Ciencia

A pesar de que la elaboración de la cerveza es algo que la humanidad ha venido haciendo desde la prehistoria, quizá una práctica tan antigua como la misma agrigultura y que está expandida por todo el mundo, los fenómenos naturales que dan lugar al milagro de la creación de la cheve fueron descubiertos y descritos hasta hace, relativamente, muy poco tiempo.

Vamos a aprender un poco más de ellos:

 

Malteado

Los granos base elegidos para elaborar la cerveza se colocan en agua, un proceso que los estimula para empezar a producir enzimas en su interior y luego se ponen a secar, manteniendo siempre una temperatura y nivel de humedad calculados para mantener las enzimas según las específicaciones buscadas. Este proceso de mojar y secar es un ciclo que puede durar varios días, hasta que cada uno de los granos comience a germinar.

 

Este es un momento crítico en el proceso de elaboración de la cerveza, ya que al comenzar a germinar, las proteínas que no pueden fermentar y constituyen a los granos de cereal, se transforman para alimentar a la nueva planta que empezó a crecer. Si se le permitiera a la planta continuar su desarrollo, agotaría este alimento de manera muy rápida.

Pero, precisamente para evitar eso, sólo después de 4 o 6 días, el cereal malteado se calienta a una temperatura mucho más alta que anteriormente, buscando detener por completo la germinación y reducir la humedad de cada semilla a menos del 6%.

Una vez que el cereal ha sido malteado, está listo para la siguiente parte del proceso.

Las ezimas que se producen gracias al proceso de malteado incluyen a y sirven en específico para modificar la estructura del endosperma de la semilla, deshaciendose de las paredes celulares y la proteína que conforma los gránulos de almidón incrustados en la matriz, que serviría para alimentar el embrión de la planta.

 

 

Fermentación

La transformación de los azúcares, en específico de la glucosa, en etanol y CO2 durante el proceso de elaboración de la cerveza es el punto de quiebre para esta bebida. Por más pasos, ingredientes, tiempos, elementos o cualquier cosa que se pudiera pensar en agregar o quitar, si no existe la fermentación, simplemente no hay cerveza.

El milagro natural de la fermentación es la verdadera razón por la que la cerveza es una bebida tan apreciada y querida a lo largo del tiempo y el espacio. Probablemente descubierta por accidente, varios investigadores aseguran que no fue sencilla la labor del hombre primitivo para replicar el fenómeno de poder fermentar una bebida de manera correcta. Recordemos que si no esperamos lo suficiente, no se habrá producido suficiente alcohol y, por lo tanto, el efecto no será tan poderoso; pero si esperamos demasiado, el sabor ya no sería adecuado para beberla comodamente, incluso pudiendo llegar a pudrirse. Y no sólo eso, sino que se tienen que utilizar los ingredienes adecuados, una fermentación de elementos distintos a los que específicamente se necesitan tendría como consecuencia la creación de ácidos orgánicos y otros gases. Es por esto que la dificultad para crear artificialmente una bebida alcohólica como la cerveza, sin duda debió haber sido toda una odisea, usando básicamente la observación y el método de prueba y error; a pesar de que la fermentación ya fuera un fenómeno familiar para los humanos del neolítico.

La ecuación química específica de la fermentación  de la glucosa es la siguiente:

 

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

 

 

Pero se trata de la ecuación en general, la ecuación de estilos y productos específicos puede llegar a variar bastante dependiendo de varios factores, como los ingredienes utilizados, el tipo de levadura o la temperatura a la que se lleve a cabo el proceso. De cualquier manera, esta ecuación nos da una idea bastante adecuada de lo que se trata el proceso de la fermentación:

 

C6H12O6 – Glucosa

C2H5OH – Etanol

CO2 – Dióxido de Carbono.

 

Bastante sencillo, ¿no? Así parece, sin embargo, el proceso real es un poco más complejo y conlleva unos cuantos pasos más. El primer paso que atraviesa la glucosa para poder llegar a volverse etanol y CO2 es el de la glicólisis, también llamada:

 

Glucólisis

 

Se trata del proceso metabólico que convierte la glucosa ( C6H12O6 ) en piruvato ( CH3COCOO + H+ ). Consta de una secuencia de 10 reacciones catalizadas por enzimas, cada una con sus propias modificaciones químicas, que conllevan consumo y producción de moleculas. El resultado final de este proceso es este ácido alfa-ceto que desempeña un papel fundamental como intermediario para diferentes rutas metabólicas. El proceso de la glucolisis ocurre en todas las celulas vivas.

Proceso que se puede resumir con su propia ecuación:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P —–> 2 ácido pirúvico (CH3(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O + 2 H+

 

Diferentes caminos

La importancia del piruvato recae en que es bastante flexible, por lo tanto, puede seguir diferentes procesos dependiendo de los factores a los que se someta. En la presencia de suficiente oxígeno, el piruvato se vuelve parte del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (también conocido como ciclo de Krebs) y como tal, parte del proceso de respiración de las células.

En ausencia de oxígeno, el piruvato puede seguir cualquiera de dos rutas distintas dependiendo del tipo de célula; bien puede convertirse en etanol y dioxido de carbono o en su lugar volverse lactato a través de la fermentación del ácido láctico, producido a través de la óxido-reducción del piruvato.

Para llegar a volverse etanol, el piruvato primero se descarboxila a través de la enzima piruvato descarboxilasa para dar como producto un acetaldehído, liberando con esto CO2 a partir de iones de hidrógeno y electrones de la coenzima NADH. Trás esta operación, el NADH se vuelve a oxigenar como consecuencia de otra enzima, el alcohol deshidrogenasa, con lo cual termina de sintetizar el etanol.

Y es así, siguiendo ese último camino, como se forma la cerveza y el alcohol dentro de ésta que la vuelve tan maravillosa.

En este punto, hay que recordar que el etanol es un compuesto tóxico y que su concentración va aumentando a través del proceso descrito anteriormente, por lo que cuando su concentración supera el 10% del volumen del compuesto que se esté fermentando, la levadura tiende a morir. Esta es una de las razones principales por las que las bebidas alcohólicas generadas únicamente a través de la fermentación, no suelen alcanzar valores superiores al 20% de contenido alcohólico.

 

Fuentes:

http://www.biokemi.org/biozoom/issues/522/articles/2368

https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/

https://interestingengineering.com/science-brewing-beer

https://www.nature.com/scitable/topicpage/yeast-fermentation-and-the-making-of-beer-14372813

https://en.wikipedia.org/wiki/Fermentation

https://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n_alcoh%C3%B3lica