Avaliação da hidrólise enzimática para produção de cerveja com baixo teor de glúten: influência nas características da cerveja

Abstract

Este estudo teve como objetivo principal otimizar a produção de cerveja com baixo teor de glúten através da aplicação da enzima prolil endopeptidase de Aspergillus niger (AN-PEP), buscando maximizar a redução do glúten e minimizar o impacto sobre as características físico-químicas e sensoriais da bebida. A metodologia envolveu a produção de cervejas em escala laboratorial, na qual a enzima AN-PEP foi adicionada em diferentes etapas do processo (início da mosturação, início da fervura, após fervura e após fermentação), além de um controle sem adição enzimática. Foram também investigados diferentes perfis de mosturação para otimizar a ação enzimática. A eficácia da AN-PEP foi avaliada por meio de ensaio imunoenzimático (ELISA) para quantificação de glúten, e seu impacto foi analisado por meio de parâmetros como cor, extrato (°BRIX), amargor, teor alcoólico e estabilidade da espuma. Os resultados demonstram que a enzima AN-PEP é altamente eficaz na hidrólise de proteínas do glúten, promovendo a redução do teor de glúten para níveis regulatórios de "baixo teor de glúten" (< 20 mg/L) em diversas condições de aplicação. As estratégias de adição da enzima no início da mosturação (13.28 mg/L) e no início da fervura (19.64 mg/L) foram particularmente eficientes. No entanto, a redução significativa do glúten só foi detectada após a etapa da fermentação, evidenciando as complexidades analíticas do método ELISA. Em relação às características físico-químicas, a aplicação da AN-PEP não comprometeu de forma significativa a cor, o extrato e o amargor da cerveja final, com apenas pequenas e aceitáveis variações no teor alcoólico. A estabilidade da espuma, no entanto, mostrou-se um atributo sensível à ação da enzima. Adições durante a mosturação e após a fermentação resultaram em uma degradação significativa da espuma, enquanto a inclusão da enzima no início da fervura e após a fervura preservou a estabilidade. A inativação térmica da enzima a 100°C foi identificada como o fator chave para a preservação da espuma nessas condições. Em conclusão, a tese demonstra a viabilidade técnica da produção de cervejas com baixo teor de glúten utilizando a enzima AN-PEP. A principal contribuição deste trabalho é a comprovação da importância crítica do ponto de adição da enzima no processo, onde as estratégias de adição no início ou após a fervura se mostram as mais promissoras para equilibrar a eficácia na redução do glúten com a manutenção de atributos de qualidade essenciais, como a estabilidade da espuma.

This study aimed to optimize the production of low-gluten beer by applying the Aspergillus niger prolyl endopeptidase (AN-PEP) enzyme, seeking to maximize gluten reduction and minimize the impact on the beverage's physicochemical and sensory characteristics. The methodology involved producing ale-type beers on a laboratory scale, where the AN-PEP enzyme was added at different process stages (start of mashing, start of boiling, post-boiling, and post-fermentation), in addition to a control without enzymatic addition. Different mashing profiles were also investigated to optimize enzymatic action. The effectiveness of AN-PEP was evaluated using an immunoenzymatic assay (ELISA) for gluten quantification, and its impact was analyzed through parameters such as color, extract (°BRIX), bitterness, alcohol content, and foam stability. The results demonstrate that the AN-PEP enzyme is highly effective in hydrolyzing gluten proteins, promoting the reduction of gluten content to regulatory "low-gluten" levels (< 20 mg/L) under various application conditions. Enzyme addition strategies at the start of mashing (13.28 mg/L) and the start of boiling (19.64 mg/L) were particularly efficient. However, a significant reduction in gluten was only detected after the fermentation stage, highlighting the analytical complexities of the ELISA method. Regarding physicochemical characteristics, the application of AN-PEP did not significantly compromise the color, extract, and bitterness of the final beer, with only small and acceptable variations in alcohol content. Foam stability, however, proved to be a sensitive attribute to the enzyme's action. Additions during mashing and post-fermentation resulted in a significant degradation of foam, while inclusion of the enzyme at the start of boiling and post-boiling preserved stability. The thermal inactivation of the enzyme at 100°C was identified as the key factor for foam preservation under these conditions. In conclusion, the thesis demonstrates the technical feasibility of producing low-gluten beers using the AN-PEP enzyme. The main contribution of this work is the proof of the critical importance of the enzyme's addition point in the process, where strategies of adding it at the start of or after boiling emerge as the most promising for balancing effective gluten reduction with the maintenance of essential quality attributes, such as foam stability.