Levaduras Híbridas en la Cerveza: Una Revolución en Sabor y Producción

El sabor y el aroma desempeñan un papel central en cómo percibimos la cerveza y el vino. Ambos son fruto de reacciones metabólicas complejas que ocurren durante la fermentación llevada a cabo por las levaduras. El tipo de levadura empleado en la fermentación afecta al sabor de la cerveza una vez se ha elaborado. Actualmente, las cervezas de alta fermentación («ale») y las cervezas de baja fermentación («lager») son las dos principales categorías de levaduras, junto con cientos de variantes que utilizan los productores de cerveza en una industria mundial a la alza.

Las levaduras son microbios que se emplean en la industria para fermentar alimentos como el vino y el pan, fabricar fármacos como la insulina y producir nuevos biocombustibles, pero sobre todo para generar cerveza, la bebida fermentada más común del mundo. Existe la cerveza Ale -de fermentación a más alta temperatura- y la Lager, de fermentación baja y que incluye a la mayoría de las marcas españolas, además de cubrir el 94% del mercado global. Su éxito radica en una fermentación en condiciones más lentas y a temperaturas bajas (entre 5 y 14 ºC) donde interviene una levadura híbrida, creada a partir de dos especies (la domesticada Saccharomyces cerevisiae y la descubierta recientemente Saccharomyces eubayanus).

El Origen Misterioso de la Levadura Lager

Sin embargo, el origen genético de esta levadura híbrida seguía siendo un misterio. Un nuevo estudio, publicado en PLoS Genetics, ha ahondado en los genomas de estos microorganismos para revelar por primera vez cómo las levaduras se combinan de manera natural y dan lugar a híbridos como la Lager. En los últimos años, el descubrimiento en la Patagonia de la primera población salvaje de Saccharomyces eubayanus había contribuido a arrojar algo de luz sobre esta cuestión y a inspirar la hipótesis de cómo una levadura de América del Sur acabó mezclada con otra levadura en una bodega de Baviera en Alemania. Los viajes en barco de los exploradores europeos podrían explicarlo en parte. Pero desde el hallazgo de esta levadura en 2011, el organismo ha aparecido en lugares tan lejanos entre sí como EE UU (Wisconsin, Carolina del Norte, el estado de Washington), Nueva Zelanda y el Tíbet. En Europa, el único rastro del organismo encontrado hasta ahora reside en estas levaduras híbridas entre S. cerevisiae y S. eubayanus. Es aquí donde el rompecabezas se complica porque “no tiene sentido biogeográfico”, señala Chris Todd Hittinger, profesor de genética de la Universidad de Wisconsin-Madison (EE UU) y uno de los descubridores de la levadura en la Patagonia.

La secuenciación de 200 cepas de Saccharomyces eubayanus, especie salvaje que contribuyó a la generación de la levadura híbrida responsable de la cerveza lager, revela una gran diversidad e intercambio genético de poblaciones alrededor del mundo. Hace más de una década, el hallazgo de la levadura Saccharomyces eubayanus en la Patagonia (Argentina) permitió cerrar el debate sobre el origen de las levaduras tolerantes al frío y responsables de la fermentación de la cerveza lager, gracias a la hibridación de algunas de sus cepas.

Un estudio con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y liderado por la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) ha conseguido identificar más de 120 cepas híbridas de levaduras industriales utilizadas en procesos de producción de cervezas, vino, sidra y champán. El equipo de investigadores ha observado híbridos de levaduras que se componen de dos, tres o incluso cuatro especies. Los cruces se dieron entre cepas domesticadas de Saccharomyces cerevisiae y otras especies salvajes de las regiones europeas de Saccharomyces eubayanus, Saccharomyces kudriavzevii y Saccharomyces uvarum.

