar intacta la cáscara ya que esta contiene compuestos tánicos que dan la sensación de astringencia y que pueden ser extraídos durante el molido (Romero, 2013).

2.5.3. MACERACIÓN Es durante este proceso donde se obtiene el mosto, una solución dulce formada por azúcares fermentables, dextrinas, proteínas, aminoácidos y otros elementos, disueltos en agua. La maceración consiste en someter una mezcla de agua y granos a una serie de descansos a diferentes temperaturas, que deberán ser sostenidos durante un tiempo específico (Gigliarelli, 2011).

Figura 10. Olla de maceración El grano molido se deposita en una olla a temperatura controlada (figura 10), obteniéndose una masa por efecto del movimiento de aspas en tiempos predeterminados. Resulta un engrudo, basado en el almidón, de texturas precisas con el fin de que las enzimas actúen y se transforme el almidón en azúcares. En este proceso resulta crucial la calidad del agua utilizada, así como el control de las temperaturas y de los tiempos de las distintas operaciones. Esta fase dura varias horas, dependiendo del método empleado y se conoce con el término de maceración (Cassá, 2003). Una temperatura baja (35-40°C) permite la actividad de la fitasa la cual degrada la fitina  presente en la malta logrando acidificar el mosto. La actividad proteolítica (proteinasas y 16

 peptidasas) comienza cerca de los 45°C y continua hasta los 50°C. Entre una temperatura de 60 y 65°C comienza la actividad de la β-amilasa, enzima responsable en gran medida de la sacarificación (producción de azúcares fermentables como maltosa), dependiendo de la enzima α-amilasa que tiene actividad a un rango de temperatura de 67-75°C, promoviendo la producción de dextrinas, proteínas y enzimas A temperaturas altas (70-72°C), se lleva a cabo la formación de glicoproteínas, las cuales promueven la estabilidad y textura de la espuma de la cerveza (Fix, 1999).

2.5.4. HERVIDO Y LUPULADO El mosto se vierte en una olla, procediéndose a su ebullición. Se le añade lúpulo, producto que le confiere sabor y aroma característicos de la cerveza. En las tradiciones cerveceras que no usan lúpulo se acude a otros ingredientes, que necesariamente se incorporan en esta fase. El lúpulo es una enredadera, de nombre científico Humulus lupulus, perteneciente a una amplia familia. Contiene sustancias amargas, que son ácidos alfas, y sustancias condimentadas, llamadas ácidos betas. Además, el lúpulo ayuda al bronceado del líquido. Existen numerosas variedades de lúpulo, las cuales otorgan sabores y aromas muy distintos a las cervezas. Al inicio de la fase de cocción se añade el lúpulo para alterar el sabor, y al final se vuelve a hacer un añadido con el fin de dotar al líquido de aroma. En la inyección del lúpulo su compuesto amargo experimenta cambios como producto del estado hirviente del mosto,  proceso denominado isomerización. En esta etapa del proceso se busca fundamentalmente esterilizar el mosto, aprovechar la función del lúpulo, aglutinar las moléculas de alta densidad, a fin de que no lleguen a la etapa ulterior de fermentación, y obtener el grado deseado de concentración de azúcares para el mosto (Cassá, 2003). En la olla de ebullición, el proceso general del cocimiento dura un número variable de horas, dependiendo de los equipos de la sala de cocimiento y la tecnología empleada en el  proceso. Este mosto queda esterilizado y no puede permitirse que entre en contacto con el aire. Por la misma razón, el tránsito del mosto al enfriador debe llevarse a cabo mediante 17

conductos rigurosamente aislados de contacto con el aire. La búsqueda de una temperatura apta para el efecto ulterior de la levadura conlleva un enfriamiento súbito del mosto, para llevarlo a temperaturas oscilantes entre 10 y 15 grados centígrados. El papel de este enfriador es preparar el mosto para que reciba la inyección de levadura, pues de otra manera, como ser vivo, esta moriría por exceso de temperatura. En esta etapa de tránsito al fermentador, tras el enfriado del mosto, se inyecta aire estéril y la levadura, con el fin de iniciar el proceso de fermentación.

Figura 11. Conversión del almidón por medio de enzimas alfa y beta amilasas. http://www.revistamash.com/detalle.php?id=376

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2.4.5. FERMENTACIÓN La fermentación es la etapa más importante para la formación de compuestos aromáticos en la cerveza. El mosto enfriado es fermentado por la levadura, el tipo de levadura utilizada depende del tipo de cerveza a elaborar, para las cervezas tipo “Ale” (fermentación alta)

cuya temperatura de fermentación es entre los 18 y 25°C, la levadura empleada es Saccharomyces cerevisiae, y para las cervezas “Lager” (fermentación baja) con

temperaturas de fermentación entre los 8 y 12°C se utiliza a Saccharomyces carlsbergensis conocida también como Saccharomyces uvarum o pastorianus (Kobayashi et al ., 2008).

Figura 12. Cerveza fermentando. Después de haber enfriado el mosto se pone en un recipiente, usualmente en cervecerías artesanales son utilizados garrafones de vidrio donde la levadura podrá hacer su trabajo. Se tiene que ver que el recipiente este totalmente limpio y esterilizado. Este posee una salida  porque la levadura no solamente va a producir alcohol sino también CO2. Así se tiene el mosto en un recipiente adecuado y ahora se le añade la levadura.  Normalmente dentro de unas 12 horas empezará el trabajo. Se forman burbujas, más y más, hasta el pico de la fermentación que será como una pequeña tormenta. De ahí se tranquilizará dependiendo el tipo de levadura, si es tipo Ale se acaba el proceso entre 3 a 6 días y si es Lager el proceso dura de 7 a 10 días (Suarez, 2013).

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El resultado se llama cerveza joven (Jungbier). Esta bebida ahora ya no es mosto, es cerveza. Aunque es muy turbia, todavía contiene muchos productos laterales de la fermentación. Estos pueden producir dolor de la cabeza o causar un olor poco agradable. Por lo tanto ahora se debe madurar la cerveza. Durante la fermentación, como productos del metabolismo de la levadura, los azúcares fermentables del mosto (maltosa, maltotriosa, sacarosa, glucosa y fructosa), son convertidos a etanol y compuestos volátiles, varios compuestos importantes que confieren sabor, se  producen como metabolitos secundarios del metabolismo de la levadura, como alcoholes superiores, ésteres y compuestos carbonílicos. Todos estos compuestos afectan el sabor final de la cerveza (Kobayashi et al ., 2008). La fermentación se divide en dos etapas:

Fermentación primaria. En esta fase, la cerveza adquiere textura y sabor; esta parte esta determina por la dosis de levadura adicionada al mosto, la viabilidad de la levadura, la aireación del mosto y la presión que se encuentra dentro del tanque de fermentación. Esta  primera fermentación se llama fermentación primaria y produce una cerveza verde o inmadura (Lewis et al ., 1995).

