Congéneres (en latín, «nacidos juntos») hacen honor a su nombre. Son los hermanos inevitables, pero a menudo descuidados, de una fermentación alcohólica. A medida que las levaduras fermentan los azúcares del mosto o de cualquier otra fuente al etanol y al dióxido de carbono, también liberan una serie de otros compuestos, llamados congéneres apropiadamente. Son un complemento de levadura para la complejidad del sabor del vino que complementa las contribuciones de las uvas en sí.
Los congéneres ejercen su mayor impacto en algunos aguardientes porque mediante la destilación se concentran en ellos. Pero las cervezas y los vinos también se ven afectados, aunque en menor medida. Sin embargo, un congénere, el alcohol amílico activo (ver más abajo) y los ésteres derivados de él, se consideran componentes importantes y deseables del sabor de la cerveza.
¿Qué son los congéneres?
La lista de congéneres, que incluye acetaldehído y una variedad de ésteres (en particular los ésteres etílicos de los ácidos grasos C8 a C12), es extensa. Pero el grupo llamado colectivamente aceite de fusel es el más abundante y podría ser el más intrigante. Ciertamente es el congénere con la reputación más ambigua. El aceite de fusel, durante mucho tiempo culpado por las resacas, es reconocido por agregar complejidad de sabor. Los brandies tradicionales finos, por ejemplo, serían monótonos sin aceite de fusel.
Los aceites de fusel son una mezcla de alcoholes de mayor peso molecular que el etanol. El extraño nombre, fusel, proviene de una antigua palabra alemana, que se traduce aproximadamente como «malos espíritus», elegida, sin duda, por el olor algo desagradable de una mezcla concentrada de ellos.
El aceite de fusel se llama «aceite» porque en el proceso de destilación de bebidas alcohólicas, la mezcla se separa como una capa aceitosa superior en las placas de un alambique continuo que contiene una prueba de 100° a 135°. El aceite de fusel tiene cuatro componentes principales: un alcohol C3 (alcohol propílico normal), un alcohol C4 (alcohol isobutílico) y dos alcoholes C5 (isoamilo y alcoholes amílicos activos).
La levadura de fermentación siempre produce estos cuatro componentes principales de aceite de fusel, junto con cantidades más pequeñas de otros alcoholes superiores. La pregunta que no ha sido completamente respondida es, ¿por qué? Su formación no forma parte de la fermentación alcohólica por la que la levadura obtiene energía metabólica. La levadura no se beneficia energéticamente al hacer aceite de fusel, ni en su mayor parte de ninguna otra manera.
¿Cómo se fabrica el aceite de fusel?
Hace más de 100 años (en 1907), el origen y la razón del aceite de fusel parecían abundantemente claros. Ese año, F. Ehrlich publicó un artículo (confirmado más tarde por otros) que muestra que los componentes del aceite de fusel son detritos metabólicos. Son la forma ligeramente alterada de los esqueletos de carbono de ciertos aminoácidos, desechados después de que la levadura se haya despojado de los átomos de nitrógeno que necesitan para crecer. Pequeñas cantidades de estas materias primas de aminoácidos están presentes en el jugo de uva.
Excepto para el alcohol propílico normal, todos los componentes principales del aceite de fusel—isobutilo, isoamilo y alcoholes amílicos activos—contienen los esqueletos de carbono de un grupo de aminoácidos biosintéticamente relacionados (a veces llamados aminoácidos de cadena ramificada): valina, leucina e isoleucina, respectivamente. Esta explicación de por qué la levadura produce aceite de fusel todavía está ampliamente extendida. Curiosamente, solo se sabe que las levaduras, una amplia variedad de ellas, producen aceite de fusel.
Pero la explicación de Ehrlich era incompleta, y quedaban preguntas fundamentales: ¿Por qué estos pocos aminoácidos son atacados preferentemente? Y el gran rompecabezas es: ¿Cómo y por qué la levadura produce aceite de fusel, incluso cuando los aminoácidos no están disponibles como fuente de nitrógeno?
Este dilema fue puesto de relieve por un experimento detallado que John Castor y Jim Guymon hicieron hace más de 50 años en el Departamento de Viticultura y Enología de la Universidad de California, Davis. Siguieron la desaparición de aminoácidos de cadena ramificada y la formación de aceite de fusel (mediciones difíciles y laboriosas en aquellos días) durante la fermentación de un mosto francés de Colombard por la cepa de levadura Montrachet.
Los resultados de Castor y Guymon rompieron el vínculo implícito de Ehrlich entre la utilización de aminoácidos y la formación de aceite de fusel. Encontraron que la formación de aceite de fusel continuó, de hecho, se aceleró, después de que todos los aminoácidos de cadena ramificada en el mosto se hubieran agotado. Y la formación de aceite de fusel (junto con la fermentación) continuó incluso después de que se detuviera el crecimiento de la levadura (y su necesidad de aminoácidos). Más tarde se demostró que las células de levadura suspendidas en una solución de glucosa sola en ausencia completa de aminoácidos hacen aceite de fusel a medida que fermentan.
