A cerveja possui um complexo de aroma e sabor, fazendo dela uma das bebidas mais apreciadas e consumida mundialmente. Definida como uma bebida carbonatada de baixo teor alcoólico, preparada a partir da fermentação por leveduras do malte de cevada, contendo lúpulo e água de boa qualidade, ou outras matérias-primas/aditivos, como arroz, trigo ou milho. Possui em sua composição mais de 450 constituintes e macromoléculas como proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos e lipídios.

 Para a produção de cerveja de alta qualidade é essencial um mosto consistente e de qualidade, sendo necessário a regulação de diferentes parâmetros durante o processo para que esse resultado seja atingido. Diversos parâmetros podem ser analisados para indicar a eficiência do processo de produção do mosto e prever o seu impacto na fermentação e nos estágios posteriores e, consequentemente, no produto final Frações nitrogenadas, como o nitrogênio total e nitrogênio coagulável são alguns dos parâmetros de extrema importância avaliados.

IMPORTÂNCIA DO NITROGÊNIO

          As principais substâncias nitrogenadas no mosto (mistura açucarada destinada a fermentação) são aminoácidos, peptídeos, polipeptídios, proteínas, derivados de ácido nucleico, sais de amônio, nitrato e aminas alifáticas e aromáticas. Os aminoácidos e sais de amônio são importantes fontes de nitrogênio para nutrição das leveduras, impactando na extensão e atenuação do crescimento e formação de sabor. Os compostos de nitrogênio de médio e alto peso molecular influenciam na estabilidade coloidal (ou físico-química), palatabilidade e na duração do “colarinho” no copo (originado da expressão em inglês “head retention”).

         As principais etapas para uma estabilidade coloidal adequada envolvem a seleção otimizada da matéria prima, da composição da água da cerveja, um controlado processo de brassagem (combinação de uma mistura de grãos e água), fermentação e tempo de estocagem a frio. A melhoria da estabilidade coloidal da cerveja por meio de aditivos pode ser tomada apenas como uma medida final.

          As proteínas são derivadas principalmente do malte, sendo influenciadas, modificadas e agregadas ao longo todo o processo de maltagem e de fabricação de cerveja (Figura 1), tornando a determinação de proteína seja um importante indicador de qualidade nos laboratórios das cervejarias e malte para a inspeção de rotina de entrada e controle de processo, sendo amostrados geralmente as matérias primas, malte, mosto e cerveja.

                  Figura 1. Etapas da produção de cerveja (Carneiro, 2010)                    

FRAÇÃO NITROGENADA

       O conteúdo total de nitrogênio e suas várias frações são influenciadas principalmente pela qualidade da matéria prima, principalmente pela degradação enzimática das proteínas ao longo do processo de produção da cerveja. O método Kjeldahl é o mais comum para determinação de nitrogênio, cujo processo é baseado na digestão prévia da amostra (oxidação de compostos água, dióxido de carbono e amônia), seguida da destilação de NH₃ (amônia) em uma solução de ácido bórico, e finalmente titulação para determinação do teor de amônia. (MEBAK, 2012)

        A fração de nitrogênio total (950 – 1150 mg/l) no mosto é composto de 22% de nitrogênio de alto peso molecular (2% de nitrogênio coagulável), 18% de médio e 60% de baixo peso molecular com 34% de nitrogênio formaldeído e 22% de nitrogênio amino livre (FAN).

      Dentre as modificações das frações nitrogenadas ao longo do processo, tem-se o aparecimento do nitrogênio solúvel, desmembrado no processo de mosturação a partir do nitrogênio total. Quanto maior a atividade enzimática na degradação de proteínas durante a maltagem maior será o valor de nitrogênio solúvel.

NITROGÊNIO COAGULÁVEL

      A fração nitrogênio coagulável é composta basicamente de proteínas de alto peso molecular, principalmente a albumina e a globulina, sendo que a remoção desses compostos é desejável para a qualidade do produto final. A remoção ocorre principalmente durante a fervura do mosto, com a coagulação do material nitrogenado (também chamado de proteína térmica coagulável) que se refere a formação de flocos através do processo de fervura. A coagulação é afetada por fatores físicos e tecnológicos como temperatura e intensidade de fervura do mosto, pH, dosagem de lúpulo e agitação.

