Aromas en la cerveza: Etanol, Co2… y algo más.

A todos nos han contado lo mismo. Una ecuación que resume la actividad fermentativa de la levadura, que de tan sencillo que la expresa, da pura risa:

Glucosa + Levadura = Etanol y CO2.

Es un buen esquema, pero es del todo irreal. Ni el mosto es Glucosa, ni la cerveza es Etanol y CO2, afortunadamente. La cerveza tiene sus propios sabores y aromas, y una sensación en boca característica. Por ello algo más real sería hablar de esta ecuación desde el punto de vista cervecero, y concretar que:

Mosto* + Zn + O2 + Levadura = Nuevas Cls de Levadura + CO2 + Etanol + Compuestos Aromáticos y Otros restos No Fermentados

*(Azucares fermentables, aminoácidos y microelementos)

Y es que lo que hace que la cerveza sea cerveza y no agua con alcohol es precisamente todo lo que la levadura deja en ella, ya sea por no haberlo consumido, o por haberlo producido.

Casi todos esos componentes (la inmensa mayoría) no saben a nada, pero le aportarán a la cerveza su característico tacto en boca y su color. Son sobre todo las proteínas y los ácidos grasos residuales.

Pero una pequeña cantidad de esos compuestos tienen un gran impacto en el sabor y aroma (Flavor en inglés y Flavór acentuado fonéticamente en la “o” en castellano; se considera así al conjunto de olor y sabor de una sustancia o alimento en la ciencia alimentaria). ¿Por qué? Pues porque pequeñas o en ocasiones minúsculas cantidades de estos componentes son muy fácilmente reconocidas por nuestros sentidos. Vamos, que saben y huelen mucho, tanto que para nuestro cerebro, representan como sabe y huele la cerveza.

Algunos de esos compuestos tienes aromas muy agradables, que el ser humano disfruta y que por ello se consideran deseables en nuestra birra, otros por el contrario resultan un poco fuertes, ásperos o directamente desagradables, por lo que se consideran inadecuados en nuestra cerveza.

En inglés se hace referencia a los aromas agradables o deseables como Flavors y a los desagradables o inadecuados comoOfflavors.

Hay que entender que un  offlavor es un aroma o sabor inadecuado (no es desagradable per se, pero se considera que no debería estar en la birra) o desagradable, pero que este no tiene porqué venir necesariamente de una contaminación.

Como cerveceros caseros deberíamos hablar de contaminaciones solo cuando tengan su origen en un microorganismo que no debería estar en nuestro mosto, pero que de algún modo se ha colado allí. Una invasión de furbys ya sean hongos o bacterias.

Pero muchos offlavors no vienen de furbys traicioneros colados en tu fermentador, ni de París. Proceden de la propia elaboración cervecera, por limpia o higiénica que esta haya sido. Del propio proceso fermentativo.

Como decía, algunos de estos compuestos los produce la propia levadura si las condiciones de la fermentación son inadecuadas o si esta ha sido incompleta, y otros pueden proceder de la oxidación de los componentes de la misma cerveza, o de otros factores como el enranciamiento, sabores aportados por recipientes (transferencia contenido-continente, se llaman)… etc. En todos esos casos, ningún microorganismo ha sido el culpable, pero nuestra cerveza no es agradable de beber.

Afortunadamente hay esperanza. Todos estos aromas y sabores se pueden reconocer con un poco de práctica y casi todos tienen un origen que puede ser identificado y las causas que los provocaron corregidas en futuras elaboraciones. Incluso algunos podrán ser eliminados de la propia cerveza, mira tú que suerte.

Hoy vamos a hablar de una parte de esos aromas. Desafortunadamente solo de unos pocos, ya que el tema da muchísimo de si y puede ser un tema farragos si no eres un experto en bioquímica. Pero de los que voy a hablar sí que son muy frecuentes.

Esos aromas, deseables algunos e indeseados otros, son producidos por la propia levadura en el transcurso de cualquier fermentación de forma normal y natural. Algunos queremos que se queden, porque juntos representan el perfil aromático de nuestra birra. Otros deseamos que desaparezcan, porque arruinarían ese mismo perfil. Pero no vienen de ningún otro sitio que de la actividad metabólica de nuestra leva.

¡Se acabó de hablar siempre de contaminaciones! ¡Hay que hablar con propiedad y el termino usado en la industria alimentaria para algo que desvirtua o arruina el perfil organoléptico de un alimento y que no es producido por una contaminación es ALTERANTE! y de alterante, alteración…

Empezando por el principio, ¡hablemos un poco de metabolismo!.