Fermentación secundaria. También es conocida como maduración o guarda, se entiende  por guarda a las transformaciones que tiene lugar entre el final de la fermentación primaria y la filtración de la cerveza previa al envasado. Con la maduración se consigue la clarificación de la cerveza que se realiza por la decantación de materias como complejos tanino-proteínas y levaduras muertas. También ocurre la formación de diversos compuestos responsables del sabor y aroma típicos de la cerveza (Ruiz, 2006). Diferentes parámetros como la temperatura, el oxígeno disuelto, el diseño del fermentador y la presión influyen en la formación de los compuestos volátiles (Shen et al ., 2004).

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2.5.6. MADURACIÓN O REPOSO La maduración o reposo tiene por finalidad clarificar la cerveza, vía el decantamiento de  partículas de levadura provenientes de la fermentación, y además lograr la maduración de la cerveza. Durante la fermentación primaria, las levaduras catalizan una transformación masiva de azúcares en alcohol, dióxido de carbono y producción en masa de levadura, así como una  pequeña pero importante cantidad de compuestos que confieren sabor y aroma a la cerveza. Esta cerveza aún no está lista para ser consumida ya que contiene partículas suspendidas, carece de suficiente carbonatación, el sabor no está totalmente madurado, es física y microbiológicamente inestable y el sabor y color aún debe ser ajustado (Lewis et al ., 1995). La maduración de los sabores de la cerveza requiere de la presencia de levaduras, esta se  puede llevar a cabo por una fermentación secundaria o por el almacenamiento. Para llevar a cabo la fermentación secundaria, se añaden cepas de levadura a la cerveza en barricas o  botellas. Durante la fermentación secundaria las concentraciones de alcohol y de CO2 aumentan. En las cervezas tipo “Ale” la gasificación de la cerveza se debe al CO2 endógeno

 producido en esta etapa, y es esta carbonatación la responsable de crear espuma al servirla, además da a la cerveza un sabor refrescante. La levadura hace a la cerveza menos sensible a malos sabores dependientes de oxígeno. Debido a que después de la fermentación principal la cerveza es pobre en nutrientes y oxígeno, la levadura durante la segunda fermentación tendrá un metabolismo  principalmente fermentativo, lo que da como resultado un exceso de coenzimas reducidas  NADH y NADPH. Estas coenzimas son a su vez utilizadas por varias aldocetoreductasas, el poder reductor de la levadura resulta en la reducción de aldehídos y alcoholes. Algunos sabores indeseables en la cerveza son asociados con ciertos aldehídos por lo que esta etapa disminuye esos sabores (Vanderhaegen et al ., 2003). Después de la fase activa de la fermentación secundaria, un largo periodo de almacenamiento de la cerveza en contacto con la levadura, puede resultar en la autolisis de 21

la levadura, lo que a su vez puede dar lugar a la excreción de compuestos como aminoácidos, péptidos, nucleótidos, ácidos grasos y enzimas que pueden afectar el sabor de la cerveza (Vanderhaegen et al ., 2003).

2.5.7. CLARIFICACIÓN Y FILTRACIÓN Después de la segunda fermentación, un tiempo suficiente en almacenamiento a bajas temperaturas, eventualmente producirá cervezas brillantes, las partículas más densas tenderán a asentarse más rápidamente que aquellas menos densas. Esta clarificación puede acelerarse por medio de la centrifugación y la filtración con el fin de remover las levaduras y otras partículas suspendidas (Lewis et al ., 1995), que son responsables de la turbidez de la cerveza, además esta etapa es necesaria para lograr la estabilidad coloidal y microbiológica, además de evitar que durante su almacenamiento se produzcan cambios indeseables que afecten la apariencia del producto.

2.5.8. ENVASADO Y CARBONATACIÓN Una vez terminado el proceso de clarificación y filtración, la cerveza es depositada en un tanque, para proceder al embotellamiento. En cervecerías industriales se suelen utilizar tres tipos básicos de envase: las botellas de vidrio, los envases de lata y los barriles de madera u otros materiales, en las artesanales solo son utilizadas las botellas de vidrio que después de selladas, no son someten a ningún proceso de pasteurización, proceso que en las industriales tiene una duración superior a media hora, dirigido a extirpar todo tipo de microorganismos y así garantizar la estabilidad del producto (fig. 13). En esta fase de envasado se debe observar un riguroso cuidado en varios aspectos relacionados con el movimiento de la cerveza: el primero es microbiológico, seguido por la  prevención de todo contacto con el aire y, por último, evitar que entre en contacto con ciertos rayos lumínicos. Los diversos tipos de envases se empacan de acuerdo a sus características, siendo lo más común que las botellas se coloquen en cajas plásticas o de cartón (Cassá, 2003). La gasificación de la cerveza se debe al CO2 endógeno producido en 22

esta etapa, y es esta carbonatación la responsable de crear espuma al servirla, además da a la cerveza un sabor refrescante.

Figura 13. Envasado de cerveza.

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2.6. Espectroscopía La espectroscopia, es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante. Tiene aplicaciones en astronomía, física y química, entre otras disciplinas científicas. El análisis espectral se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda y se relacionan con los niveles de energía implicados en una transición cuántica.

2.6.1 Espectroscopía Visible La espectroscopia Visible es una de las técnicas más ampliamente y más frecuentemente empleadas en el análisis químico. Para que una substancia sea activa en el visible debe ser colorida: el que una substancia tenga color, es debido a que absorbe ciertas frecuencias o longitudes de onda del espectro visible y transmite otras más. Por ejemplo: una solución es amarilla debido a que dentro de la región visible absorbe radiación en el rango de 435 a 480 nm. En este rango de longitud de onda se encuentra el color azul del visible, por lo que este compuesto absorbe el color azul y transmite los colores complementarios que dan origen al color amarillo de la solución mencionada. La absorción y transmisión de las longitudes de onda de la región visible de esta parte del espectro no es la misma en substancias que den diferentes tonalidades de amarillo, por lo que podemos tener una gama diferente de tonalidades como: amarillo canario, amarillo limón, amarillo pálido, etc. El cuadro 1, nos da una relación entre rango de longitudes de onda en que absorbe el compuesto, color absorbido y color observado o transmitido.

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Cuadro 1.Diferentes regiones del espectro Ultravioleta y Visible con sus rangos o zonas comprendidas.