       De maneira geral, quanto maior o tempo e intensidade de fervura, mais eficiente será a coagulação, tornando o nível de nitrogênio coagulável no mosto acabado um indicador importante para a caracterização da eficiência processo de fervura do mosto.   Mostos com valores de pH ácidos (alterações por crescimento microbiano), fornecem resultados de nitrogênio coagulável mais elevados.

         O teor de nitrogênio coagulável no mosto antes do aquecimento está na faixa de 35-70 mg/l e é reduzido durante a fervura até 15-25 mg/l com um ótimo recomendado valor de 15-18 mg/l (Willaert & Baron, 2001). Baixo teor de nitrogênio coagulável é benéfico para uma boa estabilidade coloidal da cerveja, entretanto, um teor elevado contribui para redução da sua estabilidade, apesar de promover a estabilidade da espuma (pela precipitação de proteínas com polifenóis). Além de prejudicar o produto final, altos teores de nitrogênio coagulável pode causar entupimento dos poros da membrana da levedura nas etapas seguintes de fermentação e maturação.

PADRÃO DE QUALIDADE PARA ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS

          A EBC (European Brewery Convention) ou Convenção Europeia de Cervejas é uma associação criada em 1947 para estimular o desenvolvimento técnico e científico das cervejas. As análises desenvolvidas pela EBC têm como objetivo padronizar estabelecer padrões para indústria cervejeira, garantindo qualidade, consistência e segurança de bebidas à base de malte e seus ingredientes.  Em associação com a EBC, a American Society of Brewing Chemists (ASBC) e a Mitteleuropãische Brautechnische Analysen Komission (MEBAK) se dedicam a alcançar métodos de análises aprovados e certificados.            

       Os métodos internacionais são embasados nos métodos analíticos da ASBC e MEBAK, elaborados em acordos entre a ASBC e a EBC. Esses métodos são certificados e validados através de ensaios de proficiência estabelecidos pela EBC. As análises físico-químicas realizadas nas cervejarias para controle de qualidade da produção industrial da cerveja seguem os métodos internacionais estabelecidos pela EBC e são aprovados pelo órgão fiscalizador brasileiro, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA).

DETERMINAÇÃO DE NITROGÊNIO COAGULÁVEL

       A determinação de nitrogênio coagulável é baseada no princípio da precipitação do nitrogênio de alto peso molecular presente no mosto por fervura da amostra por 5 horas a 105-108°C. Depois desse procedimento a amostra é analisada usando o método Kjeldahl (Bamforth,2016).  

         O princípio do teste se baseia no fato da fervura prolongada do mosto promover a coagulação dos compostos orgânicos nitrogenados, que após separação por filtragem, o nitrogênio coagulável é determinado de acordo com o método Kjeldahl.  Algumas cervejarias utilizam um agente acelerador de coagulação com objetivo de reduzir o tempo de fervura.

       Para fervura da amostra é utilizado o banho de glicerina, modelo TE-182, que foi desenvolvido para o aquecimento amostras em temperatura superior a 100°C (temperatura de ebulição da água). O equipamento possui circulação interna através de bomba de bronze, que garante um aquecimento (range de temperatura: Ambiente +7°C a 150°C) eficiente e homogêneo, assegurando a precisão do resultado final da análise.

         Posteriormente, para a determinação de nitrogênio, a amostra é digerida utilizando o bloco digestor macro com touch screen, modelo TE-0081/50, e galeria exaustora, modelo TE-008/50-GE, neutralizador de gases – scrubber, modelo TE-152, seguida de destilação no destilador de nitrogênio automático, modelo TE-0366, ou destilador de nitrogênio, modelo TE-0364.

       Após a digestão e destilação, o nitrogênio amoniacal é obtido por titulação, com a bureta digital, modelo 9392050, ou titulador potenciométrico automático, modelo KEM-AT-710S.

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REFERÊNCIAS

Bamforth, C. W. (Ed.), Brewing Materials and Processes: A Practical Approach to Beer Excellence. 2016. Elsevier.

Carneiro, Diego Dias. Estudo Computacional da Etapa Fermentativa da Produção de Cerveja e Proposta de Uma Estratégia de Controle para o Processo. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Instituto de Tecnologia Programa de Pós-Graduação Em Ciência e Tecnologia de Alimentos. 2010

MEBAK Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1st Edition 2012.

Willaert, Ronnie. (2001). Wort boiling today. Cerevisia - Belgian Journal of Brewing and Biotechnology. 26. 217-230.