Las bebidas fermentadas han sido parte integral de diversas culturas alrededor del mundo durante siglos. La fermentación es un proceso natural mediante el cual los microorganismos, como bacterias y levaduras, descomponen los azúcares y otros componentes, produciendo alcohol, ácidos y gases. La historia de las bebidas fermentadas es tan antigua como la civilización misma.
La fermentación alcohólica es el proceso mediante el cual las levaduras convierten los azúcares en alcohol y dióxido de carbono. Este tipo de fermentación es fundamental para la producción de bebidas como la cerveza y el vino. La fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de oxígeno (- O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general, azúcares: por ejemplo, la glucosa, la fructosa, la sacarosa, es decir, cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, una hexosa) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaerobio. La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno a partir de la glucosa. En el proceso, las levaduras obtienen energía disociando las moléculas de glucosa y generan como desechos alcohol y CO2. La humanidad emplea a la fermentación alcohólica desde tiempos inmemoriales para la elaboración de cerveza (empleando cereales) y del vino (empleando el fruto de la vid: la uva en forma de mosto) fundamentalmente.
La fermentación ácido-láctica es realizada principalmente por bacterias del género Lactobacillus, que convierten los azúcares en ácido láctico. Este tipo de fermentación es esencial para la producción de alimentos y bebidas como el yogur, el kéfir, la chicha y ciertos tipos de encurtidos.
Existen otros tipos de fermentación menos conocidos pero igualmente importantes. La fermentación acética, por ejemplo, transforma el alcohol en ácido acético, siendo fundamental para la producción de vinagre.
La kombucha es un ejemplo de una bebida que utiliza múltiples tipos de fermentación en su proceso. Primero, las levaduras en el SCOBY (Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast) convierten los azúcares del té endulzado en alcohol mediante fermentación alcohólica. Luego, las bacterias acéticas convierten el alcohol en ácido acético, mientras que las bacterias lácticas pueden también producir ácido láctico, creando una bebida compleja y ligeramente ácida con propiedades probióticas. La kombucha es una bebida fermentada a base de té que ha ganado popularidad en los últimos años debido a sus numerosos beneficios para la salud. Se elabora fermentando té endulzado con una colonia simbiótica de bacterias y levaduras (SCOBY). Durante el proceso de fermentación, el SCOBY consume el azúcar y produce ácidos orgánicos, vitaminas y enzimas beneficiosas.
El kéfir es una bebida fermentada hecha a partir de la leche que se fermenta utilizando granos de kéfir, una combinación de bacterias y levaduras. Es conocido por su textura cremosa y sabor ligeramente ácido. El kéfir es una excelente fuente de probióticos, que son microorganismos beneficiosos que promueven la salud intestinal. En el caso del kéfir, la leche es inoculada con las mismas especies que son usadas para la producción del yogurt: Lactobacillus bulgaricus (Lb) y Streptococcus termophilus (St), pero además también se le agrega Saccharomyces cerevisiae (levadura de cerveza), con el fin de aprovechar la glucosa obtenida la hidrolisis de la lactosa para formar alcohol, dando como resultado una bebida fermentada, con un característico sabor acido, de baja graduación alcohólica, con propiedades muy interesantes.
Tanto el yogurt como el kéfir, son considerados alimentos funcionales, no solo por su alta concentración de prebióticos que mejoran la digestión, sino también por su concentración de ácido láctico estimula el crecimiento de la microbiota instestinal benigna a su vez que inhibe el desarrollo de organismos patógenos como E. Coli y Salmonella. También es importante mencionar que, por lo general, tanto el yogurt como el kéfir, son aptos para el consumo de personas que tengan intolerancia a la lactosa, debido a que la lactosa está completamente hidrolizada en glucosa y galactosa, por acción enzimática de los microorganismos presentes en cada bebida.
La chicha es una bebida tradicional de América Latina hecha de maíz fermentado. Existen muchas variaciones de chicha, desde la chicha morada peruana hasta la chicha de jora ecuatoriana. La fermentación del maíz produce una bebida ligeramente alcohólica y rica en probióticos.