Vamos al principio de todo. La levadura. ¿Qué sorpresa que te hable de ella, eh? Pero es importante que te lleve al principio de todo. Al momento en que empieza la fermentación y la levadura comienza a producir subproductos (restos de su actividad metabólica), Mientras come glucosa para obtener energía para si misma.

Porque algunos de esos subproductos no dan sabor ni olor y no somos conscientes de su presencia en ningún momento, aunque estén en grandes cantidades, pero otros son muy volátiles y se detectan enseguida, como aromas claros y a menudo, preocupantes. Y llega esa clásica sensación incomoda que da paso al temor de los temores…¿Se habra contaminado mi birra?.

Por eso es importante que entiendas que todos estos productos de los que vamos a hablar a continuación se producen siempre, en todas las fermentaciones sanas, pero no siempre los detectamos, porque lo normal es que la misma levadura que los ha fabricado mientras transformaba glucosa en alcohol y CO2 para nosotros y energía para si misma, los reabsorbe y los haga desaparecer al final.

El problema viene cuando la levadura no consigue terminar el trabajo, pro malas condiciones o falta de tiempo. Y entonces pasan a nuestra cerveza… pero vamos al lío…

La levadura, en realidad no hace cerveza. O no lo hace conscientemente. Ella simplemente consume nutrientes y excreta residuos y subproductos, y nada más.

Con el tiempo y la mera prueba y error, hemos sido nosotros los que hemos aprendido que en las circunstancias adecuadas, empleándola de un modo concreto, a una temperatura determinada y alimentándola con un tipo concreto de alimento, lo que queda después de su actividad, es cerveza. ¡Eureca!

Bien, la leva solo se alimenta, solo lleva a cabo sus funciones fisiológicas. Pues a ese camino por el cual un ser vivo desempeña sus funciones consumiendo nutrientes y excretando residuos y subproductos se le llama, en bioquímica, metabolismo. Y la levadura, como cualquier hijo de vecino, lo que hace es transformar glucosa en energía, para llevar a cabo sus funciones. Igualito que tu y que yo.

Al inicio de la fermentación nosotros hemos aportado un mosto rico en nutrientes (azucares fermentables, aminoácidos, Zn y oxigeno), hemos adecuado la temperatura y hemos sembrado una cantidad adecuada de levadura.

Lo primero que ocurre es que esas células de levadura comienzan a consumir sus propias reservas de energía, el famoso glucógeno, y a consumir oxígeno. De momento nada de consumo de fermentables.

Gracias a esto la levadura pone a punto sus membranas celulares. Estas están compuestas sobre todo de lípidos (grasas) y por ello la levadura necesitará sintetizar ácidos grasos suficientes como para adecuar la fluidez de sus membranas al medio en el que se encuentra: a su osmosis y a su temperatura (y más adelante a la cantidad de alcohol que halla presente en el medio).

Si no lo hace, la absorción de nutrientes no se puede llevar a cabo. Si no adecua sus membranas al medio, la levadura no puede comer, no puede multiplicarse y no puede hacer cerveza de forma adecuada.

Así, cuanta mayor densidad tenga un mosto, mayor será el consumo de oxigeno por parte de la levadura. Además la fluidez de la membrana tiene que estar adaptada a la temperatura a la que esta fermentado, haciendo ácidos grasos más o menos saturados (con más o menos ramificaciones) en función de qué sea lo que necesite aportar a la membrana, si aumentar o disminuir la fluidez de estos (no olvidemos que los ácidos grasos son grasas y tienen puntos de fusión bajos, es decir, temperaturas a las que son sólidos y temperaturas a las que son líquidos más bajas que el agua. Todos hemos visto una botella de aceite de oliva semisólida con el frío, a una temperatura muy superior a la de congelación del agua).

Una vez hecho esto, la levadura comienza a consumir, ahora si, fermentables. Lo primero que consume, de largo, es la glucosa. ¿Por qué? Porque esta molécula es tan sencilla y energéticamente rentable y la levadura esta tan superespecializada en absorberla, que no requiere esforzarse, no requiere gastar energía para su transporte a través de la membrana.

Así que la glucosa es lo primero que la levadura consume. Pero esta solo forma cerca de un 10 a 14% de los fermentables del mosto todo malta (habrá más, si se la añades tu, querido Homebrewer). Después de esta los siguientes fermentables en ser consumidos son la fructosa, la sacarosa y la maltosa. Esta última supone cerca del 50% de los fermentables del mosto.

De entre estas, fructosa y sacarosa también son relativamente fáciles de consumir, pero maltosa y la más compleja maltotriosa son aún más trabajosas de metabolizar. De hecho maltortiosa es el polisacarido más complejo de metabolizar de todos para la levadura y por ello las variaciones en la capacidad de atenuación propia de cada cepa depende de la capacidad de la levadura en metabolizar la maltotriosa.

