Post on 20-Apr-2015
Nutrición de las Nutrición de las fermentaciones fermentaciones
para la para la elaboración de elaboración de
cervezacervezaDra. Sylvie Van ZandyckeDra. Sylvie Van Zandycke
Gerenta de Ventas TécnicasGerenta de Ventas Técnicas
Lallemand BrewingLallemand Brewing
Concepto generalConcepto general
Nutrientes delmosto
Levadura
Cerveza
MOSTO(azúcares, aminoácidos, etc.)
Ácidos (orgánicos y grasos)
Alcoholes (etanol y aceite de fusel)
Glicerol
Ésteres
Aldehídos y cetonas
Compuestos de azufre
Fenoles
Compuestos autolíticos de la levadura
CO2
¡Más levadura!
Los nutrientes de la Los nutrientes de la levadura en el mostolevadura en el mosto
CarbohidratosCarbohidratos (azúcares fermentables) (azúcares fermentables) Fuentes de nitrógenoFuentes de nitrógeno (principalmente (principalmente
aminoácidos)aminoácidos) Fuentes inorgánicasFuentes inorgánicas (P, S, Mg, Zn y (P, S, Mg, Zn y
otros minerales)otros minerales) OxígenoOxígeno (requiere cerca del 25% de (requiere cerca del 25% de
saturación del mosto)saturación del mosto) Vitaminas, ácidos grasos y esterolesVitaminas, ácidos grasos y esteroles
La composición del mosto La composición del mosto afecta:afecta:
La tasa de atenuaciónLa tasa de atenuación El grado de El grado de
atenuaciónatenuación La cantidad de La cantidad de
levadura producidalevadura producida Las características de Las características de
la cervezala cerveza
Fuentes de carbono de la Fuentes de carbono de la levadura para la levadura para la
elaboración de cervezaelaboración de cerveza Hexosas:Hexosas: glucosa, fructosa glucosa, fructosa Fácilmente asimiladosFácilmente asimilados
Pentosas:Pentosas: No se asimilanNo se asimilan
Disacáridos:Disacáridos: maltosa, sacarosa maltosa, sacarosa Descompuestos y asimiladosDescompuestos y asimilados Melibiosa (Ale=no/Lager=sí)Melibiosa (Ale=no/Lager=sí)
Trisacáridos:Trisacáridos: maltotriosa maltotriosa Descompuestos y asimilados por algunas cepasDescompuestos y asimilados por algunas cepas
Oligosacáridos:Oligosacáridos: maltodextrinas maltodextrinas No se asimilanNo se asimilan
Polisacáridos:Polisacáridos: almidón almidón No se asimilanNo se asimilan
Fuentes de nitrógeno de Fuentes de nitrógeno de la levadura para la la levadura para la
elaboración de cervezaelaboración de cerveza ProteínasProteínas PéptidosPéptidos AminoácidosAminoácidos Sales amónicas (poca presencia en Sales amónicas (poca presencia en
el mosto)el mosto)
NOTA: Las levaduras para la NOTA: Las levaduras para la elaboración de cerveza usan elaboración de cerveza usan aminoácidos y pequeños péptidos, aminoácidos y pequeños péptidos, pero no proteínas.pero no proteínas.
Fuentes inorgánicas de Fuentes inorgánicas de las levaduras para la las levaduras para la
elaboración de cervezaelaboración de cervezaEl fósforo, el azufre y el potasio generalmente El fósforo, el azufre y el potasio generalmente son suficientes en el mostoson suficientes en el mosto
Es posible que ocasionalmente los cationes Es posible que ocasionalmente los cationes metálicos no sean suficientes metálicos no sean suficientes (y que las (y que las proporciones de iones metálicos sean subóptimas)proporciones de iones metálicos sean subóptimas)
Iones fundamentales en alta concentración: Iones fundamentales en alta concentración: MgMg
Iones fundamentales en baja concentración: Iones fundamentales en baja concentración: Zn, Ca, Fe, MnZn, Ca, Fe, Mn
Iones tóxicos en baja concentración: Pb, Cd, Iones tóxicos en baja concentración: Pb, Cd, Cr, Hg, Cu, etc.Cr, Hg, Cu, etc...
Consecuencias de un Consecuencias de un nivel bajo de nitrógeno nivel bajo de nitrógeno asimilable en el mostoasimilable en el mosto
Un nivel bajo de nitrógeno disponible, Un nivel bajo de nitrógeno disponible,
especialmente en mostos de muy alta especialmente en mostos de muy alta
gravedad, por debajo de un umbral de gravedad, por debajo de un umbral de
unos 150 ml/l, puede “detener” una unos 150 ml/l, puede “detener” una
fermentación. Un mosto de malta fermentación. Un mosto de malta
únicamente y de gravedad estándar únicamente y de gravedad estándar
debería contener suficiente nitrógeno.debería contener suficiente nitrógeno.
