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El presente
artículo sobre levaduras fue confeccionado en base a bibliografías
consultadas sobre el tema más algo de lo que uno pudo asimilar en tantos
años de cervecería.
Este artículo está
hecho de la forma más sencilla y resumida que me ha sido posible ya que
sobre el tema se podrían escribir varios libros (muchísimas cosa
quedaron de lado, se podría retomar más adelante), de todas formas hay
términos que son difíciles de entender y de todas formas no hay ningún
problema en explicar los mismos en alguna consulta.
La idea es de que sea
entendible para todos en lo posible, de no ser así pido disculpas.
Ante cualquier duda
no duden en consultarme (lo que sepa se los paso...,... lo que no lo
averiguamos)
Hugo Walter SCHAUFLER
LAS
LEVADURAS ALGO SOBRE ELLAS
INTRODUCCIÓN
El
hombre viene sirviéndose de las levaduras desde hace muchos siglos para
fermentar zumos de frutas, para esponjar el pan y para hacer sabrosos y
nutritivos ciertos productos alimenticios.
Su
importancia es aún mayor hoy que en tiempos pasados, porque nosotros las
empleamos en los procesos fermentativos más diversos, y además, para
sintetizar ciertas vitaminas, grasas y proteínas partiendo de azúcares
sencillos y de nitrógeno amoniacal.
Se
sabe, además, que algunas levaduras causan enfermedades en las plantas y
en los animales y que otras alteran los alimentos y deterioran los
productos textiles y otros materiales.
Las
levaduras están muy difundidas en la naturaleza. Se encuentran en las
frutas, los granos y otras materias nutritivas que contienen azúcares;
en el suelo (especialmente en los viñedos y en los huertos), en el aire,
en la piel y en el intestino de los animales y en algunos insectos.
Se
diseminan por intermedio de portadores y por el viento.
Las
levaduras no contienen clorofila y, por consiguiente, dependen de las
plantas superiores y de los animales para obtener su energía, la cual
pueden conseguir por desasimilación oxidante aerobia o por fermentación
anaerobia.
Algunas son saprofitas (es decir, viven sobre materia orgánica muerta) y
otras parásitas (viven en otros seres vivos y a expensas de ellos).
Las
levaduras son, por lo general, organismos unicelulares, y se presentan
en formas muy variadas, desde las esféricas, ovoides y elipsoidales, a
las cilíndricas, que pueden ser muy alargadas y aun filamentosas.
Estas
formas, aunque diversas según las especies, son lo bastante
características para ser base de clasificación.
Su
estructura interna es compleja y se reproducen vegetativamente por
gemación o por fisión, y sexualmente por producción de esporas.
CLASIFICACIÓN DE LAS LEVADURAS
Durante muchos años, se han diferenciado las levaduras en grupos
utilitarios, teniendo en cuenta las actividades que desarrollan los
cultivos que se emplean en las fermentaciones industriales.
Así
se distinguen comúnmente las levaduras verdaderas, falsas, naturales,
altas y bajas. Estas denominaciones tienen poco significado científico,
porque los grupos a que se refieren no ofrecen caracteres morfológicos,
reproductores o fermentativos constantes. Algunas levaduras pueden
pertenecer a más de uno de estos grupos, sin embargo, los definiremos
brevemente porque todavía se emplean corrientemente en la práctica
industrial.
LEVADURAS INDUSTRIALES O CULTIVADAS
Se
denominan levaduras verdaderas las que se utilizan en panadería y en las
industrias de fermentación.
Los
cerveceros las clasifican en levaduras bajas, que se emplean comúnmente
en la elaboración de la cerveza
lager`s
y
levaduras altas, empleadas en las cervezas inglesas
ale`s
.
Las
levaduras de destilería producen más alcohol que las anteriores.
LEVADURAS NATURALES O SALVAJES
Las
levaduras de este grupo se encuentran sobre las uvas y otras frutas en
estado natural y son las que producen el vino por fermentación del
mosto, pero como su empleo no asegura siempre la obtención de un buen
producto, en la práctica vitivinícola moderna se seleccionan mediante
SO2,
y solo se utilizan las razas conocidas que presentan las propiedades
fermentativas deseadas.
La
procedencia de las mejores levaduras de fermentación ha sido, sin duda,
las levaduras naturales recogidas en lo viñedos.
LEVADURAS FALSAS
En
este grupo se incluyen algunas levaduras, como las torulas, que se
reproducen exclusivamente por gemación, y muchas de las levaduras que
provocan reacciones de fermentación perjudiciales y algunas que tienen
importancia en medicina.
LEVADURAS EN CERVECERÍAS
Desde
el punto de vista de un cervecero la levadura deberá ser:
-
Genéticamente estable durante varios ciclos continuos.
