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Formación de compuestos responsables del aroma y sabor de las bebidas

Formación de compuestos responsables del aroma y sabor de las bebidas.
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Formación de compuestos responsables del aroma y sabor de las bebidas.

Introducción

La totalidad de las sustancias responsables del olor y el sabor de las bebidas alcohólicas destiladas y sin añejar, son compuestos volátiles, y un gran número de las reacciones químicas y bioquímicas que producen dichos compuestos, tienen lugar como resultado de la degradación de los polisacáridos por las enzimas y durante la fermentación de los azúcares por las levaduras. Durante la fermentación la levadura sintetiza un gran número de compuestos participantes en el aroma siendo los más importantes los alcoholes superiores, ácidos grasos y ésteres de los ácidos producidos. La levadura empleada y las condiciones de operación influyen sobre la formación de los compuestos aromáticos teniendo también un profundo efecto en la formación de otros compuestos como fenoles y derivados azufrados. La composición de las bebidas alcohólicas destiladas es muy compleja. Las investigaciones de su composición han mostrado que consiste de un vasto número de alcoholes, ésteres, compuestos carbonílicos, ácidos carboxílicos, compuestos azufrados y nitrogenados, compuestos fenólicos, terpenos y compuestos héterocíclicos oxigenados.

Alcoholes

Básicamente los alcoholes pueden separarse en dos grupos, el etanol y el aceite de fusel (fusel oil) consistente en una mezcla de alcoholes y otros compuestos volátiles de alto peso molecular y sabor picante que se producen durante la fermentación alcohólica. Aunque son considerablemente menos volátiles que el etanol, una simple destilación resulta en su completo paso hacia el destilado, y durante la rectificación se logra su separación. La composición del fusel oil es variable, y en cuanto a su contenido de alcoholes es del orden de: 80 % de alcoholes amílicos, 15 % de alcohol butílico y 5 % de otros (por ejemplo, alcohol propílico). La formación de los alcoholes superiores, involucra dos sistemas metabólicos interrelacionados. El fusel puede ser producido a partir de carbohidratos o a partir de los aminoácidos por el mecanismo de Erlich. Estos alcoholes son producidos por las levaduras durante la fermentación como productos secundarios de rutas metabólicas mediante descarboxilación y desaminación de aminoácidos. Algunas bebidas alcohólicas pueden contener grandes cantidades de alcoholes de fusel. Debido a su olor característico, estos alcoholes pueden tener una influencia fuerte sobre el sabor de las bebidas destiladas, así como en la reacción fisiológica por parte de los consumidores (dolor de cabeza). El término fusel se refiere al sabor y olor a quemado de estos alcoholes. Los alcoholes superiores también se forman como productos metabólicos de las bacterias. Se ha mostrado que el 2-butanol puede formarse en las fermentaciones bacterianas. El 2-butanol ha sido también identificado en vinos dañados por bacterias o por hongos. Algunos lactobacilos producen 1-propanol y 2- butanol. La cantidad y naturaleza de los nutrientes de las levaduras (sulfato de amonio, fosfato de amonio y urea) comúnmente utilizados en las fermentaciones alcohólicas afectan la formación de alcoholes. La cantidad de alcoholes formados aumenta en relación con el contenido de nitrógeno en el medio, cuando la concentración de nutrientes nitrogenados es muy baja. Cuando las concentraciones de éstos son mayores, pero aún limitantes del crecimiento de las levaduras, los alcoholes disminuyen a medida que el contenido de nitrógeno aumenta. Finalmente, en presencia de exceso de nitrógeno, la formación de alcoholes superiores es baja y relativamente independiente de la concentración de los compuestos nitrogenados. Sin embargo, la formación de 1-propanol, no parece obedecer reglas definidas a concentraciones bajas de nitrógeno pues se hace independiente de la concentración de compuestos nitrogenados cuando ésta rebasa un cierto valor. La temperatura de fermentación influye sobre la formación de alcoholes. Entre 25 y 35 °C la formación de 1-propanol y 2-metil-1-butanol varía ligeramente. La formación de 2-metil-1-propanol y 3-metil-1-butanol es relativamente poco afectada por los cambios de temperatura. La presencia de partículas en suspensión en el medio fermentativo incrementa la producción de alcoholes superiores. Los tratamientos de clarificación de las melazas también afectan su contenido. Durante la fermentación el contenido de ácidos y ésteres puede aumentar mientras que el del contenido de fusel, disminuye. El metanol, tiene su origen en pectinas provenientes de la materia prima utilizada, por lo que un destilado de mieles de caña tras un correcto método de destilación no debe presentar cantidades apreciables que puedan afectar la salud.

