Elaboració: els Ferments

ELS FERMENTS I LA SEVA ACCIÓ.
Chuck Hanning. (Beer Judge Certificate Program).
(Nosaltres sí que citem les nostres fonts)


Introducció:
La majoria dels estils de cervesa es fan usant una de les dues espècies unicel·lulars de microorganismes del tipus SACCHAROMYCES, comunament anomenats ferments (angl: yeast; alem: Hefe). Generalment, els ferments ALE (S.Cervesiae) i els ferments LAGER (S. Pastorianus - antigament, S. Carlsbergensis o S. Uvarum) es fan servir per als seus estils apropiats.

Funcionalment, aquests llevats són diferents per les seves temperatures òptimes d’acció, 

-per la seva capacitat de fermentar diferents sucres,
-per la seva adaptació a condicions ambientals,
-per la seva capacitat de completar o no la fermentació i també de produir o no metabolits i altres productes annexes a la fermentació.

L’elecció de la varietat de LAGER o ALE i com aquests factors són controlats durant les diverses etapes de la fermentació determinarà com un cru s’adapta a l’estil previst.

El llistat de ferments és llarg i no és la finalitat d’aquest article citar-los tots.

Atenuació aparent
Un dels termes més habituals per descriure una soca de llevat, és el d’atenuació aparent.
L’atenuació d’un ferment donat és la seva capacitat de reduir la densitat inicial (D.I.) mitjançant la fermentació. Habitualment s’expressa amb una fracció percentual en la que el numerador és la diferència entre les densitats final i original, i el denominador és la densitat original.

Atenuació = ( [densitat original] – [densitat final] ) / [densitat original]

Atès que la densitat de l’etanol és inferior a la de l’aigua, quan fem servir un hidròmetre per mesurar l’atenuació, mesurarà l’atenuació aparent, no l’atenuació real.

Floculació
Un altre terme que hom usa sovint parlant de fermentació és el de Floculació. Aquesta és la capacitat que té el llevat de "retirar-se" del most. En altres termes, quan el ferment ha fet la seva funció, "flocula", esdevé visible i es constitueix en una capa al fons del fermentador. Aquest nou element, si no es filtra o decanta la cervesa pot arribar a donar mal gust. Per tant, si es "solidifica", resulta més còmode eliminar-lo.

Hi ha condicions ambientals que influeixen sobre l’eficàcia de cada ferment i cada varietat. Són entre altres, la tolerància a l’alcohol, la necessitat en Oxigen, i la sensibilitat a la composició del most.

La tolerància en alcohol ens indica com el ferment seguirà fent la seva feina quan pugi la concentració d’alcohol durant la fermentació. La majoria dels ferments Lager poden continuar treballant fins a un 8% d’alcohol en volum. Algunes varietats de ferments Ale poden seguir treballant fins a una concentració d’alcohol de 12% en volum.

Les necessitats en oxigen varien amb les varietats. Algunes varietats necessiten més oxigen per fermentar sense problemes.

Finalment, els mostos diferents tindran concentracions variablesde sucre. Les diverses varietats de ferments reaccionen de forma diferent a aquesta circumstància.

Subproductes de la fermentació:
Els subproductes (by-products) que els ferments produeixen, són sobre tot èsters, alcohols de fusel, diacetil, i compostos del sofre.

Els èsters
Els èsters resulten de la combinació d’un alcohol orgànic amb un àcid. S’han identificat fins a 90 diferents èsters en la cervesa. L’acetat d'etil, l'acetat disoamil i l’hexanoat d'etil solen ser els principals que es poden identificar sensorialemnt. Aporten aromes afruitades i dolçants a la cervesa acabada.

Els alcohols de fusel
Uns altres subproductes de la fermentació són els alcohols de fusel. Són alcohols que contenen més àtoms de carboni que l’alcohol més comú, l’etanol. Resulten del metabolisme dels aminoàcids i tendeixen a afegir sequedat i algun toc de dissolvent a la cervesa (també quelcom terrós).

