Germinacion de La Cebada Avance Modificado

UNIVERSIDAD NACIONAL

FACUL ACULT TAD DE CIEN CIENCI CIAS AS AGROPECUARIAS E.A.P. de Industrias Alimentarias DOCENTE

:

ESTUDIANTE

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CODIGO

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CURSO

:

TEMA

:

CICLO

:

TURNO

:

TACNA – PERÚ 2015

Acciones de las Enzimas en la Germinación, Acciones Germinación, secado y tostado



ACCIONES DE LAS ENZIMAS EN LA GERMINACIÓN, SECADO Y TOSTADO

INTRODUCCIÓN:

La cebada es un cultivo de gran importancia económica y social, ya que los agricultores lo prefieren a otros granos porque su ciclo vegetativo es corto, así como por su resistencia a la sequía, a las bajas temperaturas y a la salinidad. Las variedades de cebada que se cultivan son las especies Hordeum vulgare de seis hileras de granos ó hexística y Hordeum distichum de dos hileras de granos ó dística. Industrialmente, la principal aplicación de la cebada en !xico es la producción de malta, que es la cebada sometida a una germinación controlada, hasta lograr cierto contenido en"im#tico. $ualquier grano puede ser malteado, pero cuando no se especifica otro origen, se asume que es de cebada. La malta se utili"a para producir cerve"a, y para la obtención de otros derivados como jarabes de extracto de malta o extracto de malta seco% el extracto acuoso de la malta seca y molida, se filtra y se concentra a &' ( )' * +o m#s de sólidos% puede contener o no conservadores y se utili"a como aditivo y sabori"ante y especialmente, para la producción de cerve"a en escala peque-a o dom!stica. La cebada se hace germinar parcialmente, despu!s se seca y, a veces, tambi!n se tuesta. s el principal ingrediente cuantitativo y funcional del mosto de la cerve"a, ya que durante la germinación de la cebada se produc produce e una una gran gran cantid cantidad ad de en"ima en"imas s activa activas, s, que que transf transform ormar# ar#n n los almidones en a"/cares utili"ables por la levadura en la fermentación posterior. 0or ello, la determinación de la calidad maltera de la cebada reviste gran impo import rtan anci cia, a, tant tanto o para para su come comerc rcia iali li"a "aci ción ón,, como como en la sele selecc cció ión n de varie aried dades ades

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Acciones de las Enzimas en la Germinación, secado y tostado

granos, descascare, índice de llenado, extracto en molienda gruesa y fina% proteína total, soluble y relación proteínica% capacidad de germinación, energía de germinación, micromalteo, alfa3amilasa, poder diast#sico, recuperación maltera, tiempo de conversión y tiempo de filtración, así como micro3pruebas de elaboración

de cerve"a. 4odas

estas

determinaciones

reflejan el

comportamiento que tendr# la malta en los procesos industriales de malteado y producción de cerve"a.

I.

GENEREALIDADES: 1.1 LA CEBADA: La cebada es un cultivo de gran importancia económica y social en la "ona de los 5alles 6ltos de !xico, ya que los agricultores lo prefieren a otros granos porque su ciclo vegetativo es corto, así como por su resistencia a la sequía, a las bajas temperaturas y a la salinidad. Las variedades de cebada que se cultivan en !xico son las especies Hordeum vulgare de seis hileras de granos ó hexística y Hordeum distichum de dos hileras de granos ó dística. Industrialmente, la principal aplicación de la cebada en !xico es la producción de malta, que es la cebada sometida a una germinación controlada, hasta lograr cierto contenido en"im#tico. $ualquier grano puede ser malteado, pero cuando no se especifica otro origen, se asume que es de cebada. La malta se utili"a para producir cerve"a, y para la obtención de otros derivados como jarabes de extracto de malta o extracto de malta seco% el extracto acuoso de la malta seca y molida, se filtra y se concentra a &' ( )' * +o m#s de sólidos% puede contener o no conservadores y se utili"a como aditivo y sabori"ante y especialmente, para la producción de cerve"a en escala peque-a o dom!stica. La cebada se hace germinar parcialmente, despu!s se seca y, a veces, tambi!n se tuesta. s el principal ingrediente cuantitativo y funcional del mosto de la cerve"a, ya que durante la germinación de la cebada se produce una gran cantidad de en"imas activas, que transformar#n los almidones en a"/cares utili"ables por la levadura en la fermentación posterior. 0or ello, la determinación de la calidad maltera de la cebada reviste gran


importancia, tanto para su comerciali"ación, como en la selección de variedades

de

alta

calidad

maltera,

actividad

en

la

que

colaboran

fitomejoradores y químicos para elegir las cepas m#s adecuadas. 1urante la selección de variedades malteras, se estudian varias generaciones para seleccionar los atributos m#s adecuados y hacer el mejoramiento gen!tico. ntre los atributos que se investigan para esta selección, est#n2 peso de mil granos, descascare, índice de llenado, extracto en molienda gruesa y fina% proteína total, soluble y relación proteínica% capacidad de germinación, energía

de

germinación,

micromalteo,

alfa3amilasa,

poder

diast#sico,

recuperación maltera, tiempo de conversión y tiempo de filtración, así como micro3pruebas de elaboración de cerve"a. 4odas estas determinaciones reflejan el comportamiento que tendr# la malta en los procesos industriales de malteado y producción de cerve"a.

