LEVADURA CERVECERA

Las levaduras son hongos, generalmente unicelulares, que se reproducen vegetativamente por gemación. Saccharomyces spp. es uno de los aproximadamente 40 géneros de levaduras ascosporógenas que se conocen, en el que se incluyen siete especies, entre las que se encuentran las levaduras más habitualmente utilizadas en la industria alimentaria: (i) Saccharomyces cerevisiae, empleada en las fermentaciones del vino, pan, cerveza tipo “ale” (sección II.1.5) y sake; (ii)

Saccharomyces bayanus, utilizada en las fermentaciones del vino y la sidra y (iii) Saccharomyces pastorianus (también denominada Saccharomyces carlsbergensis), empleada en la fermentación de la

cerveza tipo “lager” (sección II.1.5) (Sanchís et al., 2000; Naumova et al., 2005; Rainieri et al., 2006). Las células vegetativas de estas levaduras son redondas, ovales o cilíndricas y su tamaño varía entre especies, cepas e incluso entre cultivos de una cepa pura. La célula está rodeada por una pared rígida y sobre su pared interna descansa la membrana celular. Conectándose con esta membrana se extiende en el citoplasma el retículo endoplasmático, que es un sistema membranoso que está conectado con la membrana nuclear que forma el límite del núcleo. Asimismo, en el citoplasma de las levaduras se encuentran otros orgánulos como las mitocondrias y vacuolas. Por otra parte, todas las especies de este género se reproducen por gemación multipolar (la gemación puede producirse en cualquier lugar de la superficie celular) y durante el proceso se produce la división del núcleo y la producción de orgánulos que se distribuirán entre la célula madre y la yema. Cuando sobresale una yema sobre la pared celular de la madre deja una cicatriz y, en teoría, la superficie de la pared celular de una célula madura es suficiente para un centenar de yemas, pero en la práctica no se han observado más de 50 cicatrices (Hornsey, 1999; Sanchís et al., 2000; Bamforth, 2003). Finalmente, la característica fisiológica más importante y por la que se reconoce a las especies del género Saccharomyces es su capacidad de fermentar enérgicamente, en condiciones de anaerobiosis o semianaerobiosis, uno o más azúcares produciendo etanol. Los azúcares fermentables son D-glucosa, D-fructosa y D-manosa, y la gran mayoría de las especies de este género pueden utilizar D-galactosa, tanto en aerobiosis como en anaerobiosis (Sanchís et al., 2000).

Las diferencias existentes en la estructura química de la pared celular de las levaduras son las responsables de que algunas asciendan a la parte superior del mosto al final del proceso de fermentación, y a estas levaduras se les denomina “altas o ale”, ya que son las responsables de la fermentación alta. La superficie celular de estas levaduras está cubierta por pequeñas protuberancias

microfibrilares que les confieren una aspereza que permite que las células asciendan a la superficie durante la fermentación. Sin embargo, existen otras levaduras que se depositan en la parte inferior del tanque al final de la fermentación, y se les denomina “bajas o lager”, y al proceso de fermentación se le denomina fermentación baja (sección II.1.5). A este respecto, las células de algunas levaduras forman yemas durante la reproducción asexual que, en gran número de casos, no se separan de la célula madre sino que forman cadenas constituidas por numerosas células que sedimentan rápidamente. Asimismo, otras cepas son floculantes, es decir, las células se atraen entre sí mediante puentes de calcio e hidrógeno y se forman flóculos o agrupaciones de un gran número de células que sedimentan en el fondo del tanque (Hornsey, 1999; Sanchís et al., 2000).

Por otra parte, las necesidades nutritivas para el crecimiento de las levaduras de cervecería son las siguientes (Hornsey, 1999; Sanchís et al., 2000):

1. Fuente de carbohidratos fermentables (por ej.: glucosa, maltosa y maltotriosa) para la obtención de energía y carbono para la biosíntesis de su citoesqueleto.

2. Fuente de nitrógeno para la síntesis de proteínas. Los iones amonios son suficientes para el desarrollo normal de la levadura, no obstante, si se presentan junto con aminoácidos, el crecimiento de la levadura es más rápido.

3. Factores de crecimiento (vitaminas) e iones inorgánicos. La biotina es la vitamina más común empleada por las levaduras para su crecimiento. Las necesidades de minerales son semejantes a las de otros microorganismos y desempeñan un papel estructural y/o enzimático.

4. Oxígeno. La fermentación del mosto en la producción de cerveza es un proceso anaeróbico, no obstante, cuando se inocula o siembra la levadura en el mosto existe una necesidad precisa de oxígeno. La levadura, en ausencia de oxígeno, es incapaz de sintetizar esteroles y otros ácidos grasos insaturados que son esenciales como componentes de la membrana celular. A los 2−3 días del inicio de la fermentación el oxígeno está agotado y, a partir de este momento, el proceso es anaeróbico y la producción de etanol entra en fase exponencial.

Las levaduras cerveceras no sólo son responsables de la conversión de azúcares fermentables en etanol y dióxido de carbono, sino que también producen compuestos responsables del sabor, tales como los alcoholes superiores y ésteres, y pueden realizar otra serie de actividades que permitan mejorar la producción de cerveza (Estrany et al., 2007). Así pues, las propiedades tradicionales que se valoran en una buena levadura cervecera son, entre otras, las siguientes (Sanchís et al., 2000):

1. Velocidad corta de fermentación sin un excesivo crecimiento celular.

2. Utilización eficiente de maltosa y maltotriosa con una buena conversión a etanol.

3. Capacidad para resistir el estrés provocado por la concentración de etanol y la presión osmótica de la cerveza.

4. Reproducibilidad de los compuestos responsables del aroma y sabor dentro de los niveles correctos que se dan en la cerveza.

5. Floculación adecuada según el proceso de elaboración de cerveza empleado. 6. Buena viabilidad de la levadura durante el almacenamiento y estabilidad genética.

A este respecto, las levaduras cerveceras presentan, de forma general, una gran estabilidad genética ya que carecen de ciclo sexual y una célula crecerá y producirá una población de células genéticamente idénticas o clones. Estos clones retienen sus características cerveceras y son capaces de producir una fermentación reproducible y, por ello, el cervecero podrá emplear este cultivo puro mediante conservación en un laboratorio y propagarlo hasta obtener una cantidad suficiente para inocular un tanque de mosto para fermentar. Las primeras fases de la propagación se realizan en el laboratorio y el resto en una pequeña planta piloto o sistema propagador de la industria cervecera bajo condiciones similares a las de la cervecería. En cada fase se aumenta aproximadamente 10 veces el número de células de levaduras y, para ello, se suele utilizar mosto cervecero que se ha tratado térmicamente (ebullición durante 30 min o pasteurización). Por otra parte, es importante determinar la cantidad de células viables presentes en un inóculo con el fin de controlar la cantidad de levaduras añadidas a un fermentador para conseguir que la fermentación sea reproducible. Existen diversas técnicas para determinar la viabilidad de la levadura, no obstante, la más utilizada consiste en el empleo de azul de metileno en una solución tamponada (pH 5). Al poner en contacto una suspensión celular con unas gotas de azul de metileno, las células muertas se vuelven azules mientras que las vivas permanecerán sin colorearse. La fiabilidad de este método es bastante buena, sobre todo si se trabaja con poblaciones con viabilidades superiores al 85% (Hornsey, 1999; Sanchís et al., 2000; Bamforth, 2003).