A más complejo es un azúcar, se ha de gastar más energía para poder obtener la energía que contienen. Hay que pagar antes de cobrar. Vamos, que son menos rentables desde el punto de vista energético.

Además de eso, por cada molécula de glucosa absorbida, se obtiene mucha más energía si esta es rota en presencia de oxigeno (metabolismo aerobio) que sin su presencia (metabolismo anaerobio o fermentación alcohólica). Por ello si puede elegir hacerlo, la levadura prefiere vivir en presencia de oxígeno.

Gracias a estos factores, en caso de haber una gran presencia de oxigeno, la levadura produce tan solo pequeñas cantidades de alcohol. Vamos, casi no fermenta. Porque en ese caso la energía obtenida es mayor y puede multiplicarse más activamente, generando nuevas células de levadura.

Pero sorprendentemente, en presencia de grandes cantidades de glucosa, la levadura produce alcohol, aun en presencia de oxígeno. Vamos, que aunque haya oxigeno, si hay disponible mucha glucosa, la levadura si que fermenta. Esto se conoce como efecto Crabtree y es la razón por la que la levadura nunca deja de fermentar al 100% ni de producir aunque sea algo de alcohol. Se producirá fermentación alcohólica siempre que haya al menos un 0,4% de glucosa, aunque sea en presencia de oxigeno. (¡increible! que adaptación evolutiva tan memorable entre levadura y glucosa…).

Y por último, si hay disponible mucha, mucha glucosa, la levadura ve reducida su capacidad de absorber maltosa y maltotriosa y esa es la razón por la que añadir mucha glucosa desde el inicio de la fermentación puede dar lugar a fermentaciones incompletas y cervezas poco atenuadas. Lógico, ¿por que metabolizar algo muy costoso si se puede obtener energía de forma sencilla?

Ahora voy a hacer algo que acojona. Voy a ponerte una imagen con una ruta metabólica. Si ya se que es un royo, pero también se que quieres entenderlo, así que voy a  intentar explicarlo. ¡Animo!

METABOLISMO

Todo el royo va de energía. Da igual que la levadura absorba glucosa a que absorba fructosa, sacarosa o maltosa. Incluso maltotriosa. Todos los azucares se ha de convertir en glucosa antes de empezar.

Como puedes ver, la glucosa entra por la derecha, pasa a piruvato y de ahí puede o no transformarse en ácidos grasos, según necesidad.  Al principio de la fermentación, en la fase de latencia, se usara piruvato para hacer ácidos grasos y adecuar las membranas. ¡Ah y oxigeno! (eso no se muestra en la imagen).

Pero un poco más adelante, ese piruvato se usara para hacer Acetil CoA (acetil coenzima A, una molécula que está hasta en la sopa y que es super-mega-ultra importante en bioquímica, porque es impresindible como intermediario en muuuchos pasos metabolicos, donde una molecula A se transforma en otra molecula B.

Vamos, el sentido de la vida desde el punto de vista bioquímico.), que puede ser empleado en el Ciclo de Krebs (que toma el nombre de un tipo al que le dieron el premio novel de bioquímica por descubrir dicho ciclo y que es lo que ocurre cuando este AcetilCoA entra en la mitocondria, esa zona acotada verde oscura), en presencia de oxigeno (metabolismo aerobio; puedes ver como este entra por la derecha), para formar mucha energía. O puede usarse el piruvato para formar primero acetaldehido y luego alcohol, sin oxigeno, y obtener menos energía (metabolismo anaerobio o fermentación alcoholica).

No te agobies. Quédate con que de la glucosa se saca energía, o moléculas intermedias como el Piruvato y el AcetilCoA que si no las gastas para hacer energía, se pueden usar como pasos intermedios para sintetizar gaitas en muchas rutas metabólicas. Muchas de verdad.

Bien, ya te he introducido al Piruvato y al AcetilCoA. Me paro un instante a hablarte de la energía obtenible. Son todos esos “ATP” de color naranja del esquema. Son una unidad energética. Imagínatelo como una moneda con un relámpago dibujado en vez de la cara de un monarca. Usar el Piruvato para hacer AcetilCoA y luego romper este presencia de oxígeno para obtener energía produce 38 unidades de esta (ATP) y libera CO2 y Agua.

Romper ese Piruvato mediante fermentación anaerobia o alcohólica produce tan solo 8 ATP (vamos, mucha menos energía) y encima produce Alcohol y CO2 como residuos y el alcohol, es toxico. Vaya mal negocio. Pero vaya, no siempre hay oxigeno disponible.