Nutrición de la levaduraNutrición de la levadura posibles problemas para la posibles problemas para la
fermentaciónfermentación Espectro y disponibilidad de azúcares del mostoEspectro y disponibilidad de azúcares del mosto
Los mostos con alto contenido de glucosa pueden Los mostos con alto contenido de glucosa pueden retardar la fermentaciónretardar la fermentación
Amino nitrógeno libre (FAN) insuficienteAmino nitrógeno libre (FAN) insuficiente Fermentación detenida, cambio en el perfil de saborFermentación detenida, cambio en el perfil de sabor
Disponibilidad de iones metálicosDisponibilidad de iones metálicos Bajos niveles de Zn, exceso de Ca, Mg insuficiente y Cu Bajos niveles de Zn, exceso de Ca, Mg insuficiente y Cu
tóxico pueden dar como resultado el retraso o la tóxico pueden dar como resultado el retraso o la detención de la fermentacióndetención de la fermentación
Deficiencia de vitaminasDeficiencia de vitaminas Exceso de notas sulfurosasExceso de notas sulfurosas
Levadura estresada: deterioro de la absorción de Levadura estresada: deterioro de la absorción de nutrientesnutrientes
Uso de nutrientes para Uso de nutrientes para compensar las compensar las
deficiencias del mostodeficiencias del mosto Fermentaciones previsibles, rápidas y Fermentaciones previsibles, rápidas y
consistentes sin formación de sabores no consistentes sin formación de sabores no deseados, especialmente si se reutiliza la levaduradeseados, especialmente si se reutiliza la levadura
Mayor producción de alcoholMayor producción de alcohol
La elaboración de cervezas de alta gravedad y La elaboración de cervezas de alta gravedad y gran cantidad de granos fermentables requiere de gran cantidad de granos fermentables requiere de más nutrientesmás nutrientes
A menudo, el Zn no es suficiente, incluso en A menudo, el Zn no es suficiente, incluso en mostos de malta únicamentemostos de malta únicamente
Reducción de diacetilo siempre según las Reducción de diacetilo siempre según las especificacionesespecificaciones
Efectos típicos del alimento Efectos típicos del alimento para levaduras*para levaduras*
Mejor producción de alcohol (mayor utilización Mejor producción de alcohol (mayor utilización de extractos)de extractos)
Reducción del tiempo de fermentación (de 12 a Reducción del tiempo de fermentación (de 12 a 24 horas)24 horas)
Mayor vitalidad de la levadura: protección Mayor vitalidad de la levadura: protección contra el estréscontra el estrés
Mejor eliminación de diacetilo/especificación Mejor eliminación de diacetilo/especificación consistente del diacetiloconsistente del diacetilo
Control de componentes de sabor no deseadosControl de componentes de sabor no deseados
*Según la composición del alimento para levaduras*Según la composición del alimento para levaduras
SERVOMYCESSaccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae
Llamado Weihenstephan W 30 Llamado Weihenstephan W 30 No ha sido modificado No ha sido modificado
genéticamente genéticamente Levadura enriquecida con ZincLevadura enriquecida con Zinc
ZincZinc Fermentación más rápidaFermentación más rápida Mejor floculaciónMejor floculación Estimula la absorción de maltosa y maltotriosaEstimula la absorción de maltosa y maltotriosa Estimula la síntesis de proteínas y el Estimula la síntesis de proteínas y el
crecimiento de la levaduracrecimiento de la levadura Protege las enzimasProtege las enzimas Estabiliza las proteínas y el sistema de Estabiliza las proteínas y el sistema de
membranamembrana Protege contra el estrésProtege contra el estrés Estimula la acumulación de trehalosa y Estimula la acumulación de trehalosa y
glicógenoglicógenoCH3CHO + CO2 CH3CH2OH
Acetaldehído + CO2 Etanol
Alcohol deshidrogenasa
BiodisponibilidadBiodisponibilidad Los estudios en humanos han demostrado que Los estudios en humanos han demostrado que
el complemento de Zn para levaduras tiene el complemento de Zn para levaduras tiene mayor biodisponibilidad que las sales de zinc, mayor biodisponibilidad que las sales de zinc, Tompkins et al., 2007, estudios de LallemandTompkins et al., 2007, estudios de Lallemand
Asimismo, el producto enriquecido con Asimismo, el producto enriquecido con levaduras tiene una mayor disponibilidad de levaduras tiene una mayor disponibilidad de zinc para la absorción de la levadura que el zinc para la absorción de la levadura que el zinc mineralzinc mineral
Mayor eficienciaMayor eficiencia Además otros nutrientes en baja Además otros nutrientes en baja
concentración están biodisponibles debido a concentración están biodisponibles debido a que la levadura está inactivaque la levadura está inactiva
Servomyces vs. zinc Servomyces vs. zinc mineralmineral
Fermentation with 0.2 ppm and 1.0 ppm Zn addition
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 10 20 30 40 50 60 70Fermentation time [hrs]
Ext
raxc
t [Brix
]
Control 0.2 ppm Servo 0.2 ppm ZnSO4
1.0 ppm Servo 1.0 ppm ZnSO4
Resultados de la prueba de Resultados de la prueba de Servomyces Servomyces
Cervecería de EE. UU.Cervecería de EE. UU.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 1 2 3 4 5 6
Fermentation days
Ext
ract
[B
rix]
Servo addition A Servo addition B
No Servo A No Servo B
PropagaciónPropagación Con cada división de la célula, la reserva interna de Con cada división de la célula, la reserva interna de
zinc se divide en célula madre y célula hija.zinc se divide en célula madre y célula hija.
