Bioquímica cervecera I: La química de los maestros cerveceros
Es un sábado cualquiera (bueno, para este ejemplo concreto vamos a pensar en un sábado pre-pandemia). Entráis en vuestro bar favorito y pedís un vaso de cerveza. Pensad en ese vaso: espumoso, con un sabor amargo pero refrescante, un toque alcohólico de fondo… Seguro que a muchos de vosotros todo eso os resulta familiar pero, ¿alguna vez os habéis parado a pensar en la cantidad de química que tenéis delante? ¿Sabéis qué cantidad de bioquímica hay contenida en un pequeño (o no tan pequeño) vaso de cerveza?
La cerveza es pura bioquímica desde su elaboración, pasando por esos efectos que nos producen unas cuantas cañas, y siguiendo con aquellos que experimentamos al día siguiente si nos hemos tomado alguna de más.
En este post vamos a empezar por el principio, y es que la elaboración de cerveza no es más que una sucesión de procesos bioquímicos, con un poquito de apoyo de humanos y levaduras (y sin venirse arriba, que las levaduras hacen casi todo el trabajo).
Seguro que muchos ya sabéis que el principal ingrediente de la cerveza es el cereal. Lo más normal si vuestro sitio favorito es un típico bar de barrio es que la mayoría de lo que os encontréis sean cervezas de cebada. Sin embargo, esto está muy lejos de ser la única opción. Seguro que muchos habéis probado las numerosas cervezas de trigo que han hecho famosas los alemanes, y podéis incluso encontrar otros más raros como el centeno o la espelta. Cada cereal aporta unos matices y sabores distintos, así que lo mejor es que seáis vosotros los que vayáis probando hasta averiguar cuál es vuestro preferido.
Pero hemos dicho que esto iba de bioquímica y, ¿qué bioquímica puede haber en cocer cereales? ¡Mucha! De hecho una cosa importante es que los cereales con los que se hace la cerveza están malteados. Las semillas como los cereales contienen gran cantidad de azúcares almacenados en forma de moléculas complejas como el almidón, que servirán para alimentar a la planta cuando germine. Cuando la semilla germina se liberan enzimas que rompen este almidón en azúcares más sencillos y más fácilmente utilizables. Y es justo eso lo que se necesita cuando se elabora cerveza. El malteado consiste en hacer que el cereal empiece a germinar, y así conseguir que se liberen las enzimas que se necesitan en los siguientes pasos. Esto generalmente se hace poniendo el cereal en agua, y secandolo de nuevo una vez ha empezado a germinar para detener el proceso. Si además se quiere hacer una cerveza tostada o negra será necesario llevar a cabo pasos extras de tostado del cereal malteado, pero lo fundamental en todos los casos es la liberación de enzimas.
Pero no es suficiente con que las enzimas estén presentes, también hay que activarlas. Esto se consigue en el siguiente paso, la maceración. Las enzimas son, para que nos entendamos, unas moléculas un poco pijas. En esencia son proteínas que favorecen que se produzcan determinadas reacciones bioquímicas, pero sólo lo van a hacer cuando se encuentren en unas condiciones específicas de temperatura, pH, ambiente químico, etc. En este ejemplo nos vamos a referir a condiciones de temperatura. Durante la maceración el cereal malteado se “cocina” en agua a una temperatura que permita que las enzimas se activen y rompan el almidón en azúcares sencillos. Esta temperatura generalmente se encuentra entre los 60-70ºC, pero la temperatura concreta y los tiempos de maceración serán los que den a cada cerveza sus matices concretos.
Llegados a este punto ya podemos decir que tenemos un mosto de cerveza. Todavía no es alcohólico ni espumoso, pero el aspecto empieza a parecerse a una cerveza. Sin embargo, hay otra cosa que lo hace todavía muy distinto a cualquier cerveza que pidamos en un bar: el amargor. Una vez se separa el mosto de los restos de cereales, éste se hierve con lúpulos, que son los que dan el aroma y sabor amargo a la cerveza. Además, otra consecuencia muy importante de hervir el mosto, sobre todo cuando se empezaba a hacer cerveza, es que las altas temperaturas de este paso se encargan de aniquilar a los microorganismos que pudiesen estar presentes en el cereal, y que por tanto habrán sido transferido a nuestro mosto.
Ahora sí, ya estamos preparados para enfrentarnos a la bioquímica de verdad. Y es que realmente lo que hemos comentado hasta ahora tiene como principal finalidad tener en nuestro mosto azúcares que sean lo suficientemente sencillos como para poder fermentarse. ¿Fermen-qué? Ahora mismo lo vemos.