Rango de longitudes de

Color absorbido

Color Transmitido

Onda (nm)

(Observado)

100 – 190

Ultravioleta del vacío

Ninguno

190 – 380

Ultravioleta Cercano

Ninguno

380 – 435

Violeta

Amarillo - Verde

435 – 480

Azul

Amarillo

480 – 500

Verde - Azul

Naranja - Rojo

500 – 560

Verde

Púrpura

560 – 580

Amarillo - Verde

Violeta

580 – 595

Amarillo

Azul

595 – 650

Naranja

Verde - Azul

650 – 780

Rojo

Azul - Verde

El Ultravioleta del vacío se considera aquella región comprendida de los 100 a los 190 nm. Se le llama así, debido a que el nitrógeno atmosférico absorbe este tipo de radiación, por lo que se debe efectuar el vacío para poder excluir las absorbancias de este gas de las absorbancias del compuesto en estudio. Las complicaciones técnicas asociadas al vacío necesario, además de la poca utilidad que se tiene en el Ultravioleta del vacío, han hecho que esta técnica prácticamente no tenga uso y de hecho no hay equipos disponibles comercialmente para aplicaciones de este tipo de espectroscopia. El espectro Visible y Ultravioleta, por el contrario, tienen amplia aplicación y son técnicas que se emplean continuamente (Skoog et al., 1998). El rango del Visible se considera de los 380 a los 750 nm. El rango del Ultravioleta cercano o del Cuarzo es de 190 a 380 nm. La base de la espectroscopia Visible y Ultravioleta consiste en medir la intensidad del color (o de la radiación absorbida en UV) a una longitud de onda específica comparándola con otras soluciones de concentración conocida (soluciones estándar) que contengan la misma especie absorbente. Para tener esta relación 25

se emplea la Ley de Beer, que establece que para una misma especie absorbente en una celda de espesor constante, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración. La coloración de la solución se debe a la especie absorbente y esta coloración puede ser natural o inducida. La coloración natural puede ser la base de la cuantificación de una especie, como por ejemplo: la clorofila en ciertas plantas, los complejos metálicos que se encuentran presentes en solución acuosa, como son los iones de Cobre (II), Manganeso (VII), Cobalto (III), etc. Más frecuentemente, se induce a la formación de un complejo colorido que absorba en el Visible y que sea específico para el elemento o compuesto que se desea cuantificar colorimétricamente. Ejemplo: la formación de un complejo colorido cuando el cloro libre reacciona con la orto toluidina, o la cuantificación de glucosa en la sangre y orina por la acción del molibdato en determinadas condiciones, o la intensificación del color del ion cobre, al formar un complejo amoniaco - cobre, el cual se forma cuando a una solución acuosa que contiene iones cobre se le agrega hidróxido de amonio. Para esto se requiere de un control de ciertas condiciones, que inhiben o favorecen la formación de compuestos coloridos: pH:

El pH es un factor determinante en la formación de ciertos complejos o compuestos

coloridos. Cuando el pH influye en la técnica analítica, se requiere de un control adecuado de este valor para lo cual se agrega alguna solución buffer, o estabilizador de pH. Temperatura:

La temperatura es factor importante, sobre todo en reacciones en las cuales

el factor cinético es la base del análisis. Tiempo:

En ciertas reacciones, se requiere de un tiempo determinado para que se tenga una

lectura estable de absorbancia de la solución producida. Es también factible que los complejos o compuestos formados sean lábiles, estos es que después de un cierto tiempo se descompongan a otros productos diferentes, por lo que el tiempo indicado al que debe hacerse la lectura debe establecerse con base a la experiencia y los resultados que se tengan. 26

Las técnicas analíticas UV - Visible han recibido gran aceptación debida, entre otras a las siguientes razones: 1.  Amplio campo de aplicación: Como ya se ha mencionado, las técnicas espectroscópicas UV - VIS, son ampliamente empleadas ya que son muchas las especies que son activas en el Visible y muchas más, las que con un tratamiento adecuado son capaces de formar especies coloridas. Lo mismo puede decirse de la espectroscopia UV. 2. Selectividad adecuada: Aunque no es muy común si es posible tener interferencias en UV - Visible. Cuando esto ocurre, es posible emplear los métodos para análisis de multicomponentes. Otra alternativa es aislar el analito de la interferencia o separar la interferencia misma. 3.  Buena Exactitud y Precisión: En estas técnicas espectroscópicas es normal tener errores relativos del 1 al 3 %, por lo cual se puede considerar que se tendrán resultados analíticos con un mínimo de incertidumbre si se procede en la forma correcta. 4.  Facilidad y Conveniencia: Aunque existen instrumentos altamente sofisticados acoplados a computadoras y con sistemas ópticos y electrónicos de alta precisión, es posible obtener resultados muy aceptables para análisis de rutina, con instrumentos o espectrofotómetros de los más sencillos en el mercado, a un costo muy accesible.

2.6.2 Espectroscopía Ultravioleta El espectro Ultravioleta de las moléculas está asociado a transiciones electrónicas entre los diferentes niveles energéticos en ciertos grupos o átomos de la molécula y no caracterizan a la molécula como entidad. En contraste la absorción de energía en la región Infrarroja estimulan la molécula completa y causa cambios vibracionales y rotacionales en esta lo cual caracteriza la entidad estructural de dicha molécula (Skoog et al., 2000).

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Los grupos de átomos que dan origen a la absorción en el UV cercano o UV de cuarzo, se conocen como grupos cromóforos. La mayoría de los grupos insaturados y heteroatómicos que tienen pares de electrones no compartidos, son cromóforos potenciales y estos grupos son la base de la elucidación de grupos estructurales en las moléculas activas en el UV cercano.

2.6.3 Teoría de orbitales moleculares Cuando dos átomos forman un enlace químico, los orbitales atómicos de cada uno de ellos se combinan para formar dos orbitales moleculares, uno de baja energía que es el orbital enlazante y otro de energía mayor, que es el orbital antienlazante (Figura 14). Los enlaces covalentes que se originan entre los orbitales de dos átomos que se enlazan químicamente  pueden ser de dos tipos y se conocen como enlaces s y enlaces p.

Figura 14. Formación de los orbitales s y s* por traslapamiento frontal de dos orbitales atómicos s y p, así como enlaces p y p* por traslapamiento lateral de los orbitales p.