II. DEFINICION DE LA MALTA: La materia prima fundamental para la fermentación de la cerve"a es la malta% proporciona sustratos y en"imas apropiadas para obtener un extracto soluble o mosto. La malta debe proporcionar este extracto f#cilmente y de forma barata% tambi!n debe proporcionar cascarilla, que forma un efica" lecho filtrante para la clorificación del mosto. l proceso de malteado es el siguiente2

a) Remojo: s una fase crítica del malteado debido a que del remojo depende en gran medida la capacidad de germinación del grano +7rench et c8uer, 9::', el cual consiste en suministrar agua al interior del grano con el objetivo primordial de incrementar su humedad hasta ;'3;<* +6nalytica =$, >''?. 1urante el remojo, la absorción de agua al interior del grano es r#pida, aunque despu!s desciende gradualmente% el embrión toma r#pidamente agua, en cambio el endospermo sufre una hidratación m#s lenta


+6nderson et al , >'''. n cuanto a los gr#nulos de almidón, los peque-os tienen una mayor capacidad de absorción de agua +alrededor de un ??* mientras que la penetración de agua en los gr#nulos de mayor tama-o es m#s lenta +=athgate, 9:):. La capacidad de hidratación de la cebada depende de la variedad, del tama-o del grano, de la cantidad de la muestra a remojar, de la temperatura y tiempo de remojo, entre otros factores +=riggs, 9::). $onforme avan"a el tiempo de remojo, la semilla de cebada incrementa su tama-o hasta un ><* y ocurre un ablandamiento de las c!lulas, así como la activación de en"imas presentes en la cebada para iniciar el proceso de germinación. l remojo consta de dos fases importantes2 los períodos de inmersión +suministro constante de agua y los períodos de oxigenación +suministro de oxígeno. l oxígeno es necesario porque la respiración del embrión aumenta significativamente lo que crea una demanda importante de este gas en el agua de remojo +7rench et c8uer, 9::', adem#s es promotor de la formación de aamilasa% en ausencia de oxígeno, el embrión puede metaboli"ar anaeróbicamente las reservas, pero de un modo energ!ticamente poco efica", convirti!ndolas en dióxido de carbono y alcohol y a medida que el alcohol incrementa su concentración, se vuelve tóxico para el grano, mientras que un exceso de dióxido de carbono inhibe la formación de en"imas +@heith et Alaushofer, 9::?. 1espu!s del remojo, el agua empleada sufre una coloración debido a que la cebada puede contener materiales solubles y microorganismos que alteran el proceso de malteado, por ello es de gran importancia cambiar el agua de remojo por lo menos una ve" durante todo el malteado +6nderson et al , >'''. 6l final de la fase de remojo, el agua utili"ada se elimina y se contin/a con la germinación% esta etapa puede reali"arse en el mismo recipiente donde es reali"ado el remojo o puede utili"arse material distinto.


Bormalmente se recomienda reali"ar el remojo a temperaturas próximas a 9CD$ +=riggs, 9::), con una duración total de > a ? días +@olfgang, 9:::% el tiempo anterior debe distribuirse de tal manera que cada C / ) h los períodos de remojo sean sustituidos por períodos de oxigenación conocidos como descansos de aire. 4radicionalmente, el remojo de la cebada se reali"a por inmersión del grano en el agua con descansos de aire o suministros de oxígeno, aunque tambi!n existen otros tipos de remojo tales como remojo por dispersión de agua +spray% remojo en agua fluida y remojo en agua caliente +acEregor et =atty, 9::C.

b) Gem!"a#!$": l remojo puede completarse en un par de días. $on las modernas t!cnicas de malteado, los granos dan al t!rmino del mismo muestras claras de que han comen"ado a germinar +en forma de pasta o mejor en seco, que causa menos da-o a los embriones. n la mayor parte de los casos, el contenido de humedad se halla en torno al ;>* y permanece constante durante la etapa de germinación. Los granos remojados se extienden sobre un suelo de malteado, en una capa uniforme de unos >< cm de profundidad. l material de recubrimiento del suelo es impermeable, y las p!rdidas de agua por evaporación se pueden compensar mediante ducha. 0ara voltear la partida de cebada en germinación, se utili"a una pala de madera, esta acción permite eliminar el dióxido de carbono producido por respiración, y proporciona aire fresco a los embriones. La temperatura se mantiene en torno a los 9

germinadores de doble uso, que sirven tambi!n para el remojo, evitando procesos de transvase.

#) Se#a&o ' To(a&o l proceso de germinación es detenido por el malteador desecando los granos de malta. 0uede elegir distintos procesos de secado, la deshidratación prolongada y a bajas temperaturas conduce a una malta clara, con gran parte de su contenido en"im#tico intacto, en tanto que una deshidratación r#pida y a temperaturas altas rinde maltas oscuras, deficitarias en actividad en"im#tica del grano% este enfriamiento tiene importancia en el proceso de desecación en aire caliente. 1e hecho, los granos h/medos nunca deben alcan"ar temperaturas superiores a ?)F$. $on la temperatura, sube tambi!n la velocidad de difusión del agua a la superficie en la que est# siendo constantemente evaporada. La deshidratación se comien"a con temperaturas de entrada de <' 3 C' F$, que inicialmente calientan el secadero y el lecho del grano. #s adelante las capas superiores del lecho comien"an a deshidratarse, y el contenido en agua de la cebada empie"a a descender progresivamente desde el fondo a la superficie del lecho del grano. $uando se ha eliminado aproximadamente el C'* del agua +malta con un contenido en agua de ><*, la deshidratación subsiguiente se ve dificultada por la naturale"a ligada del agua residual. $uando el contenido en agua llegue al 9>*, toda el agua que per3 manece en el grano est# ligada, por lo que se sube la temperatura del aire de entrada a C< 3 &< F$ y se reduce la velocidad del flujo. 7inalmente, a una humedad de < 3 )*, dependiendo de la variedad de cebada, la temperatura del aire de entrada se eleva a )' 3 9'' F$ hasta que se alcance el color y humedad requeridos% ;,< para GlagerG y >3?* para GaleG. Bo existe preocupación alguna por la conservación de la actividad en"im#tica, la malta se tuesta, o se cuece primero y se tuesta despu!s.

III.

