Surowcem wykorzystywanym przez browarnictwo jest m.in. jęczmień. Cechą charakterystyczną tego zboża jest obecność białek glutenowych, do których zaliczane są także hordeiny jęczmienia. Są one przyczyną choroby zwanej celiakią lub inaczej chorobą trzewną [5]. Występuje ona tylko u osób z predyspozycją genetyczną. Szacuje się, że na chorobę trzewną cierpi około 1% populacji [4]. Choroba ta jest najczęstszym zaburzeniem o podłożu genetycznym występującym u ludzi. Jej objawy kliniczne mogą być różne: przewlekła biegunka, nudności, wymioty, utrzymujące się uczucie zmęczenia, przewlekły ból brzucha, wzdęcia brzucha, gwałtowny ubytek masy ciała, przez co jej poprawne rozpoznanie jest bardzo utrudnione [9]. W wyniku choroby uszkodzone zostają kosmki jelitowe odpowiedzialne za absorbcje składników pokarmowych. Jedyną metodą leczenia choroby jest restrykcyjna dieta bezglutenowa przez całe życie. Powyższy problem rodzi potrzebę poszukiwania nowych metod produkcji piwa, które umożliwiłyby wyeliminowanie białek glutenowych z piwa [8].

Nowy produkt
    Największym problemem dla chorych jest identyfi kacja dozwolonych dla nich produktów żywnościowych. Producenci żywności wychodzą naprzeciw powyższemu problemowi i oferują nowe produkty dla ludzi dotkniętych celiakią [3].
    Polski rynek oferuje dostęp do bezglutenowego piwa. Piwo tego rodzaju można otrzymać dwoma sposobami, wykorzystać surowce niezawierające glutenu lub usunąć gluten w trakcie produkcji piwa. Produkt taki jest jednak droższy. Tradycyjne na polskim rynku piwa nie są badane pod kątem zawartości glutenu, który może znacznie różnić się dla poszczególnych marek.

Poziom glutenu
    Gluten może pochodzić jedynie z jęczmienia, ewentualnie z pszenicy. Podczas słodowania jęczmienia rośnie aktywność enzymów amylolitycznych i proteolitycznych modyfikujących skład ziarna. Ostateczny poziom białek lub ich „toksycznych” fragmentów jest kluczowy w zapewnieniu klienta o bezpieczeństwie spożywanego napoju. Dlatego też ważne jest prowadzenie badań mających na celu lepsze poznanie roli i ilości niepożądanych hordein jęczmienia i prolamin pszenicy w procesie produkcji. Słód stał się przedmiotem badań naukowców pod względem zawartości prolamin szkodliwych dla chorych na celiakię.
    W badaniach prowadzonych przez czeskich naukowców poddano analizie różne gatunki jęczmienia, słodu oraz piwa. Piwa poddane analizie na zawartość glutenu charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi wartościami. Poziom glutenu w surowych zbożach waha się w granicach 18-68 g/ kg. Po porównaniu różnych gatunków piwa pod względem koncentracji glutenu wynik przedstawiał się następująco:
    piwa bezalkoholowe < piwa typu lager < piwa typu stout < piwa pszeniczne.
    Surowe ziarno zawierało 50,4 ± 1,8g glutenu/kg, a opowiadający mu słód 68 ± 4 g glutenu/kg. Wyższy poziom glutenu w słodzie został potwierdzony w badaniach nad innymi rodzajami jęczmienia. Bilans glutenu został zbadany w czasie całego procesu produkcyjnego. Ilość białka maleje w czasie procesu produkcji w wyniku strącania białek podczas zacierania i fermentacji oraz adsorpcji na etapie stabilizacji piwa. Wg naukowców zawartość glutenu w piwie jest o około trzy rzędy mniejsza niż w surowym ziarnie jęczmienia. Bilans zmian zawartości glutenu na poszczególnych etapach produkcji piwa przedstawiono poniżej:
    słód > słodka brzeczka > brzeczka po chmieleniu > piwo > piwo stabilizowane. 
    Większość białek pozostaje w śrucie poekstrakcyjnej. Jedynie mała część glutenu przechodzi do brzeczki słodkiej – 1,75%. Niewielki spadek odnotowano po procesie gotowania z dodatkiem chmielu – 1,7%. Podczas procesu fermentacji pH spada, jest to przyczyną strącania polipeptydów i ich adsorpcji na powierzchni komórek drożdży. Tylko 0,21% początkowej zawartości glutenu pozostaje w piwie. Po procesie filtracji piwo zostaje poddane stabilizacji koloidalnej, dzięki czemu usuwane zostają białka i polifenole. Proces ten skutkuje w obniżeniu zawartości glutenu do poziomu poniżej 0,11% początkowej zawartości [6].

Metodyka badań
    Naukowcy wykorzystali do badania zawartości glutenu w piwie trzy metody, których wyniki znacznie się różniły. Jak podają, aby dobrze oszacować ilość niebezpiecznych dla chorych na celiakię białek i peptydów, należy przede wszystkim opracować dobrą metodykę analizy. Pozwoli to na dokładne podanie zawartości omawianych substancji i zapewni realne bezpieczeństwo klientom. W przypadku użycia metody wykazującej największe zawartości białek glutenowych tylko 30% badanych próbek było bezpiecznych dla chorych. Jak podają autorzy, nie ma jednak bezpiecznego piwa produkowanego z jęczmienia lub pszenicy w aspekcie maksymalnej dziennej tolerowanej dawki spożycia glutenu, która wynosi 10 mg. Prawo Komisji Europejskiej mówi, że za żywność bezglutenową można uznać produkty o zawartości glutenu do 20 mg/kg. Białka obecne w piwach są usuwane podczas produkcji ze względu stabilizacji produktu gotowego oraz hydrolizowane przez enzymy proteolityczne obecne na poszczególnych etapach produkcji. Pomimo że prolaminy zawarte w piwie są częściowo zhydrolizowane, to jednak wciąż obecne są peptydy „toksyczne” dla chorych na celiakię. Fragmenty te, bogate w prolinę, rozpoczynają szereg reakcji ze strony układu immunologicznego, co prowadzi do choroby zwanej celiakią [7].

