Técnicas microbiológicas para el análisis de la cerveza

1. Introducción

Según el RD 678/2016 de diciembre (2016), la cerveza es un alimento obtenido por la acción de unas levaduras seleccionadas para fermentar el mosto cervecero a partir de la materia prima natural.

Este alimento, con más de 6000 años de antigüedad y ubicado en la antigua Mesopotamia de Oriente Medio, fue transmitido de los sumerios a los babilonios hasta llegar al continente europeo (Fonseca, 2007; Joshua, 2021). Un reconocimiento que, según García (2014), pudo estar relacionado a las características de la cerveza, como el pH ácido, ausencia de oxígeno y presencia de etanol, que favorecían la ausencia de contaminantes que eran comunes en otros alimentos. 

Gracias a su expansión y su auge, en 2020 España se convirtió en el tercer país productor de cerveza a nivel europeo y el décimo a nivel mundial con 34.69 millones de hL respectivamente (Asociación de cerveceros de España, 2022).

Sin embargo, a pesar de los avances tecnológicos, mejora continua y cambios legislativos en la industria cervecera, esta sigue teniendo que lidiar con la contaminación microbiológica. Algunos ejemplos de ella para Fronce (2005), son las especies de Lactobacillus y Pediococcus, que ocasionan el 90 % de las alteraciones organoléptica en el producto, y los Bacillus cereus y B.licheniformis, causantes de intoxicación en la salud humana (IVAM, 2014).

Por ello, la industria cervecera ha desarrollado una serie de medidas que ayuden a controlar a lo largo de la cadena de elaboración este problema y, en caso de padecerlo, poder actuar para solventarlo lo más rápido posible.

2. Propuestas de intervención

Para el desarrollo de estas medidas, las empresas destinadas a su fabricación deberán crear un sistema de Análisis de Peligros y Puntos Críticos que esté acompañado por el Reglamento (CE) No 178/2002 y Reglamento (CE) No 852/2004.

2.1. Elaboración de la cerveza

Una vez establecido el sistema, tal y como se ve en la figura 1, se visualizará de forma ordenada, cada una de las etapas del proceso para obtener la cerveza en la industria cervecera.

1. Recepción de la materia prima: Recogida de los ingredientes principales (cebada, malta y lúpulo), adjuntos (arroz, maíz o mijo) y agua de la red de suministro según el RD 140/2003, 2003 (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, 2014).
2. Malteado: Obtención de la malta a través de la humidificación de la cebada para activar sus enzimas y, posteriormente, aplicar un tratamiento de secado y tostado a elevada temperatura.
3. Molienda: Reducción del tamaño de la malta mediante unos molinos.
4. Brassage: Cocción del producto anterior, el cual se le adicionará el lúpulo y los adjuntos deseados (arroz, mijo o maíz) a temperatura ligeramente elevada durante unas horas.
5. Whirlpool: Enfriamiento del mosto y separación de las partículas no degradadas en este.
6. Fermentación: Etapa muy importante, ya que introducirá las levaduras deseadas al mosto para generar alcohol y CO2.
7. Guarda: Almacenamiento prolongado del mosto fermentado, entre 0 – 5ºC, para reducir la actividad de las levaduras, madurar la cerveza y precipitar los compuestos no degradados (de Mesones, 2014).
8. Filtración: Etapa alternativa que clarifica la cerveza mediante el descenso de la temperatura.
9. Pasterización: Aplicación de temperatura ligeramente elevada durante un periodo de tiempo corto para eliminar cualquier microorganismo indeseado en la cerveza.
10. Envasado: Introducción de la cerveza final al envase. Según su formato puede ser en lata, botellín, botella o barril.

2.2. Objetivos

El objetivo general del trabajo consistirá en conocer cuáles son los análisis microbiológicos necesarios para controlar la calidad microbiológica de la cerveza. Un objetivo que describiremos a través del planteamiento de otros más específicos:

• Ubicar en qué parte del proceso se deben recoger las muestras de interés.
• Definir qué técnicas se deben usar en el laboratorio.
• Describir el fundamento de estas técnicas.

2.3. Metodología

Para el desarrollo del trabajo, hemos utilizado la revisión bibliográfica de páginas web, artículos de revista, informes, estudios científicos y reglamentos del Boletín Oficial del Estado (BOE) como metodología. En dicho boletín, se ha tenido en cuenta el Reglamento (CE) No 178/2002 y Reglamento (CE) No 852/2004, así como de los siete principios básicos del Análisis de Peligros y Puntos Críticos, para situar en un contexto real la actuación del personal de laboratorio en una empresa ficticia, con el fin de analizar microbiológicamente la cerveza y controlar su calidad.

2.4. Desarrollo

En este punto, explicaremos las actividades que deberá de realizar el personal de laboratorio de nuestra empresa ficticia para controlar la calidad microbiológica de la cerveza.