-
Capaz de fermentar mosto en un período de tiempo aceptable para
producir niveles de etanol con un rango entre 4 a 12 % (v/v).
-
Capaz de producir un medio de fermentación libre de cantidades de
metabolitos indeseables responsables de características tales como
sabores fenólicos, fusels o azufrados.
-
Fácilmente removibles del medio de fermentación ya sea mediante
métodos naturales ( floculación) o mecánicos (centrifugación).
-
Suficientemente viables, después de la cosecha que puedan ser
re-inoculados nuevamente en el mosto.
En
cervecería, estas características se encuentran en las cepas del género
Saccharomyces.
Todos
los miembros de las
Saccharomyces
fermentan
glucosa, fructosa y manosa,
y la mayoría utiliza
galactosa,
tanto aeróbica como anaeróbicamente.
Los
miembros de
Saccharomyces
no
utilizan
lactosa,
y en la mayoría de los casos no asimilan
pentosas
ni polisacáridos más grandes tales como el almidón.
Los
nitratos no puede ser utilizado como fuente de nitrógeno por estas
levaduras.
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SACCHAROMYCES CEREVISIAE |
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En el
pasado los cerveceros clasificaban a las cepas de levaduras
ale,
como pertenecientes a
Saccharomyces Cerevisiae
y a las cepas de levadura
lager
como pertenecientes a
Saccharomyces Carlsbergensis
o
Saccharomyces Uvarum,
como resultado de una reciente reclasificación de las especies de
Saccharomyces,
ambas cepas de levadura, tanto para
ale
como
lager,
son ahora considerados como miembros de
Saccharomyces Cerevisiae,
de todas forma para entender las diferencias mantendremos la antigua
clasificación.
DIFERENCIAS METABÓLICAS
Existen diferencias metabólicas marcadas entre las cepas de levaduras
ale
y
lager.
Las
cepas de levaduras
lager
poseen la habilidad de hidrolizar el
azúcar melobiosa
en los monosacáridos
glucosa y galactosa,
las levaduras
ale
no pueden crecer en un medio que contiene
melobiosa
como la única fuente de carbono. Esta diferencia metabólica puede ser
utilizada para detectar la presencia de levaduras
lager
en
cosechas de levadura
ale.
Las cepas de levadura ale tienen la capacidad de crecer a 37°C, mientras
que las cepas de levaduras
lager
simplemente no pueden hacerlo a una temperatura tan alta.
Esta
sensibilidad de temperatura diferencial es utilizada cuando se prueba la
potencial presencia de cepas de levadura
ale
en
los cultivos de levadura
lager.
Generalmente se consideran a las levaduras
ale
como de fermentación de superficie ya que floculan y ascienden a la
superficie del fermentador hacia el final de la fermentación. Las cepas
de levaduras
lager,
por otro lado, generalmente tienden a posarse en el fondo del
fermentador cuando la fermentación está llegando a su final. También hay
una tendencia general mayor en las cepas de levaduras
lager`s
a
producir un nivel mayor de productos de azufre (tales como sulfuro de
hidrógeno) que en las levaduras
ale`s.
CICLO DE VIDA
La
edad en las células de levadura se determina según el números de brotes
producidos por la célula, generalmente una levadura joven deberá tener
de tres a cuatro cicatrices de brotes, mientras que las células viejas
llegan a tener por encima de 20 cicatrices, de todas formas el cervecero
define la edad según el número de veces que un cultivo de levaduras fue
utilizado en inocular el mosto.
Dependiendo del tipo de instalaciones en que se produzca la fermentación
o el manejo de los cultivos, los mismo se pueden considerar viejos por
encima de las 10 generaciones (vueltas ó inoculaciones).
En la
actualidad para simplificar el proceso y trabajar de forma segura, sin
riesgo de contaminación, se introducen cultivos nuevos por encima de la
5ta generación.
El
mosto cervecero contiene los azúcares
sacarosa, fructosa, glucosa, maltosa, maltotriosa
y
dextrinas
(la
sacarosa
es hidrolizada en
glucosa
y
fructuosa
por
una enzima llamada
invertasa
que se encuentra en la pared celular).
Las
cepas de levadura cervecera son típicamente capaces de utilizar
sacarosa, fructosa, maltosa
y
maltotriosa,
mientras que la
maltotetrosa
y otras
dextrinas
más grandes no son usualmente asimiladas.
De
aquí la importancia de tener bien en claro las temperaturas y pausas a
utilizar en los cocimientos, teniendo siempre en cuenta que en la
maceración las pausas de
53 a
62
grados centígrados favorecen la formación de
maltosa,
de
63 a
65
grados centígrados favorece a la formación máxima de
maltosa,
de
65 a
70
grados centígrados comienza la formación decreciente de
maltosa
y creciente de
dextrina,
de
70 a
75
grados centígrados la
sacarificación
es
completa (la mayor parte del almidón queda transformado en azúcar), por
encima de
75
grados centígrados se destruye toda
acción enzimática.