El vino y la cerveza son quizás las bebidas fermentadas más conocidas a nivel mundial. El vino se elabora fermentando el jugo de uvas, mientras que la cerveza se produce fermentando granos, generalmente cebada. Ambos procesos involucran la fermentación alcohólica, donde las levaduras convierten los azúcares en alcohol y dióxido de carbono. El proceso principal por el cual se transforma el mosto en vino es la fermentación alcohólica, la cual consiste en la transformación de azúcares en alcohol etílico y anhídrido carbónico. La fermentación alcohólica es la base de la vinificación, sin embargo, su importancia no radica únicamente en la obtención de etanol a partir de los azúcares, sino que además durante el proceso fermentativo se van a formar una gran cantidad de productos secundarios que influyen en la calidad y tipicidad del vino.
Araga es el nombre de un licor elaborado a partir de leche fermentada típico de Tuva, una república rusa situada en el centro-sur de Siberia. Toda una especialidad que solo se elabora en los hogares. El licor de Araga es uno de los múltiples derivados lácteos producidos en la república rusa de Tuva, en áreas rurales que todavía se dedican principalmente a la cría de ganado. De la leche, la gente de la zona elabora el yogur, llamado kumis; una variante condensada de este último, llamado kurt; y por supuesto el araga. El licor de leche El araga se obtiene de la destilación de leche fermentada llevada a cabo en el interior de un cilindro de madera que se saca aún hoy del tronco hueco de un álamo. La leche se coloca en un caldero de metal grande que se pone al fuego a hervir. Los vapores alcohólicos se destilan gracias a un recipiente con agua fría que se coloca en la parte superior del recipiente. El resultado es un licor ácido con un porcentaje de alcohol que varía entre un 5 y 20%. El licor también se puede consumir caliente, lo que suaviza ligeramente el sabor. Este licor tiene una difusión bastante limitada, ya que solo es producido a nivel local por las familias de la zona. Además, por tradición, solo puede ser consumido por ancianos, o en cualquier caso por personas que ya estén casadas, y se usa a menudo para rituales y celebraciones. El araga no es el único ejemplo de leche destilada que existe, de hecho, en la cercana Mongolia está el arkhi, mientras que en la república rusa de Buriatia está el tarasun.
La cerveza de leche puede que pronto sea una realidad. Cerveza de leche, rica y al mismo tiempo útil para evitar desechos. En un intento de encontrar una solución para el mercado del yogurt, los investigadores de la Universidad de Cornell en Nueva York están tratando de obtener una bebida alcohólica gracias a la fermentación del suero de leche, lo que permitiría su recuperación en lugar de sentenciarlo a su eliminación. Sin embargo, a diferencia de los colegas asiáticos, los investigadores estadounidenses han tenido que trabajar duro en contra de la naturaleza del producto. De hecho, la lactosa presente en el suero no se puede convertir en alcohol a través de los métodos de fermentación tradicionales. La solución por el momento implica el uso de diferentes tipos de bacterias y varias especies de levaduras para crear múltiples procesos de fermentación. Esta no sería la única posibilidad: una alternativa diseñada por los investigadores también prevé el uso de la cebada, siendo capaz de suministrar las enzimas necesarias para descomponer los almidones en azúcares y así causar la fermentación en «cerveza». Ambas metodologías han dado ya los primeros resultados: una cerveza de leche de baja graduación, alrededor del 2,7%.
Las bebidas fermentadas ofrecen numerosos beneficios para la salud. La fermentación no solo mejora la digestibilidad de los alimentos, sino que también aumenta su valor nutricional. Los probióticos presentes en muchas bebidas fermentadas ayudan a mantener un equilibrio saludable de bacterias en el intestino, lo que es crucial para una buena digestión y un sistema inmunológico fuerte. Un ejemplo claro es la kombucha, que no solo es una excelente alternativa a los refrescos azucarados, sino que también ofrece múltiples beneficios para la salud. Como menciona Hannah Crum, también conocida como Kombucha Mamma, los refrescos son una imitación de las bebidas fermentadas pero carecen de sus beneficios naturales. Los refrescos modernos nacieron con la intención de imitar las características de las bebidas fermentadas, como las burbujas y el sabor agradable. Sin embargo, hay una gran diferencia en términos de beneficios para la salud. En cambio, las bebidas fermentadas, como la kombucha, el kéfir y la chicha, se producen naturalmente y contienen probióticos y otros compuestos beneficiosos. Estas bebidas mejoran la digestión, refuerzan el sistema inmunológico y ayudan a desintoxicar el cuerpo. Numerosos estudios han demostrado los beneficios de las bebidas fermentadas para la salud. Un artículo destaca cómo los probióticos en el kéfir pueden mejorar la salud digestiva y fortalecer el sistema inmunológico. Las bebidas fermentadas también se han asociado con la reducción del riesgo de enfermedades crónicas.