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Al efectuarse dicho enlace covalente se forman simultáneamente orbitales antienlazantes:  s* en el caso de un orbital molecular enlazante  s y  p* en el caso de un orbital molecular

enlazante  p. Los electrones que no participan en la formación de enlaces covalentes en la molécula, se denominan electrones n o no enlazantes. En las moléculas orgánicas los electrones n  están localizados principalmente en los orbitales atómicos de átomos como: nitrógeno, oxígeno, azufre y del grupo de los halógenos. El diagrama de energía para los orbitales moleculares enlazante, antienlazante y no enlazante así como las transiciones electrónicas posibles es el mostrado en la Figura 15. La absorción de energía radiante en el Ultravioleta o Visible por los electrones n, s ó  p resulta en la excitación de éstos, los cuales pasan a ocupar alguno de los orbitales antienlazantes. La absorción de radiación Ultravioleta o Visible es capaz de efectuar dichas transiciones.

Figura 15. Diagrama de niveles energéticos para diferentes orbitales moleculares y las transiciones posibles en éstos.

En la Figura 2 se representan las transiciones posibles en una molécula. De acuerdo a este diagrama el orden energético en estas transiciones el de mayor energía es s s* y el de menor energía n p*. Mientras mayor sea la energía requerida para una determinada transición, menor es la longitud de onda de la radiación que debe suministrarse para conseguir tal fin; 29

 por ejemplo: la transición  s s* para el propano requiere de radiación de 135 nm, la cual se encuentra en la región del Ultravioleta lejano, por lo que es necesario un equipo de alto vacío si se desea estudiar dicha región del espectro. La transición n p* es la que requiere de menor energía y mayor longitud de onda. Las cetonas y aldehídos saturados efectúan esta transición a una longitud de onda de aproximadamente 285 nm. Es necesario hacer notar que asociado a estas transiciones electrónicas existen cambios rotacionales y vibracionales en la molécula, lo cual origina que el espectro obtenido se aun espectro de bandas y no un espectro de una o más líneas agudas, como sí ocurre en un átomo.

2.6.4 Espectro electrónico Algunos términos utilizados muy frecuentemente en espectroscopia UV y Visible son: cromóforo, auxocromo, efecto batocrómico y efecto hipsocrómico. La mayoría de las aplicaciones de la espectroscopía de absorción a compuestos orgánicos se basa en transiciones de electrones n ó p al estado excitado  p*, ya que las energías que se requieren  para estos procesos conducen a picos en una región espectral conveniente experimentalmente (200 a 700 nm), ambas transiciones requieren la presencia de un grupo funcional que suministre los orbitales  p. Hablando estrictamente, es a estos centros absorbentes insaturados a los que se les aplica el término Cromóforo.  Auxocromo.- Es un grupo funcional que no absorbe por si solo en la región del Ultravioleta

 pero tiene en efecto de desplazar los picos de los cromóforos hacia longitudes de onda largas, además de aumentar su intensidad. Los picos asociados a transiciones n  p* se desplazan, generalmente, hacia longitudes de onda más cortas (un desplazamiento hacia el azúl) a medida que aumenta la polaridad del disolvente. Este efecto se conoce como efecto hipsocrómico. En los sistemas en que son posibles transiciones p p*, el estado excitado es más polar que el estado basal; como resultado de esto, la transición  p p* ocurrirá a mayores longitudes de onda en solventes polares que en solventes no polares. Este desplazamiento hacia el rojo del espectro visible se conoce como efecto batocrómico (Skoog et al ., 1998). 30

 Disolventes.- Las consideraciones que se tienen que hacer al elegir un disolvente no solo

con respecto a su transparencia, sino también respecto a sus posibles efectos sobre el sistema absorbente. Normalmente, los disolventes polares tales como el agua, alcoholes, ésteres y cetonas tienden a eliminar la estructura fina del espectro como resultado de los efectos vibracionales. Se observan más fácilmente en disolventes no polares como los hidrocarburos. Además, las posiciones de los máximos de absorbancia están afectadas por la naturaleza del disolvente. Entre los disolventes comunes para espectroscopia UV se incluyen el agua, el etanol del 95%, el ciclohexano y el 1,4 dioxano. El disolvente no debe absorber radiación en las bandas de estudio, de ahí la importancia de conocer las transiciones electrónicas de un disolvente.

2.6.5 Usos de la espectroscopía Ultravioleta El espectro Ultravioleta (UV) de una molécula se obtiene generalmente en forma adicional al espectro infrarrojo (IR) de la misma especie. Este espectro IR frecuentemente sirve como dato confirmativo de la ausencia o presencia de ciertos grupos funcionales. En algunos casos la espectroscopia UV puede ser fundamental para el estudio de ciertos  problemas específicos. Por ejemplo en la industria de los cosméticos, tintes, colorantes y  pinturas. El estudio de los grupos auxocromos y de su influencia en el desplazamiento de ciertos compuestos químicos hacia la región visible hacen de esta técnica una de las de mayor interés en ésta área. Desde el punto de vista del estudio estereoquímico y de grupos funcionales en una molécula orgánica, la espectroscopia UV no rivaliza con otras técnicas que tienen el mismo  propósito, especialmente con la espectroscopia IR por las razones mencionadas anteriormente, sin embargo su aplicación en la cuantificación de sustancias que absorben radiación UV la hacen una técnica insustituible. Existe un gran número de técnicas para determinar substancias que no tienen un número suficiente de grupos cromóforos para que la banda de absorción esté dentro del espectro 31

Visible; por ejemplo ácidos orgánicos, alcoholes, fenoles, aldehídos, cetonas, etc. Muchos de este tipo de compuestos muestran al menos una banda de absorción en el UV cercano y tomando como dato su longitud de onda de máxima absorbancia se pueden cuantificar en la misma forma en que se determina compuestos en espectroscopia Visible (Skoog et al ., 1998). Es posible determinar un gran número de sustancias como son: ácido ascórbico, fructuosa, glicerol, ácido 1-glutámico, lactosa, galactosa, maltosa, glucosa, rafinosa, sorbitol, etanol, ácido acético, etc. Estas técnicas analíticas son de múltiples aplicaciones en bioquímica general y bioquímica de alimentos; y esta es la razón de su importancia. En química clínica también son muy utilizados los métodos de espectroscopia UV.

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III. JUSTIFICACIÓN De acuerdo con la Cámara Nacional de la Industria de la Cerveza y de la Malta, el consumo nacional de cerveza en México se ha mantenido en 62 litros de cerveza por persona al año, cifra de la cual la cerveza artesanal apenas representa 2 %. En este sentido, la elaboración de cerveza artesanal en el estado de Zacatecas es un negocio relativamente nuevo. La entidad cuenta con nueve cervecerías artesanales plenamente establecidas, las cuales manejan 25 marcas, mismas que se comercializan, principalmente, en 35 establecimientos, tales como bares y restaurantes ubicados en los municipios de Fresnillo, Guadalupe y Zacatecas. Recientemente existe un crecimiento importante en la micro industria cervecera en el estado de Zacatecas creando su propio nicho de consumidores. Para elaborar nuevos tipos de cervezas, es necesario conocer sus características. Actualmente no existen estudios referentes a las cervezas de tipo artesanal elaboradas en el estado de zacatecas. El conocer los atributos de este tipo de bebidas, hará posible la generación de nuevos  productos, la detección oportuna de problemas durante su producción, la corrección y mejora del producto; todo lo anterior con el fin de ofrecer al consumidor una bebida de calidad suprema.

