Las LEVADURAS en la FERMENTACIÓN
Concepto General de Fermentación
La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos,
efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando
energía.
Hay muchos tipos de fermentación, pero en condiciones fermentativas solo
se efectúa una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto
orgánico y, por consiguiente, sólo una pequeña cantidad de la energía
potencial disponible se libera.
Los conocimientos sobre la fermentación fueron atesorados desde la
antigüedad por importantes civilizaciones como la egipcia, la asiría, la
azteca y la china que la emplearon para la producción de bebidas
alcohólicas.
Las técnicas de fermentación se modernizaron a partir de la aparición de
técnicas de cultivos puros de células.
Historia
La primera explicación bioquímica del
proceso por el cual el azúcar en solución acuosa es descompuesto en
alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de células vivas de
levadura, la dio el químico francés Louis Pasteur
(1822-1895).
Descubrió, que mientras se descompone el azúcar en ausencia de aire, las
células de levadura viven y se propagan en el líquido de la fermentación
y llamó al proceso de la fermentación alcohólica
"vida sin oxigeno".
En el año 1897 la explicación al proceso de fermentación de
Pasteur fue modificada por
Eduard Buchner (1860-1917), que en el año
1907 recibió el premio Nobel de Química por su descubrimiento de la
fermentación en ausencia de células vivas.
Sus descubrimientos acerca de la fermentación se encuentran en la obra
Die Zymasegährung (1903), escrita en
colaboración con su hermano Hans Buchner.
En dicha obra demuestra, que puede realizarse la fermentación en una
solución acuosa de azúcar por el jugo que se obtiene prensando células
muertas de levadura.
Se observó, entonces, que el jugo filtrado de esas células de levadura
de panadería que habían sido molidas con arena, contenían una sustancia
eficaz para descomponer los azúcares, y a esta sustancia activa o mezcla
catalizadora se le dio el nombre de fermento o enzima.
Con este experimento demostró que la fermentación alcohólica se debe a
la acción de unas enzimas llamadas zimasas
y no a la simple acción fisiológica de las células de la levadura.
De acuerdo con la interpretación bioquímica hecha por
Pasteur, la fermentación se conoce como la
desasimilación anaeróbica de compuestos orgánicos por la acción de
microorganismos u otras células o de extractos celulares.
Esto es un conjunto de reacciones bioquímicas a través de las cuales una
sustancia orgánica se transforma en otras por acción de ciertos
microorganismos (bacilos, bacterias, células de levadura) y que en
general van acompañadas de un desprendimiento gaseoso y de un efecto
calorífico.
El proceso de fermentación no sólo incluye la desasimilación anaeróbica
como la formación de alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, y además
otros componentes.
Análogamente, el término fermentador no sólo hace referencia a los
recipientes en los cuales se realiza la fermentación con exclusión de
aire, sino también a los tanques en los cuales se producen oxidaciones
microbianas aeróbicas y a los tanques de propagación de levaduras y
otros microorganismos en presencia del aire.
La diferencia de la fermentación con la putrefacción radica, en que
mientras la putrefacción descompone la materia de origen animal y/o
vegetal que contiene compuestos nitrogenados, la fermentación realiza
descomposición únicamente de material vegetal que no contiene compuestos
nitrogenados.
Las Levaduras
Función y Tipos de
Levaduras
De manera general podemos decir que las levaduras son las
responsables de convertir los azúcares fermentables en alcohol y otros
subproductos.
En la actividad cervecera las dividimos normalmente en dos tipos:
Levaduras del tipo ALE (Saccharomyces
Cerevisiae) el termino latino "Saccharomices"
significa "devoradora de azucares" .
Levaduras del tipo LAGER (Saccharomyces Uvarum
o Carlsbergensis).
Este ultima denominación Carlsbergensis es
en honor a la fabrica de cerveza Carlsberg.
El primer cultivo puro de levaduras para la industria de la cerveza lo
desarrolló en el año 1883 el danés Emil Christian
HANSEN (1842-1909) en el inicio de los laboratorios
Carlsberg.
Entre 1903 y 1930 se pudo conocer la naturaleza molecular y la
bioquímica, del proceso de la fermentación.
Las levaduras ALE se utilizan para
elaborar ciertos estilos de cervezas, como Porter, Stout, Altbier,
Kölsch, Pale Ale , cervezas de trigo y trapenses
Se las llama también levaduras de superficie o de fermentación alta
"top fermenting botton" .
Las levaduras LAGER se utilizan
normalmente como "standares" de
fabricación en las cervezas industriales, y con ella se elaboran los
estilos Pilsners, Dortmunders, Marzen, Bocks, Dobel Bocks, y otros.
También se las denomina levaduras de fondo o de fermentación baja.
Levaduras ALE`s
Las levaduras ALE`s
actúan entre las temperaturas que se extienden a partir de los 12° a
25ºC, aunque algunas cepas de levaduras no fermentarán activamente
debajo de 14ºC .
Las levaduras ALE en el desarrollo
de su actividad, suben a la superficie durante la fermentación, creando
una cabeza muy gruesa, y rica de levaduras.
De ahí la asociación al término "top fermenting
botton" o de fermentación alta.