En cocteleria el kéfir ha tenido, últimamente, un espacio por el gran auge del uso de fermentados (donde el hidromiel y la kombucha también son frecuentes protagonistas); donde personalidades de la talla del Javier Caballero y la Argentina Pipi Yalour, utilizan de manera frecuente estos productos para dar forma a sus obras de artes en forma de cocteles.
El futuro de las bebidas fermentadas es prometedor. Con un creciente interés en la salud y el bienestar, estas bebidas están ganando popularidad en todo el mundo. A medida que más personas descubren los beneficios de las bebidas fermentadas, es probable que veamos una mayor diversidad de productos en el mercado. Las bebidas fermentadas representan una opción saludable y natural frente a los refrescos comerciales. Con sus ricos perfiles nutricionales y propiedades probióticas, estas bebidas no solo satisfacen la sed, sino que también contribuyen significativamente a la salud general.
Los microorganismos responsables de la fermentación son de tres tipos: bacterias, mohos y levaduras. Cada uno de estos microorganismos posee una característica propia sobre la fermentación que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un sabor característico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actúan solos, sino que cooperan entre sí para la obtención del proceso global de fermentación.
Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esférica) de un tamaño que ronda los 2 a 4 μm y que están presentes de forma natural en algunos productos como las frutas, cereales y verduras. Son lo que se denominan: organismos anaeróbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biológicas sin oxígeno. Se puede decir que el 96% de la producción de etanol la llevan a cabo hongos microscópicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se encuentran principalmente Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragilis, Torulaspora y Zymomonas mobilis.
Cuando el medio es rico en azúcar (como puede ser el caso de las melazas o siropes), la transformación del mismo en alcohol hace que la presencia de una cierta concentración (generalmente expresada en grados brix) afecte a la supervivencia de levaduras no pudiendo realizar la fermentación en tal medio (las altas concentraciones de azúcar frenan los procesos osmóticos de las membranas de las células). Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias a las concentraciones de azúcares y de etanol, el límite suele estar en torno a los 14.o de alcohol para las levaduras del vino, por ejemplo.
Los azúcares empleados en la fermentación suelen ser: dextrosa, maltosa, sacarosa y lactosa (azúcar de la leche). Los microorganismos 'atacan' específicamente a cada uno de los hidratos de carbono, siendo la maltosa la más afectada por las levaduras. Algunos enzimas participan en la fermentación, como puede ser la diastasa o la invertasa. Aunque la única responsable de convertir los hidratos de carbono en etanol y dióxido de carbono es la zimasa.
La glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual que esta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. Se puede ver que la fermentación alcohólica es desde el punto de vista energético una reacción exotérmica, se libera una cierta cantidad de energía. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2, que es la que provoca que el cava (al igual que el Champán y algunos vinos) tengan burbujas. Este CO2 (denominado en la Edad Media como gas vinorum) pesa más que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxígeno de los recipientes donde se produce la fermentación. Por ello es necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En las bodegas de vino, por ejemplo, se suele ir con una vela encendida y colocada a la altura de la cintura, para que en el caso de que la vela se apague, se pueda salir inmediatamente de la bodega.
