Fermentación de levadura: Uso de la fermentación para producir alcohol

Una botella fría de microbiología

Soy curioso. ¿Cuántas de estas lecciones de microbiología ha escuchado? Después de todo, hay más de 200. Creo que a los dos nos vendría bien un pequeño descanso. Vamos a relajarnos, tomar una cerveza y relajarnos un minuto. Toda esta microbiología está empezando a dar vueltas a mi cabeza. O tal vez esa sea la cerveza. ¿O ambos? Te das cuenta de que sin microbiología no hay cerveza, ¿verdad? Tampoco vino ni licor. Supongo que mientras estemos aquí, deberíamos aprender algo sobre microbiología, así que nos quedaremos con el tema que nos ocupa literalmente: el alcohol.

Lo crea o no, en China se han encontrado recipientes de cerveza que datan de entre 10.000 y 9.000 a. C. Los escritos egipcios describen bebidas alcohólicas desde el 4.000 a. C. Y, por supuesto, el vino juega un papel destacado en muchos pasajes de la Biblia. Todas estas civilizaciones bebieron alcohol, pero es casi seguro que ninguna de ellas comprendió realmente lo que estaba sucediendo a un nivel microscópico.

No fue hasta 1836 que el físico francés Charles Cagniard de la Tour determinó que la levadura presente en la cerveza era en realidad un organismo vivo, no simplemente un compuesto químico. Supuso que la levadura era responsable no solo del alcohol, sino también del dióxido de carbono que hacía burbujear la cerveza. En 1860, Louis Pasteur demostró científicamente que la levadura presente en vinos y bebidas alcohólicas producía alcohol y dióxido de carbono mediante el proceso llamado fermentación.

Fermentación y levadura Saccharomyces

Entonces, ¿qué es la fermentación? La fermentación es el catabolismo anaeróbico de un único compuesto químico que utiliza una serie de transformaciones redox con el objetivo de generar ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato. ¿Qué? Esa podría ser la definición del libro de fermentación, pero es demasiado profunda para esta lección, especialmente si realmente rompiste una cerveza durante la introducción.

Simplifiquemos esto para que sea un poco más aplicable aquí. En una solución sin oxígeno (anaeróbica), la levadura descompone (cataboliza) el azúcar (un único compuesto químico) para producir energía (ATP) y productos de desecho (alcohol, específicamente etanol y dióxido de carbono). Puede ver cómo esta definición encaja con la definición de fermentación del libro con mucha jerga, pero es un poco más fácil de tragar.

Pero la fermentación es solo una parte de esta ecuación. Necesitamos echar un vistazo más de cerca a la levadura. Estoy seguro de que todo el mundo ha oído hablar de la levadura: hongos microscópicos que ayudan a que el pan crezca y provocan infecciones irritantes en las mujeres. En realidad, hay alrededor de 1.500 especies de levadura caracterizadas, pero los miembros de un solo género son responsables de la gran mayoría de la fermentación alcohólica. Saccharomyces es uno de los organismos más estudiados en la ciencia y el principal productor de etanol comercial.

Saccharomyces es un miembro común de la población microbiana que vive de material vegetal, incluidas frutas, verduras y cereales. El alcohol que se encuentra en las bebidas históricas antiguas era el resultado de estas levaduras naturales que fermentaban los azúcares que se encuentran naturalmente en los alimentos. Los primeros humanos comían estos alimentos o bebían bebidas elaboradas a partir de alimentos fermentados, notaron los cambios que les impartían los productos de fermentación y comenzaron a fermentar los alimentos intencionalmente.

Avances miles de años y el proceso de producción de alcohol es básicamente el mismo. Hay una pequeña diferencia: los cerveceros no dependen de la levadura natural. Mencioné que Saccharomyces era uno de los organismos más estudiados en la ciencia, y su papel en la producción de alcohol es una de las principales razones.

Una vez que se identificó la levadura como responsable de la producción de alcohol, los cerveceros pasaron los siguientes cientos de años manipulando cepas de Saccharomyces , logrando aumentar la tasa de crecimiento, aumentar la producción de alcohol y disminuir la producción de desechos. Las especies y subespecies individuales de Saccharomyces se han diseñado para ser las mejores en lo que hacen, según los espíritus que produzcan. Hoy en día, los productores de alcohol eliminan por completo las levaduras naturales que se encuentran en los materiales vegetales de partida y agregan su propia levadura cuidadosamente elegida, lo que garantiza el mejor rendimiento y sabores posibles al tiempo que elimina los productos de desecho no deseados.

Alcohol para el consumo

Las bebidas alcohólicas se pueden dividir en tres categorías principales: vino, cerveza y licores destilados. Cada uno requiere cepas de levadura cuidadosamente seleccionadas y técnicas específicas para producir las características de la bebida deseada.