La fermentación de estas levaduras a temperaturas relativamente más
altas produce una cerveza alta en ésteres, que muchos lo miran como un
carácter distintivo de las cervezas ALE`s.
Levaduras LAGER`s
Las levaduras LAGER`s actúan en
temperaturas que se extienden a partir de los 7° a 15ºC.
En estas temperaturas, las levaduras LAGER
tienen una actividad mas atenuada que las levaduras
ALE, y con menos espuma superficial
tienden a descender al fondo del fermentador, mientras la fermentación
se acerca a su término.
Esta es la razón por la cual se las denomina también a menudo como
levaduras "inferiores".
El sabor final de la cerveza dependerá mucho de la levadura
LAGER utilizada y de las temperaturas
en la cual fue fermentada.
Concentración de la
Levadura Utilizada
La levadura, Pasta o mezcla de la “levadura”
retirada directamente del fermentador tiene generalmente la consistencia
de la crema fina, de la cual una proporción importante es cerveza.
Hay un número de desventajas en la reutilización directa de esa
"levadura" para el replicado.
Un problema es la posibilidad la contaminación bacteriana y otro es que
la concentración de la levadura es variable dentro de esa mezcla.
Por lo tanto, la levadura se lava y se concentra antes de usarla
nuevamente para volver a inocular otro mosto.
Los niveles bacterianos de contaminación, se pueden controlar por el
lavado de la levadura.
Los filtros de vacío rotativos y los tamices simples de acoplamiento se
pueden utilizar para separar la levadura.
Sin embargo, el sistema más común de la separación de las levaduras, es
la de placas Peltri, el de Filtro de marco, o el sistema de Prensa de
las Levaduras.
Contaminación del Cultivo
Sucede con frecuencia que las levaduras lleven en forma persistente un
nivel muy bajo de ciertos contaminantes tales como bacterias
Obesumbacterium proteus, bacterias del ácido
acético, y torulas de crecimiento lento, también llamadas
falsas levaduras.
Estos organismos se miran generalmente como inofensivos porque sus
números nunca alcanzan a un punto probable de provocar efectos nocivos
en la cerveza.
Por otra parte, las Zymomonas mobilis, los
Lactobacillus pastorianus, los anaerobios de las Zymomonas mobilis,
son consideradas dañosas aun en los niveles mas bajos.
Las fermentaciones de la cervezas LAGER
parecen ser más susceptibles a las contaminación bacteriana que las
fermentaciones de las cervezas ALE.
Sobre todo porque el pH cae más
lentamente en las cervezas LAGER que
en las cervezas ALE, en ellas
algunos tipos de bacterias se ven suprimidas por la rapidez de la caída
del pH.
Lavado de la Levadura
Las levaduras recogidas de fermentaciones anteriores nunca están
absolutamente libres de infección microbiológica.
A pesar de que se toman con mucho cuidado y precauciones sanitarias, un
poco de bacterias y levaduras salvajes contaminarán siempre la levadura
Para reducir al mínimo la infección microbiológica, las levaduras a
reutilizar se pueden lavar usando los procedimientos siguientes.
Almacenaje de la Levadura
En la mayoría de las cervecerías, la levadura se almacena durante el
período entre el cultivo y el reutilizado.
La levadura retirada se puede almacenar dentro de un fermentador como
"mezcla" o como levadura en un
recipiente de "colección de levaduras",
y esta puede ser almacenada, bien bajo una capa de agua, de cerveza,
bajo una capa de mosto, o por el sistema de torta presionada.
Subproductos de la Levadura
El sabor y el aroma de la cerveza es muy complejo, siendo el mismo, un
derivado de un arsenal extenso de componentes, que se presentan además
de un sin número de fuentes.
No solamente el agua, la malta, el lúpulo, le dan el sabor a la cerveza,
también le dan sabor, la síntesis de la levadura, que le forma
subproductos en la fermentación y en la maduración.
Los más notables de estos subproductos son por supuesto el bióxido de
carbono (también denominado dióxido de carbono, oxido de carbono,
anhídrido carbónico o comúnmente CO2) y el etanol. pero además, una gran
cantidad de otros compuestos de sabor también se producen como los
enunciados a continuación.
Aldehidos
Hay muchos aldehídos, que son
sabores activos presentes en la cerveza.
Estos se forman en las varias etapas del proceso de elaboración de la
cerveza y son producidos por la oxidación de alcoholes y sustancias
grasas varias
Los niveles de aldehídos alcanzan su
máximo durante la fermentación primaria o inmediatamente después de la
carbonatación del mosto (kraeusening),
para luego ir disminuyendo..
Los aldehídos se reducen a etanol
para el final de la fermentación primaria.
Si el oxígeno se introduce nuevamente dentro del proceso, el etanol se
oxida nuevamente para convertirse en
acetaldehído.
Esteres
Los esteres se consideran los compuestos aromáticos más importantes de
la cerveza.
Hacen que se forme la familia más grande de compuestos aromáticos de la
cerveza y en general impartan una característica típica
"afrutada" o
"con sabor a fruta" a la cerveza.
Los esteres son más deseables en cervezas ALE´s
que en cervezas LAGER´s.