Diacetil
Un altre subproducte de la fermentació és el diacetil. Normalment és reduït en compostos més benignes al final de la fermentació secundària. Una retirada prematura dels ferments pot implicar un alt contingut en diacetil. La seva presència imparteix aromes de mantega a la cervesa. També pot ser el resultat d’una reacció d’oxidació que hom pot reprimir mitjançant la producció de valina (aminoàcid).

Els compostos del sofre
Finalment, es poden presentar diversos compostos del sofre. Un d’ells és el sulfur d’hidrogen que fa olor d’ous podrits. Hi ha altres compostos del sofre però la seva producció no és del tot coneguda.

Els ferments ALE o de baixa fermentació

Els ferments ALE solen treballar millor a unes temperatures de l’ordre de 12 a 24 ºC (55-75 ºF). La seva atenuació es de l’ordre de 69 a 80 %. Aquests ferments poden fermentar completament els sucres comuns, glucosa, fructosa, maltosa, sucrosa, maltotriosa i, en quantitats ínfimes, els sucres com xilulosa, mannosa i galactosa. Poden fermentar parcialment el raffinosa. Aquests ferments s’anomenen tradicionalment d’alta fermentació perquè formen colònies (grups de cèl·lules que s’ajunten) que són suportades per la tensió de superfície del most (i solen "flotar" prop de la superfície del most). Els ferments ALE produeixen èsters atès que requereixen més altes temperatures per mantenir-se en activitat. Els estils que fan servir aquests ferments presenten aromes fruitades i dolces en diverses concentracions.
Remarquem que els ferments usats per a produir les cerveses de forment del sud d’Alemanya (Weizenbier o Weissbier), són ferments que produeixen altes concentracions de fenols (amb olors de clau d’espècia) i èsters que recorden la goma de mastegar (bubble gum) i el plàtan. Aquestes característiques són la signatura d’aquest estil.

Els ferments LAGERo de baixa fermentació

Els ferments LAGER solen treballar a temperatures de 7 a 13 ºC (46 a 56ºF). Existeix una excepció conformada pels ferments de Lager Californiana que treballen a unes temperatures de 14 a 20ºC (58 – 68ºF). L’atenuació aparent sol moure’s entre 67 i 77%. Els ferments LAGER poden fermentar el rafinosa a més dels sucres que també poden ser fermentats  pels ferments ALE. Aquests ferments són habitualment anomenats de baixa fermentació atès que no s’enganxen en colònies a la superfície sinó que decanten cap al fons del fermentador. Els ferments Lager se subdivideixen en dos subtipus:

FROHBERG i SAAZ.

El subtipus FROHBERG també és anomenat "polsegós" (dusty) o "polvorent" (powdery). Fermenta més ràpidament i no flocula gaire bé. Degut al fet que roman més temps en suspensió en el most, aquest subtipus té una més gran atenuació.
El subtipus SAAZ, també s’anomena S.U. (?) o "trencat" (break). Aquesta varietat sol flocular més ràpidament i, per tant, sol presentar una atenuació més baixa.

Els ferments LAGER, en comparació amb els ALE, solen produir cerveses que contenen menys, o no tenen, èsters o alcohols de fusel, atès que són actius a més baixa temperatura. Les cerveses LAGER haurien de presentar una aroma més neta, posant en evidència només els aromes de malt i de llúpol.

Fermentació àcida

Un bacteri anomenat Lactobacillus delbrueckii es fa servir per produir la cervesa de forment BERLINER WEISSE amb una intensa acidesa làctica. Es fan servir altres microorganismes per a la producció de cerveses belgues, especialment els LAMBIC. Els LAMBIC tenen diversos graus d’acidesa segons cada estil particular (Lambic, Gueuze, Fox, Faro, etc). Hom ha identificat fins a 50 bacteris que participen en la fermentació dels Lambics, entre els que hom considera més rellevant els de tipus Brettanomyces. (Posteriorment a la redacció d'aquest escrit, s'han fet recerques amb més mitjans tècnics que han permès identificar fins a 200 microorganismes...).