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IV. HIPÓTESIS Existe variación de las cervezas artesanales y comerciales elaboradas en el estado de zacatecas, al ser evaluadas por métodos de espectroscopia UV-VIS y Fisicoquímicas.

V. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evaluar las técnicas de espectroscopia UV-VIS y Fisicoquímicas, aplicadas al análisis de cervezas artesanales y comerciales del estado de Zacatecas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1- Recolectar las muestras de distintas cervezas artesanales y comerciales del estado de Zacatecas. 2- Analizar por espectroscopia UV-VIS en las cervezas artesanales y comerciales del estado de zacatecas. 3- Evaluar de manera independiente los parámetros de pH, grados Brix, porciento de acidez y grado alcohólico. 4- Comparar los resultados e identificar diferencias entre las cervezas artesanales y las comerciales 5-

34

VI. MATERIALES Y MÉTODOS El presente trabajo se realizó en el Laboratorio de Biotecnología de la Unidad Académica de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Zacatecas, ubicada en el Campus II de la UAZ. Av. Preparatoria s/n. Colonia Hidráulica, Zacatecas, Zac.

6.1. Recolección de muestras Se recolectaron 14 muestras de cervezas artesanales producidas en el estado de Zacatecas  por diferentes productores artesanales y 11 muestras de cervezas comerciales.

6.2. Pruebas realizadas

6.2.1. Espectroscopía de Ultravioleta y Visible Para evaluar el comportamiento espectral en la región UV - VIS de cervezas de Zacatecas  para la determinación de su autenticidad en términos de su proceso de maduración y/o añejamiento, así como su tipificación. Se colectó el espectro de absorción UV - VIS de cervezas auténticas como referencia ante los espectros de las demás muestras de cervezas estudiados en este trabajo. La autenticidad de las cervezas se evaluó en función de sus diferencias espectrales en el rango UV - VIS, como se ha establecido para otras bebidas destiladas, como el Whisky (MacKenzie y Aylott, 2004). Las mediciones de absorción UV - VIS se realizaron utilizando un espectrofotómetro modelo USB4000-UV-VIS de la compañía Ocean Optics utilizando como fuente de excitación una lámpara de deuterio - halógeno modelo DH2000-BAL de la misma compañía. Los espectros de absorción fueron colectados en el rango espectral de los 200 a los 850 nm, utilizando el software Spectra Suit. Los espectros fueron grabados utilizando un tiempo de integración de 200 ms y 15 exploraciones promedio. Para realizar las mediciones de las muestras de cerveza, se utilizaron cubetas de UV - Cuvette semi-micro (cubetas desechables) de 2ml (Figura 7), que no absorben en esta región espectral, 35

siguiendo la metodología descrita a continuación: las muestras de cervezas eran colocadas en la cubeta desechable, la cual posteriormente era colocada en el portacubetas, el cual se encontraba conectado por fibras ópticas a la lámpara de deuterio - halógeno y el espectrómetro, respectivamente la lectura de espectro UV - VIS se realizaba mediante el  programa Spectra Suite. Las mediciones fueron realizadas por triplicado (Figura 16).

Fuente de excitación. Lámpara de deuterio-halógeno modelo DH-2000-BAL •

Fibras ópticas

Espectrómetro

Porta muestras

Cubetas desechables Figura 16. Material y equipo empleado para la determinación de los espectros de absorción UV –  VIS.

36

Figura 17. Configuración experimental para la colección de espectros de absorción UV VIS. Espectrofotómetro USB4000 –  UV - VIS Ocean Optics modelo DH2000 - BAL.

6.2.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ACIDEZ. Para la determinación del porcentaje de acidez se midieron 10 ml de muestra y se disolvieron con 25 ml de agua destilada en un matraz Erlenmeyer de 100 ml. Por último se agregaron de 2 a 3 gotas de fenolftaleína para cervezas de color claro y de azul de  bromotimol para cervezas oscuras y se titularon con Hidróxido de Sodio (NaOH) al 0.1 N hasta que la muestra tomó una coloración ligeramente rosa en el caso de cervezas claras (Figura 14 A). Y un color ligeramente verde en cervezas oscuras (Figura 18 B). NOTA: Se anotó el volumen gastado en la titulación para los cálculos, se tomó lectura de tres alícuotas  por muestra.

Figura 18. Determinación del porcentaje de acidez a cervezas claras (A) y cervezas obscuras (B). 37

6.2.3. DETERMINACIÓN DE GRADOS BRIX. Grados Brix (°Bx) es un representante de la unidad de azúcar contenido de una solución acuosa. Un grado Brix corresponde a 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de solución y por tanto representa la fuerza de la solución como un porcentaje en peso (% w/w) (en sentido estricto, en masa). Si la solución contiene sólidos disueltos excepto la sacarosa pura, como otros azúcares, minerales, entonces el °Bx sólo aproximada del contenido de sólidos disueltos. El °Bx tradicionalmente se ha utilizado en el vino, el azúcar, el jugo de fruta, miel y otras industrias como la cervecera. Los °Brix se determinan por refractómetro (Figura 19), los refractómetros de mano son utilizados para hallar la concentración de sólidos disueltos en una solución, pueden ser usados para una amplia gama de soluciones, como la concentración de azúcar en zumos y  bebidas, la concentración de salsas, champú, leche, aceites industriales, sal marina, anticongelante, etc. Su manejo es rápido y sencillo, simplemente se coloca una gota de la muestra sobre el prisma y se lee el resultado en la escala, y en segundos se obtiene el resultado

.

Figura 19. Refractómetro.

38

6.2.4. DETERMINACIÓN DE pH Las tiras reactivas contienen diferentes compuestos, a los que se les denomina indicadores de pH en que se encuentran, que cambian de color de acuerdo con el pH en que se encuentran. A estas mediciones se les considera semicuantitativas porque no indican el valor exacto del pH. La coloración que presenta la tira se compara con la gama de colores de referencia incluida en el recipiente de las tiras.

Figura 20. Medición del pH con tiras reactivas Procedimiento Se sumergió la tira reactiva en las diferentes muestras de cerveza y se mantuvo por 10 segundos se retiró la tira y se quitó el exceso de líquido se compararon los cambios de colores obtenidos con la gama de colore existentes en el contenedor de las tiras y se registraron los valores.