El Maestro Cervecero Alemán Wolfgang KUNZE
en su ultimo libro, analiza lo siguiente:
Que la producción del esteres se aumenta por las:
1) Altas temperaturas
de la fermentación,
2) Restringiendo la aireación del mosto,
3) Aumentando el límite de la atenuación
4) Aumentando la concentración del mosto
Además, el tipo de la cepa de la levadura
afecta los niveles de los esteres.
La mayoría de los esteres se forman durante la fermentación primaria, y
una cierta formación del esteres se producen durante la maduración.
Sin embargo, el nivel de esteres podría doblarse en cantidad con una
fermentación secundaria larga.
KUNZE W. (1996). Technology Brewing and Malting.
Versuchs-und Lehranstalt für Brauerei. Berlín.
Diacetyl o Diacetilo
El Diacetyl (Biacetil Butanodiona o 2.3-Butanediones)
y el Acetil Propionilo ( 2.3-Pentanediones)
ambos se clasifican como cetonas, son contribuciones
importantes al sabor y al aroma de la cerveza.
El diacetyl o
diacetilo es un subproducto natural de
la fermentación secundaria o maloláctica
(transformación del ácido málico en ácido láctico)
Estas dos cetonas antes mencionadas se agrupan y se divulgan a menudo,
convirtiendo el contenido en un diketone (dicetona
vicinal) cuya composición molecular
C4H6O2 denominado el (VDK)
de la cerveza, que es el sabor primario, que distinguimos de la
cerveza madura a la de la cerveza verde.
De los dos, el diacetyl es el más
significativo porque se produce en cantidades más grandes y tiene un
impacto más alto del sabor que el 2.3-pentanedione.
En los niveles bajos en bebidas alcohólicas, el
diacetyl contribuye a dar una
lubricidad en la boca, llamada "slipperiness"
que se puede traducir, como una buena sensación que da la cerveza o el
vino en la boca.
La cerveza experimenta a veces un resto
diacetilo, que exige el esperar de 2 o 3 días después de que
la fermentación es completa, para permitir que la levadura absorba el
diacetyl que produjo anteriormente en
el ciclo de la fermentación primaria.
A esto ultimo se lo denomina "descanso
diacetilo", lo cual en muchas cervecerías no se realiza por
razones de economía de costos de tiempo, dinero y por la rapidez en
sacar producción o por razones de características del sabor que se le
quiere impartir al producto.
En mi caso personal, no lo realizo, y leyendo a muchos autores, entre
ellos a KUNZE, el tema es sumamente
polémico, pues según en la escuela cervecera que se enrole el autor,
estará de acuerdo, de realizar el "descanso
diacetilo" o no.
En cambio en la industria vitivinícola los fabricantes de algunos vinos,
tales como el chardonnay, promueven
deliberadamente la producción de diacetilo
debido a la grata sensación que imparte.
Un sabor "mantecoso" o de
"caramelo" indica generalmente la
presencia de una gran concentración de
diacetilo, y en cambio tienden a dar, un sabor a
"miel", las grandes cantidades de
acetil (2.3-pentanedione).
Sulfuro Dimetilo
Otro compuesto muy importante y responsable de los sabores
"sulfury" (sulfurosos) en la cerveza es
el Sulfuro Dimetilo (DMS), cuya
composición molecular es CH3SCH3 y
es un componente deseable en el sabor en las cervezas
LAGER´s en no muy grandes proporciones,
pero si, es indeseable y nada agradable en las cervezas
ALE´s.
En las cervezas LAGER´s conducirá a
un gusto a sabor maltoso sulfuroso, "malty/sulfury",
la mayoría de los autores normalmente hablan de sabores maltosos,
y sulfurosos por separado y otros crean una tercera variante.
El umbral del gusto para el (DMS) se
considera que ha de ser a partir 50 a 60 µg/litros
El (DMS) también realza la
característica del sabor de la "malta"
en la cerveza.
Ácidos Grasos
Los ácidos grasos son los componentes de menor importancia del mosto y
aumentan su concentración durante la fermentación y la maduración.
Dan lugar a sabores jabonosos, o grasos y a sabores
"goaty`s" este es un olor y sabor que
se caracteriza como al de "queso de cabra"
, los mismos se le reconocen como características comunes del sabor en
las cervezas ALE´s. y LAGER´s
Pero son más frecuentes en las cervezas LAGER´s
debido a la tendencia de algunas cepas de levadura de las cervezas
LAGER´s a producir mayores cantidades
de ácidos grasos que las cepas de levadura de la cervezas
ALE´s.
Alcoholes Superiores
Los alcoholes de fusel son un grupo
de los subproductos que la mayoría de las veces se los denomina
"alcoholes superiores" o también
"alcoholes o aceites de fusel"
Contribuyen directamente al sabor de la cerveza pero son también
importantes debido a su implicación en la formación de los ésteres.
Los alcoholes superiores tienen sabores fuertes, produciendo un sabor
"alcohólico" y un aroma
"como a solvente".
Su sabor deja un efecto, como "de que se
calienta en el paladar".
Cerca de un 80% de los alcoholes superiores se forman durante la
fermentación primaria.