La cerveza se produce por fermentación de granos. La producción de cerveza es un poco más compleja que la simple fermentación. La levadura involucrada, generalmente Saccharomyces cerevisiae ( cerevisiae en latín significa cerveza), solo puede fermentar el azúcar, no los granos con alto contenido de almidón. Los cerveceros deben agregar malta, que es un compuesto hecho de semillas de cebada germinadas. Dentro de las semillas hay amilasa, una enzima que descompone el almidón en azúcar, lo que permite que la levadura haga lo suyo. La fermentación de granos generalmente produce solo alrededor de 3-6% de alcohol.

El vino se produce por fermentación de frutas. Las uvas son, con mucho, la fruta que más se fermenta, pero cualquier fruta se puede convertir en vino. La levadura Saccharomyces cerevisiae Ellipsoideus es la cepa más utilizada durante la producción de vino. Esta variedad generalmente produce vino con un contenido alcohólico de 6-14% y produce productos de fermentación que dan a diferentes vinos sabores distintos.

Lo interesante y molesto de Saccharomyces es que la levadura por sí sola solo puede alcanzar el 17% de alcohol. Por encima del 17%, el etanol tóxico inhibe el metabolismo de las levaduras. Entonces, ¿cómo obtenemos licores con más de 75-90% de alcohol? La respuesta es a través de la destilación. La destilación es el proceso de separación de líquidos en función de diferentes puntos de ebullición.

En pocas palabras, no todos los líquidos se evaporan al mismo ritmo. Derrame aceite vegetal y agua en la encimera y, con el tiempo, el agua desaparecerá mientras quede el aceite. El agua se evapora mucho más fácilmente que el aceite. Pero si se derrama alcohol y agua en la encimera, es probable que el alcohol se evapore por completo antes de que pueda conseguir una toalla de papel para absorberlo.

Así es, en esencia, cómo se producen los alcoholes de mayor porcentaje (o prueba). Se calientan vinos y cervezas fermentadas regularmente. El alcohol se evapora primero y luego el vapor de alcohol se captura, se condensa en un líquido y se recoge. Un poco de agua y otros compuestos volátiles también se evaporan inevitablemente. Esto crea un licor con un porcentaje de alcohol por debajo del 95% (la concentración máxima permitida a través de la destilación) y los sabores únicos impartidos por los otros volátiles.

Destilar vino hace brandy. Destilar cervezas y granos fermentados produce whisky. La fermentación de otros productos orgánicos, como melaza, patatas o bayas de enebro, crea los sabores y características únicos que se encuentran en el ron, el vodka y la ginebra.

El alcohol como mercancía

La producción de alcohol por fermentación de levadura puede aprovecharse para algo más que el consumo. Con un énfasis creciente en la reducción de los gases de efecto invernadero, se agrega cada vez más etanol a la gasolina para reducir las emisiones de dióxido de carbono. La gran mayoría del etanol añadido a la gasolina o comercializado como disolvente industrial se produce mediante la fermentación del almidón de maíz, probablemente lo adivinó, la levadura Saccharomyces .

Resumen de la lección

Revisemos. Las personas han consumido bebidas alcohólicas durante muchos miles de años. No fue hasta mediados de la década de 1800 que la gente determinó que los organismos vivos diminutos, las levaduras, eran responsables de la producción del alcohol por fermentación. La fermentación es la descomposición anaeróbica del azúcar, que produce energía y productos de desecho, como etanol y dióxido de carbono. Históricamente, eran las levaduras que vivían naturalmente de las frutas o granos las que realizaban la fermentación.

Hoy en día, se utilizan exclusivamente levaduras cuidadosamente elaboradas y diseñadas. Específicamente, las levaduras del género Saccharomyces están realizando la gran mayoría de la fermentación en todo el mundo. Estas levaduras han sido ampliamente estudiadas y modificadas para aumentar la tasa de crecimiento y el rendimiento de alcohol mientras se reduce la producción de desechos no deseados.

Casi cualquier material vegetal puede fermentarse para producir alcohol. Más comúnmente, las uvas fermentadas producen vino y los granos fermentados producen cerveza. Los Saccharomyces en fermentación solo pueden alcanzar un 17% de alcohol antes de que el alcohol comience a interferir con la supervivencia de la levadura. Para lograr porcentajes de alcohol más altos, se requiere destilación.

La destilación es el proceso de separación de líquidos en función de diferentes puntos de ebullición. El etanol se evaporará mucho más rápido que el agua. Este vapor de alcohol se puede recolectar, produciendo porcentajes tan altos como 95%. El etanol fermentado con levadura también se ha agregado a la gasolina para producir un combustible más limpio o comercializado como solventes industriales.

Los resultados del aprendizaje

Cuando termine esta lección, debería poder:

• Describe el proceso de fermentación.
• Explica cómo se elabora la cerveza a partir de la fermentación de granos.
• Reconocer que los vinos se desarrollan a partir de la fermentación de frutas.
• Definir destilación y explicar cómo se usa para hacer licores con porcentajes de alcohol más altos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador