congéneres (em latim para “nascidos juntos”) correspondem ao seu nome. São os irmãos inevitáveis, mas muitas vezes negligenciados, de uma fermentação alcoólica. Como leveduras fermentam os açúcares de mosto ou qualquer outra fonte para etanol e dióxido de carbono, eles também entregam uma série de outros compostos, apropriadamente chamados de congéneres. São o suplemento de levedura para a complexidade de sabor do vinho que complementa as contribuições das próprias uvas.
os congéneres exercem o seu maior impacto sobre algumas bebidas espirituosas porque, por destilação, se concentram nelas. Mas as cervejas e os vinhos também são afectados, se bem que em menor medida. No entanto, um congénere, álcool amílico ativo (ver abaixo) e os ésteres derivados dele, são considerados importantes, componentes de sabor desejável da cerveja.O que são congéneres?
a lista de congéneres, que inclui acetaldeído e uma variedade de ésteres (particularmente os ésteres etílicos de ácidos gordos C8 a C12), é extensa. Mas o grupo coletivamente chamado óleo de fusel é o mais abundante e pode ser o mais intrigante. Certamente é o congénere com a reputação mais ambígua. Óleo de Fusel, há muito culpado por ressacas, é reconhecido por adicionar complexidade de sabor. Brandies tradicionais finos, por exemplo, seria drab sem óleo de fusel.
óleos de Fusel são uma mistura de álcoois mais elevados (maior peso molecular que o etanol). O nome estranho, fusel, vem de uma antiga palavra alemã, que se traduz aproximadamente como “maus espíritos”, escolhidos, sem dúvida para o cheiro um pouco desagradável de uma mistura concentrada deles.
óleo de Fusel é chamado de “óleo” porque no processo de destilação de bebidas alcoólicas, a mistura separa-se como uma camada oleosa superior nas placas de um contínuo ainda contendo 100° a 135° à prova. O óleo de Fusel tem quatro componentes principais: um álcool C3 (álcool propílico normal), um álcool C4 (álcool isobutílico) e dois álcoois C5 (isoamil e álcoois amílicos ativos).
as leveduras Fermentantes sempre fazem estes quatro principais componentes de óleo de fusel, juntamente com pequenas quantidades de outros álcoois mais elevados. A pergunta não-completamente respondida é, por quê? A sua formação não faz parte da fermentação alcoólica através da qual as leveduras obtêm energia metabólica. A levedura não se beneficia energeticamente fazendo óleo de fusel, nem em grande parte de qualquer outra forma.
como é feito o óleo de fusel?
mais de 100 anos atrás (em 1907), a origem e a razão para o óleo de fusel parecia abundantemente clara. Nesse ano, F. Ehrlich publicou um artigo (mais tarde confirmado por outros) mostrando que os componentes do óleo de fusel são detritos metabólicos. São a forma ligeiramente alterada dos esqueletos de carbono de certos aminoácidos, descartados após a levedura ter retirado os átomos de azoto de que precisam para o crescimento. Pequenas quantidades destas matérias-primas de aminoácidos estão presentes no Sumo de uva.
Exceto álcool propílico normal, todos os principais componentes dos óleos—isobutil, isoamyl e ativo álcoois amílicos—conter o carbono esqueletos de um biosynthetically relacionados com o grupo de amino-ácidos (às vezes chamado de aminoácidos de cadeia ramificada): valina, leucina e isoleucina, respectivamente. Esta explicação para a razão pela qual a levedura faz óleo de fusel ainda é amplamente mantida. Curiosamente, apenas leveduras—uma grande variedade delas—são conhecidas por fazer óleo de fusel.
mas a explicação de Ehrlich estava incompleta, e questões fundamentais permaneceram: por que esses poucos aminoácidos são preferencialmente atacados? E o maior quebra-cabeça é: como e por que a levedura faz óleo de fusel, mesmo quando os aminoácidos não estão disponíveis como fonte de nitrogênio?Este dilema foi colocado em foco por um experimento detalhado que John Castor e Jim Guymon fizeram há mais de 50 anos na Universidade da Califórnia, Davis, Departamento de Viticultura e Enologia. Eles seguiram o desaparecimento de aminoácidos de cadeia ramificada e a formação de óleos (de difícil e demorado medidas para fazer naqueles dias), durante a fermentação de um francês Colombard, deve o Montrachet estirpe de levedura. Os resultados de Castor e Guymon quebraram a ligação implícita de Ehrlich entre a utilização de aminoácidos e a formação de óleo fusel. Eles descobriram que a formação de óleo de fusel continuou—na verdade, acelerou—depois de todos os aminoácidos de cadeia ramificada no mosto tinha sido esgotado. E a formação de óleo de fusel (juntamente com a fermentação) continuou mesmo após o crescimento da levedura (e sua necessidade de aminoácidos) parou. Mais tarde, foi mostrado que as células de levedura suspensas em uma solução de glicose isolada na ausência completa de aminoácidos fazem óleo de fusel enquanto fermentam.
como a levedura faz isso foi respondida por Jim Guymon, Ed Crowell e eu, também na UC Davis, no início dos anos 1960. Em uma série de trabalhos, mostramos que os principais componentes de óleo de fusel são sintetizados ao longo da mesma rota metabólica que seus aminoácidos correspondentes. Mas ao invés de avançar até os aminoácidos, a rota se ramifica para fazer óleo de fusel. Nós mostramos isso usando estirpes de levedura que como resultado da mutação tinha perdido a capacidade de sintetizar um aminoácido particular. Estas estirpes não constituem o componente óleo de fusel correspondente. Por exemplo, estirpes mutantes que são incapazes de sintetizar leucina não fazem álcool isoamílico, e estirpes que não podem sintetizar isoleucina não fazem álcool amílico ativo.
(Jim Guymon, professor de enologia, especialista em brandy e conhecedor, tinha um nariz notável para óleo de fusel. Vi—o-ao provar-classificar correctamente três vinhos Zinfandel de acordo com o seu teor de óleo de fusel.)
nestes mesmos estudos descobrimos a via metabólica de formação do álcool propílico normal, o componente óleo de fusel que não corresponde diretamente a nenhum aminoácido. A sua via de síntese, também, é integral à dos aminoácidos de cadeia ramificada, mas de uma forma curiosa e inesperada. Um intermediário (Alfa-oxoglutarato) na série de reacções metabólicas que conduzem à síntese da isoleucina é transformado em álcool propílico normal pela mesma via pela qual os esqueletos da cadeia ramificada são descartados. Por quê? Qual o benefício possível que a sua formação ou presença oferece à levedura? Isso é um mistério, mas o álcool propílico normal parece ser sempre um componente do óleo de fusel.
Controlando a formação de óleos
Estes resultados sugerem que pode ser possível a construção de uma cepa de levedura que produziria pouco ou, talvez, sem óleos em tudo: Basta introduzir na tensão suficiente genética blocos para torná-lo incapaz de fazer qualquer cadeia ramificada de aminoácidos. Fizemos isto, e os resultados foram bastante surpreendentes. A estirpe, como esperado, não fez nenhum dos componentes usuais do óleo de fusel, mas, inesperadamente, fez um novo álcool mais elevado não normalmente presente no óleo de fusel: álcool butílico normal.
nós descobrimos que a estirpe tinha cobbado os pedaços restantes da série de reação que normalmente fazem aminoácidos de cadeia ramificada e seus componentes de óleo de fusel para fazer este novo óleo de fusel álcool mais elevado, álcool butílico normal. Ele fez oxobutirato alfa por um fragmento restante da via isoleucina, e converteu isso por fragmentos de vias leucina e Ehrlich em álcool butílico normal. Parece que a levedura tem uma compulsão para fazer um pouco de óleo de fusel. Até as estirpes mutantes o fazem de uma forma ou de outra pelas suas ferramentas metabólicas restantes. Mais tarde, Richard Snow e Ralph Kunkee adaptaram esta abordagem usando a variedade Montrachet de Saccharomyces cereviseae para obter uma estirpe comercialmente útil que faz apenas quantidades mínimas de álcool isoamílico, o componente óleo de fusel que alguns consideram o mais indesejável para o sabor do vinho. E tínhamos encontrado outra maneira de limitar o óleo de fusel. O arejamento estimula a formação de todos os componentes de óleo de fusel; a exclusão estrita do ar de uma fermentação reduz a quantidade deles.
Beyond wine
é um facto intrigante, como demonstrado pela primeira vez de forma tão dramática por Louis Pasteur, o fundador da microbiologia moderna, em estudos sobre o vinho, que as consequências da investigação sobre o vinho por vezes se estendem para além do próprio vinho. A investigação sobre a formação de óleo de fusel no vinho é um exemplo significativo.
a indústria biotecnológica, que usa microorganismos para fazer proteínas terapeuticamente úteis, tais como insulina e hormônio do crescimento humano, ficou angustiada ao descobrir que essas proteínas às vezes continham um aminoácido anormal, norvalina (não está em nosso código genético nem normalmente presente em proteínas), e eles queriam eliminá-lo. Descobriram que a norvalina foi sintetizada através da rota pela qual descobrimos que as estirpes mutantes de levedura fazem o componente anormal do óleo de fusel, o álcool butílico normal. Estas informações levaram à eliminação da norvalina dos seus produtos.
o conhecimento sobre a forma como o óleo de fusel é produzido está agora a ser aplicado à fabricação de combustíveis sintéticos. Genes de óleo de Fusel de levedura foram transferidos pela Shota Atsumi para outros micróbios (notavelmente Escherichia coli) para produzir álcool butílico normal, que é um excelente combustível para motores de combustão interna.
o que fazer?Sabemos agora como é feito o óleo de fusel, o maior congénere. Ainda não sabemos porque é que as leveduras, quase todas, sobrevivem. Sabemos que afeta o sabor do Vinho, e temos algum conhecimento sobre como gerir a sua formação. Mas não temos a certeza se queremos.
após a aposentadoria da Universidade da Califórnia, Davis, como professor de Microbiologia, John L. Ingraham assumiu a consulta em biotecnologia e escrita. Seu último livro, March of the micróbios, Sighting the Unseen, que leva uma abordagem de birdwatcher à microbiologia, foi lançado pela Harvard University Press em fevereiro de 2010. Para comentar este artigo, e-mail [email protected]