Compuestos de Nitrógeno
La levadura también excreta algunos compuestos del nitrógeno durante la
fermentación y maduración como los aminoácidos y los bajos
"peptides", que contribuyen al
redondeo del gusto, con un aumento de plenitud en el paladar.
El retiro de la levadura demasiado pronto del fermentador, puede por lo
tanto producir cervezas que sean vacías de gusto, o secas al paladar,
incluso esto sucede cuando son guardadas posteriormente durante mucho
tiempo.
El principio de "autólisis" se puede
detectar por un aumento excesivo en el contenido de
aminoácidos.
Así como en las cervezas industriales, el exceso de maduración es
perjudicial para el sabor, lo mismo lo es para las cervezas artesanales,
por eso la cerveza de mejor sabor, es la cerveza joven, al contrario del
vino que necesita para la maduración de sus sabores, del envejecimiento
del mismo.
Ácidos Orgánicos
Algunos de estos ácidos orgánicos se derivan de la malta y están
presentes en niveles bajos en el mosto, aumentando sus concentraciones
durante la fermentación.
Otros ácidos se producen solamente como resultado del metabolismo de la
misma levadura.
Los ácidos orgánicos pueden afectar directamente el sabor de la cerveza
bajando inclusive su pH.
Compuestos de Sulfuro
Los compuestos de sulfuro volátiles tales como el sulfuro del hidrógeno,
sulfuro dimetilo, dióxido de sulfuro, y
los thiols (mercaptans) hacen
contribuciones significativas al sabor de la cerveza.
Cuando están presentes en concentraciones pequeñas, compuestos de
sulfuro estos pueden ser aceptables o aún deseables, pero en exceso dan
lugar a olores y sabores mas que desagradables.
El ejemplo característico son los "olores y
sabores a huevo podrido".
Las 3 fuentes principales de los compuestos de sulfuro en la cerveza se
encuentran en sus materias primas, la malta, el lúpulo y la levadura.
Los compuestos de sulfuro se encuentran en el caso de la levadura, en su
metabolismo y en los organismos de sus desperdicios.
Particularmente en la proteas de las
Zymomonas Anaerobias , de la
"enterobacter aerogenas" y de las
"Hafnia".
Las "enterobacter aerogenas" son
bacilos gram negativos, y las
"Hafnia alvei" son un
bacilo aerobio gram negativo que
pertenece a la familia de las
Enterobacteriaceae.
El único daño que pueden llegar a causar estas bacterias, en el supuesto
caso de que llegaran a contaminar la cerveza y la misma se pudiese
llegar a beber, seria provocarle diarrea al que la bebiese.
Cultivos Puros de
Levadura
El proceso de cultivo de las cepas de levadura de cerveza implica el
aislamiento de una sola célula, del mantenimiento de los cultivos y de
la propagación de la levadura hasta que logremos una cantidad suficiente
para que podamos inocularla al mosto.
Es primordial mantener un aislamiento de cultivos puros de levadura.
Los cultivos puros de levadura se obtienen de varias fuentes, lo que
sucede más a menudo, es que la levadura esta ya dentro y en uso en la
cervecería, pero puede también ser obtenida de otras cervecerías,
distribuidores comerciales, o colecciones de cultivos.
Varios procedimientos se utilizan para recoger cultivos puros,
incluyendo cultivar de una sola colonia, o de una célula, o una mezcla
de células y de colonias aisladas.
El mantenimiento de los cultivos puros se realiza una vez que la cepa de
levadura se haya seleccionado, aceptado, y probado completamente para el
uso en la elaboración de la cerveza, es esencial que un cultivo puro
(cultivo principal de trabajo) sea mantenido en el banco de levaduras
del laboratorio de la cervecería por períodos prolongados.
Algunos de los métodos más comunes usados para mantener la pureza y las
características del cultivo de la levadura, es creando una subcultura,
por medio de la desecación y liofilización.
La propagación de cultivos puros tiene como objetivo producir cantidades
grandes de levadura con las características conocidas para el papel
primario de la fermentación, en un tiempo lo mas breve como sea posible.
La mayoría de los cerveceros utilizan un sistema de propagación de lo
mas simple, comenzando con algunos mililitros de cultivo de levadura y
van realizando un escalamiento ascendente, hasta lograr bastante
levadura para inocular el mosto y elaborar cerveza.
Ese proceso se lo llama "starter" o
"levadura de arranque".
Para realizar dicho escalamiento ascendente y poseer un
"starter" vigoroso, se van inoculando
las células activas, en cada escalamiento, en mayor cantidad de mosto y
así producir una cosecha de levaduras en su estado fisiológico óptimo.
En mi caso personal, utilizo "levaduras
secas" (dry yeast), las cuales hidrolizo, para poderlas
activar y las inoculo en un mosto dulce, para ir luego haciendo un
escalamiento gradual ascendente y geométrico cada 6 hs.
Elaboración de un "starter" o "levadura de
arranque.
El
proceso que explico a continuación, no es la panacea, pero me ha dado y
me sigue dando muy buenos resultados, en más de 100 cocciones.
1) En una probeta con 50 cc. de agua estéril a una temperatura de
entre 30º y 35º C de temperatura introduzco 2 gramos de levadura seca, y
dejo que la misma se homogenice durante 15 a 30 minutos.