Ésteres

Los ésteres forman el grupo más interesante y numéricamente mayor de compuestos aromáticos de las bebidas destiladas y aunque algunos pueden provenir de las materias primas, éste origen no se considera el más importante. Su cantidad y proporciones entre los diferentes tipos, son de gran importancia para el aroma de una bebida. Al determinar el contenido de ésteres como acetato de etilo, se ha encontrado en rones pesados más de 600 mg/L. Los ésteres presentes en una fermentación se encuentran distribuidos entre los solubles en el medio y los que están dentro de la célula de levadura. La proporción de los ésteres etílicos de ácidos grasos transferidos al medio, disminuyen con el aumento de la cadena carbonada. Así tenemos que el etil caproato se encuentra todo en el medio, el etil caprilato de 54-68 %, el etil caprato 8-17 % y el etil laurato permanece todo en la levadura. La distribución de los ésteres depende de la cepa de levadura y la temperatura de fermentación, por lo que se transfieren cantidades mayores al medio a temperaturas mayores. Experimentos realizados han mostrado que el nivel de ésteres en una bebida alcohólica no depende solamente de la concentración de estos formados durante la fermentación. En presencia de levadura el nivel puede cambiar en dependencia de la temperatura, el pH, la concentración de alcohol y el tipo de levadura.

Compuestos carbonílicos

El acetaldehído es usualmente el principal compuesto carbonílico de las bebidas alcohólicas, y constituye 90 % del total del contenido de aldehídos en whisky, cognac y ron y se le atribuye un importante papel en la sensación de picor de las bebidas destiladas. Algunas bacterias tienen la capacidad de producir 2-propenal durante la fermentación y por ello este compuesto ha sido detectado en medios de fermentación y destilados frescos. En algunos brandies se ha encontrado 1.2 mg/L de 2-propenal. El diacetilo es un importante componente de bebidas alcohólicas, es portador del aroma de mantequilla. Se forma en el exterior de la célula de levadura por la descomposición espontánea del α acetolactato formado en las células de levadura.

Ácidos grasos

Las bebidas destiladas contienen cantidades variables de ácidos grasos. En rones ligeros se ha encontrado hasta 100 mg/L, mientras que en rones pesados, hasta 200 mg/L, los que están constituidos por aquellos de alto peso molecular y con caracteres sensoriales no siempre deseables en las bebidas. El ácido acético constituye hasta 75-80 % del total de ácidos presentes en los destilados aunque éste no se considera propiamente dentro de la denominación de ácido graso. Estos ácidos presentan un número par de átomos de carbono, los de número impar se forman a partir de propanoil-CoA. Los insaturados se forman por un mecanismo similar. La formación ocurre durante la fermentación, y la aparición de los insaturados parece depender de las condiciones de fermentación. Fermentaciones que tienen lugar bajo condiciones aerobias, producen cantidades significativamente mayores de ácidos grasos insaturados, que las fermentaciones estrictamente anaerobias. La membrana plasmática de la levadura regula el movimiento de compuestos y de metabolitos hacia y desde la célula de levadura. La proporción de penetración de los ácidos orgánicos hacia la célula depende de la naturaleza lipolítica, del tamaño de su molécula y del grado de ramificación de la cadena carbonada.

Compuestos azufrados

Muchas bebidas alcohólicas contienen compuestos volátiles azufrados como dimetil sulfuro, metil-etil sulfuro, etanothiol y otros. Generalmente estos compuestos se forman por autolisis de los aminoácidos azufrados de las proteínas de la levadura (cisteína y metionina). Recientemente, reportan disulfuro de metilo en aguardientes de caña cubanos frescos. Estos compuestos son de olores indeseables y durante la destilación, al entrar en contacto con el cobre de los condensadores, deben ser eliminados.

Compuestos fenólicos

Entre los compuestos fenólicos del ron y el whisky se han identificado: 3-metilguayacol, eugenol, 4-etilfenol, guayacol, l, 4-etilguayacol, isoeugenol, o- y p- cresol, vainillina, y otros. Los fenoles pueden surgir por dos vías diferentes, durante la fermentación o por la extracción alcohólica de los barriles de roble. La descarboxilación, por parte de las levaduras, conduce a la formación de 4-etilfenol, 4-etilguayacol y 4-metilguayacol. En rones tipo Jamaica se han encontrado phenol, pethylphenol, o-cresol, p-cresol, guaiacol, p-ethylguaiacol y dihydroeugenol, lo que confirma la presencia de p-methylguaiacol y eugenol. Recientemente, ha sido confirmada en rones cubanos la presencia de 4 etilguayacol, eugenol y 4 propilguayacol. Los [polifenoles] provenientes de la madera de los barriles, mediante hidrólisis:alcoholisis:oxidación son los encargados de proporcionar las características de bebida añejada.


Fuentes

  • Oscar Queris Hernández, Ciencia y Tecnología de Bebidas destiladas. IIIA. 2007.