Cómo hace esto la levadura fue respondida por Jim Guymon, Ed Crowell y yo, también en UC Davis, a principios de la década de 1960. En una serie de artículos, demostramos que los principales componentes del aceite de fusel se sintetizan a lo largo de la misma ruta metabólica que sus aminoácidos correspondientes. Pero en lugar de proceder hasta los aminoácidos, la ruta se ramifica para hacer aceite de fusel. Mostramos esto usando cepas de levadura que, como resultado de la mutación, habían perdido la capacidad de sintetizar un aminoácido en particular. Tales cepas no producen el componente de aceite de fusel correspondiente. Por ejemplo, las cepas mutantes que no pueden sintetizar leucina no producen alcohol isoamílico, y las cepas que no pueden sintetizar isoleucina no producen alcohol amílico activo.
(Jim Guymon, profesor de enología, especialista en brandy y conocedor, tenía una nariz notable para el aceite de fusel. Lo vi, por degustación, clasificar correctamente tres vinos Zinfandel de acuerdo con su contenido de aceite de fusel.)
En estos mismos estudios descubrimos la vía metabólica de formación de alcohol propílico normal, el componente de aceite de fusel que no corresponde directamente a ningún aminoácido. Su ruta de síntesis, también, es integral a la de los aminoácidos de cadena ramificada, pero de una manera curiosa e inesperada. Un intermedio (alfa-oxoglutarato) en la serie de reacciones metabólicas que conducen a la síntesis de isoleucina se convierte en alcohol propílico normal por la misma ruta por la que se descartan los esqueletos de cadena ramificada. ¿Por qué? ¿Qué posible beneficio ofrece su formación o presencia a la levadura? Eso es un misterio, pero el alcohol propílico normal siempre parece ser un componente del aceite de fusel.
Control de la formación de aceite de fusel
Estos resultados sugirieron que podría ser posible construir una cepa de levadura que produciría poco o, tal vez, ningún aceite de fusel: Simplemente introducir en la cepa suficientes bloques genéticos para hacerla incapaz de producir cualquier aminoácido de cadena ramificada. Hicimos esto, y los resultados fueron bastante sorprendentes. La cepa, como era de esperar, no produjo ninguno de los componentes habituales del aceite de fusel, pero, inesperadamente, produjo un nuevo alcohol superior que normalmente no está presente en el aceite de fusel: el alcohol butílico normal.
Encontramos que la cepa había juntado los trozos y piezas restantes de la serie de reacción que normalmente producen aminoácidos de cadena ramificada y sus componentes correspondientes de aceite de fusel para hacer este nuevo alcohol butílico normal, similar al aceite de fusel. Hizo oxobutirato alfa por un fragmento restante de la vía de la isoleucina, y lo convirtió por fragmentos de las vías de la leucina y Ehrlich en alcohol butílico normal. Parece que la levadura tiene la compulsión de hacer aceite de fusel. Incluso las cepas mutantes lo logran de una forma u otra gracias a sus herramientas metabólicas restantes.
Más tarde, Richard Snow y Ralph Kunkee adaptaron este enfoque utilizando la variedad Montrachet de Saccharomyces cereviseae para obtener una cepa comercialmente útil que produce solo cantidades mínimas de alcohol isoamílico, el componente de aceite de fusel que algunos consideran el más indeseable para el sabor del vino. Y habíamos encontrado otra manera de limitar el aceite de fusel. La aireación estimula la formación de todos los componentes del aceite del fusel; la exclusión estricta del aire de una fermentación reduce la cantidad de ellos.
Más allá del vino
Es un hecho intrigante, como demostró por primera vez de manera tan dramática Louis Pasteur, el fundador de la microbiología moderna, en Études Sur le Vin, que las consecuencias de la investigación sobre el vino a veces se extienden más allá del vino mismo. La investigación sobre la formación de aceite de fusel en el vino es un ejemplo significativo.
La industria de la biotecnología, que utiliza microorganismos para fabricar proteínas de utilidad terapéutica como la insulina y la hormona de crecimiento humano, se angustió al descubrir que estas proteínas a veces contenían un aminoácido anormal, la norvalina (no está en nuestro código genético ni normalmente está presente en las proteínas), y querían eliminarlo. Encontraron que la norvalina se sintetizó a través de la ruta por la que encontramos que las cepas mutantes de levadura hacen que el componente anormal del aceite del fusel, el alcohol butílico normal. Esta información permitió eliminar la norvalina de sus productos.
El conocimiento sobre cómo se fabrica el aceite de fusel se está aplicando ahora a la fabricación de combustibles sintéticos. Los genes del aceite de fusel de la levadura han sido transferidos por Shota Atsumi a otros microbios (en particular Escherichia coli) para producir alcohol butílico normal, que es un excelente combustible para motores de combustión interna.
¿Qué hacer?
Ahora sabemos cómo se fabrica el aceite de fusel, el congénere principal. Todavía no tenemos idea de por qué las levaduras, casi todas, lo hacen. Sabemos que afecta al sabor del vino, y tenemos algunos conocimientos sobre cómo gestionar su formación. Pero no estamos seguros de que queremos.
Al retirarse de la Universidad de California, Davis, como profesor de microbiología, John L. Ingraham comenzó a consultar biotecnología y escritura. Su último libro, March of the Microbes, Sighting the Unseen, que toma el enfoque de un observador de aves a la microbiología, fue publicado por Harvard University Press en febrero de 2010. Para comentar este artículo, envíe un correo electrónico [email protected]