2) Sacudo la probeta para que no se formen grumos y el liquido quede
totalmente homogenizado, lo inoculo en un
"matraz", "erlenmeyer" o en su defecto reciclo un
frasco
vacio de Gatorade, (previamente lo he esterilizado y
sanitizado), el recipiente contendrá 250 cc. de mosto dulce con una
densidad de entre 1040 a 1050 a una temperatura de entre 20º y 24º C.
3) Coloco en la boca del recipiente para que no entre ninguna bacteria
contaminante un airlock,
trampa de aire, preservativo o globo, con un pinchazo en la
parte superior, y procedo a sacudir el mismo, para que comiencen su
actividad las levaduras.
4) Al cabo de unas horas notaremos una creciente actividad, y la veremos
reflejada en el airlock
con burbujeos o en el caso del preservativo,
el mismo se inflara y quedara erguido.
5) A las 12 horas podemos dividir el contenido de nuestro
"starter", entre 2 o 4
"matraz", "erlermeyer" o "frascos", con
250 cc. de mosto dulce con una densidad de entre 1040/1050 a una
temperatura de entre 20º y 24º C., y así sucesivamente cada 12 horas.
6) Lo inoculo en el mosto que previamente cocine, y a las 6 horas de la
inoculación, como tiempo máximo tengo una actividad muy fuerte en el
fermentador.
Conclusión del Proceso
Un buen "starter" me garantizara,
que mi cerveza empezara a fermentar en el momento correcto y correré
menos posibilidades de sufrir una contaminación bacteriológica.
El sistema es muy fácil, normalmente el proceso no lo continúo más allá
de las 24 a 48 horas, y si quiero puedo frenar el proceso, para tener
levaduras para activar en otro momento, puedo hacer el siguiente
procedimiento.
Cierro herméticamente el "matraz" "erlenmeyer"
o "frasco" con su tapa y lo pongo en el refrigerador a 2º C,
lo cual hará que las levaduras se duerman y queden en estado de letargo
en el fondo del recipiente.
Cuando las necesite, saco del refrigerador el recipiente, lo dejo que
llegue a su temperatura normal entre 20º y 24º C. y lo inoculo en 250 cc.
de mosto dulce con una densidad de entre 1040 a 1050 a una temperatura
de entre 20º y 24ª C., y así sucesivamente otra vez cada 12 horas, hasta
el momento que lo inocule al mosto a fermentar.
El sistema es más que sencillo, y una vez que se le toma práctica,
resulta fácil su elaboración.
Ciclo Vital de la
Levadura
El ciclo vital de la levadura se activa cuando es inoculado al mosto.
El crecimiento de la levadura sigue cuatro fases, las cuales son algo
arbitrarias porque todas las fases pueden trasladarse en su tiempo:
1) el período del
retraso.
2) la fase del crecimiento.
3) la fase de la fermentación.
4) la fase de la sedimentación.
Fase de Retraso
La reproducción es la primera gran prioridad que tiene nuestro
"starter" y la levadura no empezara a
reproducirse y crecer, hasta que no acumulen sus reservas de alimento.
Esta etapa es marcada por una baja en el pH
debido a la utilización del fosfato y una reducción en oxígeno.
La sustancia llamada glicógeno, es
una reserva intracelular de carbohidratos, es esencial como fuente de
energía para la actividad de la célula puesto que los azúcares del mosto
no se asimilan temprano en la fase de retraso.
La célula de la levadura trae el glicógeno
almacenado, este se analiza en la glucosa, el cuál es
utilizado por la célula para la reproducción.
Los niveles bajos de glicógeno
producen niveles anormales de los diketones del
vicinal (especialmente el diacetyl)
y dan lugar a fermentaciones más largas
Fase de Crecimiento
La fase del crecimiento, designada a menudo como la fase de la
respiración, sigue a la fase de retraso una vez que las suficientes
reservas se acumulen dentro de la levadura.
Esta fase es evidente en la cubierta de la espuma en la superficie del
mosto debido al bióxido de carbono liberado.
En esta fase, las células de la levadura utilizan el oxígeno en el mosto
para oxidar una variedad de compuestos ácidos, dando por resultado una
baja significativa en el pH.
En esta conexión, algunas cepas de levadura darán lugar a una caída
mucho mayor en el pH que otras
dentro del mismo mosto de la fermentación.
Fase de Fermentación
La fase de fermentación sigue rápidamente a la fase del crecimiento en
que las levaduras han agotado la fuente del oxígeno, es lo que se
denomina, un proceso anaerobio.
Según KUNZE W. (1996). Technology Brewing and
Malting. Versuchs-und Lehranstalt für Brauerei. Berlin autor ya
citado anteriormente.
".....La sobre
oxigenación no puede afectar mucho dado que el oxigeno es rápidamente
consumido por la levadura en los primeros estados de la
fermentación.....".
De todas formas, otros autores
agregan también, que si el nivel de sobre oxigenación es muy alto se
producirá un crecimiento muy vigoroso de la levadura que podría afectar
en contra de la calidad de la cerveza, por el incremento de la
producción de ésteres y acetaldehídos.