Els bacteris solen ser separats en dos grups bàsics anomenats GRAM. Els bacteris GRAM-negatius que prenen part a l’elaboració del Lambic són Escherichia Colii també algunes espècies de Citrobacteris i Enterobacteris. Afortunadament, només toleren nivells molt baixos d’alcohol i no sobreviuen en la cervesa acabada. Els bacteris GRAM-positius són representats pels gèneres Pediococcus i Lactobacillus. Aquests bacteris solen actuar de manera diferent al Saccharomyces. La seva manera de fer és coneguda amb el nom de "via de fermentació àcida mixta" (trad. Lit.) Aquest procediment comprèn l’esterificació de diversos alcohols en els corresponents àcids carboxilics, cosa que genera acidesa.

El cicle de la vida del ferment.

Quan inoculem el llevat en el most, comença el procés de fermentació que es pot dividir conceptualment en diverses etapes, totes elles parts de la vida del ferment. Aquestes etapes es poden descriure separadament, però la transició entre elles és contínua i no s’ha de concebre que hi ha fases separades. El temps que ocupa cada etapa depèn de diversos factors com ara la composició del most, la quantitat de ferment inoculat i el medi ambient.

A) Fase d’adaptació:

La primera fase del cicle és anomenada fase d’adaptació (lag phase: fase de retard). Durant aquest període, el ferment s’adapta al seu nou medi ambient i comença a generar els enzims que necessitaran per créixer i fermentar el most. El ferment farà servir les seves reserves d’energia per a aquest propòsit: l’hidrat de carboni, glicogen. El ferment s’aclimatarà ell mateix avaluant el nivell d’oxigen dissolt, les quantitats generals i relatives d’aminoàcids i la concentració general i relativa de sucres. Alguns d’aquests aminoàcids, petits grups anomenats pèptids, i sucres seran introduïts dins de la cèl·lula per procedir a la divisió de la mateixa. Normalment, aquest període és molt breu. Però si el ferment no es troba en condicions òptimes, aquesta etapa es pot perllongar i conduir a una fermentació problemàtica. Acabada la fase d’adaptació, el ferment entra en la segona fase del seu cicle: la fase de creixement.

B) Fase de creixement:

Durant aquesta fase, el ferment començarà a subdividir-se per multiplicar-se i arribarà a la densitat òptima necessària per a realitzar una autèntica fermentació. Si el ferment està en bones condicions i el most ofereix els aliments adequats, només hi haurà entre una i tres subdivisions des de la inoculació inicial. L’oxigen amb el qual s'havia airejat el most serà absorbit en aquest temps per permetre al ferment de generar esterols, que són un component clau de la paret de la cèl·lula. S'ha proposat que la coagulació en fred (cool trub) pot propiciar l’existència d’àcids grassos insaturats necessaris a la síntesi d'esterol. D’altra banda, i seguint amb aquesta proposta, s'ha suggerit que si una quantitat adequada de ferment ha estat usada per inocular el most, el creixement no és necessari i, per tant l’oxigenació no és necessària. Mentre aquesta teoria no hagi estat completament acceptada, tal vegada altres recerques elucidaran altres variables que podrien intervenir en el fenomen. Aquesta síntesi d’esterols és la via per defecte usada en tots els mostos de malt. Sigui com sigui, si el most conté més de 0,4% de glucosa, aquesta via no serà utilitzada i el ferment treballarà sobre la glucosa, malgrat la presència d’oxigen. Aquest fenomen és anomenat la repressió de la glucosa, o l’efecte CRABTREE.