EL AGUA:


l :<* del peso de la cerve"a es agua, por tanto, y dado que el consumo anual de cerve"a en el mundo es de )<' hl, se beben unos )< m ? de agua al a-o en forma de cerve"a. Las plantas que menos agua derrochan, utili"an vol/menes aproximadamente cuatro veces superiores al de cerve"a producida, pero muchas f#bricas emplean vol/menes de m#s de 9' veces superior al de la cerve"a que producen. Las factorías de cerve"a se construyeron en aquellos lugares en los que disponen de agua adecuada para el tipo de cerve"a a producir. imult#neamente, se desarrollaron procedimientos para ablandar el agua y se idearon me"clas de sales que podían a-adirse al agua ablandada para obtener otras características id!nticas a las de =urton3on34rent o la de cualquier otro lugar del globo. Los avances en el conocimiento de la bioquímica del malteado y de la producción del mosto, reali"ados a lo largo de los /ltimos )' a-os, ha hecho evidente la enorme importancia de dos iones en el control del pH. e trata del calcio y del carbonato +o bicarbonato. Los iones de calcio juegan muchos otros papeles en la elaboración de cerve"a. Los fabricantes de cerve"a ajustan, por ello, la composición química del agua utili"ada en la elaboración de esta bebida, lo que les ayuda a controlar el pH, a disponer de suficientes iones de calcio y a ajustar la concentración de otros iones importantes para el aroma de la cerve"a. n presencia de iones calcio, el fosfato c#lcico, muy insoluble precipita. sta precipitación induce la disociación de m#s mol!culas de #cido fosfórico y la liberación simult#nea de nuevos iones hidrógeno% por tanto, la disolución se va

haciendo progresivamente

m#s #cida,

y el

pH

del

mosto va

descendiendo. Los iones de calcio son importantes tambi!n por su efecto estabili"ador de la

*amilasa, que es , junto con la  amilasa, la m#s

importante de las en"imas participantes en la degradación del almidón durante el proceso de extracción.


La

*amilasa, no opera normalmente sin calcio. $omo quiera que los iones

calcio precipitan los fosfatos y reducen el pH del mosto, en presencia de calcio se activan otras en"imas que operan mejor a valores bajos de pH, como la *amilasa y algunas peptidasas. 0or otro lado, los poliferoles se extraen peor cuanto m#s bajo sea el pH, por lo que las cerve"as fabricadas con aguas ricas en calcio resultan menos astringentes y menos coloreadas. 4anto las levaduras como los co#gulos floculan mejor en presencia de iones calcio% por consiguiente, los iones calcio facilitan la clarificación del mosto y de la cerve"a. 7inalmente, en presencia de iones calcio, precipitan cristales de oxalato c#lcico, lo que evita la liberación incontrolada del dióxido de carbono disuelto.

I+.

GERMINACION DE LA CEBADA:

Gem!"a#!$": l remojo suele completarse en un par de días% en las modernas t!cnicas de malteado los granos dan al termino del mismo muestras claras de que han comen"ado a germinar% se transfieren entonces +en forma de pasta o mejor en seco, que causa menos da-o a los embriones al equipo de germinación. n la mayor parte de los casos, el contenido en humedad se halla en torno al ;>* y permanece constante durante la etapa de germinación. n los sistemas tradicionales, los granos remojados se extienden sobre un suelo de malteado, en una capa uniforme de unos >

suelo de germinación se prolonga unos ;3C días. u avance se sigue tomando periódicamente muestras para su an#lisis en el laboratorio. n m!todo simple y /til para esto consiste en estudiar el crecimiento del tallo embrionario +llamado coleoptilo o acrospiro. Mrdinariamente, el malteador prosigue la germinación hasta que esta estructura ha crecido hasta alcan"ar un tama-o de aproximadamente dos tercios de longitud del grano +7ig.>.9. Bo es visible a menos que el grano se seccione longitudinalmente porque crece por debajo de las cubiertas de la semilla y el fruto. Los modernos equipos permiten efectuar la germinación en ? ó ; días y lechos de malta m#s profundos. l tipo de germinador m#s frecuente es una caja de base rectangular o circular provista de un falso fondo perforado +7ig. ?.?. obre el falso fondo, se deposita

un lecho de malta, con una

profundidad de 9.' ( 9.< m. 6traves del lecho, y habitualmente de debajo de arriba, se hace pasar una corriente de aire saturado de agua, a unos 9
de transvase. Lo

de remojo est!n situados

encima de los germinadores. La operación de secado o tostado deshidrata y esterili"a el recipiente, pero se plantean algunos problemas relacionados con el funcionamiento de la maquinaria a temperaturas muy diferentes. uchas materias modernas poseen una

torre con recipiente de remojo situados

encima de los tanques de germinación y el deshidratador o tostador colocado en el piso inferior. 0or este procedimiento, puede lograrse una alimentación por gravedad, de la primera a la /ltima etapa.


1esde el punto de vista fisiológico, existe una continuidad entre el remojo y la germinación. l crecimiento embrionario se inicia durante el remojo y, como las reservas de nutrientes inmediatamente disponibles son limitadas, resulta necesario movili"ar las del endospermo, mucho m#s abundante, lo que se logra merced a la secreción por el embrión y las paredes celulares del endospermo. 0or si solo, todo esto resulta insuficiente para satisfacer las necesidades del embrión en crecimiento r#pido. e subvienen estas mediante la movili"ación

de la capa

aleurona, que produce en"imas, a partir bien de precursores complejos bien de los amino#cidos. 1esencadenan esta movili"ación una o m#s hormonas vegetales, llamadas giberelinas +7ig. ?.; que son segregadas por el embrión y difunden a la aleurona. La degradación en"im#tica del endospermo avan"a, por tanto, del extremo embrionario del grano al extremo distal del mismo y de las capas externas a las m#s internas. l debilitamiento

físico

de

la

estructura

del

endospermo

y

las

degradaciones bioquímicas son conocidos en su conjunto con el t!rmino JdesagregaciónK. Los granos malteados pueden clasificarse, por tanto, en JsubdesagregacionK, bien JdesagregadosK o JsobredesagregadosK, seg/n hasta donde haya avan"ado esta degradación en"im#tica. La malta insuficientemente desagregada suele tener una región, en el extremo distal, que no ha sufrido modificación alguna% se dice entonces que tiene la Jpunta duraK.


