Cerveza y Química

Sorbo a Sorbo: Descubriendo la Química Oculta en la Cerveza

Química Orgánica

Según datos de la Organización mundial de la salud (OMS) en el 2023 con 93 litros, España ocupó el noveno puesto en la lista de países de Europa que mas consumen cerveza. Sin embargo, más allá de esta popularidad, ¿Qué secretos aguardan detrás de esta bebida tan famosa? La respuesta yace, una vez más, en el mundo de la química.

Resumen

La magia detrás de la cerveza se despliega en un proceso fascinante que fusiona cuidadosamente cuatro ingredientes primordiales: la malta de cebada, agua, lúpulo y la levadura. Entre estos, el lúpulo desempeña un papel fundamental, definiendo los matices de sabor, el amargor distintivo y la espuma que caracterizan a cada cerveza. Químicamente hablando, es un sistema dinámico que busca constantemente un equilibrio entre la mínima energía y la máxima entropía. Es una solución acuosa de etanol con un pH ligeramente ácido que ronda los 4.2. En este artículo discutiremos las principales reacciones que describen el proceso de elaboración de la cerveza.

Proceso de elaboración

El proceso de elaboración de la cerveza comienza con el malteado de la cebada, seguido por la molienda y la mezcla con agua caliente para formar el mosto. Se añade lúpulo durante la ebullición para dar sabor y amargor. Después de enfriar, se agrega levadura para iniciar la fermentación entre 60-70ºC, donde los azúcares se convierten en alcohol. La cerveza se traslada luego a tanques de maduración, se filtra y embotella tras un período de reposo.

Figura 1: Degradación de la glucosa

El amargor de la cerveza, un componente clave de su sabor, se atribuye al lúpulo. Los compuestos que lo componen, como los ácidos alfa y beta, se degradan durante el proceso de elaboración para formar ácidos isoalfa, los cuales son solubles y contribuyen significativamente al amargor.

Figura 2: Elaboración del proceso de la cerveza. Fuente: Renapra (Red Nacional de Protección de Alimentos)

Reacciones químicas de la cerveza

La producción de cerveza va más allá de la fermentación, involucrando una serie de reacciones que afectan su color, aroma y sabor. Los carbohidratos participan en procesos como la reacción de Maillard y la degradación de Strecker, mientras que las proteínas son clave en la degradación de almidón, β-glucanos y proteínas. La formación de enlaces proteína-proteína estabiliza la espuma y contribuye al sabor y estabilidad de la cerveza. Estas reacciones generan compuestos que definen el sabor final y la estabilidad de esta apreciada bebida.

A continuación se describen algunas de estas importantes reacciones que influyen en el aroma, sabor y color:

La reacción de Maillard es una interacción química entre aminas (como aminoácidos o proteínas) y compuestos carbonílicos (como carbohidratos, aldehídos y cetonas), generando productos marrones insolubles conocidos como melanoidinas. Se inicia con la reacción del grupo carbonilo con la proteína, formando una glicosilamina N-sustituida. Luego, en la segunda fase, la glicosilamina se isomeriza a través de un reordenamiento de Amadori, resultando en una cetosamina. Esta última puede reaccionar de diversas formas, produciendo una amplia gama de productos, incluidos subproductos derivados del furfural.


La degradación de Strecker está estrechamente relacionada con la estabilidad de la cerveza, ya que transforma los aminoácidos en compuestos aromáticos volátiles conocidos como aldehídos. El producto de esta reacción, la cetosamina, se oxida con la ayuda de un oxidante, generando un aldehído y liberando amoníaco y dióxido de carbono en el proceso. El oxidante generalmente es un compuesto dicarbonilo, que consiste en dos átomos de oxígeno unidos por dobles enlaces a átomos de carbono vecinos.

Figura 3: Degradación de Stecker Fuente Laura Rojas

La química después la fermentación: Envasado y consumo final

Seguramente te has fijado que la cerveza es envasada en botellas de vidrio oscuro (ambar), esto es debido a que, es necesario garantizar un completo aislamiento de la luz, la cual es una de las principales causas de degradación e interfiere directamente en la vida útil de la cerveza. La reacción que repercute en este proceso es un mecanismo vía radicales libres que afecta directamente sobre las isohumolonas (enantiómero R y S, lee más sobre la estereisomería aquí) que son crómoforos, es decir, sensibles a la luz.

Figura 4: Degradación oxidativa de iso-alfa-ácidos. Fuente Ángel Pedro

Después del envasado, a medida que pasa el tiempo, el sabor de la cerveza disminuye y puede desarrollar una cualidad rancia: ( E )-2-Nonenal (o trans -2-nonenal) es el principal contribuyente al sabor rancio de la cerveza. A menudo se lo cita como el compuesto rancio más importante de la cerveza lager, porque se observa que su concentración aumenta repetidamente durante el envejecimiento hasta niveles superiores al umbral de sabor. Sin embargo, otros compuestos con estructuras similares (que contienen tanto un grupo carbonilo (C=O) como un doble enlace carbono-carbono (C=C)) también contribuirán al sabor a cartón o a paja.

Figura 5: Condensación aldólica para generar el trans-2-nonenal. Fuente Ángel Pedro

A diferencia de la degradación de aminoácidos de Stecker, en la condensación aldólica de aldehídos se generan aldehídos insaturados de cadena más larga (etanal 7 átomos de carbono, mientras que el nonenal tiene 9 átomos). En esta reacción el aminoácido prolina actúa como catalizador básico para dar lugar a una imina secundaria.

Conclusión

La cerveza, una bebida con profundas raíces culturales, se encuentra en la intersección entre la tradición y la ciencia. Desde su proceso de elaboración, donde la malta de cebada, el lúpulo y la levadura se unen en una danza química, hasta su envasado y consumo final, cada sorbo revela los secretos de la química detrás de su complejo sabor y aroma. A medida que exploramos las reacciones que dan forma a esta apreciada bebida, desde la fermentación hasta el envejecimiento, descubrimos cómo la química se entrelaza con la experiencia sensorial, creando una historia que se despliega con cada degustación.

Bibliografía

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