Biotransformación: ¿Qué es? ¿Qué impacto tiene?

Uno de los temas más controversiales entre los cerveceros artesanales, ya sean profesionales o caseros, es el de la biotransformación. En este artículo vamos a responder qué es lo que la academia entiende por biotransformación, que puede o no corresponderse con lo entienden los cerveceros, y después discutir los resultados de distintos trabajos académicos que tratan el tema.

¿Por qué cambia el aroma de lúpulo en la cerveza?

¿Por qué cuando agregamos lúpulo a la cerveza, ya sea en el macerador, durante el hervor, el whirlpool, la fermentación o el madurado, no obtenemos el aroma tal como lo sentíamos directamente del lúpulo?

Hay razones físicas, químicas y biológicas por las cuales el aroma que obtenemos no es el aroma tal cual del lúpulo, entre otras:

  • distintos compuestos tienen distinta solubilidad en la cerveza,
  • ciertos compuestos se volatilizan más fácilmente que otros, ya sea durante el hervor, whirlpool o por la acción de «arrastre» del CO2 durante la fermentación,
  • otros precipitan más fácilmente que otros, ya sea por su propio peso molecular, por formar complejos con otros compuestos, o por adherirse a las paredes celulares de las levaduras,
  • y la biotransformación por microorganismos modifica algunos compuestos.

Pero además, también están los efectos organolépticos: ciertos compuestos aromáticos «tapan» o «potencian» a otros compuestos aromáticos o directamente alteran como los percibimos.

¿Qué es la biotransformación?

Primero tenemos que partir de un punto común y para ello hay que definir qué entendemos por biotransformación: la alteración química de un compuesto por parte de un organismo.

En el caso específico de la elaboración de cerveza, una definición general podría ser: la modificación de un compuesto por parte de un microorganismo cervecero. En el caso de la mayoría de las cervezas la modificación sería realizada por una levadura ale o lager, pero si hablamos de una cerveza ácida, o de fermentación espontánea, también podría deberse a alguna bacteria y/o otro microorganismo, como por ejemplo Brettanomyces.

En el ambiente cervecero es muy común que se restrinja la definición aún más, imponiendo la condición de que la transformación se realice sobre un compuesto que provenga del lúpulo (en general dentro de los aceites esenciales) y que resulte en un compuesto aromático (ya sea que provenga o no de uno). En este artículo vamos a tomar este enfoque y discutir literatura que trate específicamente de transformaciones efectuadas por la levadura sobre compuestos del lúpulo.

A grandes rasgos, podemos hablar de dos mecanismos de biotransformación de compuestos del lúpulo por parte de la levadura:

  • la modificación de un compuesto en otro (por ejemplo, la conversión de geraniol en citronelol)
  • la hidrólisis de un glucósido

En este artículo vamos a tratar únicamente el primer caso. El segundo caso lo analizaremos en un artículo futuro ya que es aún más controversial pero no por ello menos mencionado al hablar de dry hop durante fermentación.

En las próximas secciones vamos a ir resumiendo lo que la academia sabe en cuánto a la biotransformación de diferentes componentes del lúpulo. Cada sección se corresponde a una familia de compuestos que tienen un impacto aromático.

Hidrocarburos mono y sesquiterpénicos

Los terpenos (hidrocarburos) más abundantes dentro de los aceites esenciales del lúpulo son los monoterpenos y los sesquiterpenos, en particular, el monoterpeno mirceno, y los sesquiterpenos humuleno y cariofileno.

En el trabajo de (King & Dickinson, 2003) intentaron analizar qué ocurría con estos compuestos durante la fermentación, utilizando cepas de levaduras Ale y Lager, y no detectaron ninguna conversión de éstos compuestos en otros. Si bien no estudiaron el comportamiento de todos los terpenos, se enfocaron en los más abundantes bajo la hipótesis de que sus derivados, de existir, podrían estar presentes en mayores concentraciones, facilitando su detección y posiblemente teniendo un mayor impacto sensorial gracias a sus altas concentración inicial.

Es interesante notar que estos compuestos son removidos en gran medida durante la fermentación, alterando la percepción del aroma a lúpulo en la cerveza, debido a que son adsorbidos por las células de levadura (King & Dickinson, 2003). Además, son poco solubles en mosto (y más solubles en alcohol, explicando porque si se preservan más cuando se realiza un dry hop al final de la fermentación, donde encontramos mayor cantidad de alcohol).

