La Biotrasformazione

17/03/2019

La biotrasformazione è un processo metabolico che modifica una o più sostanze.
Si conosce da sempre nel mondo della produzione dei farmaci, ma da un po’ di anni a questa parte se ne parla molto anche nella produzione della birra, specie in rapporto al luppolo dopo che, con il boom delle New England IPA qualche anno fa, è diventata una vera propria moda.
Purtroppo gli studi sul luppolo, specialmente sui suoi oli, sono molto lunghi e costosi, oltre a coinvolgere processi potenzialmente molto pericolosi, e restano spesso possibili solo alle multinazionali.
Con le poche conoscenze a disposizione risulta spesso ostico capirne i meccanismi e come sfruttarli, da un lato perché molti fattori ci sono ancora sconosciuti e dall’altro perché le fonti di informazioni al riguardo spesso restano gli studi accademici, spesso difficili da recuperare sul web oltre che poco accessibili alle masse perché in scritti in inglese da scienziati per scienziati.
Questo è quello che ci ho capito io.

Cosa succede?

Il lievito, durante la fermentazione, interagisce con molteplici composti modificandoli in qualche modo.
Può essere un esempio la conversione del DMSO (dimetilsulfossido) in DMS operata da alcuni ceppi.
La stessa cosa avviene su alcuni composti del luppolo, che vengono modificati creando nuovi composti che contribuiranno in modo diverso nella nostra birra.
La biotrasformazione, è il caso di specificarlo, non cambia la qualità della birra ma solo le sue caratteristiche: non avremo una birra per forza migliore ma semplicemente diversa.
Tuttavia, è un’ottima tecnica che possiamo imparare ad utilizzare, un nuovo colore nella nostra tavolozza che ci può permettere di arrivare più vicini al risultato che vogliamo, così come più lontani se usato dove non serviva oppure male.

Nel luppolo possiamo trovare (tra le molte cose) polifenoli, resine ed oli essenziali. Questi ultimi sono quelli che danno aromaticità ai nostri amati coni.
Gli oli presentano una frazione carbonata, una frazione ossigenata e composti solforati.
A noi interessano principalmente gli ultimi due:

-la frazione ossigenata comprende diversi terpenoidi, che sono responsabili della maggior parte delle aromaticità che conosciamo, ad esempio linalolo, geraniolo, nerolo.

-i composti solforati,  mercaptani o tioli, come ad esempio il 4mmp (4-mercapto-4-metilpentan2-one), composto che a seconda delle concentrazioni può ricordare il bosso, la pipì di gatto, oppure il ribes.

Ci sono diversi modi in cui il lievito può interagire con questi composti biotrasformandoli, ad esempio tramite modificazione chimica  o modificazione enzimatica.
La modificazione chimica consiste semplicemente nel convertire tramite processo chimico un composto in un altro.
Esempi di questo sono la trasformazione di geraniolo ( aroma floreale, rosa, geranio) in βcitronellolo (aroma dolce, fruttato, agrumato) oppure quella del linalolo ( aroma floreale, di arancia, a volte lavanda) in 2-terpineolo (lillà, agrumato, pino, legnoso, terroso).
Per una ricerca pubblicata nel 2003 Andrew J King e J Richard Dickinson hanno osservato, durante i loro test, che durante la fermentazione all’aumentare dei livelli di citronellolo si aveva un abbassamento di quelli di geraniolo.

La modificazione enzimatica invece si ha quando un enzima, nel nostro caso la β-glucosidasi, va a scindere il legame di alcuni composti non aromatici.
Ci sono dei composti, ad esempio alcuni tioli, che non sono aromatici perché legati ad una molecola di glucosio: il nostro enzima liberando quindi il glucosio li renderà aromatici, e ci troveremo con dei nuovi aromi nella nostra birra finita.

L’enzima β-glucosidasi tuttavia non è prodotto da tutti i ceppi di lievito.
Alcuni lieviti saccharomyces che lo producono sono, ad esempio, il Lallemand New England, il BRY-97 o il Belle Saison.
Anche i Brettanomyces sono produttori di β-glucosidasi, tuttavia producono molti altri composti aromatici che non sempre vengono ritenuti piacevoli, o comunque che sono corretti solo in alcune tipologie di birre.
Nel mondo del vino però tramite modificazione enzimatica i Brett possono produrre composti fruttati molto interessanti, tra le altre cose.

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AGGIORNAMENTO DEL 23/03/2019
Ho da poco “scoperto” il lievito M.Reukaufii commercializzato da The Yeast Bay .
Questo lievito ha una caratteristica molto particolare: è un gran produttore di glucosidasi.
Attenua solo il 20%-25%quindi è d’obbligo usarlo assieme ad un’altro lievito, però il suo contributo in esteri e la produzione di questo enzima lo rendono un ottima aggiunta a stili luppolati dove si vuole un’amaro gentile e una percezione molto rotonda in bocca.
La grande occasione che offre è avere l’enzima a disposizione con qualunque lievito decidiamo di lavorare, solamente affiancandolo.

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Molta della ricerca iniziale al riguardo è stata portata avanti dal colosso Miller Brewing Company.
Il loro modo di produrre birra, utilizzando per la gran parte della produzione estratti invece di prodotti con parti vegetali. Per quanto utilizzino processi super tecnologici e ottengano un prodotti ad altissima qualità, hanno riscontrato delle differenze nelle loro birre luppolate in aroma tramite oli e quelle luppolate tradizionalmente: non erano migliori o peggiori l’una dell’altra, solamente diverse.
Questo li ha spinti ad indagare analizzando quella che viene chiamata “spent hop powder”, cioè lo scarto di produzione esausto da cui sono stati estratti tutti gli oli, e hanno scoperto tramite cromatografia e complesse tecniche di laboratorio che era ancora ricca di glicosidi. Hanno quindi aggiunto l’enzima β-glucosidasi  e dopo la sua azione, hanno trovato all’analisi dei campioni un gran numero di composti aromatici, come geraniolo, benzaldeide (mandorla, ciliegia marasca), fenilacetaldeide(miele, floreale), linalolo, vanillina e altri.

Un’altra cosa interessante da tenere a mente è che la biotrasformazione enzimatica può aprire la strada a quella chimica.
Il linalolo glicoside ad esempio può essere scisso in glucosio e linalolo tramite enzima, e poi essere convertito chimicamente in 2-terpineolo.

Biotrasformazione ed Hop Creep

Un altro argomento, conosciuto da molto più tempo, tornato alla ribalta da un paio di anni come se fosse la scoperta del secolo è il cosiddetto Hop Creep. Essendo argomento ben noto, non mi dilungherò sulla sua spiegazione.
Tuttavia, volevo analizzare come, anche se magari a prima vista assimilabili, hop creep e biotrasformazione enzimatica siano in realtà due mondi distanti.
E’ vero che in entrambi i casi si ha a che fare con gli zuccheri del nostro mosto.
Tuttavia, l’hop creep va a degradare zuccheri già presenti nel mosto (ci sono diversi casi in cui si è vista una riduzione delle destrine) con i problemi che può comportare (ad esempio bottiglie sovra carbonata e gushing se si effettua il dry hop a freddo) mentre  la biotrasformazione ,grazie all’azione enzimatica, va a liberare nuovi zuccheri (glucosio) senza avere effetto sulle destrine.
Usando invece un lievito diastatico che produca  β-glucosidasi , ad esempio il Belle Saison, si avranno entrambi gli effetti.

Quando aggiungere il luppolo?

Innanzitutto, la prima risposta che possiamo dare è questa: durante la fermentazione attiva.
Bisogna che il lievito sia nel pieno della sua attività perché vada ad effettuare una biotrasformazione efficace.
Tuttavia, aggiungendo il luppolo da DH troppo presto nella fermentazione si può andare incontro ad alcuni problemi,  più che altro di resa.
Ci sono fondamentalmente due nemici del DH durante la tumultuosa: la CO2 e la flocculazione.
Se la stanza dove fermentiamo profuma magnificamente non è un buon segno, poiché tutti quegli aromi in giro per la camera di fermentazione noi li avremmo preferiti nella nostra birra.
La CO2 che esce impetuosa dal nostro gorgogliatore può portare con se molti aromi volatili, e non c’è modo di riportarli all’interno.
Altro problema può essere dato dalla flocculazione: gli oli del luppolo sono appiccicosi, e le membrane delle cellule di lievito offrono una buona superficie su cui aderire. Peccato che poi, flocculando verso il basso a fine fermentazione, se li portino giù con loro, eliminandoli dalla nostra birra.