La fermentación es la estrella de nuestro post de hoy. Hay que decir que no está, ni de lejos, entre los procesos bioquímicos más complejos que existen, pero sí que es el paso más complicado de los que os enseñamos hoy. Por eso se realiza con ayuda de levaduras, generalmente de la especie Saccharomyces cerevisiae. De hecho, podríamos decir que el ser humano hace mosto, pero es la levadura la que hace cerveza. Una vez que se tiene el mosto listo (y enfriado, que no queremos escaldar a nadie) se añaden las levaduras, que son las que se van a encargar de la fermentación.
La fermentación no es una única reacción, sino un conjunto de ellas que realizan algunos organismos como las levaduras para obtener energía de azúcares sencillos como la glucosa. En estas reacciones las enzimas encargadas del metabolismo de las levaduras van a ir descomponiendo los azúcares sencillos en otras moléculas, y este proceso de descomposición será el que les permita obtener energía. Además, es importante saber que la reacción debe producirse en condiciones anaerobias, es decir, en ausencia de oxígeno. Esto se debe a que la fermentación no es la única forma de obtener energía, sino que en presencia del oxígeno van a preferir otras reacciones que son más rentables desde el punto de vista energético, pero que no son útiles en la producción de cerveza. Solo si conseguimos tener nuestro mosto con levaduras en un ambiente sin oxígeno obtendremos etanol y CO2 a cambio de su energía. El etanol es el que da el contenido alcohólico a la cerveza, mientras que el CO2 es lo que va a provocar que sea espumosa.
Os dejamos un esquema del proceso de fermentación, sólo para que os hagáis una idea de lo complejo que puede ser un proceso tan aparentemente simple como transformar glucosa en etanol.
Et voila! Ya sabéis, en términos muy generales, cómo se elabora la cerveza. ¿Alguna vez la bioquímica os había parecido algo tan interesante? Y, por supuesto, no podemos olvidarnos de las muchísimas reacciones que tienen lugar una vez que la cerveza ya está dentro de nosotros. Pero como a partir de ahí la cosa se complica y no queremos que esto se alargue, vamos a dejar esa explicación para otro día. De momento vamos a disfrutar de esa bioquímica cervecera mientras aún está en el vaso. ¡Cheers!
Glosario
Almidón: Es uno de los polisacáridos más conocidos, ya que es una de las formas más comunes que tienen las plantas de almacenar glucosa. La glucosa es un monosacárido, un azúcar sencillo, mientras que el almidón está formado por muchísimas moléculas de glucosa unidas entre ellas, que se van liberando cuando el organismo necesita producir energía.
Enzimas: Son proteínas con una actividad especial. Son las que facilitan la mayor parte de las reacciones químicas que suceden dentro de las células.
Proteínas: Solemos pensar en ellas como algo que encontramos en la carne, pero son mucho más que eso (y si no preguntadle a un bioquímico). Las proteínas son moléculas, muy grandes, formadas por secuencias de aminoácidos. En una célula, se encargan de casi todos los procesos que os podáis imaginar.
Lúpulo: Lo que generalmente conocemos como lúpulo son en realidad las flores de la planta Humulus lupulus, y se emplean para dar a la cerveza ese sabor amargo tan característico, además de actuar como conservante. La manera en la que se cultivan, y el momento en el que se añaden al mosto pueden variar mucho el sabor final que dejan en la cerveza.
Levaduras: Son organismos unicelulares eucariotas pertenecientes al reino fungi. Las levaduras del género Saccharomyces de las que hablamos en el post de hoy son especialmente conocidas dentro del mundo de las levaduras porque las utilizamos en nuestro día a día para hacer pan o cerveza, y porque se han utilizado durante mucho tiempo como modelo en estudios biológicos.
Anaerobio: La palabra anaerobio hace referencia a un proceso que tiene lugar en ausencia de oxígeno. En el caso de organismos vivos llamamos anaerobios obligados a los que necesitan estar en ambientes sin oxígeno, porque el oxígeno resulta tóxico para ellos. Las levaduras NO pertenecen a este grupo, sino al de anaerobios facultativos, que utilizan el oxígeno cuando está disponible, pero que pueden llevar a cabo reacciones como la fermentación que les permiten sobrevivir en ausencia de oxígeno.
Para saber más
- Como en muchas otras ocasiones os recomendamos las infografías de compound interest, en este caso la que habla sobre el sabor y la química de la cerveza. (En inglés).
- Si os ha sabido a poco el post de hoy y queréis enfrentaros a la bioquímica para expertos, podéis echarle un vistazo al póster interactivo creado por la farmacéutica Roche sobre las rutas bioquímicas que ocurren en una célula. ¡Una maravilla! (En inglés).
Y para terminar no podemos terminar este post sin agradecer su ayuda a Laura Sotodosos, erbia colaboradora. Podéis encontrar información sobre ella en otros post con los que también nos ha echado una mano, como por ejemlo el post Rosalind Franklin: La historia de la fotografía que cambió la biología.