6.2.5. DETERMINACIÓN DE EXTRACTO SECO Y CENIZAS EN BEBIDAS ALCOHÓLICAS Se tomaron 15 ml de muestra, se transfirieron a una cápsula a masa constante, se evaporó a sequedad en baño maría, se calentó hasta 95-100°C; se dejó enfriar en el desecador y se determinó su masa hasta que se lograron 3 lecturas consecutivas con una diferencia de ± 0.0005 g. 39

La cápsula que contenía el residuo del extracto seco se colocó en la mufla a una temperatura de 525°C y se dejó hasta obtener cenizas blancas, se enfrío a temperatura ambiente y se humedecieron las cenizas con agua, se secaron en baño maría y luego en la  parrilla; se re calcinaron en la mufla a 525°C hasta obtener masa constante (±0.0005 g).

Figura 21. Estufa para extracto seco (A) y Mufla para cenizas (B)

6.2.6. DETERMINACION DEL POR CIENTO DE ALCOHOL EN VOLUMEN EN ESCALA GAY-LUSSAC A 288K K (15 °C) En un matraz volumétrico se midieron 200 cm3  de la muestra y se transfirieron cuantitativamente con 40 cm3  de agua e un matraz de destilación, se agregaron perlas de vidrio y se conectó al destilador que es enfriado con agua fría por medio de una bomba de agua. El destilado se recibió en un matraz volumétrico de 200 ml para medir la muestra el cual fue retirado al llegar al aforo y se suspendió la destilación se tomó la temperatura del destilado obtenido y se colocó en una probeta de 250 cm3  en donde se tomó el grado alcohólico utilizando un alcoholímetro de 0-20 en escala de GAY-LUSSAC a 288K (15 °C) (figura 22) y en los casos en que la temperatura fue diferente a 288 K (15°C) se corrigió utilizando tablas de correcciones alcoholimétricas.

40

Figura 22. Determinación del grado alcohólico.

41

VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Recolección de la muestra Las muestras se recolectaron de cervezas artesanales con un total de 14 muestras, de las cuales 6 fueron obscuras, 6 claras y 2 rojas obscuras. Además se compraron 11 cervezas, 4 obscuras y 7 claras, en la cuadro 2 y 3 se muestra en listado de ambas cervezas.

Cuadro 2. Cervezas artesanales. NOMBRE

TIPO

Pale Ale 1516

OBSCURA

 Niño de trigo

OBSCURA

Ipa ll

CLARA

Ipa l

CLARA

Dark IPA

CLARA

Pitahaya

ROJA OBCURA

S. Álica

CLARA

Paz

OBSCURA

 Negra genuina

OBSCURA

Mala noche

CLARA

Opera prima

OBSCURA

Weisen 1546

OBSCURA

La Cardona

ROJA OBSCURA

Siete vidas

CLARA

42

Cuadro 3. Cervezas comerciales. NOMBRE

TIPO

Estrella

CLARA

Barrilito

CLARA

Bohemia

OBSCURA

Indio

OBSCURA

victoria

OBSCURA

Pacifico

CLARA

Modelo

OBSCURA

Bud light

CLARA

Corona

CLARA

XX

CLARA

Tecate light

CLARA

ESPECTROSCOPÍA DE ULTRAVIOLETA Y VISIBLE Para esta prueba se trabajaron las siguientes muestras las cuales se observan en el cuadro 4 siendo enumeradas del 1 al 21 para mejor identificación en los espectros de Ultravioleta y Visible.

Cuadro 4. Muestras empleadas para el análisis de Ultravioleta y Visible.  NUMERO

 NOMBRE DE LAS

TIPO

ASIGNADO

CERVEZAS

1

BARRILITO MODELO

CLARA

2

MALA NOCHE

CLARA

3

TECATE LIGTH

CLARA

4

SIERRA ALICA

CLARA

5

BUD LIGTH

CLARA

6

ESTRELLA

CLARA

7

XX

CLARA

8

PACIFICO

CLARA 43

9

CORONA

CLARA

10

MINE

CLARA

11

 NEGRA MODELO

OBSCURA

12

IPA(I)

CLARA

13

13 BOHEMIA

OBSCURA

14

VICTORIA

OBSCURA

15

DARCK IPA

CLARA

16

IPA (ll)

CLARA

17

PAZ

OBSCURA

18

INDIO

OBSCURA

19

OPERA PRIMA

OBSCURA

20

PALE ALE

OBSCURA

21

CERVEZA DE PITAYA-

OBSCURA

ROJA

Las muestras se analizaron en la zona de ultravioleta, los espectros obtenidos se clasificaron  por tipo de cerveza (clara y obscura) como se ha mencionado anteriormente. En la figura 23 se muestras los espectros de todas las cervezas muestreadas, en la figura 24 las cervezas de tipo claras y en la figura 25 las cervezas del tipo obscuras.

44

Figura 23. Espectros de UV-Vis de cervezas.

45

Figura 24. Espectros de UV-Vis de Cervezas del tipo claras. En la figura 24 se observa que los espectros de las cervezas del tipo clara, cuentan con una  banda centrada en 280-320 cm-1 y un rango de intensidad de 2.2-3.0 de absorbancia, siendo la muestra 2 (MALA NOCHE) el único que se desplaza en longitud de onda a 250 cm-1 y absorbancia de 2.5, además la muestra 15 (DARCK IPA) quien presenta un desplazamiento de longitud de onda de 250-400 cm-1, otro de 450-500 cm-1 y de 600-750 cm-1. Según lo reportado por Díaz (2013) en su trabajo de cervezas la mayor intensidad absorción para cervezas Ale y Lager aparece a 275 cm-1, longitud de onda utilizada para la determinación del amargor. Siendo muy similar a los resultados de este trabajo ya que la máxima absorción se observó a 280 cm-1 para la mayoría de las cervezas analizadas. Además Díaz (2013) reporta que para cervezas de trigo, el máximo de absorbancia aparece a longitudes más cortas 266 cm-1, siendo muy parecido el resultado de la muestra de cerveza 2 (MALA  NOCHE) que es elaborada a base de trigo.