2.4.1 Recogida de las muestras

Antes de la recogida de las muestras de interés, estas serán clasificadas como:

• Muestras diarias: Muestras recogidas todos los días porque requiere de un control mucho más riguroso que el resto.
• Muestras semanales: Son las muestras recogidas una vez a la semana.
• Muestras mensuales: Son las muestras recogidas una vez al mes.
• Muestras aleatorias: Son muestras recogidas al azar por el personal en algunos puntos críticos y aquellas sujetas a variables que no puede controlar por completo la empresa

Conocida su clasificación y el diagrama de flujo, consideraremos que nuestras muestras de interés sean:

1. Muestra del mosto (muestra aleatoria)
2. Muestra de levadura (muestra semanal)
3. Muestra en los tanques de fermentación (muestra diaria)
4. Muestra en los tanques de Guarda (muestra semanal)
5. Muestra en la etapa de la filtración (muestra diaria)
6. Muestra de la cerveza final (muestra semanal)
7. Muestra de la cerveza pasterizada (muestra diaria)
8. Muestra de la Llenadora (muestra diaria)
9. Muestra de la cerveza envasada (muestra diaria)
10. Muestra del agua empleada (muestra mensual)
11. Muestra de los camiones cisterna y a granel (muestra aleatoria)
12. Muestra de la maquinaria (muestra mensual)

2.4.2 Análisis microbiológicos para el control de la calidad de la cerveza

• Recuento celular: Técnica que cuantifica el número de células totales de levadura, seleccionada por la empresa, procedente de los tanques de levadura, fermentación y guarda.
• Viabilidad de las células: Procedimiento que cuantifica el número de células muertas de levadura, utilizando el azul de metileno como colorante. Las muestras procederán de los tanques de levadura y de fermentación.
• Contaminación: Técnica que determina si existe o no presencia de microorganismos indeseados en los tanques de levadura, fermentación, guarda y mosto (sin levadura), utilizando las placas de cultivo: Compact Dry TC, Compact Dry YM, Difco – WL-Nutritional, Difco – WL- Diferential Medium y Medio Raka Ray (Erazo Vargas & Aguilar, 2017; Condalab, 2022; Taylor scientific, 2022; Fisher scientific, 2022). En caso de existir contaminación, se utilizarán las siguientes pruebas para clasificar e identificar los microorganismos.
  • Prueba de la catalasa: Ayuda a conocer si posee la enzima catalasa que degrada el peróxido de hidrógeno.
  • Prueba de la oxidasa: Ayuda a conocer si el microorganismo es aerobio o anaerobio facultativo debido a un citocromo que produce agua o peróxido de hidrógeno.
  • Tinción de Gram: Nos Ayuda a clasificar las bacterias mediante su pared celular, en Gram positivas o negativas a través de la tinción, con cristal violeta y safranina como colorantes.

Sabiendo que nos encontramos en la industria cervecera y que los resultados anteriores dan presencia de contaminación, hemos elaborado una tabla (Tabla 1), utilizando las aportaciones de Martin L. (2016), que recoge los microorganismos que generan un impacto negativo en la cerveza y salud del ser humano.

• Filtración en profundidad: Con una bomba de vacío se filtrarán las muestras líquidas del tanque de filtración, guarda, entrada al pasteurizador, cerveza pasterizada, llenadora, barrilles, agua de brassage, camión cisterna y camión a granel, para introducir cada filtro en el medio de cultivo indicador (Raka ray y WL diferencial) que favorece el crecimiento de las bacterias aerobias a temperatura ambiente (Martín, 2016; Microkit, 2016).
• Análisis de superficies: Técnica que recoge muestras de la maquinaria de interés para posteriormente introducirlos en el medio NBB-B y determinar si el sistema de limpieza ha sido efectivo (DÖHLER, 2022).
• Estabilidad del producto: Determina si el producto final es capaz de soportar condiciones ambientales inapropiadas durante un almacenamiento prolongado para observar si mantiene sus propiedades organolépticas y microbiológicas (Ros Pérez, 1980).

2.5.2 Seguimiento y evaluación

Con el fin de llevar a cabo un control microbiológico adecuado, elaboraremos para nuestra empresa ficticia con producción continua, un calendario semanal compuesto por 3 turnos de 8h cada uno (turno de mañana, turno de tarde y turno de noche) que planificará cada una de las actividades descritas anteriormente.

A su vez, se deberá de seguir un registro de cada actividad para, en caso de contaminación, tomar las medidas oportunas y solucionar el problema de forma rápida y eficaz.

3. Conclusiones

Como hemos podido observar, la cerveza fue abriéndose paso en la dieta del ser humano hasta llegar a la actualidad y, en su recorrido, esta fue experimentando una serie de modificaciones para hacer frente a un factor muy problemático para la industria alimentaria y salud humana, la contaminación microbiológica.

Estos cambios ayudaron a localizar los puntos críticos de la cadena de elaboración, donde la contaminación microbiológica puede aparecer. En nuestro trabajo, estos puntos se encuentran en los tanques de levadura, tanques de fermentación, tanques de guarda, llenado de los envases y el propio producto final.

De todos ellos, el punto más importante a controlar es la etapa de la fermentación porque es cuando se introduce la levadura seleccionada por la empresa al mosto cervecero, que posee las condiciones ambientales óptimas para su crecimiento. Un hábitat que también es idóneo para algunos microorganismos indeseados como las bacterias ácido – lácticas, ácido – acéticas, enterobacterias, Pectinatus, Zymomonas, levaduras salvajes, Clostridium perfringens, ... Que modifican organolépticamente la cerveza y desencadenan, por tanto, un daño en la salud del consumidor y grandes pérdidas económicas para la empresa.

Así pues, teniendo en cuenta que la mayoría de las muestras de interés son líquidas, hemos observado que las técnicas microbiológicas más utilizadas por la industria cervecera son los análisis de filtración y de contaminación, cuyo objetivo cuantifica e identifica todos los microorganismos indeseados que pudieran afectar tanto al producto como a la salud humana. Entre ellos, los Lactobacillus, Pediococcus y las levaduras salvajes, son los más comunes de encontrar por resistir el pH ácido, etanol, ausencia de oxígeno y tratamiento térmico aplicado en la pasterización.