Esta fase es caracterizada por la reducción de la densidad del mosto y
la producción del dióxido de carbono, etanol, y los sabores de la
cerveza.
Durante este período, la levadura está sobre todo en suspensión,
permitiéndose que la dispersión y el contacto máximo con el mosto de la
cerveza se conviertan rápidamente fermentables.
En el caso de las levaduras ALE`s la
mayoría de las levaduras permanecerán en suspensión a partir de los 3 a
los 7 días, después de lo cual comenzarán la floculación y la
sedimentación.
Fase de Sedimentación
La fase de sedimentación es el proceso con el cual la levadura flocula y
se ubica en el fondo del fermentador después de la fermentación.
La levadura comienza a experimentar un proceso que preserve su vida,
porque se alista para la inactividad, produciendo la sustancia llamada
glicógeno.
El glicógeno es necesario para el
mantenimiento de la célula durante inactividad y, según lo mencionado,
es una fuente de energía durante la fase de retraso de la fermentación.
Requisitos Alimenticios de la Levadura
Para crecer con éxito, la levadura requiere una fuente adecuada de
alimentos, carbohidratos fermentables, fuentes del nitrógeno, vitaminas,
y minerales para la fermentación sana.
Estos alimentos están naturalmente presentes en la cebada malteada o son
convertidos por las enzimas durante el proceso el malteado y de la
trituración.
Carbohidratos
Solamente azúcares de poco peso molecular tales como
el mono-, el di- y los oligosaccharides
(son azúcares sencillos con unión beta-(1-3)
laminaribiosa entre unidades de glucosa y también con
unión alfa-(1-4) maltosa) están
disponibles para el crecimiento de la levadura.
La
maltosa es un
disacárido formado por la unión de dos
glucosas la cual se establece a
través de los carbonos 1 y 4, el 1 de una
glucosa y el 4 de la otra, a este compuesto también se lo llama
alfa glucopiranosil (1-4) o
alfa glucopiranosa.
Al
producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas
glucosas quedan unidas mediante un oxígeno
monocarbonílico que actúa como puente, la maltosa presenta en
su estructura el OH hemiacetálico
por lo que da la reacción de Benedict.
A
la maltosa se le llama también azúcar de Malta
y aparece en los granos de cebada germinada, y se la obtiene
mediante la hidrólisis del almidón,
su fórmula es C12H22O11.
Los
polisacáridos no son utilizados por la levadura.
Siguiendo un orden de concentración de los azucares ellos serian,
maltosa, maltotriosa, glucosa, sucrosa, y fructosa, los
cuáles todo juntos constituyen del 75 al 85% del extracto total del
mosto.
Los otros 15 al 20% del extracto total del mosto, consiste en productos
no fermentables tales como las dextrinas, beta-glucanos,
pentosans, y oligosaccharides.
Sin importar la concentración, los carbohidratos fermentables son
asimilados generalmente por la levadura en la orden siguiente:
sucrosa, glucosa, y la fructosa los
cuales los consume lo más rápidamente posible (entre 24 y 48 horas);
seguido por la maltosa (entre 60 y
72 horas); mientras la maltotriosa
(después de las 72 horas).
Un cierto traslapo en la asimilación ocurre y una mayoría de las cepas
de levaduras deja la maltotetraosa y
las dextrinas sin fermentar.
Nitrógeno
El nitrógeno está disponible para el crecimiento de la levadura en el
mosto como aminoácidos,
peptides, y sales del amonio.
La levadura prefiere utilizar las sales del
amonio, pero éstas están presentes en el mosto solamente en
cantidades muy pequeñas, por consiguiente los
aminoácidos y los peptides
son por lo tanto los componentes más importantes del mosto.
Los aminoácidos, son designados
colectivamente como el "nitrógeno amino libre”
son la fuente principal del nitrógeno en el mosto y es un
componente esencial de la nutrición de la levadura.
Es en los aminoácidos que las
células de levadura utilizan y sintetizan más aminoácidos, así como
alternadamente, sintetizan las proteínas.
Vitaminas
Vitaminas tales como el biotin, el
ácido pantotenico, la
tiamina, y el
inositol son esenciales para la función de la enzima del
crecimiento de la levadura.
El biotin se obtiene de la malta
durante la trituración (el biotin o
biotina, es una vitamina B soluble
en agua, actúa como coenzima en el metabolismo de las proteínas, grasas
y carbohidratos) y está implicado en el
carbohidratación del ácido piruvico (sabor
pungente característico de las cebollas es el
ácido pirúvico), en la síntesis nucleica, en la síntesis de
la proteína, y en la síntesis de los ácidos grasos.
Las deficiencias de biotin darán
lugar a levaduras con altos índices de mortalidad.
El ácido pantotenico (vitamina B5
hidrosoluble que participa en el ciclo de Krebs
de producción de la energía) es requerido por muchas cepas de levadura
en la fermentación y es un factor esencial en el metabolismo de los
carbohidratos, del lípido y en la función de la membrana de la célula.
Las deficiencias de ácido pantotenico
pueden conducir a la acumulación del sulfuro del hidrógeno.