Poder vivir en su presencia o en su ausencia es una buena adaptación, ¿no crees? Te pongo un ejemplo de otras formas de vida peor adaptadas a las condiciones de anerobiosis (ausencia de oxigeno)… nosotros. ¿sabes que nos pasa, verdad? Se consume el oxigeno en el ciclo de Krebs hasta agotarlo, entonces se activa algo de anaerobiosis, muy pobre, genera cristales de piruvato, que dan lugar a ácido láctico, las cuentas energéticas no salen, deja de susministrarse energía a los tejidos para las funciones celulares hasta que el metabolismo se colapsa y se detiene y entonces…cesan las funciones celulares… ¡Exacto, muerte!

Ten en cuenta que la levadura normalmente vive en la piel de las frutas, que a marchitarse, se descomponen permitiéndole alimentarse de sus fermentables en contacto constante con el oxigeno del aire. Pero poder seguir obteniendo energía si las cosas se tuercen y alguien cruelmente te mete en un fermentador de inox sin acceso al oxigeno, es una buena ventaja  evolutiva. A ella le iría mejor que a nosotros. Pequeña, la levadura, pero muy respetables sus habilidades…

Una pequeña anotación: muchos de los pasos que ves en el diagrama de una molécula a otra son flechas dobles. Eso quiere decir que en caso de necesidad la glucosa puede transformarse en ácidos grasos, o estos pueden deshacerse para conseguir glucosa, por ejemplo. Buena idea, ¿no crees? Poder volver atrás ayuda a no pillarse los dedos en ningún momento…

Ya tenemos todo el temita claro, pero ¡tio! ¿Dónde demonios estan los aromas?

Bueno, te soltado todo este royo por dos razones. Una es que el  camino entre la glucosa y el alcohol no es una línea recta de un solo paso. Es un laberinto de rutas metabólicas. Según los factores que afectan a la levadura en tu mosto (como temperatura y composición del mosto) la levadura no está dedicándose a una sola ruta, sino que muchas rutas metabólicas dando productos diferentes están en marcha al mismo tiempo. Vaya, eso es lo que significa la palabra “metabolismo”…

La otra es que muchos de los aromas de los que vamos a hablar ahora provienen de pasos intemédios en alguna de esas rutas metabólicas de las que hemos hablado. Lo que tienes que entender es lo siguiente: La levadura siempre produce Acetaldehido, Diacetilo, Esteres, Fenoles… en todas las fermentaciones. La cuestión es que luego muchos de esos aromas desaparecen, porque cuando la levadura termina la fermentación, se dedica a eliminarlos, terminando esas rutas metabólicas que habían quedando incompletas y obteniendo por fin la energía acumulada en dichas moléculas.

Imagínalo de este modo. En plena fase de actividad metabólica hay tantas moléculas intermedias en el interior que algunas de esas se salen de la célula. Esta sigue trabajando, hasta que deja de obtener azucares sencillos del medio. Entonces comienza a reabsorber las moléculas de los pasos intermedios del metabolismo, para consumirlas también completando los pasos que le faltan para transformarlos en energía, porque los nutrientes se agotan y esta es cada vez más dificil de obtener.

La levadura cada vez tiene que gastar más para ganar menos, pero como se juega la vida en ello (sin energía no hay ni metabolismo ni vida) pues se afana pero que muy en serio en ello.

Y así es como se producen el Diacetilo, el Acetaldehido, los Esteres, los alcoholes superiores, los Fenoles… y tantos y tantos descriptores aromáticos o de sabor de la birra, que pueden arruinar el perfil de esta, o redondearlo.

Los esteres: Las frutas y las flores

table-of-esters-and-their-smellsžLos esteres son moléculas volátiles producto de combinar un alcohol y un ac. graso; al ser volátiles, son fácilmente percibidas como aromas y por ello son las moléculas responsables del aroma y en parte el sabor de muchas plantas, flores y frutas. žLa intensidad con que se perciben no depende de que sean más o menos numerosos en la cerveza, sino de su umbral de percepción sensorial para nuestros sentidos.

žPor ello unos pueden ser muy notables en cantidades muy bajas y otros no ser percibidos  en cantidades mucho mayores, así que los más numerosos no tiene por que ser los más percibidos.

žLa razón por la que hay tanta cantidad de esteres en la cerveza porque la levadura produce muchos alcoholes diferentes como subproductos de la fermentación y porque en esta hay grandes cantidades de AcetilCoA, que actúan como cofactor para unir los diversos alcoholes con los diversos ácidos grasos, necesarios para producir los diversos esteres posibles.