+. BIOU-MICA

DE LA

GERMINACIÓN DE LA CEBADA: La microscopia electrónica permite observar uno de los cambios físicos m#s tempranos sufridos por el endospermo, durante la germinación. 6l comien"o de la misma, resulta difícil ver los granos de almidón por la existencia de un velo o recubrimiento proteico que los envuelve. ste velo desaparece un día despu!s de haber comen"ado la germinación, revel#ndose aso los granos de almidón y las paredes celulares. s probable que las paredes celulares sean atacadas tambi!n a lo largo de la germinación.

a) oe%"a(: Las proteínas de la cebada en germinación no son una me"cla simple, de f#cil caracteri"ación. Bose trata solo de que las proteínas de la cebada constituyan, ya antes de la germinación una me"cla muy compleja, sino que, adem#s el proceso degradativo genera una serie de nuevos compuestos m#s simples. na vía tradicional, pero /til, de


clasificar las proteínas de las cebadas es la basada en diferentes disolventes. 6sí pues las proteínas salubres en disolución salina son las albuminas y las globulinas, relativamente simples, entre ellas se encuentran las en"imas. l material proteico insoluble en disolución salina, pero soluble en alcohol caliente, es m#s complejo% se le denomina hordeina. 7inalmente el material proteico insoluble en el alcohol caliente es denominado glutelina. La hordeina finalmente es una proteína de reserva, una fuente de nitrógeno para el embrión, que es degradada a compuestos nitrogenados m#s simples, como las proteasas, las peptonas y los amino#cidos. La glutenina es primordialmente una proteína estructural, cuya cuanta apenas se modifica durante la germinación.

1urante la germinación se consumen carbohidratos en procesos respiratorios, por lo que, expresado en t!rminos de porcentaje, el grano entero parece incrementar su contenido en proteínas y sustancias nitrogenadas. in embargo, parte de los compuestos nitrogenados m#s simples se utili"an en la síntesis de las proteínas de raicillas. 4ras la deshidratación, hay que eliminar las raicillas de los granos, por lo que produce un descenso aparente del contenido de proteína. n par#metro importante, tanto para el malteado como para el fabricante de cerve"a, es el contenido de la malta molida en sustancias nitrogenadas extractibles en agua caliente +por ejemplo C<.< D$. s el llamado nitrógeno soluble total. ste valor aumenta a lo largo del primero o los


dos primeros días de germinación, pero al final alcan"a un m#ximo a partir del cual declina progresivamente, porque est# siendo utili"ado para la síntesis de las proteínas del embrión. ste valor indica cuanta proteína se extrae y cuanto pertenece en el grano agotado +baga"os. 6sí, si un malteador selecciona, a partir de una variedad de cebada, una serie de muestren un amplio rango de contenido proteico, o nitrógeno total, se observara que el cociente nitrógeno soluble tiende a desaparecer a medida que el nivel de nitrógeno aumenta. sto demuestra que las sustancias nitrogenadas de la cebadas de alto contenido proteico, son poco utili"adas efica"mente, algo bien distinto a lo que ocurre con su relativamente bajo contenido en hidratos de carbono. n grano de cebada en germinación, contiene un arsenal sorprendente de proteasas. 6l menos cinco, son endopeptinasas, es decir en"imas capaces de atacar cualquier enlace peptídico, al a"ar en la cadena de amino#cidos que componen la proteína. u actividad se multiplica al menos por veinte durante la germinación. 6lgunas de esas endopeptinasas tienen grupo tiol +es decir H en el centro activo de su mol!cula. on inhibidas por las condiciones oxidantes, los metales pesados y los compuestos derivados de iodo.


Mtras son endopeptinasas son metaloen"imas, cuyas actividades pueden verse muy inhibidas por quelación del metal que forman parte de su mol!cula. La cebada en germinación tambi!n tiene peptinasas que escinden amino#cidos o p!ptidos simples de las proteínas. Las m#s importantes son las carboxipeptidasas que liberan amino#cidos. e denominan así porque atacan a la cadena en el extremo en el que se encuentra un grupo carboxílico libre. ntre los amino#cidos liberados se halla la prolina. ste amino#cido solo puede ser utili"ado por la levadura en condiciones aeróbicas y, por tanto, tras la fermentación, la cerve"a es relativamente m#s rica en prolina que en otros amino#cidos.


La situación global puede describirse en los siguientes t!rminos2 si comen"amos con una cebada con 9'' partes, en peso, de sustancias nitrogenadas, en la malta producida puede haber :; y en las raicillas C. $uando la malta se extrae con agua a C<,< D$ unas ;' partes se solubili"an y otras <; permanecen en el grano agotado. 1e las ;' solubili"adas, aproximadamente '.) se encuentran en forma de amino#cido. La mayoría de estas ;' partes, sin tener en cuenta las ',? de prolina, son utili"adas durante el crecimiento de la levadura. 6lgunos de los compuestos nitrogenados m#s complejos precipitan en caliente, formando el Jturbio calienteK o m#s tarde, en frio, Jturbio frioK, o generando turbide" en las etapas finales. l resto permanece en disolución y juega a un papel importante en la formación de espuma cuando la cerve"a se vierte, en el vaso o jarra en que se sirve.

b) A/m!&$": l almidón +presente en forma de granos es el m#s importante de los carbohidratos. n los casos en los, que para fines industriales, resulta preciso

degradarlo

en"im#ticamente,

es

necesario,

gelatini"arlo

previamente por la acción del calor o someterlo a un intenso trabajo mec#nico. l almidón de cebada gelatini"ada a <>3:D$, pero durante la germinación la temperatura alcan"ada es de solo 9

La primera es un polímero de la glucosa que tiene 9''' a ;''' unidades de glucosa% tiene por tanto un peso molecular de >'''''3)'''''. $ada unidad de glucosa est# unida a la próxima por el enlace O 9,; +la celulosa es una mol!cula semejante pero sus enlaces son P 9.;. ste enlace determina el que es grupo reductor de la glucosa, situado en posición 9, pierde la funcionalidad. na mol!cula de amilosa no tiene m#s poder reductor que el correspondiente a una sola mol!cula de


glucosa, porque solo tiene un grupo reductor funcional, situado en el extremo. 6 temperatura ambiente, la cadena de mol!culas de glucosa adopta una conformación en espiral cuyas h!lices permiten albergar en su interior una mol!cula de iodo. $uando se trata la amilasa con iodo, se aloja en las h!lices, formando un complejo se calienta se desintegra transitoriamente la espiral de amilosa y el iodo deja de te-irla. La amilopectina es tambi!n polímero de glucosa, pero de mayor tama-o% tiene un peso molecular que sobrepasa los <'''''. La mayor parte mayor parte de las unidades de glucosa est#n unidas por enlaces O 9.;, pero ocasionalmente se establecen tambi!n enlaces O 9,C. La consecuencia de estos enlaces es la formación de una mol!cula ramificada que, al igual que la amilosa, tiene un solo grupo funcional. s iodo la ti-e, pero de color roji"o. 1urante el malteado, el almidón de la cebada se degrada funcionalmente a unas mol!culas de poliglucosa, algo menos complejos que las originales. 0ara los procesos respiratorios y biosinteticos embrionarios, solo se libera una cantidad limitada de a"ucares simples. La amilopectina es m#s f#cilmente degradada que la amilosa. Las en"imas capaces de degradar en la cebada el almidón es gelatini"ado parecen ser las siguientes2 • • • •