Nueve de cada diez cervezas consumidas en el mundo son cervezas lager, y la levadura responsable de su fermentación es aún un misterio. La levadura lager (Saccharomyces pastorianus) es un híbrido de dos progenitores: la levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae y la elusiva Saccharomyces eubayanus, muy recientemente descubierta en Europa por primera vez. Pero, ¿cuándo y dónde surgió este híbrido? El artículo de Hutzler et al. titulado “A new hypothesis for the origin of the lager yeast Saccharomyces pastorianus” en FEMS Yeast Research presenta evidencia convincente de que el evento tuvo lugar en la cervecería de la corte (Hofbräuhaus) de Maximiliano el Grande, elector de Baviera, en Múnich en 1602. La hibridación probablemente tuvo lugar cuando la principal levadura fermentadora Saccharomyces cerevisiae, inadvertidamente, entró en un cultivo de fermentación baja de Saccharomyces eubayanus, explica Mathias Hutzler para el #FEMSmicroBlog.

La Revolución de las Levaduras Híbridas

Con el apoyo parcial del proyecto Aromagenesis, financiado con fondos europeos, un equipo de científicos ha desarrollado nuevas cepas híbridas fértiles de levadura. Dichos híbridos fértiles de levadura ofrecen a la industria de las bebidas opciones novedosas y prometedoras en materia de sabores, aromas y métodos de producción. Se demostró que las nuevas cepas híbridas de levadura pueden cultivarse de manera eficaz y producir descendencia con las características específicas deseadas y necesarias para el proceso de fabricación de bebidas.

“Esta tecnología es capaz de revolucionar las prácticas actuales de selección de cepas al permitir, a través de la selección artificial, la creación rápida de levaduras eficaces y personalizadas con rasgos específicos, novedosos e importantes”, explicó Daniela Delneri, autora principal y catedrática de Genómica Evolutiva en la Universidad de Mánchester (el Reino Unido), participante en el proyecto, en una nota de prensa de la misma institución. Anheuser-Busch InBev, el mayor productor de cerveza del mundo, también financió parcialmente la investigación. “Estamos entusiasmados con estos hallazgos y es un placer haber podido apoyar esta investigación”, comentó el doctor Philippe Malcorps, director científico.

El objetivo del proyecto Aromagenesis (Generation of new yeast strains for improved flavours and aromas in beer and wine) es comprender, caracterizar y mejorar el sabor de las bebidas fermentadas como la cerveza y el vino. La industria cervecera ha evolucionado significativamente en los últimos años, con innovaciones que han permitido a los cerveceros artesanales experimentar y mejorar sus productos. Una de las adiciones más destacadas a este avance es la levadura Nova Lager de Lallemand. Una de las características más destacadas, como mencionamos anteriormente, es su capacidad para fermentar eficazmente en un amplio rango de temperaturas. Tradicionalmente, las levaduras lager requieren condiciones específicas y temperaturas bajas, generalmente entre 8°C y 12°C, para producir los perfiles de sabor limpio que las caracterizan. El perfil de sabor es un aspecto crucial en cualquier levadura cervecera, y Nova Lager se destaca por su carácter neutro. Ha sido seleccionada para producir cervezas lager de perfil limpio con características de sabor distinguidas. El distinguido perfil organoléptico se describe como muy limpio, y ligeramente esterificado. Esta cepa puede promover la biotransformación y acentuar el sabor y el aroma del lúpulo. Nova Lager de Lallemand representa un avance significativo en la tecnología de fermentación, ofreciendo a los cerveceros una herramienta poderosa para innovar y optimizar la producción de cervezas lager.

¿Qué son las Cervezas Híbridas?

Fíjate en la taxonomía de la cerveza cómo hay cuatro estilos de cerveza que salen de las Ale y de las Lager: California Common, Cream Ale, Kölsch y Altbier. Lo que me hace pensar que consiste en usar una levadura Lager o de baja fermentación a altas temperaturas, y supongo que viceversa con las Ale o de alta fermentación. En el sabor dice que son secas como las Lager, pero que retienen más sabores malteados.

