Evaluación de la adición de centeno (Secale cereale)
en la formulación de cerveza artesanal Belgian Pale Ale

1. Introducción

La cerveza está formada por varios compuestos: algunos provienen de la materia prima y otros se forman durante el proceso de elaboración. Las fuentes de materias primas de la cerveza son el agua, la malta, el lúpulo, la levadura y los aditivos (Buiatti, 2009). Las etapas de malteado, maceración y fermentación son procesos en donde la malta, que es la materia prima principal en la elaboración de la cerveza, contiene componentes extraíbles tales como almidón, proteí nas, enzimas como las amilasas y proteasas, sustancias colorantes y aromatizantes (Stewart, 2016). Después de la maduración y el almacenamiento, la cerveza se filtra y se estabiliza para evitar defectos de calidad como la pérdida del sabor, la espuma o el enturbiamiento. Cada etapa de la elaboración repercute de forma decisiva en la cerveza (Wunderlich & Back, 2009).
La producción de la cerveza artesanal se clasifica como un proceso a pequeña escala, con subprocesos de producción que combinan la elaboración de recetas tradicionales con una búsqueda de diferenciación, por medio de nuevos ingredientes, para crear nuevos estilos (Jaramillo, 2016). En la investigación de Bogdan y Kordialik-Bogacka (2017) se señala que al incorporar adjuntos como complementos en la elaboración de una cerveza, se puede causar impactos negativos y positivos en el resultado final del producto, por lo cual se debe comprender mediante métodos analíticos la influencia de los adjuntos como reemplazo parcial en la cerveza, para otorgar un producto de calidad.
Con respecto al centeno (Secale cereale), este es un cereal que generalmente se usa en pequeñas cantidades mezclado con otros granos. Se cultiva en Europa desde la antigüedad, y es muy popular en Alemania, Polonia y Rusia. Este cereal es conocido por su papel en la elaboración y producción de la cerveza y la ginebra, así como en la del whisky y del vodka (Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2018). El centeno tiene una relación genética con el trigo y la cebada, aunque representa menos del 1 % en la producción mundial de cereales. Sus macronutrientes son similares a los de otros cereales porque contiene fibra, almidón y proteínas en diferentes concentraciones. En comparación con el trigo, tiene menos almidón y proteína bruta, pero más fibra dietética y azúcares libres (predominando la sacarosa) (Arendt & Zannini, 2013).
El centeno está conformado por compuestos fenólicos, vitaminas, fibra, micronutrientes y minerales. A su vez, se ha demostrado que aporta efectos beneficiosos en el organismo, principalmente en lo que concierne al metabolismo de la glucosa y la saciedad. En algunas investigaciones se sitúa al centeno como un grano que se está utilizando cada vez más como materia prima, lo cual permite innovar en el desarrollo de nuevos productos que contribuyan a una dieta saludable, además de que genera un valor agregado (Poutanen et al., 2014).
La malta de centeno, tal como se produce con los métodos habituales, se caracteriza por una viscosidad muy elevada que puede atribuirse al alto contenido de pentosano. Por lo tanto, hay que evitar estrictamente la oxigenación para garantizar una filtración sin problemas. El color profundo de las maltas de centeno se transmite al producto final y da lugar a una cerveza especial, agradable, oscura y de alta fermentación (Meussdoerffer & Zarnkow, 2009).
El objetivo de esta investigación consiste en elaborar un producto añadiendo en la formulación centeno malteado y sin maltear, para evaluar las características fisicoquímicas, microbiológicas y sensoriales que contribuyen a obtener una cerveza artesanal. A su vez, se pretende incursionar en la innovación y utilización de este cereal poco aprovechado dentro de la industria alimentaria, especialmente en la producción de cerveza.

2. Metodología

Materia prima

El centeno (Secale cereale) que se utilizó como materia prima para añadirlo en la formulación de cerveza artesanal fue obtenido del Mercado Central de Riobamba (provincia Chimborazo). Se empleó insumos de malta base Pale Ale + Cara 20 (Mouterij Dingemans), lúpulo Cascade, levadura SafAle S-04 (Fermentis), clarificante Irish Moss y dextrosa monohidratada.

Diseño de la investigación

Se aplicó un diseño experimental con arreglo bifactorial AxB, factor A [malta Pale Ale] y factor B [procesamiento del centeno]) con 3 repeticiones por tratamiento y 1 testigo (Tabla 1). Se utilizó la prueba de Dunnett para comparar las medias de los tratamientos con el testigo, y la prueba de contrastes de Kruskal Wallis para el test sensorial utilizando el software estadístico SPSS Statistics.