7osforilasa O glucosidasa O amilasa P amilasa

n"imas desramificadores. 1urante la deshidratación de la malta, las actividades de estas en"imas se reducen de un modo dr#stico +si no se eliminan por completo a excepción de la O amilasa y P amilasa. La fosforilasa ataca los extremos reductores de las mol!culas de almidón, pero se limita a eliminar una mol!cula de glucosa, sino que la fosforila, transform#ndola en glucosa393fosfato, que puede ser utili"ada por el embrión de la cebada. La O glucosidasa ataca los extremos no reductores de las mol!culas de almidón, para dar glucosa. e cree que


la actividad glucosidasa facilita el trabajo de las amilasas O y P sobre el almidón crudo. Las en"imas ramificadores rompen los enlaces O 93C por lo que cobran importancia en la degradación de la amilopectina.

1. Fo(0o!/a(a e" e/ emb!$") 3 Becesita fosfato inirganico, ataca enlaces

α

93; acorta las cadenas de almidon a partir del

extremo no reductor en una unidad a la que transforma en glucosa 393fosfato. 2. α 3/4#o(!&o(a e" e/ emb!$") 3 Becesita agua para la hidrolisis, ataca enlaces

α

93; o

α

93C acorta las cadenas

de almidón en una unidad, a partir del extremo no reductor y libera glucosa. 5. β am!/a(a e" e/ emb!$" ' /a a/e4o"a) 3 Becesita agua para α

la hidrolisis, ataca enlaces

93; acorta las cadenas de

almidón en dos unidades, a partir del extremo no reductor, a las que libera como β maltosa.

6.

α

am!/a(a e" /a a/e4o"a) 3 Becesita agua para la hidrolisis,

ataca enlaces

α 93; rompe las cadenas al a"ar rindiendo una

me"cla de dextrinas y unos pocos a"ucares. 7. E"8!ma &e(am!0!#a&o e" /a a/e4o"a) 3 Becesita agua para la hidrolisis,

ataca

enlaces

α

93;

desramificación

de

la

amilopectina rindiendo una me"cla de dextrinas y unos pocos a"ucares.

F!3. ?.) 6cción sobre el almidón de la fosforilasa, α glucosidasa, α amilasa, β amilasa y en"imas desramificadores. Los en"imas m#s importantes en el malteado y en la elaboración de cerve"a son las amilasas

α y

β +4abla ?.?. e denominan asi,


seg/n la posición,

α

y β , respectivamente, del hidroxilo del carbono

9 del carbohidrato producido. sta diferencia, sin embargo, se ve oscurecida por otras. La amilasa endoen"ima, en tanto que la

α

es un metaloen"ima y un

β amilasa es un en"ima tiólico y un

exoen"ima. #s importante a/n es el hecho que la a"ar, hidroli"ando cualquier enlace

α

α

amilasa ataca al

9,; excepto +i aquellos próximos

a un punto de ramificación y +ii los situados en las proximidades del extremo de la mol!cula. 6ctuando sobre la amilosa, el en"ima rinde, por consiguiente, mol!culas de diversa longitud y de cadena lineal. $uando ataca a la amilopectina, el producto que rinde es una me"cla de mol!culas

lineales y

ramificadas. $omo consecuencia

de esta

degradación de las mol!culas originales de almidón, desciende muy acusadamente el tama-o de las mol!culas originales del almidón lo que reduce su viscosidad de un modo significativo. $ada mol!cula de producto tiene un grupo recutor funcional y por tanto aumenta muy acusadamente la capacidad reductora.


n contraste con esto, la β amilasa ataca a las mol!culas de almidón en sus extremos no reductores, rindiendo unidades de β maltosa, un disac#rido reductor. sta acción se ve dificultada por los puntos de ramificación, con los enlaces

α

93C, de modo que la acción de la β

amilasa deja como el residuo mol!culas ramificadas. La consecuencia m#s importante de la actividad

β

amilasa es sin embargo, la

producción de maltosa, un carbohidrato f#cilmente difusible susceptible de ser utili"ado por el embrión de la cebada. 0ara el malteador, la maltosa es importante como responsable del sabor dulce de los extractos de malta utili"ando como alimento. 0ara el fabricante de cerve"a, se trata de un a"/car f#cilmente fermentescible, el principal constituyente de su mosto.


Los productos de la

α

amilasa son fundamentalmente carbohidratos

complejos denominados dextrinas, ramificadas y lineales. La

β

amilasa libera tambi!n dextrinas ramificadas, pero su principal producto es la maltosa. Bo es sorprendente, por tanto, que a la

∝

denomine, con frecuencia, en"ima dextrini"ante y la

amilasa se la β

amilasa

en"ima sacarificante. Los dos trabajan de un modo coordinado2 la

α

amilasa proporcionando nuevos extremos no reductores, para facilitar el ataque de la

β

amilasa. in embargo, su actividad durante el

malteado es sorprendentemente limitada% durante el malteado se solubili"a de un 9< a un 9)* del almidón del endospermo, del que difunde al embrión, para procesos respiratorios y biosinteticos, un 993 9>*, solo un ;3C* se convierte en a"ucares simples y en dextrinas. in embargo, las reservas de almidón se degradan% la malta es un paquete efica" de en"imas y carbohidratos f#cilmente degradables. La amilasa β

se encuentra ya en la cebada antes de su germinación, aunque

gran parte de ella est# ligada, y es inactiva. 0or el contrario la

∝

amilasa se sinteti"a cuando comien"a la germinación, desencadenada por acción de las giberelinas. 1urante la germinación aumenta constantemente la relación amilasa deshidratación la β

α amilasa

Q amilasa β . 1urante la

se muestra m#s termoestable que la

amilasa. La malta intensamente tostada puede, por ello, resultar

deficitaria en amilasa β .