C) Fermentació primària:

Seguint la fase de creixement, ve la de fermentació primària. En aquest moment, el ferment comença el metabolisme anaeròbic, ara que tot l’oxigen ha estat esgotat. Aquesta fase es caracteritza amb una corona d’escuma que, primer s’ha format en els costats del recipient i, després ha anat colonitzant tota la superfície del most.
Ara, el ferment està completament adaptat a les condicions del most i a les circumstàncies necessàries per l'absorbció dels aminoàcids i dels sucres dins de les cèl·lules per que el metabolisme sigui força actiu. En aquest període es poden formar alcohols de fusel i diacetil. Per tal de minimitzar la producció d’alcohols de fusel, hom hauria de mantenir la temperatura relativament baixa, assegurar-se que els sucres dextrinats correctes estan a disposició i reduir l’activitat excessivament calenta al mig del most. Per reduir la presència de diacetil en la cervesa acabada, hom hauria d’evitar la reintroducció d’oxigen, una refrigeració excessiva en els processos finals, i una retirada prematura del ferment.

D) Fase d’alta activitat.

En la fase següent a la que acabem de descriure, el ferment ALE haurà metabolitzat la majoria del sucres presents en el most. El ferment LAGER encara estarà en la fase de creixement reduint també la densitat de 4 punts al dia. El ferment LAGER estarà metabolitzant la majoria dels sucres en la fase d’alta activitat.

E) Fase de baixa activitat

Per als ferments LAGER, aquest moment pot ser molt important atès que és en aquest moment que el ferment comença a metabolitzar alguns dels subproductes de la fermentació prèviament elaborats durant la fase de baixa activitat. Específicament, es podria fer una etapa per al diacetil per ajudar a la reabsorbció i subseqüent reducció del diacetil en 2,3 pentanedione en aquest moment. Hom hauria de fer arribar la temperatura de la cervesa a 68ºF (20ºC). Normalment, quan l’extracte arriba al seu punt final ( de densitat), el ferment comença a flocular. És important no refredar la cervesa massa ràpidament, cosa que podria provocar una floculació abans que la fermentació s'acabés i que els subproductes indesitjables siguin reabsorbits. La regla general recomana no més de 5ºF (2,7ºC) al dia. D’altra manera seria possible provocar un xoc de fred al ferment (i que aquest es posés esontàniament en latència).
Quan el ferment comença a flocular, se sol canviar la cervesa de recipient (o se sol purgar el fermentador). Això ajuda a l’atenuació dels extractes romanents, normalment sucres. D’altra banda, la retirada del ferment excedent previndrà la formació d’aromes annexos deguts a l’autolisi i/o a les reaccions amb els substrats del most. Per a les cerveses ALE, aquest període és molt breu, mentre que per a les LAGER, aquest període es pot allargar entre 4 i 6 setmanes, o fins a 6 mesos en el cas de les Lager de més graduació. Durant aquest temps, és important evitar la reintroducció d’aire atès que això pot conduir a aromes d’oxidació i pot introduir contaminants que podrien infectar la cervesa.

Envasament

En el moment d’envasar la cervesa, es pot reintroduir ferment fresc, especialment si la cervesa ha estat guardada un llarg període de temps i/o que els ferments que queden ja no són vius. Els dos mètodes més comuns, són
1.-Condicionament en ampolla, que consisteix en l’addició de ferment fresc i/o glucosa com es fa en les cerveses Trappistes o d’abadia belgues.
2.- Kräusenung/ kraeusening. Addició de cervesa en etapa de fermentació, practicat en les Lager alemanyes tradicionals.

Per als condicionaments en ampolla, hom fa servir 250 ml de cervesa en fermentació per cada 5 gal·lons (13,16 ml/l.) tot afegint sucre; indueix que el ferment fresc metabolitza el sucre afegit. En el cas del procediment de Kräusenung, hom afegeix un lot de cervesa en estat de màxima fermentació. El volum de Krausen afegit és del 20% del volum de la cervesa. Aquestes addicions serveixen dos propòsits; provoquen la carbonatació de la cervesa i "neteja" els aromes annexes generats per la fermentació prèvia.

Control dels subproductes de la fermentació.

