Cultivo de Levaduras Iniciadoras para la Producción de Cerveza

El creciente mercado de la cerveza artesanal y las exigencias de los consumidores han impulsado la búsqueda de cervezas diferenciales e innovadoras. En este contexto, las levaduras no convencionales han ganado protagonismo como herramientas para el desarrollo de nuevos productos. Una especie de particular interés es la levadura criotolerante S. eubayanus, identificada como uno de los parentales de la levadura lager S. pastorianus.

Este trabajo se centró en el estudio del comportamiento fermentativo de S. eubayanus, con el objetivo de establecer las condiciones para el desarrollo de cultivos iniciadores para la producción de cerveza. Inicialmente, se evaluaron cinco cepas de S. eubayanus en fermentaciones a escala de laboratorio. Se analizó su capacidad fermentativa, incluyendo la velocidad de fermentación, la atenuación y el perfil de azúcares consumidos, así como su perfil organoléptico, evaluando la producción de ésteres, alcoholes superiores y fenoles.

Las diferencias observadas en las características fermentativas y en la producción de compuestos volátiles entre las cepas demostraron la variabilidad fenotípica intraespecífica de S. eubayanus. A partir de la cepa seleccionada, se procedió a determinar las condiciones óptimas de propagación para obtener cultivos iniciadores de calidad.

Se evaluaron diversas técnicas para determinar la viabilidad y vitalidad de los inóculos. Se seleccionó el método de tinción con violeta de metileno alcalino para la viabilidad y las fermentaciones a escala de laboratorio para la vitalidad.

Para la optimización del medio de cultivo, se seleccionó uno a base de extracto de malta comercial. Mediante un diseño experimental de Plackett-Burman, se evaluaron nueve factores con dos niveles cada uno. Se identificó que el extracto de levadura y la peptona ácida de caseína tenían una influencia significativa en la producción de biomasa. Posteriormente, estos dos factores fueron optimizados utilizando un Diseño Central Compuesto y la Metodología de Superficie Respuesta.

Con el medio de cultivo optimizado (extracto de malta con 0,31% p/v de extracto de levadura y 0,12% p/v de peptona ácida de caseína), se logró obtener una producción de biomasa similar a la del medio original (12 g/L), pero con una reducción de costos del 40%. Finalmente, la propagación se escaló a 20 litros, obteniendo cultivos puros y de calidad de S. eubayanus.

Interacción con el Lúpulo y Escalado

Antes de transferir los cultivos iniciadores al sector cervecero, se investigó la interacción de S. eubayanus con el lúpulo. Se estudió el comportamiento fermentativo de la cepa CRUB 1568T en mostos con y sin lúpulo, y se evaluó el impacto de la levadura en el amargor medido (IBU) y en la percepción sensorial del mismo.

S. eubayanus demostró tolerancia a los compuestos del lúpulo (20 y 60 IBUs), e incluso se observó un aumento en la velocidad de fermentación en mostos lupulados (del 34% y 62%, respectivamente). Los IBUs obtenidos en cervezas fermentadas con S. eubayanus fueron un 18% superiores a los de las cepas industriales, una diferencia que resultó notable sensorialmente y se percibió como un amargor áspero.

Posteriormente, la cepa S. eubayanus CRUB 1568T se probó a escala semi-piloto (20-40 L) en mosto cervecero, mostrando un comportamiento similar al observado a escala de laboratorio. Sin embargo, al aplicarse a escala productiva (1000-1500 L), esta levadura salvaje presentó un bajo rendimiento fermentativo. Las fermentaciones se prolongaron durante 20 días, el doble de tiempo que a escalas menores, con una atenuación promedio del 30%, la mitad de lo observado previamente.

Se planteó la hipótesis de que un aumento en el suministro de oxígeno durante la fermentación a mayor escala podría mejorar el rendimiento. Este aspecto requeriría una investigación adicional.