+I.

α

SECADO Y TOSTADO:


l proceso de germinación es detenido por el malteador desecando los granos de malta que consiste en la aplicación de calor con el objetivo de detener la degradación del almidon y reducir la humadad hasta >3<*, con ello se logra mantener la estabilidad de la malta durante el periodo de almacenamiento , tambi!n se pretende con el secado detener la actividad en"im#tica desencadenada durante la germinación. 6l malteador se les ofrece distintas opciones% pueden intentar obtener una malta

poco desagregada para malta JlagerK% mas desagregada

para JaleK% o malta muy desagregada para ser usada en las destilerías y en la elaboración de vinagre. 4ambi!n puede elegir distintos procesos de secado% la deshidratación prolongada y a bajas temperaturas conduce a una malta clara, con gran parte de su contenido en"im#tico intacto, en tanto que una deshidratación r#pida y a temperaturas altas rinde maltas oscuras, deficitarias en actividad en"im#tica. La física de la deshidratación es compleja, pero descansa en el hecho de que una muestra de malta tiene una presión de vapor característica, a una

determinada

temperatura.

La

presión

de

vapor

se

eleva

considerablemente al aumentar la temperatura. 6sí, combinando un flujo r#pido de aire con una temperatura elevada del mismo, se logra una deshidratación muy r#pida, hecho bien conocido por cualquiera que este familiari"ado con la operación de secado de la ropa despu!s de lavarla. s frecuente expresar la presión de vapor de agua del grano

en

t!rminos de humedad relativa +H8 del aire del entorno +es decir la humedad relativa del aire en equilibrio con la humedad del grano, a la temperatura considerada. La evaporación del agua de la superficie enfría el grano% el calor latente de evaporación es >.>C RS g39, a 9'' F$. $omo se desea conservar la actividad en"im#tica del grano, este enfriamiento tiene importancia en el proceso de desecación en aire caliente. 1e hecho, los granos h/medos nunca deben alcan"ar temperaturas superiores a ?)F$. $on la temperatura, sube tambi!n la velocidad de difusión del agua a la superficie, en la que se est# siendo constantemente evaporada.


on numerosos los factores que afectan

a la velocidad de

deshidratación del grano% cabe citar entre ellos2 • • • • •

l volumen del aire que pasa a trav!s del lecho de grano La profundidad del lecho La temperatura del aire utili"ado para la deshidratación La humedad relativa del aire l car#cter higroscópico de la malta

4eniendo en cuenta todo este, resulta conveniente establecer un flujo de aire r#pido, pero es relativamente caro% del mismo modo tambi!n son convenientes lechos poco profundos, pero no resulta pr#ctico. La cantidad de humedad a eliminar depende de las especificaciones. 6sí, para secar hasta un contenido en agua del <* una tonelada +peso seco de malta con un ;<* de agua tienen que evaporarse ;'' Rg de agua. La temperatura y la humedad del aire se encuentran interrelacionadas del modo antes se-alado. 7inalmente el car#cter higroscópico de la malta hace referencia

a la dificultad relativa de eliminar las /ltimas

cantidades de agua asociadas a las determinadas sustancias, como las gomas y la cascarilla. l malteador debe esfor"arse en evitar que el aire que fluye a trav!s del lecho de grano se sature de vapor de agua. i así sucediera, el agua se condensaría sobre los granos y penetraría en su interior. 1ebe recordarse que el calor latente de evaporación enfría significativamente el aire.


F!3.1 Erafica que ilustra la p!rdida de agua de la malta y su temperatura durante una deshidratación en un tostadero típico de un piso. 0or consiguiente se dar# una acusada diferencia entre las temperaturas del aire a la entrada del secadero o tostadero +aire de entrada y a la salida del mismo. La deshidratación comien"a con temperaturas de entrada de <'3C'F$, que inicialmente calientan al secadero y el lecho del grano. #s adelante las capas superiores del lecho comien"an a deshidratarse y el contenido en agua de la cebada empie"a a descender progresivamente desde el fondo a la superficie del lecho de grano. n esta etapa de deshidratación libre, se extrae sin restricciones el agua de la cebada y por ra"ones económicas se ajusta el flujo de aire de manera que su humedad relativa sea del :'3:<* en el aire de extremo de salida. $uando se ha eliminado aproximadamente el C'* del agua +malta con un contenido en agua del ><*, la deshidratación subsiguiente se ve dificultada por la naturale"a, ligada, del agua residual. Llegado este punto de ruptura se sube la temperatura del aire de entrada y se reduce el flujo +fig. 9. La estabilidad t!rmica de los en"imas es ahora mayor que cuando la malta contenía un ;<* de agua. $uando el contenido en agua llegue a ser del 9>* toda el agua que permanece en el grano est# ligada, por lo que se sube la temperatura del aire de entrada a C<3&

y, por ra"ones económicas, se recircula gran parte del aire +fig. >. 7inalmente, a una humedad de <3)*, dependiendo de la variedad de cebada, la temperatura del aire de entrada se eleva a )'39'' F$, hasta que se alcance el color y la humedad requeridos. Las maltas KlagerK típicas se secan hasta una humedad del ;.<*, pero las maltas JaleK se deshidratan hasta un contenido en agua de un >3?*.

F!3.2 n deshidratador moderno provisto de intercambiadores de calor y de sistemas de calentamiento indirecto. e consiguen maltas con colores especiales, utili"ando un r!gimen de deshidratación completamente distinto, porque lo que se persigue es un determinado color y un cierto aroma% como en estos casos no existe preocupación alguna por la conservación de la actividad en"im#tica, la malta se tuesta, o se cuece primero y se tuesta despu!s.

Obje!9o &e (e#a&o:

•

1etener el proceso de malteado 1isminuir el proceso de humedad para garanti"ar una buena

•

conservación. 1esarrollar el color y aroma requerido por el cervecero.

•

Fa#oe( !moa"e(: • •

ecado indirecto2 nitrosaminas. 4emperatura del golpe de fuego2 eliminar el 1.