Modyfikowane genetycznie czy niesłodowane?
    Konwencjonalne surowce mogą zostać wykorzystane, jeżeli genetycznie modyfikowane ziarna będą pozbawione genów odpowiedzialnych za produkcję gliadyn. Jednakże takie nasiona nie są jeszcze dostępne, w dodatku użycie żywności transgenicznej w wielu krajach jest zabronione.
    Modyfikacja enzymatyczna w celu redukcji glutenu może być poprowadzona dwoma sposobami. Mogą to być genetycznie modyfikowane drożdże, zdolne do ekspresji specyficznych enzymów zdolnych do rozkładu niepożądanych białek lub dodatek bezpośrednio w czasie produkcji enzymu – transglutaminazy. Metody te mają swoją zaletę, gdyż dzięki takiej metodologii piwo może być produkowane bez strat swoich naturalnych zalet smakowych.
    Inną metodą produkcji piwa bezglutenowego jest wykorzystanie zbóż bogatych w węglowodany, ale niezawierających glutenu. Należą do nich: amarantus, gryka, quinoa, sorgo, proso, kukurydza, ryż.
    Można też wykorzystać niesłodowane surowce, jednak brak rodzimych enzymów amylolitycznych musi zostać zrekompensowany dodatkiem enzymów z zewnątrz. Jest to jednak czynnik zwiększający koszty, podobnie jak brak substancji aromatycznych i barwnych, które musiałyby być dodane. Surowce takie są stosunkowo tanie, łatwo dostępne i nie wymagają dodatkowego wyposażenia, jak np. słodownia. Produkt taki nie jest jednak zgodny z niemieckim prawem czystości piwa i uchodzi za przypominający piwo [2].

Bezpieczny surowiec
    Technologia produkcji piwa bezglutenowego nie należy do najnowszych. Niektóre afrykańskie plemiona od 20 lat produkują piwo, bazując na sorgo i kukurydzy. Okazuje się, że gryka posiada duży potencjał do produkcji piwa bezglutenowego. Użyte mogą zostać nawet niełuskane ziarna. Łuski mogą posłużyć jako materiał fi ltracyjny kadzi filtracyjnej. Jak donosi literatura naukowa, optymalna wilgotność po 12 h namaczania w temp. 10°C wynosi 40-45%, a optymalna aktywność enzymatyczna może zostać osiągnięta, gdy kiełkowanie ziarna prowadzone jest w temp. 15°C przez 4 dni. Inne źródła proponują 4 dni namaczania, wilgotność na poziomie 47% oraz czas dojrzewania trwający 5 dni w temp. 17°C. Uzyskany w ten sposób słód charakteryzował się smakiem przypominającym toffi i lekko orzechowym aromatem.
    Jednym z najważniejszych problemów produkcji piwa z gryki jest bardzo mała aktywność enzymów, kilkukrotnie niższa w porównaniu do enzymów jęczmienia. W dodatku przez wysoką zawartość polisacharydów rośnie lepkość roztworu. Jednakże poprzez testy reologiczne zacierów dobrano optymalną metodę zacierania, a w badaniach pilotażowych udowodniono, że możliwym jest produkowanie piwa bezglutenowego z gryki [1].

Literatura:
[1] Brewing New technologies; C. W. Bamforth Published by Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Abington, Cambridge CB1 6AH, England; First published 2006, Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC ß 2006, Woodhead Publishing Limited.
[2] Celiac Disease, Beer and Brewing, Michael J. Lewis, Professor Emeritus of Brewing Science Department of Food Science and Technology, University of California Davis.
[3] Cichańska B.A., 2009., „Problemy z rozróżnianiem żywności bezglutenowej”, „Pediatria Współczesna. Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka 2009”, 11, 3, 117-122.
[4] Darewicz M., Dziuba J. 2007., „Dietozależny charakter enteropatii pokarmowych na przykładzie celiakii”, „Żywność Nauka Technologia Jakość”. (01), s. 5-15.
[5] Darewicz, Dziuba, Jaszczak: „Celiakia – aspekty molekularne, technologiczne, dietetyczne”, „Przemysł Spożywczy”, styczeń 2011.
[6] Immunochemical determination of gluten in malts and Beers; Food Additives and Contaminants;TFAC-2005-365.R1; 29-Mar-2006; Dostálek, Pavel; Institute of Chemical Technology, Prague, Department of Fermentation Chemistry and Bioengineering.
[7] Rozporządzenie Komisji (WSPÓLNOT EUROPEJSKICH) NR41/2009 z dnia 20 stycznia 2009 r. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, 21.1.2009, L 16/3.
[8] Swora E., Stankowiak-Kulpa H., Mazur M. 2009., „Dieta bezglutenowa w chorobie trzewnej”, „Nowiny Lekarskie” 78, 5-6, 324-329.
[9] Szajewska H., „Aktualności w diagnostyce celiakii”, „Pediatria Współczesna. Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka 2009”, 11, 3, 89-92, ISSN 1507-5532.
[10] [10] Celiac Disease, Beer and Brewing, Michael J. Lewis, Professor Emeritus of Brewing Science Department of Food Science and Technology, University of California Davis.

Autor: Leszek Jaszczak

Artykuł został opublikowany w magazynie "Agro Przemysł" nr 3/2012

Źródło fot.: www.sxc.hu