Tabla 1

Planteamiento del diseño experimental

Procedimiento de la elaboración artesanal de la cerveza

Con respecto a la materia prima, se empleó malta base de cebada (Pale ale + Cara 20) y centeno (malteado y sin maltear). A continuación, se colocó en una molienda con el fin de romper la cáscara del grano para separarlo del endospermo, lograr una trituración del 50 % y que quede expuesto para el proceso de maceración. En esta etapa se estableció una relación 1:3 de agua a una temperatura constante entre 65 a 70 °C, en donde se agregó la mezcla de adjuntos con el agua por 90 minutos para producir una proporción normal de azúcares fermentables (Mosher& Trantham, 2017).
Después, se llevó a cabo un proceso de recirculado manual, el cual consistió en lavar, clarificar y filtrar el mosto separando la parte soluble de la insoluble (bagazo) y extrayendo los azúcares retenidos en el bagazo. Se recirculó 2-3 l de agua a 77ºC hasta aclarar el mosto, y al finalizar, se midió la densidad inicial y grados brix. Después, se sometió el mosto a cocción a una temperatura (>=100ºC), hasta alcanzar la ebullición por 60 minutos, al cual se le añadió el lúpulo para contribuir amargor y aroma. Este proceso conlleva a la esterilización y estabilización microbiológica del mosto (Mosher & Trantham, 2017).
En la siguiente etapa, para el enfriado del mosto, se utilizó la técnica de baño maría hasta alcanzar la temperatura de 21 °C. El mosto frío fue transferido al fermentador y se agregó 2 g de levadura SafAle S-04. Esta etapa duró 7 días y, al finalizar, se calculó su densidad final. Luego, se filtró utilizando un cedazo de acero inoxidable y malla para retener y eliminar las micropartículas disueltas.
Para el embotellamiento, se agregó 5 g de dextrosa monohidratada disuelta en el fermentador para reactivar las levaduras que aún se encontraban presentes. Se envasó en botellas de vidrio de 330 ml y se mantuvo a temperatura ambiente durante 8 días, para la gasificación natural.
Posteriormente, se pasteurizó en baño maría a 65 °C por 20 minutos. Las botellas fueron enfriadas y almacenadas en refrigeración. Mientras más se prolongue el tiempo de maduración de la cerveza, mejores serán sus propiedades organolépticas (Mosher & Trantham, 2017).

Procedimiento de la elaboración artesanal de la cerveza

Análisis de color mediante espectrofotometría

Se determinó el color en el espectrofotómetro UV-vis Jenway 6715, mediante la absorbancia de los tratamientos previamente desgasificada, con una longitud de onda de 430 nm al pasar por 1 cc de la cerveza, mediante el siguiente cálculo (De Lange, 2016):

Se utilizó 100 cm3 de las muestras desgasificadas a 20 °C y se introdujo los electrodos del medidor de pH Milwaukee Portable Martini Meter para la lectura (NTE INEN 2 235, 2002).

Análisis de acidez

Se empleó el método por titulación con fenolftaleína con base en la NTE INEN 2 323 (2002), y se expresó la acidez total como ácido láctico mediante la siguiente ecuación:

Ec. 1

Análisis de contenido alcohólico (método de alcoholímetro de Gay Lussac)

Para tomar la muestra, se siguió el procedimiento establecido en (NTE INEN 339,1994). Se llenó la probeta con la muestra hasta unos 5 cm por debajo del borde y se introdujo el alcoholímetro de vidrio volumétrico para tomar el valor (NTE INEN 340, 2016).

Análisis de turbidez

La turbidez de la cerveza fue evaluada utilizando el equipo 2100AN Turbidimeter. Se desgasificó y reguló a 20 °C en baño termorregulado. A continuación, se realizó la lectura y la conversión de NTU a EBC. En la tabla 2 se indica el grado de turbidez correspondiente a las escalas EBC y ASBC (Hach Company, 2017).

Análisis de turbidez

Para la siembra, se utilizó placas Compact Dry YM, dispersando homogéneamente 1 ml de la muestra sobre la lámina. Se almacenó en la incubadora a 30 °C por 5 días. Al finalizar la incubación, se contabilizó el número de colonias coloreadas en la parte posterior de la placa (HyServe, 2010).