Els èsters poden ser controlats per l’elecció de les varietats de ferment, per la densitat del most, i pel control de la temperatura de fermentació. En general, els ferments ALE produeixen més alts nivells d’èsters tot i que hi ha variacions segons les varietats de ferment. Si la temperatura de la fermentació és massa alta, en el cas dels ferments LAGER, també es produeixen èsters. Aquest fet s’utilitza per a fer cerveses de guàrdia. (Bière de Garde). La densitat del most també és un factor influent. Els èsters que es troben en les cerveses monacals belgues (trappistes i altres) no són exclusivament deguts a les varietats de ferment sinó també a l’alta densitat del most. L’aeració del most també juga un paper notable: la via de producció d’èsters està en competència directa amb l’absorció d’oxigen i metabolisme dels esterols. Finalment la temperatura de fermentació té un paper important fins al punt que hom observa una quadruplicació de la producció d’èsters si la temperatura de fermentació és elevada de 60 a 68 ºF (15,5 a 20 ºC)

Els fenols poden ser produïts per brots salvatges de ferment. En el cas de presència de fenols per causa d’infecció no volguda, el control només pot consistir en el control de les condicions sanitàries. L’excepció es troba en el cas de les cerveses blanques bavareses que presenten el 4-vinil-guiacol produït per una varietat especial de Saccharomyces cervesiae, a partir del seu precursor, l’aminoàcid àcid ferulic. Aquest fenol es pot controlar per mitjà del control de la quantitat de precursor produït en la maceració a 111ºF (43,8 ºC).

Els alcohols de fusel són metabolitzats a partir d’aminoàcids. Tal com ja ho hem mencionat, la seva producció augmenta mentre augmenta la temperatura de fermentació. Com els èsters, els alcohols de fusel augmenten amb la densitat del most. Finalment, alguns ferments salvatges tendeixen a produir quantitats excessives d’alcohols de fusel, de manera que el control d’aquesta darrera pauta resideix en el control sanitari.

El diacetil és produït al principi de les etapes de la fermentació i, després és reduït al final. Mantenint o fins i tot augmentant la temperatura al final de la fermentació (etapa diacetil) pot ajudar a la reducció de la concentració de diacetil sempre que no se separi prematurament el ferment del most. La reintroducció d’oxigen pot conduir a la producció de diacetil per mitjà de l’oxidació dels precursors del mateix. El control de la quantitat d’aminoàcids pot ajudar a mesurar la producció de diacetil. El diacetil també pot ser produït per colònies microbiològiques oportunistes. Cal no oferir-los cap oportunitat...

Notes sobre el ferment i la seva història

Abans dels anys 1850, els ferments no eren coneguts, de manera que el responsable de la fermentació era Déu, la Terra mare o qualsevol força màgica. Es controlava al màxim el procés de fermentació, però no el principal: el llevat.
Els llevats, Saccharomyces cervesiae i Saccharomyces pastorianus són respectivament els ferments ALE i LAGER. Sacaromices seria el gènere, mentre que cervesiae o pastorianus són les espècies. Són els tipus primitius que produeixen la majoria de les cerveses del món. Es fan servir també altres bacteris i ferments per a elaborar cervesa i altres begudes fermentades. La majoria d’aquests organismes foren descoberts més per sort que per intenció. Begudes com el mateix vi, els productes a base de llet fermentada, i l’hidromel (mead) a base de mel són exemples del que hom ha produït a base de fermentacions espontànies. Ara però, la fermentació es controla de forma científica.

Tal com la va descriure Gay-Lussac a principis del segle XIX, la reacció de fermentació és com segueix:

C6H12O6 + saccaharomyces cervesiae = 2C2H5OH + 2CO2

[sucre+ferment = alcohol + diòxid de carboni]

Els ferments i els seus efectes gustatius sobre la cervesa.