Las
transformaciones químicas formadas en este proceso son idénticas en la
fabricación de cualquier tipo de cerveza, tanto sea a nivel comercial,
artesanal o casero.
Para
ser un poco más explicito y rayando lo grosero, la unidad básica de un
azúcar es la
glucosa,
dos unidades de
glucosa
dependiendo del tipo de enlace que las una, forman la
maltosa,
tres unidades de
glucosa
dependiendo del tipo de enlace forma
maltotriosa,
hasta este punto la levadura fermenta consumiendo estos azúcares y
produciendo alcohol y anhídrido carbónico (la
maltosa
y la
maltotriosa
son
hidrolisadas
enzimáticamente
a
glucosa
dentro de la célula), estos azúcares producen por ende una cerveza
alcohólica.
De la
maltotetrosa
(cuatro unidades de
glucosas
unidos) en adelante pasan a ser
dextrinas
y al
no haber en la levadura encimas que las hidrolicen en azúcares más
sencillos y por ende sean fermentadas por la levaduras pasan a formar
parte del azúcar no fermentable, este mismo es el que le da cuerpo a la
cerveza. El cervecero puede dar
“carácter”
a su cerveza manejando estos factores.
Dependiendo del tipo de azúcar que se produzca en la maceración, más o
menos atenuación tendremos en el mosto.
La
atenuación es el porcentaje de fermentación que tendrá nuestra cerveza
una vez finalizada la misma, está dada por una formula.
Otra
practica habitual es el de dejar azúcares fermentables remanentes en la
cerveza mediante la remoción de la levadura y la aplicación de frío para
cortar la fermentación, este tratamiento deja un dulce residual en la
cerveza y ha sido empleado en la elaboración de productos de bajo tenor
alcohólico.
OXIGENACIÓN DEL MOSTO
Aunque la fermentación de mosto se efectuada bajo condiciones
anaeróbicas, se suministra oxígeno al cultivo de levadura durante la
inoculación para poder sintetizar los ácidos grasos no saturados, que
son componentes esenciales de la membrana no encontrados en cantidades
ideales en el mosto.
La
membrana cumple la función de transportar componentes hacia adentro o
hacia afuera de la célula, regula las enzimas ligadas a la membrana, y
los componentes activos del sabor en la cerveza.
Mientras que se encuentran en abundancia estos componentes en la malta,
no son normalmente transferidos al mosto, y por esto deben ser
producidos en un ambiente aeróbico por la levadura.
El
requerimiento de oxígeno pudiera ser compensado si es que los ácidos
grasos no saturados fueran añadidos al mosto.
El
nivel de oxigenación del mosto al momento de inoculación afecta no
solamente al metabolismo de lípidos, sino que también al desempeño de la
levadura y al sabor de la cerveza.
Muy
poco oxígeno resulta en una insuficiente producción de lípidos de
membrana, lo que a su tiempo lleva a una propagación limitada de
levadura, una tasa de fermentación baja y problemas de sabor asociados.
Demasiado oxígeno origina un crecimiento excesivo de levadura, con una
perdida de nutrientes por la reproducción celular y poca producción de
alcohol.
FLOCULACIÓN DE LEVADURA
Es la
acción por la cual la levadura es atraída por las demás para formar
floculos, compuestos por cientos de miles de células que se atraen entre
si debido a la formación de puentes de calcio entre grupos carboxílicos
de células adyacentes y puentes hidrógenos.
Las
cepas floculantes sedimentan más rápidamente que las no floculantes, a
estas últimas se la denominan pulverulentas.
Cada
uno de estos tipos de levadura se adaptan mejor a un determinado modelo
de fermentador.
MANUTENCIÓN DE CULTIVOS DE LEVADURAS
Cada
célula individual puede separarse del resto mediante procesos de
microencapsulación, es decir, utilizando varillas de vidrio
microscópicas para empujar y arrastrar células y separar gotas de agua
de manera que pueden ser recogidas, por medio de pequeñas piezas
estériles de papel de filtro, y sembradas por separado en un frasco de
caldo de cultivo estéril.
Esta
técnica se puede aplicar tanto a una mezcla de levaduras como a un
cultivo contaminado.
Luego, será necesario seleccionar, de la colección obtenida, la levadura
qué interese.
Un
método más sencillo, consiste en sembrar, con un ansa, el cultivo de
levaduras mezcladas, o contaminado, en un medio sólido y estéril (el
mismo puede ser selectivo en donde se puede identificar levaduras,
levaduras salvajes y bacterias por el color de cada colonia
desarrollada), sobre una
placa
de peltri,
una vez desarrolladas, se seleccionan las colonias, se recogen algunas y
se siembran de nuevo en medio sólido, las ahora desarrolladas
constituyen la colección utilizada para seleccionar luego la que
convenga utilizar.