El ester más frecuente en la cerveza es el Acetato de Etilo. Afortunadamente tiene un humbral sensorial bastante alto porque su presencia en grandes cantidades se percive como aroma a disolventes, como la acetona o el esmalte de uñas. A pequeñas cantidades se percive como aroma a fruta, en concreto manzana madura y pera.

 Otro de los esteres más conocido y reconocible es el Acetato de Isoamilo. Produce ese característico aroma y sabor a banana. Es tipico en las Weissbier o Hefeweissen y muy habitual, en cantidades más discretas en muchas ales. Es inadecuado en estilos lager.

El Butirato de Etilo tambien es muy común. Produce  aromas frutas como la piña, las frutas tropicales y el algodón de azucar.

Solo con estos tres ya te haces una idea de por que cuando estas fermentado cerveza Ale y abres tu cámara de fermentación te vienen esos agradables aromas a frutas maduras. Te enlisto algunos más, pero ya te haces una idea de por donde van los tiros y por que los esteres son la principal marca de la casa que diferencia a ales y a lagers:

Hexanoato de Etilo: manzana roja, anís. Tambien rosas, hierva, piña, miel, platano…

Caprilato de Etilo: Floral, albaricoque, platano, pera, piña.

Acetato de Isobutilo: Papaya, manzana.

Lactato de Etilo: Afrutado, a fresa.

Propionato de Isoamilo: Piña, anis.

Acetato de Feniletilo: Manzana, miel, rosas.

Podríamos seguir, pero ya esta bien, ¿no? frutas, flores, miel…

Fenoles: Las especias

Hay muchos fenoles, pero los dos más habituales en la cerveza son aquel que produce notas a clavo, especiadas o incluso banana (4-vinil-guayacol) y los que producen aromas interpretados por mucha gente como medicinales: a hospital, esparadrapo, tirita, enjuague bucal o desinfectante (Clorofenoles).

El 4-vinil-guayacol (4VG ) es producido por muchas cepas de levadura para cervezas de trigo alemanas, y producen ese característico aroma especiado a clavo de olor gracias al metabolismo de su precursor, el ácido ferúlico, de forma habitual presente en la malta de cebada, pero en mayor cantidad en el trigo.  Alto contenido de trigo en la receta proveerá de una mayor cantidad de ácido ferulico; esto unido a un adecuado escalón proteolítico liberará más ácido ferúlico (una proteína constituyente de la pared celular de las plantas) al mosto, que posteriormente será transformado por una cepa adecuada en 4VG, en grandes cantidades.

El ácido ferúlico también puede se precursor de la vainillina, molécula que incluye un grupo fenol, y que aporta aromas a vainilla. Otras personas interpretan el aroma del 4VG como aromas especiados, a  pimienta o picantes.

Otro gran grupo de fenoles son los clorofenoles. Estos se producen por reacción del grupo fenol de algunos alcoholes y una molécula de cloro. Pueden producrise si hay restos de detergentes basados en cloro en el agua de elaboración cervecera, o si esta no ha sido declorada adecuadamente. Son los arriba mencionados como causantes de los aromas medicinales, a enjuague bucal o desinfectante.

Algunos fenoles son los responsables del sabor a humo de los alimentos ahumados. Aunque estos aromas son introducidos en la cerveza de forma consciente y voluntaria, algunos lúpulos también pueden aportar ciertas notas a humo.

Y ultimo están los polifenoles llamados taninos y que imparten a la cerveza un sabor amargo muy punzante y adherente al paladar al que definimos como astringente. Aunque tienen gran importancia en cervecería no los vamos a tratar, puesto que este artículo pretende hablar de los aromas y sabores producidos por la levadura.

Alcohol: El etanol y alcoholes superiores o fuseles

El alcohol más numeroso en la cerveza es el alcohol etílico o etanol. Es una alcohol de cadena corta, formado por un grupo alcohol unido a una cadena de dos carbonos. Pero en mostos de alta densidad y en especial si estos son fermentados a altas temperaturas puede producirse alcoholes de cadena más larga, llamados alcoholes fusel.

Esta en discusión, aunque se afirme siempre, que estos alcoholes son los responsables de la resaca. Lo cierto es que en cantidades menores pueden producir aromas agradables especiados y picantes a pimienta, canela o nuez moscada, y al niveles superiores pueden ser identificados como aromas penetrantes a disolvente y sensación de calor o quemazón en boca y garganta. Entonces son considerado altamente inapropiados.

...continua en la parte dos…

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Un comentario en “Aromas en la cerveza: Etanol, Co2… y algo más.

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