La tiamina (vitamina B1 ayuda a las
células de las levaduras a convertir carbohidratos)
es esencial en la de carbohidratación de
los oxoácidos ( estos son compuestos
formados por: oxígeno-hidrógeno-no metal cuya fórmula general es:Hn
Xm Op, Cuando
se encuentran en disolución acuosa, dejan protones en libertad, dando
propiedades ácidas a las disoluciones).
El inositol
(forma parte de las vitaminas B) se requiere para
la formación correcta de las membranas celulares y para la división de
célula, deficiencias de inositol
disminuirán el índice del metabolismo de los carbohidratos.
Minerales
Las levaduras no pueden crecer si no tienen una fuente de un buen número
de minerales.
Éstos incluyen el fosfato, potasio, calcio, magnesio, sulfuro, y
elementos de rastro.
El fosfato está implicado en la conservación de energía, es necesario
para el crecimiento rápido de la levadura, y es parte de muchos
compuestos orgánicos en la célula de la levadura.
Los iones del potasio son necesarios para el alza del fosfato.
El calcio mejora las características de la floculación de la levadura y
debe estar presente en un 50 % de concentración mayor al de magnesio.
El magnesio se requiere para el crecimiento de la levadura y actúa como
activador de la enzima.
La levadura requiere del sulfuro para la síntesis de la
metionina (uno de los
aminoácidos
esencial de las
cadenas de proteínas, perteneciente también a un grupo de compuestos
llamados lipotrópicos)
y para la cisteina,(un
aminoácido no esencial, azufrado) también es llamada
ácido 2-amino-3-mercaptopropiónico
(aunque es poco utilizado) la cuál se incorpora en la proteína, en la
glutathione, en la
coenzima A (tipo de sustancias
termostables que, unidas a la apoenzima,
permiten la actividad de determinadas enzimas)
y en tiamina.
El cinc , el cobre, y el manganeso se requieren en muy pequeñas
cantidades, son considerados elementos de rastro.
Selección de la Levadura
La selección de una levadura con las características requeridas para la
elaboración de la cerveza es vital para la calidad del producto, así
también desde el punto de vista económico.
Los criterios para la selección de la levadura variarán según los
requisitos del equipo de la elaboración de la cerveza y del estilo de la
cerveza, algunos criterios probables serian los siguientes:
Fermentación Rápida
Una fermentación rápida sin crecimiento excesivo de la levadura es
importante, pues el objetivo es producir una cerveza con el contenido
máximo alcanzable de etanol constante y que se condimente totalmente el
balance del producto.
Tolerancia de la Cepa de
la Levadura
La cepa de levadura debe ser tolerante al alcohol, al choque osmótico, y
a la temperatura de trabajo que se le asignara.
Otro punto de la cepa para la levadura puede ser la colección, la
separación por presión de centrifugado o por transferencia (bombeo) a
través de la planta cervecera.
Floculación
La floculación puede ser definida
como: "..... la agregación no sexual de células
en flóculos, dispersables por EDTA o azúcares específicos, y la
separación subsecuente de estos flóculos del medio....." ese
es el concepto según el Jefe del Departamento de Biología del
Institute of Food Research, Norwich
Research Park, Colney, de Inglaterra, STRATFORD
M. en su publicación
"Inducción of flocculation in brewing yeasts by
change in pH value" publicado
por
FEMS Microbiol Lett.
1996 Feb 1;136(1):13-8.
Las propiedades de floculación de
un determinado cultivo de levadura cervecera es uno de los factores más
importantes a considerar durante la fermentación del mosto.
La selección de una cepa para su uso en cervecería está determinada en
gran parte por estas características.
El
término "floculación" refiere a la
tendencia a formar los grupos de floculos
llamados levadura.
El aspecto más importante de las características de
floculación de una cepa de levadura
cervecera es el momento en que la levadura
flocula, ya que levaduras con una
floculación temprana producirán cervezas poco atenuadas; sin
embargo, cuando la floculación tiene
lugar a estados avanzados de la fermentación se obtienen cervezas poco
clarificadas o turbias a la vista.
La
floculación está influenciada por
factores físicos y químicos y la manifestación de esta propiedad es muy
dependiente de la presencia de iones metálicos, especialmente del
Ca2+.
La
hidrofobicidad de la pared celular
es de enorme importancia para que ésta pueda realizarse, además, la
floculación es controlada por un
mecanismo genético complejo, basado en controles
cromosomales y
extracromosomales.
La literatura científica publica varios trabajos que se refieren a
métodos para la determinación de la floculación,
The American Society of Brewing Chemists recomienda el empleo del
test de Helm, ya que es el método
que mejor distingue entre las levaduras
floculentas y
no floculentas.
Los flóculos (células de
la levadura) descienden al fondo del fermentador en las cervezas
LAGER`s o fermentación baja o se
levantan con las burbujas del bióxido de carbono a la superficie del
fermentador en las cervezas ALE`s.
Las
características de la floculación necesitan ser ajustadas al tipo de
recipiente de fermentación a usar.
Una cepa de levaduras lambicas
fuertes será ideal para inocular en un fermentador abierto pero
inadecuada para un fermentador cilindro cónico.
Atenuación
La atenuación se refiere al porcentaje de los azúcares convertidos en
bióxido de alcohol y de carbono, según lo que hemos medido por gravedad
específica.
