Fermentació - Els Èsters

Què són els èsters? 

Si li preguntem a un químic, ens dirà que els èsters són una classe de molècules que contenen un tipus específic de grup funcional anomenat grup èster. No és una cosa que el comú dels mortals puguem imaginar amb facilitat. Aquests grups èster es componen d'una molècula d'oxigen amb doble enllaç a un carboni que és immediatament adjacent a un altre oxigen que està unit en línia amb la cadena de carboni de la molècula orgànica. Potser una imatge il·lustraria el concepte una mica millor.

èster genèric

 En veure aquesta imatge veiem una part d'una molècula més gran, on els grups R i R' representen el que podria ser essencialment qualsevol tipus de cadena orgànica. El grup èster consisteix en el carboni i els dos oxigens que estan units a ella.

Els èsters, a causa de la variació que pot ocórrer a aquests grups R, es troben en moltes formes i mides, però totes elles comparteixen la característica comuna del grup èster. Els èsters de pes més petit són bastant volàtils i s'utilitzen amb freqüència en la producció de productes alimentaris i fragàncies en els quals són en gran mesura responsables de gran part dels sabors i aromes associats amb molts tipus de fruites.

Els èsters de pes atòmic més grans també es troben a tot arreu, des de l'ADN i dels plàstics fins als triglicèrids i explosius (nitroglicerina). Els èsters es formen comunament per reaccions de condensació entre alcohols i àcids carboxílics (àcids que, específicament, contenen oxigen). En termes bastant simplistes el que passa és que les dues molècules s'uneixen amb els dos grups funcionals respectius (àcid i alcohol) i es combinen per formar el grup èster, així com una molècula d'aigua com a subproducte. Aquesta imatge mostra el concepte amb dos substrats genèrics.

A la cervesa, els substrats que reaccionen per formar la varietat d'èsters més comuns, són els nombrosos alcohols present (subproductes del metabolisme d'aminoàcids i carbohidrats) i els diferents "Acil coenzim A", molècules que participen activament en alguns dels processos metabòlics del llevat de cervesa. Dels possibles substrats trobats en la cervesa, l'etanol i l'acetil CoA són els més comuns, de manera que és lògic pensar que l'èster més comú que es troba a la cervesa és l'acetat d'etil que té l'aroma d'esmalt d'ungles (o dissolvent).

Així que si l'acetat d'etil és l'èster més prevalent en la cervesa, com és que no és habitual trobar una cervesa que tingui una aroma d'acetat d'etil notable, mentre que altres èsters destaquen fàcilment en el gust?
L'acetat d'etil té un llindar de percepció d'uns 33 ppm (0,0033%, o 33 mg / L), mentre que els altres èsters més agradables, presenten llindars de percepció que són considerablement més baixos. La majoria es troben en els centenars de parts per mil milions.

En general, hi pot haver fins a 60 èsters diferents en la cervesa, però només al voltant del 6 d'ells tenen molta influència sobre el gust de la cervesa.

Acetat d'etil. 

Ja s'ha esmentat anteriorment l'acetat d'etil (també conegut com: acetat d'etanoat). Aquest és l'èster més comú en la cervesa (considerant el seu pes), però no necessàriament per l'impacte del gust.
Llindar: 33 ppm.
Nivells comuns a la cervesa: 8 70 ppm.
Format per la condensació de l'acetil CoA i etanol.
Sensorial: olors d'esmalt d'ungles i dissolvent en concentracions altes, però pot tenir una aroma lleugerament fruitat a nivells baixos.

Acetat d'isoamil (també: 3-metil acetat de butil): 

Un dels èsters més coneguts i reconeguts en la cervesa, especialment comuns en Weissbier i Hefeweizen.
Llindar: 1.6ppm.
Nivells comuns de la cervesa: 0,4-6 ppm.
Format per la condensació de l'acetil CoA i alcohol isoamílic.
Sensorial: olors de plàtan, de plàtan artificial, llaminadures dolces de plàtan.

Butirat d'etil (també conegut com butanoat d'etil)

Molt comú en les cerveses.
Llindar: 400ppb.
Nivells comuns de la cervesa: 50-250ppb. 
ensorial: olors de les fruites, la pinya, xiclet de fruites tropicals.

Hexanoat d'ethil (també caproat d'etil)

Molt freqüent en les cerveses.
Llindar: ~ 225ppb.
Nivells comuns de la cervesa: 70-500ppb.
Sensorial: olors de la poma vermella, anís.

El control de la producció d'èsters a la broueries pot fer mitjançant el manteniment de fermentacions sanes i la tria de soques de llevat adequades, depenent de les preferències i de l'estil. Si l'oxigen és deficient en les primeres etapes de la fermentació llavors pot haver-hi un excés d'acetil CoA en el llevat (normalment s'utilitza juntament amb l'oxigen durant la síntesi de lípids, que és essencial en la divisió cel·lular), que pot al seu torn portar a un excés d'èsters. Altres formes d'augmentar la producció d'èsters és elaborant cerveses d'alta densitat, amb temps de maduració llargs i amb temperatures de fermentació més aviat altes. També es pot augmentar el límit de l'atenuació.
En canvi, si es vol limitar la producció d'èsters (sense canviar les varietats de llevat), llavors es pot augmentar la ventilació del most, elaborar cervesa de baixa densitat, reduir el límit d'atenuació, baixar les temperatures de fermentació, o potser mantenir una mica de pressió alta en la fermentació.

Notes: 

Acil coenzim A 
Fòrmula general de l'acil-CoA. Els acil coenzim A (acil-CoA) són grups acil derivats d'àcids carboxílics units al coenzim A mitjançant un enllaç tioèster.
La seva fòrmula general és R–CO–SCoA, on R–CO– és el grup acil aportat per l'àcid, i –SCoA el coenzim A.
Depenent de l'àcid carboxílic, reben noms concrets:
Acetil-CoA. L'àcid acètic proporciona el grup acetil (CH3–CO–) que s'uneix al coenzim A (–SCoA). És un dels metabolits intermediaris més importants en el metabolisme de les cèl·lules.
Propionil-CoA. L'àcid propiònic proporciona el grup propionil (CH3–CH2–CO–) que s'uneix al coenzim A (–SCoA). Es forma en la oxidació dels àcids grassos de cadena senar i en la degradació d'alguns aminoàcids.
Malonil-CoA. L'àcid malònic proporciona el grup malonil (HOOC–CH2–CO–) que s'uneix al coenzim A (–SCoA). És un important intermediari que intervé en la biosíntesi d'àcids grassos.

Acil-CoA grassos. 
Àcids grassos de cadena llarga proporcionen un grup acil (CH3–(CH2)n–CO–) que s'uneix al coenzim A (–SCoA). Es coneixen també com àcids grassos activats i són intermediaris clau en la síntesi de triglicèrids.