Evaluación de tratamientos biológicos para la sacarificación del grano gastado de cervecería y su utilización como adjunto en el proceso de elaboración de cerveza tipo lager.

García Arellano, Arnulfo Ricardo (2018) Evaluación de tratamientos biológicos para la sacarificación del grano gastado de cervecería y su utilización como adjunto en el proceso de elaboración de cerveza tipo lager. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El grano gastado de cervecería (BSG) se compone principalmente de las glumas o cáscaras y pericarpio de la cariópside revestida de la cebada. Es el principal subproducto de la industria cervecera. Representa alrededor del 85% del total de subproductos generados. Se producen alrededor de 20 kg de BSG húmedo por cada 100 litros de cerveza. La utilización de este material de desecho podría verse favorecida por las aplicaciones biotecnológicas. Para esto, se evaluaron Streptomyces setonni, Aspergillus oryzae, Pleurotus ostreatus y Trichoderma harzianum. Todas ellas probaron producir enzimas relacionadas con la degradación de materiales lignocelulósicos, como son: actividades endocelulasa, exocelulasa, celobiasa, xilanasa y pectinasa. Tomando en consideración la naturaleza del material del que partiríamos y el perfil enzimático expresado, se decidió continuar trabajando con Aspergillus oryzae. Este microorganismo se inoculó al 1% p/p de micelio fresco en grano gastado de cervecería y se evaluó su cinética de crecimiento, así como la producción de enzimas: α-amilasa, β-amilasa, amiloglucosidasa, pululanasa, exoglucanasa, endoglucanasa, y xilanasa. La fermentación en sustrato sólido con Aspergillus oryzae proporciona la batería enzimática necesaria para sacarificar parcialmente el grano gastado de cervecería. Posteriormente, se recuperó el grano gastado hidrolizado y se utilizó como un adjunto cervecero incorporándolo como un sustituto del almidón de maíz a un nivel del 50%, en una mezcla de cocimiento en la que se emplearon 60% de malta de cebada, 20% de almidón de maíz y 20% de grits de maíz. Al comparar el mosto obtenido con el adjunto hidrolizado contra el mosto control se observa: un mosto con 6% menos rendimiento en volumen; un perfil de carbohidratos fermentables similar; un contenido de amino nitrógeno libre casi 9% más alto y notoriamente más oscuro; y que pudo fermentarse exitosamente bajo las mismas condiciones. Se produjo una cerveza con: mayor gravedad específica, menor atenuación, con 4% menos de concentración de etanol, producción similar de alcoholes superiores, un descenso en la producción de compuestos volátiles. Se concluye que este adjunto hidrolizado puede reemplazar parcialmente adjuntos amiláceos sin impactar fuertemente en los niveles de producción y contenido de alcohol de la cerveza obtenida. Por lo tanto, la implementación de esta tecnología sencilla y directa permitirá a los cerveceros la utilización de su subproducto. ABSTRACT Brewer’s spent grain (BSG) is mainly composed of the husks and pericarp of the covered caryopsis of barley. It is the main byproduct of the brewing industry. It represents around 85% of total byproducts generated by this industry. For every 100 liters of beer 20kg of BSG are produced. Four different microorganisms were tested: Streptomyces setonni, Aspergillus oryzae, Pleurotus ostreatus and Trichoderma harzianum. All of them showed to produce enzymes related to lignocellulose degradation such as: endocellulase, exocellulase, celobiohidrolase, xylanase and pectinase. Considering the expressed enzymatic profile, it was decided to continue working with Aspergillus oryzae. The fresh mycelium of the microorganism was inoculated at 1% w/w in BSG. Growth kinetics was evaluated, as well as enzymes production of: α-amylase, β-amylase, amyloglucosidase, pullulanase, exoglucanase, endoglucanase, and xylanase. Solid state fermentation with Aspergillus oryzae provides the enzymatic battery needed to partially saccharify the BSG. Subsequently, the hydrolyzed BSG was recovered and used as a beer adjunct. It was incorporated in a mixture of 60% barley malt, 10% corn starch, 20% corn grits and 10% hydrolyzed BSG. Comparing the must obtained with the hydrolyzed adjunct against the control wort, it was observed: 6% less yield; similar fermentable carbohydrate profile; free amino nitrogen content almost 9% higher and darker color; and it could be fermented successfully under the same conditions. The produced beer had: higher specific gravity, lower attenuation, with 4% less concentration of ethanol, similar production of higher alcohols, and a decreased volatile compounds production. It is concluded that this hydrolyzed adjunct can partially replace amylaceous adjuncts without strongly impacting the yield and alcohol content of the obtained beer. Therefore, the implementation of this simple technology will allow brewers to use this byproduct.

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