Análisis sensorial

Se convocó a 30 panelistas no entrenados para que evalúen el olor, el color, el sabor y la textura por medio de la escala hedónica de 5 puntos para cada tratamiento y el testigo. Los panelistas recibieron las muestras en un recipiente transparente codificado aleatoriamente (Recalde, 2017). Los criterios de la escala hedónica fueron los siguientes: 1=desagradable, 2=ligeramente desagradable, 3=ni agradable ni desagradable, 4=ligeramente agradable y 5=agradable.

3. Resultados y discusión

Resultados del análisis de color

De Lange (2016) explica que el color de la cerveza se mide de forma confiable y fácil por absorción espectral a 430 nm. Estas medidas SRM y EBC son adecuadas para el control de calidad y dan una indicación aproximada del color visible de las cervezas. Por consiguiente, en los resultados de color por espectrofotometría expresados por conversión en SRM, en la tabla 3 se determinó que hubo diferencias significativas p(<0.05) entre los tratamientos y el testigo. En la tabla 4 se puede ver el valor más alto en T6 de 13.89 y un valor menor en T1 de13.30 y el testigo en 13.20. En efecto, estos valores se encuentran dentro del rango 8-14 en la escala SRM para el color ámbar, que es particular del estilo Belgian Pale Ale (Mosher & Trantham, 2017).
Los resultados obtenidos en esta investigación se relacionan al estudio realizado por Guevara et al. (2019) en el desarrollo de una cerveza artesanal American Pale Ale, con malta base de sorgo y cebada, que obtuvieron un valor de 1.28 en la escala SRM, dentro del rango (10-14) en un color entre ámbar profundo a cobre claro. Evidentemente, el uso del centeno malteado y sin maltear influye en el color de la cerveza en comparación con el testigo, la malta de centeno posee un color 5 SRM y con un 15 % máximo de la carga da a la cerveza un color rojizo, mientras que el centeno sin maltear tiene un color 2 SRM (Suárez Díaz, 2013).

Resultados del análisis de pH

El pH es un parámetro de suma importancia, debido al control que ejerce para inhibir el crecimiento y la contaminación bacteriana en las etapas de elaboración de la cerveza. En la tabla 5 constan diferencias significativas p(<0.05) entre los tratamientos y el testigo. En la tabla 6, las muestras que presentaron valores de pH más bajos al final de la fermentación fueron las que contienen menor proporción de centeno sin maltear, T2 (4.27) y T4 (4.30), mientras que T5 (4.61) con centeno malteado en la formulación obtuvo el rango mayor entre todos los tratamientos y el testigo. Todos los valores obtenidos de los tratamientos se encuentran dentro de los rangos de pH (3.50-4.80) establecidos por la NTE INEN 2262 (2013).
Conviene enfatizar que los resultados concordaron con los obtenidos por García Bazantes (2015) en su estudio de la cerveza artesanal con tubérculos andinos, en el que obtuvo valores de pH con un máximo de 4.48 y un mínimo de 3.89. Del mismo modo, Sanlate et al. (2010) en la elaboración de una cerveza tipo Weissbier alemana con trigo obtuvieron valores de pH situados entre 4.50 y 4.77 dentro del rango aceptado.

Resultados del análisis de acidez

El ácido láctico es uno de los más importantes ácidos carboxílicos porque contiene propiedades organolépticas que tienen sabor y olor agrio. Este se produce por el Lactobacillus, el Pediococcus, y el Leuconostoc que, además, producen el diacetilo, lo que origina las notas de mantequilla y sabor ácido (Mosher & Trantham, 2017).
En cuanto a la tabla 7, se observó diferencias significativas p(<0.05) en la acidez expresada como ácido láctico de T5 y el testigo. Respecto a la tabla 8, se apreció que el valor más alto está ubicado en T5 (0.36), el cual excede el límite máximo de 0.3 permitido por la NTE INEN 2262 (2013), y el valor más bajo se obtuvo en T6 (0.27). Sin embargo, este valor no implica un riesgo en la salud de los consumidores, pero en exceso se puede considerar un defecto en el
aspecto de calidad para el estilo Belgian Pale Ale, puesto que esta cerveza no es de categoría ácida. Estos resultados son similares a los de León Pozo (2019) en su estudio de la cerveza artesanal con malta de quinua y amaranto con valores de acidez entre 0.27-0.30.