Los
cultivos de levaduras pueden conservarse en un medio sólido a
temperaturas que estén entre los 3 a 4 grados centígrados por un
período largo de tiempo, en
tubos
inclinados
en forma de estrías o en
placas de peltri.
CONTAMINACIÓN CON LEVADURAS SALVAJES
Algunas son razas de
Sacharomyces Cerevisiae
o de otras especies del mismo género, otras pertenecen a los géneros
Candida, Pichia, Hansenula,
o
Torulopsis.
Muchas imparten a la cerveza
bouquets
y aromas anómalos o turbideces difíciles de eliminar y otras producen
velos en la superficies.
La
mayorías pueden competir de manera efectiva, tanto
aerobia
como
anaerobicamente,
por los nutrientes del mosto utilizados por la levaduras cerveceras,
pueden reducir productos tales como
dextrinas
o
proteínas, dejando cervezas
sobreatenuadas
y sin cuerpo.
Alteran las características de floculación fermentando de forma
pulverulenta.
Algunas levaduras silvestres poseen la habilidad de matar a levaduras
cerveceras por medio de una secreción tóxica que libera en el medio, a
estas se la conocen como
levaduras asesinas.
CONTAMINACIÓN BACTERIANA
El
mosto es un medio de cultivo, relativamente rico, pero se somete a
ebullición y muy poco después se inocula con levadura.
Durante la fermentación, el
pH
desciende de
5,3 a
4,1,
se produce
etanol
hasta una concentración de
4 a 5 % v/v
y
descienden sustancialmente las concentraciones de azúcares, aminoácidos
y vitaminas.
La
cerveza constituye, por tanto, un medio poco adecuado para el desarrollo
de las bacterias.
El
número de géneros y especies que la contaminan es limitado.
Al
igual que las levaduras salvajes, las bacterias contaminantes provocan
turbidez y generan olores y
bouquets
anómalos.
Las
únicas bacterias que causan problemas graves en el ambiente de las
cervecerías son las
bacterias ácido lácticas
(gram
positivas).
La
encontradas sólo pertenecen a dos géneros:
Lactobacillus
y
Pediococcus,
las especies del género
Lactobacillus
tienen células en forma de bastoncillo, las del género
Pediococcus
son esféricas.
Desde
un punto de vista fisiológico, las
bacterias ácido lácticas
pertenecen a dos grupos:
termófilas
y
mesófilas, las
cuales
pueden dividirse también en las que producen
ácido
láctico
y las
que generan además otros productos entre ellos el
ácido
acético.
Las
bacterias ácido lácticas
representan una contaminación grave de la cerveza y producen cantidades
importantes de productos indeseables, entre los que se halla el
precursor del
diacetilo,
responsable del aroma y bouquet a mantequilla.
Es
probable que las bacterias de más interés en la cervecería sean las
llamadas bacterias del mosto.
Pertenecen a la familia de las
Enterobacteriaceas
(gram negativas), entre las que se encuentran muchas asociadas con la
materia vegetal, o con el contenido del intestino, cuyo ejemplo más
conocido es
Escherichia coli.
Existen dos grandes tipos entre las que se desarrollan en el mosto.
El
primero crece bien hasta que (debido a la actividad fermentativa de la
levadura) el
pH
del
medio
desciende a valores de aproximadamente 4,4 y el alcohol alcanza tasas
del orden del 2%.
En
estas circunstancias, mueren géneros como los
Enterobacter
y
Citrobacter,
aunque los productos de su metabolismo permanezcan en la cerveza, dando,
a veces, origen a
bouquets
y aromas anómalos.
El
segundo tipo está constituido por bacterias que sobreviven en la
fermentación y que se recogen junto a la levadura, por lo que son luego
transferidas a las siguientes fermentaciones.
Estas
bacterias (Hafnia,
Obesumbacterium)
tienen propiedades metabólicas similares a las de la levadura, pero
producen sustancias responsables de
bouquets
anómalos, como cantidades excesivas de volátiles sulfurados.
Pueden dar origen a
pH
más elevados que los normales en la cerveza, limitar el crecimiento de
las levaduras y, en general, modificar el ambiente, de modo que resulte
favorable a su supervivencia.
Entre otras bacterias (gram
negativas)
que es frecuente encontrar en las fábricas de cerveza, se hallan las
pertenecientes al género
Zymomonas,
común en cerveza dulce. Produce cantidades excesivas de
acetaldehído
y
sulfuro de hidrógeno.
Este artículo fue confeccionado en base a bibliografías
consultadas sobre el tema
27 Abril 2005 |