La fermentación alcohólica se produce por regla general antes que la fermentación maloláctica, aunque existen procesos de fermentación específicos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La reacción química se describe como la reducción de dos moléculas de Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) de NADH (forma reducida del NAD+) con un balance final de dos moléculas de ADP que finalmente por la reacción general mostrada anteriormente se convierten en ATP (adenosín trifosfato). En más detalle durante la fermentación etílica en el interior de las levaduras, la vía de la glucólisis es idéntica a la producida en el eritrocito (con la excepción del piruvato que se convierte finalmente en etanol). En primer lugar el piruvato se descarboxila mediante la acción de la piruvato descarboxilasa para dar como producto final acetaldehído liberando por ello dióxido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrógeno (H+) y electrones del NADH. Tras esta operación el NADH sintetizado en la reacción bioquímica catalizada por el GADHP se vuelve a oxidar por el alcohol deshidrogenasa, regenerando NAD+ para la continuación de la glucólisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentración durante el proceso de fermentación y debido a que es un compuesto tóxico, cuando su concentración alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir.
La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico exergónico (libera energía) y moléculas de ATP necesarias para el funcionamiento metabólico de las levaduras (seres unicelulares). Debido a las condiciones de ausencia de oxígeno durante el bioproceso, la respiración celular de la cadena del ADP en ATP queda completamente bloqueada, siendo la única fuente de energía para las levaduras la glicólisis de la glucosa con la formación de moléculas de ATP mediante la fosforilación a nivel de sustrato. El balance a nivel molecular del proceso se puede decir que genera 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. Si se compara este balance con el de la respiración celular se verá que se generan 38 moléculas de ATP. A pesar de ello parece ser suficiente energía para los organismos anaeróbicos.
La determinación de los factores que limitan la glucólisis fermentativa del etanol son complejos debido a la interrelación existente y a la naturaleza de los parámetros intervinientes durante el proceso de fermentación. Algunos de ellos se deben tener en cuenta en la fermentación alcohólica industrial. Acidez del substrato - El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentación ya que las levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o ácido. Por regla general el funcionamiento de las levaduras está en un rango que va aproximadamente desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industriales procuran mantener los niveles óptimos de acidez durante la fermentación usualmente mediante el empleo de disoluciones tampón. Concentración de azúcares - La concentración excesiva de hidratos de carbono en forma de monosacáridos y disacáridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja concentración puede frenar el proceso. La temperatura - El proceso de fermentación es exotérmico, y las levaduras tienen un régimen de funcionamiento en unos rangos de temperatura óptimos, se debe entender además que las levaduras son seres mesófilos. Si se expone cualquier levadura a una temperatura cercana o superior a 55 °C por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte.
La fermentación etílica ha sufrido algunas transformaciones con el objeto de aumentar la eficiencia química del proceso. Una de las mejoras más estudiadas en la industria es la posibilidad de realizar la fermentación alcohólica continua con el objeto de obtener mayores cantidades de etanol. Hoy en día el procesamiento industrial de algunas bebidas alcohólicas como puede ser el vino o la cerveza se realizan en ambientes controlados capaces de ofrecer a un ritmo apropiado de estos productos de consumo al mercado. Otra vía de investigación acerca de la mejora de los procesos industriales es la mejora de las cepas de levaduras (como puede ser la Zymomonas Mobilis que ofrece ventajas en los procesos continuos de fermentación), permitiendo la convivencia de una mayor densidad de las mismas durante la producción. Los métodos de fermentación continua se empezaron a patentar en la década de los 50s y desde entonces han hecho que la industria de las bebidas alcohólicas haya experimentado un crecimiento apreciable.
La fermentación industrial típica es esencialmente un proceso que se produce en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo (levaduras) son transformadas mediante la reacción microbiana en metabolitos y biomasa. Estos contenedores son herméticos y permiten retirar mediante canalizaciones apropiadas el dióxido de carbono resultante.
Las fermentaciones específicas son manipuladas por el hombre con el objeto de obtener el etanol en ciertas bebidas. Para ello se emplean principalmente los azúcares de las frutas, los cereales y de la leche. La producción de estas bebidas es en la mayoría de los casos local debido a la disponibilidad de los substratos, por ejemplo en los países mediterráneos la uva es frecuente y por lo tanto la fermentación del vino también, el mismo patrón puede hacerse con otros materiales como el arroz en Asia o el maíz en Latinoamérica.
Cómo hacer KEFIR DE LECHE
La fermentación del vino es de las más conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy extendida y con gran solera.
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