46

Figura 25. Espectros de UV-Vis de Cervezas del tipo obscuras. En los resultados observados en la figura 25, que corresponden a la cervezas del tipo obscura, se observan tres comportamientos en los espectros, siendo el primer grupo las muestras de cervezas 17 (PAZ), 18 (INDIO), 19 (OPERA PRIMA) y 20 (PALE ALE)  presentando una longitud de onda de 250-450 cm-1 con un máximo de absorbancia de 2.5, el segundo grupo de muestras de cervezas son 11  (NEGRA MODELO),13 (BOHEMIA) y 14 (VICTORIA)  presentando una longitud de onda de 250-400 cm-1  con un máximo de absorbancia de 2.3, cabe mencionar que este tipo de cervezas son marcas comerciales reconocidas las cuales se utilizaron como control; y el tercer grupo solo incluye a la muestra 21 (CERVEZA DE PITAYA-ROJA) la cual presenta una longitud de onda de 250400 cm-1 y otra una longitud de onda a 280 cm-1 con un máximo de absorbancia de 2.25 esta muestra presento una coloración rojiza ya que es elaborada a con pitaya.

47

Utilizando el análisis de PCA para la técnica de UV-Vis, se pudo reducir las variables y ubicar las muestras en una zona característica de acuerdo al tipo de cerveza, obteniendo agrupaciones características de los diferentes tipos, estos resultados se pueden observar en la figura 26, donde se aprecian los resultados de los scores de PCA de acuerdo a los componentes principales PC1 y PC2 que abarcan el 95.57% de varianza total de los datos analizados.

Figura 26. Análisis de componentes principales de las muestras de cerveza. La dispersión de las muestras de la mayoría de las cervezas se ubica cerca de una zona específica desplazada hacia la derecha del eje de PC1. El segundo grupo que se integra por las cervezas 20 (PALE ALE) y 18 (INDIO) presentan un agrupamiento al centro superior de los ejes de PC1 y PC2. La cerveza 15 (DARCK IPA) se separa del resto de las cervezas cerca de una zona específica desplazada hacia la izquierda y en la parte superior al eje de PC2. 48

PORCENTAJE DE ACIDEZ. Se determinó el porciento de acidez de las diferentes muestras de cervezas (Grafica 1) donde se observa que hay un mayor % de acidez en la mayoría de las cervezas artesanales. La acidez de la cerveza es debida en parte a diversos ácidos orgánicos (especialmente láctico) y se suele expresar en ácido láctico cada 100 gramos de cerveza según el reglamento bromatológico nacional, el porcentaje en ácido láctico en una cerveza debe ser como máximo 0.3%. El grado de acidez de la cerveza puede ser influenciado por:

Carbonatación:  El dióxido de carbono que da efervescencia a la cerveza proviene del ácido carbónico, por lo tanto un exceso de carbonatación aumenta levemente el sabor ácido en la cerveza.

Contaminación: La mayoría de las bacterias que afectan la cerveza producen ácido láctico o acético. La presencia de acidez en cerveza es el defecto más común que suele encontrarse, y siempre es producto de contaminación. Hay estilos como la cerveza de trigo o la lambic que pueden tener una leve acidez mayor por las características del estilo.

Sales Minerales: la presencia de minerales (especialmente calcio, magnesio y sodio) en el agua pueden contribuir a los sabores del producto. Por lo tanto las cervezas artesanales si cumplen con los parámetros requeridos en  porcentaje de acides y aunque son más acidas que las comerciales, están dentro del rango especifico, a excepción de la cerveza de marca mala noche; que presento una acidez de 1.128% (no mostrado en la gráfica) probablemente debido a una de las causas mencionadas anteriormente durante el proceso de su fabricación.

49

0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

   a    o    o    h    X    h    o    a    o    i    i    a    t    a    t     l    c    l    n    X    t    r    f    i    i     l     l    i    e     d    g    g    m    o    i    i    i    o    e    i     l    r     l    r    e    n    r    I    t    c    d    r    h    o    t    c    o    e     d    i    s    a    o    t    v    a    P    M   u    C    E    B    B    a    B    c    e    T CERVEZAS COMERCIALES

    l     l    a    a    z    e    a    6    a    s    6    o    l    a    h    a    y    c    g    a    a    A    1    i    n    d    P    i    a    n    m   4    I     l    P    a    p    c    i    i    5    r    5    o    i    p    I    t    r    t    A    u    o    p    1    d    1    e    I     k    r    i    r    v  .    P    S    n    n    e    n    e    a    a     l     d    e    l    a    c    t    r    e    D    g    a    A   o    e    s    a    e    i    a    i    a    e    ñ    i     l    r    M   p    e    L    S    a    N    g    O   W    P    e    N CERVEZAS ARTEZANALES

Gráfica 1. Determinación del porcentaje de acidez.

Grados Brix En la gráfica 2 se muestran los resultados, con los parámetros de sólidos totales (°Brix) de las diferentes muestras de cerveza, en donde se puede observar que la mayoría de las cervezas comerciales oscilan entre 5 y 6 °Brix (a excepción de las light que su valor es de 4°Brix, debido a que están hechas para tener menor cantidad de calorías, estan hechas con menos cantidad de azucares) mientras que en las artesanales existe gran diferencia entre los valores obtenidos esto debido a la adición de azúcar antes del embotellamiento y debido a que cada productor maneja diferentes fuentes alternativas de azucares adicionales para la carbonatación, aumentando o disminuyendo la concentración de azúcar.

50

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

    l     l    A    a    a    z    6    o    l    e    a    6    a    s    a    h    a    c    1    g    4    n    d    P    y    i    a    a    a    i    n    I     l    P    a    p    c    m    i    i    5    r    5    o    i    p    I    t    r    t    I    A    o    i    u    1    e     k    1    d    v    r    P  .    n    n    p    n    r    e    d    a    S    a    e     l    e    l    a    t    a    D    g    a    r    e    A    o    e    s    c    i    i    e    a    a    ñ    e     l    i    r    M   p    e    L    S    a    N    g    O   W    P    e    N

   a    o    a    o    l    o    h    a    X    h    a    o    i    i    t     l    c    n    X    t    i    i     l     l    i    e    t     d    r    g    g     f    m    i    o    i    i    o    e    i     d     l    n     l    r    r    t    r    e    I    c    r    o    t    c    o     h    e     d    i    a    s    a    o    t    v    P    M   u    C    E    B    B    a    B    c    e    T CERVEZAS COMERCIALES

CERVEZAS ARTEZANALES

Gráfica 2. Determinación de grados brix.