Acciones de las Enzimas en la Germinación, secado y tostado •

8espetar la curva de temperaturaQtiempo para no destruir las en"imas.

Luego del horneado es necesario enfriar la malta y posteriormente remover la colita de raí" que quedo luego de la germinación. n fin, se puede a-adir que durante el malteado, los granos no cambian sensiblemente su apariencia, excepto que se secan y a veces se oscurecen debido al tostado de la cascara.

1urante el malteado se forman una serie de en"imas, siendo las principales2 6milasas2 desdoblan el almidon, son dos, la alfa amilasa y •

• •

la beta amilasa. Hemicelulasas2 desdoblan las hemicelulosas. 0roteolíticas2 est#n agrupadas en dos grupos,

las

proteinasas que desdoblan las proteínas complejas hasta el estado de polipeptidos y p!ptidos, y las peptidasas que • •

desdoblan los p!ptidos hasta el estado de amino#cidos. 7itasas2 que desdobla la fitina en fosfato e inositol. Mxidasas2 son en"imas del grupo respiratorio, se distinguen tres, las verdaderas oxidasas que activan el oxigeno de los peróxidos y la catalasa que desdobla el peróxido de hidrogeno.

RODUCCION DE MALTAS


1iferencias en la producción de maltas palidas +0ale 0ilsner, maltas de alto horneado +5ienna, unich y 6romatic y tostadas +=iscuit, 5ienna y 6romatic. Hay dos partes en el horneado2 el secado y el curado. La temperatura de curado es lo que distingue la malta unich ) Lovibond y la 6romatic +>< Lovibond, pero es la fase de secado lo que distingue las Kmaltas palidasK de las de alto horneado +unich, 5ienna y 6romatic.

Fa(e &e (e#a&o: hay tres factores2 tiempo, temperatura y ventilación. 0ara la producción de maltas palidas, la temperatura es baja +;'3;'* en las primeras >;hrs. 4ípicamente lleva el doble de tiempo hacer estas maltas respecto de las palidas. Hay una significativa perdidad de capacidad en"im#tica de estas maltas, pero su mayor temperatura de secado es importante para la producción de altos niveles de a"ucares

solubles

y

amino#cidos

que

ser#n

utili"ados

posteriormente en la producción de melanoidinas. on estas melanoidinas las

que

proporcionan

a

estas

maltas

su

característico color y aroma. Fa(e &e #4a&o: las maltas palidas se curan a )'3:
I"0/4e"#!a &e /a( #o"&!#!o"e( &e (e#a&o (obe /a #a/!&a& &e /a ma/a l secado estabili"a la malta verde +permitiendo su almacenamiento hasta su uso en la fabricación de cerve"a debido a la desnaturali"ación de las proteínas y disminuyendo considerablemente la actividad de los en"imas. 1urante este


proceso de deshidratación controlada, que tiene lugar normalmente a temperaturas bien especificadas, se desarrolla el color deseado y el aroma de la malta +0almer y =athgate, 9:&C% =riggs et al., 9:)9% =emmet, 9:)<% eaton, 9:)&% =roTn y $laperton, 9:&). $omo el secado ha de preservar los en"imas necesarios en la obtención del mosto, y los en"imas son mas resistentes cuanto m#s baja es la humedad de la malta, el programa de temperaturas del aire de entrada al lecho de secado ha de ser creciente desde ;'3<'$ iniciales hasta )'39''$ en las horas finales. e aconseja no someter al producto a temperaturas de mas de <'$ hasta no alcan"ar la malta el 9'* de humedad +0almer, 9:):. sto explica que dentro del lecho de malta, se observe m#s concentración de en"imas en la parte inferior, a pesar de sufrir las temperaturas mas altas durante el secado. n la "ona inferior del lecho el descenso r#pido de la humedad del grano preserva a las en"imas. n cambio, en las "onas superiores el aire no es tan caliente pero la malta tiene un alto contenido de humedad durante la mayor parte del proceso. 4ambi!n en pruebas de secado con una temperatura inicial alta, se aprecian p!rdidas importantes de en"imas, sobre todo en las "onas mas bajas del lecho, ya que se somete el grano a altas temperaturas con altas humedades +Lloyd, 9:)&% 0almer, 9:):. l secado a temperatura alta puede traer problemas, ya que la malta puede resultar vítrea y dura, de difícil extracción en el braceado. 4ambi!n hay el peligro de que el almidón gelifica a los C'$ +Aim et al.,9::?.

Co/o ' 0oma#!$" &e me/a"o!&!"a( l gusto que la malta confiere a la cerve"a proviene de una serie de reacciones que tienen lugar entre los componentes de la malta a temperaturas altas durante el tostado, y sobre todo los productos de desdoblamiento. La principal reacción es la llamada reacción de aillard, o formación de melanoidinas por combinación de a"/cares reductores con amino#cidos. Las melanoidinas son coloides de alto poder reductor, de color rojo3marrón, que comunican un aroma


típico. La estructura del pigmento marrón formado por la reacción de aillard no se conoce exactamente, pero es probablemente un polímero de alto peso molecular, insoluble en agua y soluble en la mayoría de disolventes org#nicos. n esta reacción tambi!n se formanaldehídos, muy importantes en el aroma final de la cerve"a, como el isobutilaldehido. Mtras reacciones complementarias relacionadas con el aroma, tienen lugar junto con la formación de melanoidina +0almer y =athgate, 9:&C% 0almer, 9:):. La velocidad de la reacción depende del tipo y cantidad de amino#cido y a"/car que reaccione. 4ambi!n la temperatura alta y humedad alta de la malta favorecen la reacción. La producción de los precursores de las melanoidinas se reali"a durante la germinación, y tambi!n durante la primera fase del secado, ya que la malta est# muy próxima a la temperatura optima de formación de estos precursores. 6sí, para conseguir una malta p#lida, se aconseja secar r#pidamente a temperatura baja, con grandes vol/menes de aire, antes del tostado final, tambi!n a temperatura baja +)'$. 0ara obtener una malta oscura, es necesario una desagregación profunda en la malta verde, a fin de tener gran cantidad de amino#cidos y a"/cares preformados, para la formación de melanoidinas. Las condiciones de secado consisten en subir la temperatura del aire, cuando la malta est# a/n bastante h/meda, lo que comporta una mayor destrucción en"im#tica y una reducción del extracto en agua caliente, y la fermentabilidad del mosto +=emmet, 9:)<% ummer et al., 9:):% Aim et al., 9::?.