Existen dos familias de levadura para elaborar cerveza: lager y ale. Las levaduras ale también se conocen comúnmente como levaduras de alta fermentación. Se caracterizan porque la levadura trabaja fermentando la cerveza a temperaturas algo mayores que en las levaduras lager, y generalmente, se sitúan en la parte superior del tanque de fermentación. Esta levadura es muy común en muchos tipos de cerveza, como, por ejemplo, nuestra Red Ipa. Por otro lado, encontramos las levaduras lager (o levaduras de baja fermentación) que suelen fermentar a temperaturas más bajas que las ale. También podemos diferenciar las levaduras según su estado (secas o líquidas). Las levaduras líquidas pueden ser más caras, pero pueden reutilizarse. Por su parte, las levaduras secas son más fáciles de conservar, pero sus variedades son más limitadas.

La mezcla o hibridación de especies suele dar como resultado, al igual que ocurre con las mulas, una descendencia infértil, cuando no directamente inviable. Pero siempre hay excepciones. Un equipo internacional de científicos acaba de descubrir un híbrido en cuya extraña combinación de genes se esconde el secreto de un sabor que lleva en boga desde la Edad Media: las levaduras de la cerveza tradicional belga. Y no es la única bebida a cuyos secretos nos está acercando la ciencia. De hecho, otro estudio que se ha publicado en el mismo número de 'Nature Ecology and Evolution', y en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha identificado decenas de nuevos híbridos de levaduras usadas en varias clases de bebidas, como la cerveza, el vino, la sidra o el champán. En ellos se encuentran, presumiblemente, numerosas claves sobre el sabor y otras características de estos productos. En total, se han identificado más de 120 cepas híbridas de levaduras, procedentes de combinaciones genéticas entre dos, tres o incluso cuatro especies diferentes. Los resultados, confían los autores, permitirán desarrollar nuevas y mejores y cepas.

“El estudio de estos híbridos nos ha permitido analizar sus mecanismos de adaptación a los procesos industriales. Y así hemos visto que la tolerancia a las bajas temperaturas, típicas de la producción de cerveza lager, se debe en gran medida a la herencia del genoma mitocondrial del parental que no es S. cerevisiae. Otras de las conclusiones a las que llega el estudio es que el sabor suave de las cervezas lagers se consigue por la ausencia de aromas fenólicos. Estos sabores se han conseguido ya que los tipos de híbridos lager, de manera independiente pero convergente han inactivado por mecanismos diferentes la ruta de producción de estos aromas. “Toda la información obtenida nos permite conocer mejor los procesos de domesticación que han ocurrido a lo largo de la historia y, por tanto, diseñar mejores protocolos de generación de nuevas cepas industriales”, señala el investigador del CSIC.

El estudio en el que ha participado Peris, liderado desde la Universidad de Wisconsin-Madison, ha determinado que el característico sabor suave de las cervezas tipo 'lager' se consigue por la ausencia de aromas fenólicos, los cuales quedan inactivados por los híbridos de levadura presentes en estas cervezas. Por el contrario, en otras variedades, como la cerveza trapista, estos aromas son bien valorados, y los híbridos aislados en ellas mantienen la producción de esos fenoles. Precisamente, en el otro estudio, dirigido desde el Instituto VIB de Leuven, la secuenciación genética de multitud de estos hongos ha revelado un curioso híbrido entre la tradicional levadura de la cerveza, o 'Saccharomyces cerevisiae', y la mucho menos común 'Saccharomyces kudriavzevii'. La primera especie se emplea habitualmente en la producción no sólo de cerveza, sino también de pan o vino, y su principal cualidad es que facilita la fermentación. La segunda, más 'salvaje', aporta unos genes más resistentes al estrés y al frío, lo que se traduce en una mayor capacidad para crear sabores y aromas.

Adaptación y Diversidad Genética

En cierto sentido, la adaptación genética de las levaduras de la cerveza es comparable, según los científicos, a la de los propios perros. Al igual que las mascotas, esta especie de hongos ha convivido con los humanos en hogares y lugares de fabricación casera durante siglos, en los cuales ha experimentado diversos cambios genéticos y se ha adaptado a un entorno muy distinto del paisaje natural del que proceden. Las variedades recién detectadas son, por tanto, producto de siglos de elaboración cervecera, pero también de cruces inesperados entre especies 'domesticadas' y otra de origen feral, como en el caso de la cepa belga.