Compuestos oxigenados

Dentro de los compuestos oxigenados, tenemos a los carbonilos, que incluyen a los aldehídos y las cetonas. Los primeros son en general frutales o florales; un ejemplo de aldehído conocido por los cerveceros es el acetaldehído, responsable del olor a manzana de la cerveza y producido por la levadura durante la fermentación (considerado un off-flavour: indicador de una cerveza sin una maduración adecuada, «verde»). En cambio, las cetonas tienen aromas más relacionados a grasas, lípidos o químicos; un ejemplo conocido por los cerveceros, también producto de la fermentación y considerado una falla, es la acetona que tiene aroma a quitaesmalte de uña (indicando comúnmente una fermentación estresada, generalmente por altas temperaturas). Los carbonilos pueden ser reducidos, por la levadura, a alcoholes (Meilgaard, 1986).

Los ésteres también son compuestos oxigenados con impacto aromático (frutal, en general). La levadura puede hidrolizar ciertos ésteres (Peacock & Deinzer, 1981) o transformarlos en ésteres etílicos (Nielsen, 2009).

Además, (King & Dickinson, 2003) documentaron varias biotransformaciones sobre los alcoholes monoterpénicos: consistes de reducciones, translocaciones, isomerizaciones y ciclaciones, catalizadas por la levadura. Los compuestos que investigaron son de alto impacto aromático y fuertemente involucrados en lo que los cerveceros entienden por aroma a lúpulo. El siguiente cuadro, extraído de su trabajo, resume las reacciones estudiadas y, como se aprecia, incluye varios compuestos conocidos por los cerveceros.

king-biotransformacion
Esquema que muestra las reacciones de biotransformación de monoterpenoides catalizadas por S. cerevisiae

Tioles

Los tioles son compuestos azufrados, algunos con propiedades aromáticas (que general son de alto impacto, a pesar de encontrarse en bajas concentraciones). En (Nizet et al., 2013) determinaron que ciertos compuestos del lúpulo, en base a cisteína (un aminoácido), son biotransformados por la levadura a tioles con un aparejado potencial impacto aromático. Sin embargo, lo que se sabe es muy limitado y por ende aún faltan más investigaciones académicas para comprender exactamente las posibles mecanismos de biotransformación de tioles.

Conclusiones

A pesar de que los primeros trabajos importantes que abordaron el tema de la biotransformación datan de casi 20 años, aún es un campo no abundan los trabajos académicos, probablemente por la complejidad experimental del tema.

En general, la mayoría de los trabajos publicados describen un biotransformación específica identificada, muchas veces sin siquiera el detalle de las reacciones químicas involucradas.

Trístemente, identificar las biotransformaciones no nos da suficiente información como para medir su impacto, desde un punto de vista aromático, ni tampoco nos permite entender cómo controlarlas (aunque nos ayuda a empezar a transitar este camino).

Sin embargo, sí sabemos que la biotransformación tiene consecuencias en nuestra percepción aromática, debido a las reacciones de biotransformación sobre alcoholes monoterpénicos, que son importantes ya que impactan sobre compuestos (como el linalool) centrales del ‘aroma a lúpulo’.

Referencias

  • King, A. J., & Dickinson, J. R. (2003). Biotransformation of hop aroma terpenoids by ale and lager yeasts. FEMS Yeast Research3(1), 53–62. https://doi.org/10.1111/j.1567-1364.2003.tb00138.x
  • Meilgaard, M. C. (1986). The flavor of beer in Food flavours – Part B: The flavour of beverages (I. D. Morton & A. J. Macleod, eds.). Amsterdam: Elsevier.
  • Nielsen, T. (2009). Character impact hop aroma compounds in ale. Op Flavor and Aroma – Proceedings of the 1st International Brewers Symposium Master Brewers Association of the Americas.
  • Nizet, S., Gros, J., Peeters, F., Chaumont, S., Robiette, R., & Collin, S. (2013). First Evidence of the Production of Odorant Polyfunctional Thiols by Bottle Refermentation. Journal of the American Society of Brewing Chemists71(1), 15–22. https://doi.org/10.1094/asbcj-2013-0117-01
  • Peacock, V. E., & Deinzer, M. L. (1981). Chemistry of Hop Aroma in Beer. Journal of the American Society of Brewing Chemists39. https://doi.org/10.1094/asbj-39-0136
  • Praet, T., Van Opstaele, F., Jaskula-Goiris, B., Aerts, G., & De Cooman, L. (2012). Biotransformations of hop-derived aroma compounds by Saccharomyces cerevisiae upon fermentation. Cerevisia36(4), 125–132. https://doi.org/10.1016/j.cervis.2011.12.005

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