Fermentación: incremento de biomasa de 4 a 5 vecesFermentación: incremento de biomasa de 4 a 5 veces
Propagación: incremento de biomasa de 15 a 20 vecesPropagación: incremento de biomasa de 15 a 20 veces=> reserva interna de zinc muy baja=> reserva interna de zinc muy baja
Propagación más lenta y menos eficientePropagación más lenta y menos eficiente
Se requiere más Zn para la propagación que para la Se requiere más Zn para la propagación que para la fermentaciónfermentación
Problemas de fermentación en cervezas de primera Problemas de fermentación en cervezas de primera generacióngeneración
Fermentación más lenta y detenidaFermentación más lenta y detenida
Reposo de diacetilo más prolongadoReposo de diacetilo más prolongado
Levadura menos floculentaLevadura menos floculenta
Propagación Propagación
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 1 2 3 4 5
Días de propagación
CiS
[m
io/m
l]
0
2
4
6
8
10
12
14
Ext
rac
to [
% p
/p]
CiS CiS (levadura con Zn) Extracto Extracto (levadura con Zn)
Alimento para Alimento para levaduraslevaduras
Nutrientes combinadosNutrientes combinados
Alimentos comerciales para Alimentos comerciales para levaduras levaduras
Componentes disponiblesComponentes disponibles Aminoácidos (FAN): como hidrolizados de proteínas Aminoácidos (FAN): como hidrolizados de proteínas
o agregados como aminoácidos individualeso agregados como aminoácidos individuales Péptidos de bajo peso molecularPéptidos de bajo peso molecular NH4NH4+ + Factores de crecimiento (vitaminas)Factores de crecimiento (vitaminas) Proteínas (no utilizables): ¿activas en la nucleación Proteínas (no utilizables): ¿activas en la nucleación
del COdel CO22?? Azufre/FósforoAzufre/Fósforo Zn/Cu/Mn/Ca (roles enzimáticos y estructurales)Zn/Cu/Mn/Ca (roles enzimáticos y estructurales) ‘‘Cortezas’ de la levadura (paredes celulares Cortezas’ de la levadura (paredes celulares
dañadas) como fuente de esteroles/ácidos grasos dañadas) como fuente de esteroles/ácidos grasos Ergosterol – costoso – ¿aceite de oliva?Ergosterol – costoso – ¿aceite de oliva?
Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación
Elaboración de cerveza estándar – Elaboración de cerveza estándar – Gen 1Gen 1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3Tiempo (Días)
Control Zinc A
B C D
Extracto (P°)
Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación
Elaboración de cerveza estándar – Gen 6Elaboración de cerveza estándar – Gen 6
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4
Días de fermentación
Ex
tra
cto
control A F
B D C
Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación
Alta gravedad/gran cantidad de granos Alta gravedad/gran cantidad de granos fermentables fermentables
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0 1 2 3 4 5
tiempo [día]
Extr
acto
[%
p/p
]
Control A F
B D C
E
Reutilización en serieReutilización en serie Estrés reiterado para la levaduraEstrés reiterado para la levadura Disminución de la actividad de la Disminución de la actividad de la
levaduralevadura La resistencia al estrés depende de La resistencia al estrés depende de
la cepala cepa ContaminaciónContaminación Derivación genética/mutación petite Derivación genética/mutación petite
Reutilización en serie: Reutilización en serie: NutrientesNutrientes
2.0
4.0
6.0
8.0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0 1 2 3 4 5
tiempo [día]
Extr
acto
[%
p/p
]
Control A F
B D C
E
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
tiempo [día]
Extr
acto
[%
p/p
]
Control A F
B D C
E
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
tiempo [día]
Extr
acto
[%
p/p
]
Control A F
B D C
E
Gen 1
Gen 6
Gen 8
ConclusionesConclusiones El mosto de malta únicamente de gravedad El mosto de malta únicamente de gravedad
estándarestándar Debería contener suficientes nutrientes PERODebería contener suficientes nutrientes PERO
es posible que los niveles de Zn sean muy bajoses posible que los niveles de Zn sean muy bajos Se puede contemplar la nutrición si la levadura se retarda al Se puede contemplar la nutrición si la levadura se retarda al
momento de la reutilizaciónmomento de la reutilización
El mosto de malta únicamente de alta gravedadEl mosto de malta únicamente de alta gravedad Requiere nutrición, en especial zincRequiere nutrición, en especial zinc
El mosto de alta gravedad con granos El mosto de alta gravedad con granos fermentablesfermentables Requiere nutrición completa incluida una fuente de nitrógenoRequiere nutrición completa incluida una fuente de nitrógeno
¡Recuerde la biodisponibilidad!¡Recuerde la biodisponibilidad!