A#!9!&a& e"8!m;!#a 3 Am!/a(a( Los principales en"imas existentes en la malta son las amilasas. Las 3amilasas son menos inactivadas durante el secado que las 3amilasas +8unRel, 9:)?. n unas experiencias se observó que la actividad de la G3amilasa aumentaba durante el secado a <'$, en un ?'*, mientras que la 3amilasa decrecía de forma ligera, de tal manera que despu!s del tostado, la concentración era un


9<* inferior a la existente en la malta verde para la G3amilasa, y un <'* inferior para la 3amilasa +Bar"iss et al., 9:&?. La amilolisis en malta con una humedad inferior del 9<*, no se da. in embargo, con un >?* de humedad se tiene amilolisis para temperaturas mayores de <'F$, y con un ;>* de humedad, a >'F$ ya se puede observar la reacción +0almer, 9:):% ummer et al., 9:):% Aim et al., 9::?.

* E"8!ma( oeo/%!#o( stos en"imas no presentan una inactivación importante hasta los 9''F$. Las endopeptidasas presentan un mantenimiento o aumento de su concentración durante las primeras fases del secado, seg/n la duración de la germinación, para comen"ar a bajar al reali"ar el tostado a )'F$. 0or su parte, la aminopeptidasa multiplica por cinco su actividad durante el secado a <'F$, para bajar muy poco durante el tostado final. La dipeptidasa sube un C<* su actividad al inicio del secado, y al final tiene un C?* de la actividad inicial en la malta verde. 6 diferencia de la amilolisis, la proteolisis presenta m#s actividad para humedades del grano bajas. e detecta actividad hasta el 9'* de humedad de la malta, y con un 9<* de humedad son necesarias temperaturas mayores de <'F$ +1eclercR et al. 9:<)% 0almer, 9:):.

* O horas de tratamiento a <'F$, y despu!s tostar la malta a 9''$ queda solo un )* del en"ima inicial +1eclercR et al., 9:<)% 0almer, 9:):.

Foma#!$" &e DMS l dimetil sulfuro +1 confiere un característico sabor a las cerve"as lager. l 1 se forma a partir de dos precursores que se producen durante la germinación y que pueden ser destruidos por un fuerte secado. n precursor es la 3metilmetionina +, o un p!ptido que la contenga. l otro precursor es el dimetil sulfoxido +1M. 1urante el secado parte del  reacciona


formando 1, el cual se volatili"ar# y perder# en parte, y la parte restante se puede oxidar a 1M, que ser# reducido a 1 por la levadura +1eclercR et al. 9:<)% 0almer, 9:):. n la pr#ctica, la vía principal de obtención de 1 es a partir de . Lloyd +9:)& propone que el  formado en la germinación es lentamente degradado durante el secado al aumentar la temperatura, dando niveles mayores de 1 libre en el fondo del lecho de malta. 0arte de este 1 se oxida al migrar a trav!s del lecho, formando 1M, sobre todo en la "ona superior. 6l final, solo una parte del 1 formado permanece en la malta, y el resto se escapa con el aire de salida +Lloyd, 9:)&. 0arsons et al., +9:)? consideran que del total de precursores de 1 existentes en la malta, sólo una parte se activa para formar 1. ste precursor activo se forma a partir del precursor inactivo a altas temperaturas. 6sí la formación del precursor activo aumenta con la temperatura final del secado. eg/n la temperatura y el tiempo de aplicación, se puede obtener un mayor o menor contenido de 1 en la cerve"a final.

a Mo/!e"&a ' e/!m!"a#!$" &e a!#!//a(2

$onsiste en desechar la mayor parte de raicillas formadas durante el malteado ya que no tienen una función importante en procesos posteriores% el peso de las raicillas supone de ? a <* del peso total de la malta y se eliminan por abrasión de la muestra, por agitación y por m!todos de tami"ado +0elembe et al , >''>. 1espu!s de la eliminación de las raicillas la malta es molida para que se someta al macerado, la molienda se reali"a con el fin de conseguir una extracción adecuada de materias /tiles, así como la producción de partículas de un tama-o, que sea r#pidamente atacado por las en"imas y posteriormente favorecer la filtración del mosto +$asta-e et 1amm, 9::&. Las partículas no deben ser muy peque-as +aunque no existe un


tama-o específico para este par#metro, debido a que estas pueden causar problemas de drenado del mosto, en tanto que las partículas excesivamente grandes pueden afectar la en"imólisis de la malta, obteniendo velocidades de conversión lentas e incompletas +Hornsey, 9:::. 0ara la molienda de la malta suelen emplearse molinos de uno o varios cilindros, provistos de tamices, de esta forma se obtiene una separación de c#scaras, s!molas gruesas y finas y harina, existen dos tipos de molienda, la molienda seca y la molienda h/meda. La molienda seca se prefiere para maltas bien desagregadas, normalmente destinadas a la elaboración de cerve"as lager .

n la molienda h/meda, los granos se remojan con agua hasta que el contenido de humedad alcan"a un ?'*, con lo que se mejora el extracto potencial y las características de drenado o filtrado del mosto de la malta macerada debido a que en la molienda h/meda, la c#scara del grano se mantiene intacta.

+II. •

CONCLUSIONES:

e utili"a a la germinación para producir a"ucares fermentables de granos) cebada, arro", maí", debido a que estos granos contienen almidón que vía hidrólisis en"im#tica durante la germinación le proporcionan la anergia y los elementos estructurales necesarios a la

•

nueva planta para su crecimiento. l secado y tostación son necesarios, debido a que detienen la acción en"im#tica y el crecimiento de la planta, que en caso contrario continuaran el proceso de desarrollo vegetal, impidiendo la utili"ación de los a"ucares formados al interior del grano para la fermentación por

•

ejemplo. La aplicación m#s evidente del malteado es la fabricación del mosto para la elaboración de cerve"a. Los tipos de cerve"a pueden originarse por las diferentes características de la malta, como la temperatura de

Germinacion de La Cebada Avance Modificado

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