La mayoría de las levaduras fermentan la glucosa de los azúcares,
sucrosa, maltosa, y fructosa.
Alcanzar la conversión eficiente de azúcares al etanol (buena
atenuación) requiere de que la levadura sea capaz de utilizar totalmente
la maltosa y la
maltotriosa o tambien llamada
maltotetraosa (producto que la enzima
sintetiza en maltooligosacáridos).
Las levaduras de cerveza varían perceptiblemente en la cantidad y en el
grado que utilizan estos azúcares.
Las cepas de las cervezas doradas son a menudo mas capaces en utilizar
la maltotriosa que sus contrapartes,
las cervezas inglesas oscuras.
El grado de atenuación obtenible ejerce una gran influencia en las
características organolépticas de la
cerveza resultante y, por lo tanto, es uno de los factores determinantes
en el proceso de la selección de la levadura.
Componente del Sabor
La selección de la cepa de la levadura en sí mismo, es quizás uno de los
contribuyentes más importantes al sabor de la cerveza, diversas cepas
variarán, marcando cada uno de los subproductos que producen.
Estas variaciones cambiaran los niveles de los ésteres, los alcoholes
superiores, los ácidos grasos, los sulfuros de hidrógeno, y sulfuros de
dimetilo.
La cepa de la levadura debe ser también capaz de realizar una producción
reproductiva
del sabor.
Características del
Almacenaje
Las características del almacenaje de una levadura son muy importantes,
según la forma en que se la guarde a la levadura, esta mantendrá
viabilidad entre las fermentaciones y la atenuación rápida cuando se la
replica
Mutaciones de la Levadura
Las mutaciones de la levadura es algo común que ocurre normalmente en
las cervecerías, pero su presencia nunca puede ser detectada.
La levadura mutante no tiene generalmente ningún efecto nocivo puesto
que no puede competir con la levadura normal y generalmente no
desaparece rápidamente .
En algunos casos, puede la levadura mutante superar a la levadura de
cerveza normal y puede expresarse de diversas maneras.
Por ejemplo, una mutación podría afectar la fermentación de la
maltotriosa, o podría hacer una
variación continua en la calidad de la fermentación.
Según informaciones muta mucho más rápido la levadura
LAGER que la levadura
ALE.
Lo más común y posible, que las mutaciones son debido a una pobre
cantidad de levadura en la cerveza.
Degeneración de la
Levadura
Cuando hablamos de la degeneración de la levadura nos referimos a la
deterioración gradual en el funcionamiento de la misma, esa degeneración
de la levadura tiene un efecto dañoso en el curso de la fermentación y
está caracterizado por algunos de los siguientes síntomas:
1) Fermentaciones
inactivas.
2) La cesación prematura de la fermentación (dando por resultado
altos niveles fermentables residuales en la cerveza).
3) El alargamiento gradual de los tiempos de la fermentación.
4) La formación pobre de la espuma principal o de la levadura.
Algunos cerveceros han notado que el sabor de
la cerveza se convierte a una sensación de sequedad,
"sabor seco" y sucesivamente
"se seca cada vez más" como resultado
de la degeneración de la levadura.
Viabilidad de la Levadura
La viabilidad es una medida de la capacidad de la levadura de fermentar.
Es determinada la viabilidad de la levadura por el método del
"standart" del cultivo, por sistemas
selectivos, o por métodos más avanzados tales como el método de la
viabilidad de la diapositiva, pruebas de la floculación, y pruebas de la
fermentación.
Reemplazo de las
Levaduras
La mayoría de los cerveceros desechan la levadura después de un número
sucesivo de fermentaciones porque estas pueden estar entremezcladas con
otras levaduras contaminadas, con otras levaduras mutantes y/o con
bacterias salvajes, transformando la cerveza, con sabores y olores
indeseables.
Dependiendo de sus instalaciones, procedimientos de inoculación y
mantenimiento, algunos cerveceros utilizan las levaduras en la
producción por lo menos 3 generaciones, mientras que otros desechan
solamente su levadura después de 5 a 10 fermentaciones sucesivas.
Sin embargo, hay excepciones a la regla, con algunos cerveceros que
desechan rutinariamente la levadura después de 20 fermentaciones.
Como así también hay cervecerías artesanales, que utilizan levaduras
secas, las cuales son inoculadas por única vez y luego son desechadas.
Los costos de las levaduras secas, normalmente casi no inciden en el
costo de la cerveza.
Los cerveceros que emplean sucesivamente sus levaduras tendrán que
probablemente sustituir su levadura más a menudo porque el uso continuo
tiende a aumentar la edad media de la levadura, reduciendo demasiado su
vigor.
Cuando la levadura acaba el azúcar del mosto, muere y cae al fondo del
depósito.
Para terminar este artículo y darnos una somera idea, analicemos que una
levadura mide cuatro micras, una bacteria una micra, un moho puede medir
en filamento hasta 0,3mm, una micra es la milésima parte de un
milímetro, estos microbios se ven solamente en un microscopio mediante
un lente de 400 a 600 aumentos.
Alberto Juan BAIRGIAN
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cedidos expresamente por el autor y pertenecen a la Asociación de
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