Potencial de las Levaduras Autóctonas

Este trabajo subraya la importancia del uso de levaduras no convencionales en la elaboración de cerveza. La selección de levaduras autóctonas del entorno representa un valioso recurso. No solo permite el desarrollo de cervezas innovadoras con una mayor diferenciación productiva, sino que también abre la posibilidad de conferir un carácter regional al producto, mejorando así la competitividad del sector.

La fermentación es un proceso químico que ocurre cuando agentes fermentadores (cultivos iniciadores o bacterias) interactúan con azúcares fermentables, como los presentes en la harina de trigo. La levadura, un hongo unicelular microscópico, se alimenta de azúcar y lo transforma en otros compuestos. La Saccharomyces cerevisiae es la levadura de panadería más conocida, pero existen muchas otras.

Durante la fermentación con levadura, esta consume el almidón de trigo, generando gas carbónico. La levadura de panadería convierte el azúcar en un bajo volumen de alcohol, que se evapora al hornear, y en gas carbónico. Los cultivos iniciadores de masa madre, en cambio, producen gas carbónico y ácido láctico (y acético), confiriendo al pan un sabor amargo característico y facilitando su digestión.

La fermentación de la masa del pan resulta en la formación de burbujas de aire y en el enriquecimiento de sus aromas. Este proceso hace que el alimento sea más fácil de digerir. Los cultivos iniciadores, una combinación de levaduras y bacterias lácticas, se preparan previamente y se dejan formar de manera natural. La levadura de panadería, un producto industrial del siglo XIX, ofrece una fermentación más rápida y controlada.

El gluten, una proteína del trigo, es esencial para la estructura del pan leudado, atrapando las burbujas de gas durante la fermentación. Aunque el gluten no representa un riesgo para la salud general, las personas celíacas deben evitarlo. La baguette tradicional francesa puede elaborarse tanto con levadura como con cultivos iniciadores, o una combinación de ambos, a elección del panadero.

Las baguettes hechas con masa madre tienen un sabor más potente y amargo, y son más fáciles de digerir debido a la fermentación láctica. Las elaboradas con levadura de panadería son más prácticas, tienen un sabor más dulce y un aroma más sutil, aprovechando la fermentación acelerada.

Las levaduras también son cruciales en la enología, transformando el mosto de uva en vino. La diversidad genética entre las levaduras enológicas es amplia, y diferentes cepas de la misma especie pueden impactar significativamente el proceso de fermentación y las características del vino. La Saccharomyces cerevisiae ha sido históricamente la levadura predominante y la única utilizada industrialmente hasta finales del siglo XX.

Desde principios del siglo XXI, se ha introducido el uso de especies no-Saccharomyces como cultivos iniciadores, a menudo en combinación con S. cerevisiae. Estas especies, aunque incapaces de consumir todos los azúcares por sí solas, pueden mejorar el proceso fermentativo y las características del vino. Sin embargo, es fundamental conocer también las levaduras alterantes, como Brettanomyces bruxellensis, que puede causar pérdidas económicas significativas.

En otros sectores, como la industria láctea, se utilizan cultivos de fermentos lácticos liofilizados (Lyofast y Lyoto) para la elaboración de quesos y otros productos. Los cultivos de levadura también se emplean como aditivos microbianos en la ganadería lechera para mejorar la salud fisiológica y el rendimiento productivo de las vacas, aumentando la ingesta de pienso y mejorando la fermentación ruminal.

La investigación en el campo de la biotecnología de la fermentación se enfoca en estudiar los mecanismos de adaptación de levaduras a condiciones de estrés, buscando mejorar la tolerancia de cepas industriales utilizadas en panificación, elaboración de cerveza y vinificación. La formulación de cultivos iniciadores con cepas innovadoras, incluyendo aislados de levaduras de la Antártida, es un área activa de desarrollo.

La comunicación interespecífica entre levaduras es otro campo de estudio relevante. Se ha observado que las levaduras enológicas liberan vesículas extracelulares que pueden influir en la expresión génica de otras levaduras, como S. cerevisiae, afectando rutas metabólicas como la glucólisis. Estos hallazgos son importantes para la comprensión de las interacciones microbianas en contextos biotecnológicos.

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