Arreu del món, els ferments, com totes les coses s’han adaptat al seu medi ambient per sobreviure.
Degut a aquesta adaptació feta per mitjà de mutacions, han aparegut subespècies o variacions en els ferments en funció de les necessitats climàtiques o d’aliment. Un cop conegut el llevat i el seu metabolisme, ha estat possible exercir una pressió selectiva que ha conduït a l'aparició de soques molt diverses de llevats. Per això, avui en dia disposem de nombroses varietats de ferments o llevats. Aquestes varietats es distingeixen per les seves característiques fermentatives i són produïdes per participar a l’elaboració de nombrosos estils diferents.

Els ferments ALE treballen a més alta temperatura que els ferments Lager. A conseqüència, les ALE solen ser més fruitades, més robustes que les LAGER. Aquestes solen ser més seques, picants i dures. L’exemple més conegut és la Lager PILS. Seleccionant ferments específics, hom pot emfatitzar sobre el malt, sobre alguns èsters fruitats, sobre el caràcter del llúpol i sobre nombroses altres coses distintives de cada estil.

A part de les ALE i les LAGER d’arreu el món, les cerveses de forment i els LAMBIC utilitzen altres varietats de ferments i de bacteris que dónen gustos i olors inusuals com ara pera, plàtan, pruna, albercoc, goma de mastegar (chewing gum) i, fins i tot crinera de cavall. Aquests compostos de gustos i olors són essencials en alguns estils de cervesa. Sense aquestes varietats que s’han desenvolupat en el temps, la varietat de cerveses seria possiblement més limitada.

Seleccionant una varietat específica i creant les condicions ambientals idònies, el bouater crea l’estil de cervesa que desitja. Els paràmetres ambientals són constituïts per l’aigua, si és dura o tova, les varietats de malts usades, de lleugerament torrat a molt negre, i per les varietats de llúpols, amargants o aromàtics. En el control d’aquestes variables, el brouater posa la seva signatura a un cru.

Cultiu i manteniment del ferment.

Dues coses mantenen les cèl·lules de ferment en vida: aliment i netedat. Amb això darrer entenem que mantinguem el mitjà on es troba el ferment net de possibles infeccions per altres microorganismes. Amb això, alhora que seleccionant, la identitat i el carácter de cada varietat, es pot mantenir. Aquest procés reclama l’atenció de microbiologistes i un ambient lliure de contaminacions. Existeix un llarg procés que comprèn l’emmagatzematge, la reactivació i la catalogació de diverses característiques identificatives.
Els instruments bàsics en són l’autoclau, la incubadora i el microscopi.
L’autoclau és com una olla a pressió o un esterilitzador. Aquesta eina es fa servir per esterilitzar els recipients de creixement i el material de manipulació. És una manera de mantenir la netedat del ferment. L’autoclau produeix vapor a una temperatura de fins a 250ºF (121ºC) i a 15 lliures de pressió (aprox. 8kg) per dur a terme l’efecte esterilitzant, per matar-ho tot. Quan tot el material ha passat per aquest enginy, es pot fer servir pel cultiu del ferment.

Un cop el material net, i els cultius preparats, cal mantenir-los a una temperatura ideal de creixement. Això es fa en una incubadora que permet el maneteniment constant de la temperatura òptima.

Finalment, el microscopi permet la identificació del ferment per via directa: la seva visió. Es fan servir uns microscopis que augmenten 10.000 vegades.

No és el cas de fer un repàs dels ferments que existeixen. Sobre la WEB trobareu aquesta mena d’informació, per exemple en WYEAST LABORATORIES INC. És una especialitat i el nombre de varietats que cada fàbrica produeix és ingent. Realment, avui en dia, el que no l’encerta amb el ferment és que no vol.

A títol d’exemple, indicarem que existeixen almenys 4 varietats de ferments per a fer cervesa Bavaresa de forment. Segons ens interessi, podem escollir el cos resultant, el contingut en fenols, èsters; l’amargor també i el diacetil així com els aromes fruitats. Altra cosa és que ho sapiguem fer servir!
Retorn a la taula de matèries de l'elaboració.