“Parece que estas levaduras naturales únicas permitieron el desarollo de algunas de las cervezas por las que Bélgica es famosa", explica Philippe Malcorps, uno de los autores del estudio y experto en Innovación y Tecnología de AB InBev. "Estas levaduras son híbridos de dos especies completamente distintas. Pensemos en tigres y leones haciendo juntos un superbebé", comenta, por su parte, Jan Steensels, que ha coordinado el trabajo de laboratorio desde la Universidad de Leuven. El híbrido está hoy presente, según los autores del estudio, en dos conocidas variedades de cerveza: la trapense y la gueuze (a su vez, una variedad lámbica). Pero el proceso de 'domesticación' no se detuvo en dicha combinación genética, sino que las levaduras se siguieron adaptando a los distintos entornos y modos de producción en que se hallaban. Por ello, las levaduras de las dos clases de cervezas mencionadas son hoy distintas, a pesar de que ambas proceden de la misma unión de especies. "El linaje probablemente se originó en un solo evento de hibridación y después se separó en dos subgrupos distintos, las cepas lámbicas y las trapenses, que funcionan en dos procesos de producción de cerveza totalmente distintos", detalla el estudio.

En los últimos 150 o 200 años, la industrialización y estandarización de los procesos de elaboración de cerveza ha dado lugar a una pérdida en la variedad de levaduras, argumentan los investigadores, pero cervezas artesanas como las mencionadas ofrecen una excepción a esta tendencia, como muestra la presencia del híbrido recién identificado. "El uso de tecnologías de fabricación medievales, como la inoculación al aire libre, la fermentación a largo plazo y el almacenamiento en barriles que se guardan en el sótano del cervecero, ha promovido la supervivencia de los híbridos de levadura únicos presentados en este estudio". Una presencia que, proponen los investigadores, podría convertirse ahora en una nueva "fuente de biodiversidad para aplicaciones industriales". De hecho, la investigación, que se ha desarrollado a lo largo de cinco años y ha sido financiada por empresas privadas, ha encontrado múltiples clases de híbridos de levaduras, aparte de la presente en las cervezas tradicionales belgas. Gran parte de estas nuevas especies híbridas se originaron en la Alemania medieval, y desde ahí se extendieron a Bélgica, donde se han encontrado, y el resto de Europa, a medida que las técnicas y materiales para la elaboración de la cerveza se fueron popularizando en el continente.

“A diferencia de lo que ocurre en América del Sur donde S. eubayanus es muy diverso y se puede aislar de fuentes naturales con facilidad, es muy raro aislarlo en el hemisferio norte, aunque hemos sido capaces de describir un nuevo linaje, holártico, de S. eubayanus que incluye cepas del Tibet, Carolina del Norte y los híbridos responsables de la producción de cerveza Lager”, explica a Sinc Peris, primer autor del trabajo. Pero al estudiar los genomas de las levaduras, los científicos descubrieron que partes del de la levadura híbrida comparten ancestro con la cepa del Tibet y, además, tienen regiones genómicas más relacionadas con las cepas de Carolina del Norte. Para los investigadores, esto sugiere que, mientras se sigan descubriendo cepas en el hemisferio norte, se podrá comprender mejor la historia natural y la diversidad genética de esta levadura económicamente importante. El equipo también demostró por primera vez que hay diversidad genética en S. eubayanus, la levadura que originó el híbrido, y que actualmente se puede observar al comparar los genomas de los híbridos de diferentes tipos de cerveza Lager. “A pesar del cuello de botella producido durante la domesticación de estas levaduras híbridas, aún se ha retenido diversidad genética”, recalca Peris. Los resultados del estudio no coinciden por tanto con otros trabajos en los que se concluía que el origen de estas levaduras híbridas se encontraba en el parental (progenitor) S. eubayanus de Asia o América del Sur. “Ninguna de ellas se sostiene por los nuevos datos, ya que el parental, potencialmente europeo, está aún por descubrir”, concluye el científico español.

Una vez que los investigadores entiendan el proceso natural por el que se han creado estas levaduras híbridas, podrán ellos mismos mezclar y emparejar organismos para crear levaduras de gran valor comercial.

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