Il momento migliore è, a spanne (ed esperienza), quando sta finendo la fase tumultuosa:

-il lievito è ancora vitale e attivo e potrà darci una biotrasformazione degli oli;

-la produzione di CO2 sarà contenuta rispetto la prima parte e perderemo meno aromi nell’aria;

-l’ossigeno che introdurremo inevitabilmente assieme al luppolo avrà possibilità di essere eliminato dal lievito ancora attivo.

Possiamo anche considerare di usare per il DH più g/l di luppolo in questa fase per sopperire al minor rendimento, ma bisogna valutare anche le possibili controindicazioni di usare più luppolo ( maggiori perdite, maggiori composti non aromatici/non voluti estratti ecc.)

In conclusione, provare ad addentrarsi in queste terre ancora poco esplorate può essere davvero divertente ed appagante.
Come ogni tecnica ha i suoi lati positivi e i suoi lati negativi. Voglio inoltre ribadire come non farete necessariamente birre migliori con la biotrasformazione.
Si tratta solo di uno strumento in più a vostra disposizione.
La maggior attrattiva che ci vedo io è la possibilità di fare birre molto diverse tra loro usando la stessa ricetta ma variando la tecnica di dry hopping: con l’esperienza poi, troverete magari che un determinato luppolo vi piace di più quando sottoposto a biotrasformazione mentre un altro usando in DH tradizionale.
Alla fine, l’importante è divertirsi.

Fonti:

-Fems yeast research 2003 “Biotransformation of hop aroma terpenoids by ale and lager yeasts” Andrew J. King 1, J. Richard Dickinson – Cardiff School of Biosciences, Cardiff University
-The Aroma Story from Hops into the Final Beer, Hop Academy – Barth-Haas UK Group
-Goldstein, H., Ting, P., Navarro, A., Ryder, D., Water-soluble hop flavor precursors and their role in beer flavor, EBC Congress, 1999
– Illinois Specialty Crops Conference Jan. 11, 2018
– “Hop aroma – the never-ending story”, Barth-Haas UK Group
– Evoluzione del profilo aromatico delle uve durante la maturazione, A. Asproudi, E. Bertolone e D. Borsa, CRA –ENO Centro di Ricerca per l’Enologia

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  1. In alternativa, potrebbe essere interessante anche provare la stessa ricetta, con lo stesso luppolo (per tipo e dosi) in aroma/dry hopping, ma variando lievito per vedere il comportamento dei diversi ceppi: anche nel caso (assai probabile) che non si conoscano i diversi contenuti in beta-glucosidasi o altri enzimi coinvolti nella biotrasformazione degli oli, sarebbe un modo per sperimentare cambiando la componente attiva della biotrasformazione. Anzi, potrebbe essere un modo per stabilire empiricamente una scala di “intensità di biotrasformazione” in funzione del tipo di lievito, in modo da poter contribuire a stabilire “spannometricamente” quanto presto (o meno) iniziare a fare dry hopping per avere un determinato effetto.
    Roba da laboratori microbiochimici! 😀

    1. Assolutamente d’accordo! Trovo esaltante che così tante cose debbano essere ancora scoperte. Difficilmente troveremo una quadra che andrà bene per tutti i lieviti o tutti i luppoli, e sarà impossibile determinare un comportamento così complesso con i mezzi da homebrewers. Però sicuramente potremo arricchire la nostra conoscenza e quella degli altri con i nostri esperimenti, e quantomeno capire con le materie prime che siamo solito usare come sfruttarle al meglio.
      È assolutamente lo spirito giusto per fare homebrewing, il tuo!!
      Grazie del tuo contributo!

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