Resultados del análisis de contenido alcohólico

La fermentación es una de las fases más significativas en la elaboración de la cerveza, dado que en esta etapa la conversión de azúcar en alcohol tiene lugar por acción de la levadura, junto con el desarrollo de muchos compuestos de fermentación secundaria, que determinan el perfil de sabor del producto (Giovenzana et al., 2014). En los resultados de la tabla 9 se observó diferencias significativas p(<0.05) respecto a la variable de grado alcohólico en las medias de los tratamientos T2, T3, T5 frente al testigo.
En la tabla 10 se ubica el valor más alto en T5 (8.53), mientras que el valor más bajo corresponde a T3 (5.60). Con base en lo estipulado por la NTE INEN 2262 (2013), no se manifestó que estos valores excedan el rango máximo permitido (10.0 %). Sin embargo, para el estilo Belgian Pale Ale, la Beer Judge Certification Program ([BJCP] 2015) establece que estas cervezas deben alcanzar valores entre 4.8 %-5.5 %, pero esto solo indica que al utilizar el centeno influyó significativamente en el volumen de alcohol, dado que las Rye IPA poseen entre 5.5 %-8 %, mientras que la Roggenbier oscilan entre 4.5 %-6 %.

Resultados del análisis de turbidez

El aspecto visual de la cerveza depende tanto de su color como de su turbidez, esto no solo se debe a que la dispersión reduce la transparencia de la cerveza, sino también a que las propias partículas en suspensión pueden contribuir a la absorción de la luz. Ambos factores están fuertemente influenciados por el método de elaboración.
En la tabla 11 constan diferencias significativas p(<0.05) entre T2, T6 en relación con el testigo. En la tabla 12 se reflejan los valores más altos para T6 (2.30) y T2 (2.17), por lo que se categoriza como ‘ligeramente turbia’ con un rango entre 2.0-4.0 en la escala EBC, y como valor mínimo T5 (0.87) correspondiente a la categoría ‘casi brillante’ entre 0.5-1.0. Mignani et al. (2013) señalan que los sedimentos suspendidos debido a los residuos de levadura se pueden encontrar en las cervezas de alta fermentación. Además, debido a que algunas de las proteínas y polifenoles permanecen suspendidas después de la ebullición, la adición de un agente clarificante como el Irish Moss permite coagular las proteínas y otras sustancias grandes del mosto (Mosher & Trantham, 2017).

Resultados del análisis de mohos y levaduras

Para valorar la calidad sanitaria de la cerveza, es necesario hacer análisis microbiológicos porque permiten garantizar la inocuidad de la bebida, por lo que es primordial que durante todo el proceso de elaboración se mantenga el área limpia e higiénica. Asimismo, es fundamental aplicar estas medidas en la materia prima, equipos y manipulación del proceso. En la tabla 13, se puede constatar que tanto los tratamientos y el testigo presentaron ausencia de mohos y levaduras, dado a que la cerveza fue pasteurizada y, por lo tanto, se encuentra dentro de lo establecido en la norma INEN 2262 (2013).

Resultados de la evaluación sensorial

En el resumen de la prueba de contrastes de Kruskal Wallis se determinó que hubo diferencia significativa p(<0.05) en los atributos evaluados de la cerveza artesanal.

En la figura 1 se puede ver que los tratamientos de mayor aceptación por el panel fueron T5 (80 % malta base + centeno malteado), T3 (85 % malta base + centeno malteado), T6 (80 % malta base + centeno sin maltear), junto al testigo (100 % malta base). La BJCP (2015) indica que esta cerveza tiene un sabor inicial suave y moderadamente maltoso, con un perfil variable de notas tostadas y de caramelo, en general, bastante equilibrada. La malta y el sabor afrutado tienden a estar en primer plano, mientras que el amargor de apoyo y el carácter seco vienen después. También debería estar presente un ligero toque picante de la malta de centeno, dado que esta contribuye al acabado seco; y el dulzor residual debe ser bajo o estar ausente por completo.
González (2017) afirma que los aditivos cerveceros deben añadirse en cantidades tales que no afecten significativamente al contenido de sacarina del mosto y que no alteren el equilibrio del sabor por una excesiva acidez y astringencia. Sin embargo, hay que tener cuidado de que su uso no provoque un cambio negativo en las cualidades sensoriales de la cerveza. El amargor es otro sabor deseable pero en exceso es perjudicial, si su intensidad no coincide con el estilo de la cerveza, debido a que las sensaciones que evoca son siempre incoherentes con otros sabores. La mayoría de los países cerveceros utilizan uno o dos almidones adicionales que suelen ser una fuente de carbono adecuada y más barata que la malta de cebada (Valenzuela Heredia, 2014).

