Día Mundial de la cerveza: la microbiología detrás de la bebida

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La cerveza es sin duda una de las bebidas más (sino la más) populares del mundo. Su fabricación data de miles de años atrás y hoy, 3 de agosto, nos unimos al #DíaMundialDeLaCerveza con un pequeño post acerca del actor principal en este maravilloso proceso, un proceso que no se limita a la mezcla de ingredientes, sino que incluye a un ser microscópico capaz de darle el toque final a la bebida: la levadura.

Algo de historia

Entre los años 1700 – 1100 AC, se empezaron a producir de manera accidental bebidas fermentadas. Pueblos egipcios, griegos, celtas, vikingos, romanos, chinos, entre otros; empezaron a producir bebidas fermentadas, lo curioso es que no sabían la ciencia detrás de esto, simplemente dejaban frutas y cereales al aire libre para permitir el proceso que hoy en día conocemos como fermentación. Como todo a lo largo de la historia, tomó años para ir perfeccionando la técnica, ya que antes se usaban las plantas de los pies para “machacar” los sustratos y se calculaban los tiempos de fermentación (una corta exposición con las levaduras no producía alcohol, mientras que un largo contacto producía bebidas desagradables), para así lograr entender cómo alcanzar mejores bebidas alcohólicas.

El actor principal: Saccharomyces cerevisiae

Las levaduras son microorganismos eucariotas (como los seres humanos) y unicelulares (conformadas por un sólo tipo de célula) que habitan casi cualquier superficie a nuestro alrededor.

Saccharomyces cerevisiae vista bajo un microscopio electrónico. Foto de Mogana Das Murtey y Patchamuthu Ramasamy.

Con el desarrollo de los lentes de amplificación por parte de Antoni van Leeuwenhoek (el padre de la microbiología), se pudieron ver por primera vez células levaduriformes. Cuando Leeuwenhoek las describe flotando en líquido azucarado, creyó que las formas ovaladas no eran nada diferente a partículas de almidón. Es decir que para el año 1775 se creía que las levaduras nada más eran un ingrediente sin vida, necesario para la creación de las bebidas alcohólicas.

No fue sino hasta 1860 que Louis Pasteur, a quien se le atribuye ser el padre de la Microbiología Industrial, publicó un informe completo acerca de la naturaleza del proceso. En pocas palabras, descubrió y documentó que sólo los microorganismos son capaces de transformar azúcares en alcohol y que las levaduras son seres vivos indispensables para la producción de etanol en condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno). Conozcamos un poco y de manera general acerca de los procesos de malteado y elaboración de cerveza:

Aunque la levadura sólo interviene en el último paso del proceso, sin ella, la transformación de azúcares del mosto no se puede llevar y por ende no habría alcohol.

Tipos de cerveza: levaduras tipo ale y lager

Dentro del género Saccharomyces spp. hay innumerables especies de levaduras que producen como producto final etanol a partir de carbohidratos. Dentro de las levaduras clasificadas en la categoría “ale”, se encuentran todas las cepas de la ya mencionada Saccharomyces cerevisiae, quienes son las más ampliamente conocidas en el mundo. La característica que las reconoce como tipo “ale” es que una vez en los tanques abiertos, esta levadura es capaz de subir a través del recipiente y realizar su proceso de fermentación en la parte de arriba del mismo. Esto facilita ampliamente su retiro y traslado a otro tanque para más ciclos fermentativos.

Por el otro lado se encuentran las levaduras tipo “lager”, cuya nomenclatura indica que realiza el proceso diferente a las tipo “ale”, ya que bajo ninguna condición es capaz de subir a la superficie a fermentar. S.pastorianus es la representante por excelencia de este tipo de levaduras y se sabe que surgió por hibridación entre S.cerevisiae y S.bayanus. Estas levaduras, a diferencia de las “ale” son capaces de metabolizar el azúcar melobiosa, que daría como resultado un producto característico.

Fermentación, la clave del producto final

Controlar el proceso de fermentación es clave para el fabricante, ya que determina las características organolépticas del producto final. Las variables críticas del proceso comprenden la cantidad y calidad de levadura, la composición y fuerza del mosto (sustrato previamente tratado), eventuales adiciones de oxígeno y zinc, temperatura y la geometría del fermentador.

La calidad del mosto depende a su vez de variables como la humedad y la adición durante la ebullición de azúcares como sacarosa, maltosa o sirope de maíz. Este posteriormente pasa por un proceso de clarificado que es clave y se debe llevar en tiempos adecuados para asegurar un sabor uniforme en el producto final.

Es importante que el fabricante de cerveza conozca la cepa de levadura con la que trabaja, ya que podrían variar unas de las otras en términos de necesidades. Por ejemplo, es clave administrar una cantidad suficiente de oxígeno para permitirle a la levadura sintetizar ácidos grasos insaturados y esteroles que conforman su membrana celular para de esta manera seguir multiplicándose y fermentando. Un elevado volumen de oxígeno administrado, sin embargo, puede causar una sobrepoblación de levaduras que modificarán a su vez las características del producto final y dañarán el proceso.

Otra consideración crítica del proceso consiste en que una vez las levaduras han transformado los azúcares del mosto en etanol, se van a agrupar generando lo que se conoce en la industria como “flóculos”, los cuales permanecen en la parte de arriba o abajo del tanque y facilitan su retiro y posterior clarificación. Si este proceso se da de manera prematura, antes de finalizada la fermentación, el proceso se echó a perder.

Sustancias indeseadas en el producto final

Las levaduras no sólo producen etanol y dióxido de carbono (CO2) durante el proceso; también pueden generar glicerol, dicetonas (VDK’s, por sus siglas en inglés), otros alcoholes, ésteres, ácidos grasos de cadena corta, ácidos orgánicos y sustancias sulfúricas. De estas, son de principal importancia las VDK’s, el diacetil y la pentanediona, responsables del sabor indeseable similar a mantequilla o a miel. Para controlar estas sustancias, se ha sugerido la adición de enzimas o manejo de calor.

Así concluímos este breve repaso por la Microbiología detrás de la cerveza, que resulta ser un mundo infinito de posibilidades y del cual permanecen en constante actualización quienes se dedican a esta labor. Eso es todo respecto a este pequeño aporte al Día Mundial de la Cerveza, ¡salud!

Bibliografía:

Alba-Lois, L. & Segal-Kischinevzky, C. (2010) Beer & Wine Makers. Nature Education3(9):17.

Bamforth Cw. Progress in brewing science and beer production. Annu Rev Chem Biomol Eng. 2017;8(1):161 176. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-chembioeng-060816-101450. Accessed Aug 3, 2018. doi: 10.1146/annurev-chembioeng-060816-101450.

Nicholas A. Bokulich, Charles W. Bamforth. The microbiology of malting and brewing. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2013;77(2):157-172. http://mmbr.asm.org/content/77/2/157.abstract. doi: 10.1128/MMBR.00060-12.

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Juan Camilo Mesa

Nutricionista Dietista y Microbiólogo de la PUJ. Junté grandes profesionales para hacer de este Portal, el medio más representativo del país en cuanto a educación en ciencia se refiere. Me siguen en Twitter y LinkedIn.

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