Ésteres I. Formación en la cerveza.

Formación de los ésteres.

Tipos de ésteres que produce la levadura.

En la cerveza se han detectado más de 100 ésteres diferentes producidos por la levadura. Según la vía utilizada por la levadura para su producción podemos dividirlos en 2 grupos:
–Esteres de acetato, tales como etil acetato, isoamil acetato y feniletil acetato.
–Ésteres de etilo, tales como etil hexanoato y etil octanoato.
Los ésteres de acetato son producidos por la levadura en muchísima más cantidad que los ésteres de etilo. Aroma de los principales ésteres:
Etil acetato: disolvente, banana.
Isoamil acetato: Banana.
Isobutil acetato: afrutado
Fenilletil acetato: rosas, miel.
Etil hexanoato: manzana, anisado.
Etil octanoato: manzana., pera, banana, anisado.

Formación de los ésteres

Los ésteres se forman por la reacción de un ácido con un alcohol durante la fermentación.
–Los ésteres de acetato se forman al reaccionar los alcoholes superiores con el Acetil-CoA (acido acético + coenzima A).
–Los ésteres de etilo se forman al reaccionar el etanol con ácidos grasos.

Elegir la levadura adecuada

La genética de la levadura (genes ATF1 y ATF2) elegida para elaborar la cerveza, es el factor más importante a la hora de conseguir aumentar o disminuir la cantidad de esteres.
Las levaduras inglesas Ale suelen producir bastantes ésteres afrutados. Por el contrario, las levaduras americanas suelen producir menos ésteres, lo que permite que brille el sabor a lúpulo. La levadura lager aún crea menos ésteres. Las levaduras de trigo bávaras producen grandes cantidades de acetato de isoamilo (plátano/clavo), mientras que las levaduras belgas (Saisons) suelen producir una mezcla compleja de ésteres que los hacen destacar.
Levaduras secas y esteres:
Levaduras neutras: US-05, LalBrew BRY-97, LalBrew Nottingham
Levaduras afrutadas: S-04, LalBrew London, LalBrew New England, LalBrew Windsor, LalBrew Verdant.
Podemos utilizar la genética de la levadura a nuestro favor:
-Si deseo una IPA inglesa limpia, utilice una levadura neutra combinada con maltas y lúpulos británicos.
-Si desea preparar una IPA afrutada, utilice una levadura afrutada, combinada con lúpulos americanos.

Mientras existe oxígeno la levadura no forma ésteres de acetato.

Como vimos en artículos anteriores la levadura en presencia de oxigeno utiliza la fermentación aeróbica para producir energía 38 ATP, que contribuye a la reproducción exponencial de la levadura.

La levadura mientras existe oxigeno no utiliza el Acetil-CoA para combinarse con los alcoholes superiores y producir ésteres de acetato. Utiliza el Acetil-CoA para producir ácidos grasos y esteroles que son imprescindibles para el crecimiento de la membrana celular y se pueda reproducir asexualmente por división de esta.

Enzima alcohol acetiltransferasa (AAT) y los genes ATF1 y ATF2

Los esteres de acetato que son los más importantes, se forman al combinarse el Acetil-CoA con los alcoholes superiores. Esta transformación es realizada por las enzimas AAT. Existen dos tipos de enzimas que pueden realizar la conversión que se llaman AAT1 y AAT2. La enzima AAT1 es activada por el gen ATF1 y la enzima AAT2 por el gen ATF2. La activación o desactivación de los genes ATF1 y ATF2 dependen de la genética de cada levadura, por ello existen levaduras que producen más esteres que otras.
La expresión de estos genes disminuye por el oxígeno, los ácidos grasos insaturados y por la presión, mientras que el aumento de la temperatura y la glucosa aumentan la actividad de los genes ATF1 y ATF2 aumentando la producción de ésteres.
La enzima AAT1 es la más importante en la formación de los esteres de acetato y esta activada por el gen ATF1.
Al activarse los genes ATF1 y ATF2 las enzimas AAT1 y ATYT2 transforman los enlaces entre el Acetil-CoA y distintos alcoholes superiores en diferentes ésteres.

Temperatura

El siguiente gráfico se corresponde con la fermentación de una levadura Lager a 2 temperaturas diferentes.
-A mayor temperatura, mayor número de levaduras se reproducen.
-Como tenemos más levaduras observamos que a 16ºC la fermentación termina en la mitad de tiempo aproximadamente que a 10ºC.
-La temperatura activa los genes ATF1 y ATF2 aumentando la actividad de las enzimas AAT1 y AAT2 por lo que a 16ºC se producen más ésteres de acetato que a 10ºC.

-Si te gusta la levadura neutra para una IPA, pero deseas un poco más de fruta, podemos aumentar la temperatura por encima de lo sugerido por los fabricantes.
-Si deseamos una cerveza neutra similar a una lager, podemos fermentar por debajo de los 16ºC.

La oxigenación disminuye los ésteres en la cerveza.

THE EFFECT OF WORT OXYGENATION ON BEER ESTER CONCENTRATION
En el artículo elaboraron una cerveza American Pale Ale fermentaron con la levadura California Ale de White Labs. La oxigenación se realizó utilizando una piedra difusora junto con una bombona de oxígeno puro.

Análisis de los resultados:
-La oxigenación redujo la concentración de ésteres.
-Una oxigenación de entre 10 y 15ppm parece ser la adecuada si quieres reducir los ésteres.

La presión disminuye los ésteres en la cerveza.

El siguiente gráfico se corresponde con la fermentación de una levadura Lager a 10ºC y 2 presiones diferentes, 1,05 bar y 1,8 bar.

-Al aumentar la presión la reproducción celular disminuye.
-El tiempo en completar la fermentación es un poco más largo.
-Al aumentar la presión disminuyen los ésteres producidos.
Importante: Si tenemos la posibilidad de fermentar a presión, los primeros días de la fermentación podemos fermentar con el airlock colocado para conseguir la máxima reproducción de levaduras. Al 4 o 5 día quitaremos el airlock y podemos fermentar a presión para reducir el número de esteres si nos interesa.

Tasa de lanzamiento de la levadura (Pitching Rate).

Si buceamos por la web encontramos contradicciones sobre la cantidad de esteres en la cerveza al variar la tasa de lanzamiento. Desde que aumentan los esteres, hasta que disminuyen los esteres al aumentar la tasa de lanzamiento.
Las investigaciones que he encontrado en diferentes artículos científicos tampoco lo aclaran. Si comparamos las concentraciones de los ésteres de acetato de etilo y de acetato de isoamilo en los siguientes 3 estudios, vemos que los resultados son dispares.
En contraste con otros parámetros como el oxígeno, la temperatura y la presión, parece que el impacto de la tasa de lanzamiento en la formación de esteres no es tan relevante.

Los esteres aumentan al aumentar la densidad de la cerveza.

En el siguiente estudio Very High Gravity Brewing—Laboratory and Pilot Plant Trials observamos que el acetato de etilo se duplica al aumentar la densidad y el isoamil acetate se mantiene prácticamente constante.