Respecto al atributo de olor demostrado en la figura 2, se posicionó como mejor tratamiento T1 (90 % malta base + centeno malteado) junto al Testigo (100 % malta base). Aquí se establece, para el estilo Belgian Pale Ale, un aroma moderado a malta que puede ser una combinación de tostado o galleta con toque de caramelo ligero o miel, además puede incluir un aroma frutado y lúpulo moderado (picante, herbáceo o floral), o poseer un ligero aroma a malta de centeno picante (BJCP, 2015).
Barrachina (2013) destaca que los aromas que se perciben en la cerveza tales como afrutados, herbáceos, clavo de olor e incluso de mantequilla proceden de las materias primas y de los adjuntos (lúpulo y levadura) utilizados en la elaboración.

En la figura 3 se reflejó que el tratamiento mas destacado fue T4 (85 % malta base + centeno sin maltear) y el Testigo (100 % malta base). El color de una Belgian Pale Ale es entre ámbar y cobre. La claridad debe ser muy buena, con una espuma blanca, cremosa y pedregosa que tiende a desvanecerse más rápido que otras cervezas belgas (BJCP, 2015). No obstante, Harrison y Albanese (2019) manifiestan que la malta contribuye de forma significativa al color
final y al cuerpo de la cerveza terminada.
Valenzuela Heredia (2014) resalta que el almidón del mosto sufre otras transformaciones de pardeamiento no enzimáticas entre los azúcares reductores, las proteínas y los aminoácidos formando componentes conocidos como cuerpos colorantes, entre los que se encuentran diversos compuestos procedentes del grano que pasan al mosto y pueden aportar o afectar a la calidad.

Respecto al atributo de textura, en la figura 4 se constató que T5 (80 % malta base + centeno malteado) obtuvo mayor apreciación conjuntamente con el testigo (100 % malta base), seguido de T6 (80 % malta base + centeno sin maltear). Estas cervezas deben producir una sensación en la boca de cuerpo medio a medio ligero, suave al paladar, cualquier carácter cálido debe ser bajo si está presente y debe tener una carbonatación media a media-alta (BJCP, 2015).
Por consiguiente, González (2017) enfatiza que la textura de la cerveza es una sensación algo imprecisa y desigual, y proviene de una combinación del cuerpo, las burbujas de CO2 en el líquido y corona. La sensación puede ir desde lo agudo y áspero hasta lo sedoso y cremoso.

4. Conclusiones

El uso del centeno malteado y sin maltear influyó significativamente en la maceración, dado que acentuó un color rojizo en la cerveza, y se obtuvo en los tratamientos un rango entre 13.30 a 13.89 en unidades SRM pertenecientes a la categoría color ámbar. Este valor corresponde al color característico de las cervezas estilo Belgian Pale Ale.
En cuanto al parámetro de pH, se constató que todos los tratamientos se encuentran dentro del rango establecido por la NTE INEN 2262 (2013); no obstante, para la acidez, se encontró que T5 (0.36) excede el límite máximo de 0.3 permitido por la NTE INEN 2262 (2013). Este valor no implica un riesgo
en la salud de los consumidores, pero puede ser un defecto de calidad para el estilo Belgian Pale Ale.
Con respecto al grado alcohólico, se comprobó la influencia de las maltas y el centeno, además de la acción de la levadura SafAle S-04, dado que se obtuvo porcentajes entre 5.60 %-8.53 %. De forma tal que el poder de velocidad de fermentación y la capacidad de formar un sedimento compacto en el fondo de los fermentadores permitió obtener tratamientos con mejor limpidez, en conjunto con la acción del clarificante Irish Moss, que ayudó a decantar las partículas sólidas, lo que favorece a la sedimentación de las proteínas y evita que pasen al fermentador. Cabe recalcar que la pasteurización influyó en la ausencia de los mohos y las levaduras, lo que garantiza la inocuidad en las cervezas artesanales.
Se estableció como mejor tratamiento en el atributo de sabor y textura al T5 (80 % malta base + centeno malteado); en cuanto a olor, T1 (90 % malta base + centeno malteado) se posicionó como agradable, y respecto al color, resaltó T4 (85 % malta base + centeno sin maltear). El testigo se destacó en cada uno de los atributos evaluados. En cada atributo sensorial se reflejó la adición del centeno conjuntamente relacionado con sus parámetros físicos, y se determinó que el perfil obtenido es propio de una Belgian Pale Ale con una fusión del estilo de las cervezas a base de centeno.