pH En la siguiente gráfica se muestran los resultados obtenidos en la medición de pH realizado a las diferentes muestras de cervezas donde se puede observar que existe una gran similitud entre el pH de las cervezas artesanales y las comerciales ya que para todas el valor esta entre 4 y 5, por lo tanto las cervezas artesanales si cumplen con este parámetro ya que el pH óptimo para las cervezas debe estar entre 3.5 y 5. 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

   a    o    X    h    o    o    h    a    o    i    i    a    t    a    t     l    c    l    n    X    t    r     f    i    i     l     l    i    e     d    g    g    m    o    i    i    i    o    e    i     l    r     l    r    r    e    n    I    t    c    d    r     h    o    t    c    o    e     d    i    s    a    o    t    v    a    P    M   u    C    E    B    B    a    B    c    e    T CERVEZAS COMERCIALES

   z    a    e    a    6    a    s     l     l    a    a    6    o    l    a    c    y    l    g    a    a    A    1    i     h    m   4    n    d    P    i    a    I    P    n    a    p    i    c    i    5    r    5    o    i    p    I    t    r    t    A    u    o    p    1    d    1    e    I     k    r    i  .    r    v    P    S    n    n    e    n    e    a    a     l     d    e    l    a    c    t    r    e    D    g    a    A    o    e    s    a    e    i    a    i    a    e    ñ    i     l    r    M   p    e    L    S    a    N    g    O   W    P    e    N CERVEZAS ARTEZANALES

Gráfica 3. Determinación de pH. 51

Extracto seco En la gráfica 4, se muestran los resultados obtenidos en el análisis de extracto seco en la cual se puede observar que hay gran similitud en la mayoría de las cervezas en donde la mayoría tiene como máximo de 50 g/L y solamente las cervezas negra genuina y opera  prima, presentan un valor superior debido a que en ocasiones además de que la filtración no es muy adecuada, la mayoría de las veces las cervezas artesanales aun contienen partículas disueltas de materia prima lo que pueden hacer que aumente el valor obtenido en extracto seco y existan variaciones considerables.

Cenizas Las cenizas en los alimentos, están constituidas por el residuo inorgánico que queda después de que la materia orgánica se ha quemado. Las cenizas obtenidas no tienen necesariamente la misma composición que la materia mineral presente en el alimento original, ya que pueden existir pérdidas por volatilización o alguna interacción entre los constituyentes. Cuando hay un alto contenido de cenizas se sugiere la presencia de un adulterante inorgánico, a menudo es aconsejable además, la determinación de cenizas insolubles en ácidos. En el caso de las cervezas, las cantidad permitida de cenizas es un máximo de 4% (4000 mg / dmᶟ) por lo tanto en la siguiente gráfica, se muestran los resultados obtenidos en la prueba de obtención de cenizas, en donde se observa que la mayoría de las cervezas comerciales  presentan un 1% de cenizas a acepción de la marca bohemia que presenta un 2% (2000 mg/dmᶟ), a comparación de las artesanales que algunas llegan a alcanzar hasta un 3% (3000 mg/dmᶟ), aun así están dentro del rango permitido, cumpliendo así con este parámetro.

52

Gráfica 4. Determinación de extracto seco en g/L

3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0

   o    a    o    h    X    h    o    i    i    i    a    o     l    t    a    t    a     l    c    n    X    t    r    f    i     l     l    i    e     d    g    g    m    o    i    i    i    o    e    i     d     l    n     l    r    r    e    I    t    c    o    d    r    r    h    t    c    o    a    s    a    o    i    t    C    e    E    B   B    v    P    M   u    a    B    c    e    T CERVEZAS COMERCIALES

    l     l    A   a    a    z    e    a    6    a    s    6    o    l    a    c    a    a    a    P    y    i    1    g    4    n    d     h    a    i    n    I     l    P    a    p    i    c    m    i    5    r    o    i    p    I    I     k    t    A    u    o    r    5    i    1    t    1     d    v    r    P  .    e    n    n    p    n    r    e    d    e    a    S    a     l    e    l    a    c    t    r    e    D    g    a    A   o    e    s    i    a    i    e    a    a    e    ñ    i     l    r    M   p    e    L    S    a    N    g    O   W    P    e    N CERVEZAS ARTEZANALES

Gráfica 5. Determinación de cenizas en mg/dm3

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Grado Alcohólico Los resultados obtenidos en medición del grado alcohólico realizado a las diferentes muestras de cervezas, demuestran que algunas de las cervezas artesanales presentan una diferencia notable entre el % Alc. Vol. de alcohol declarado en el rótulo y el hallado experimentalmente. Ya que la mayoría declaran, mayor porcentaje de alcohol que el contenido realmente en el producto, con lo que se evidencia que no se realizan los cálculos con exactitud y que hay una variabilidad entre las producciones de las cervezas artesanales. Por otro lado en las comerciales el % Alc. Vol. declarado en el rotulo es exacto según los datos obtenidos experimentalmente. La variabilidad normalmente es producida porque los cálculos se realizan por formula, en la que no se tiene un conocimiento de cuanto oxígeno queda atrapado dentro del contenedor al comienzo de la fermentación. Ya que la fermentación tiene dos fases, la aeróbica y la anaeróbica, cuando hay oxígeno disuelto en el mosto, normalmente al inicio de la fermentación, la levadura metaboliza la glucosa en dióxido de carbono y en agua, cuando el oxígeno se agota se metaboliza entonces en dióxido de carbono y etanol, así que en realidad estos cálculos son aproximados. ya que en un medio con oxígeno las levaduras optan por respirar solamente y no por producir alcohol y la fermentación comenzara hasta que se agote el oxígeno contenido dentro del recipiente. 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00

   o    a    o    h    X    h    o    l    a    o    i    i    i    t    a    t    a     l    n    X    t    r    c    i     l     l    i    e     d    g    g    m     f    o    i    i    i    o    e    i     d    n     l     l    r    r    r    e    I    t    c    r     h    o    t    c    o    e    i    a     d    C    s    a    o    t    v    P    M   u    E    B    B    a    B    c    e    T CERVEZAS COMERCIALES

    l     l    A    a    a    z    e    a    6    a    s    6    o    l    a    c    a    a    a    P    y    i    1    g    4    n    d     h    a    i    n    I     l    P    a    p    c    m    i    i    5    r    o    i    p    t    r    5    A    I    I     k    i    o    u    1    t    1     d    v    r    P  .    e    n    n    p    n    r    e    d    e    a    S    a     l    e    l    a    c    t    r    e    D    g    a    A    o    e    s    i    a    i    e    a    a    e    ñ    i     l    r    M   p    e    L    S    a    N    g    O   W    P    e    N CERVEZAS ARTEZANALES

Gráfica 6. Determinación de porcentaje de alcohol 54

VIII. CONCLUSIONES Las cervezas artesanales fabricadas en el estado de Zacatecas cumplen con las especificaciones establecidas para la elaboración de este producto; por lo tanto la comercialización y venta de estas cervezas pueden competir en el mercado cervecero, ya que los parámetros analizados por técnicas fisicoquímicas y de espectroscopía UV-VIS son similares a los de las cervezas comerciales.

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