1.14: Sidra
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Producción de sidra
La sidra es una bebida hecha de manzanas. En EU, la sidra puede referirse al jugo de manzana o a la versión fermentada, alcohólica. Esta sección se centrará en la bebida alcohólica fermentada.
Pasos típicos en la producción de sidra:
Paso 1: Preparación de la Manzana
Elección de Varietales de Manzana
Las manzanas son el material principal utilizado en la producción de sidra; por lo tanto, la calidad y el estilo del producto final de sidra dependen en gran medida de la calidad de las manzanas utilizadas. Las manzanas deben ser jugosas, dulces y maduradas. Una sidra con cuerpo requiere el uso de varios tipos diferentes de manzanas para darle un sabor equilibrado incluyendo una mezcla de manzanas dulces y ácidas.
Hay cuatro varietales principales de manzana. Enumere ellos y sus sabores.
Fresado y Prensado
Las manzanas no se pelan ya que la piel de las manzanas contiene muchos de los compuestos que contribuyen al sabor de la sidra. Las manzanas se muelen y luego se prensan para extraer el jugo. Los componentes primarios de una manzana se muestran en el Cuadro 14.1. La fibra y los carbohidratos insolubles se eliminan principalmente en el proceso de prensado.
| Constituyente | Composición aproximada |
|---|---|
| Agua | 80% |
| Carbohidratos (mono-, disacáridos) | 5% |
| Carbohidratos (celulosa, en su mayoría removidos en prensado) | 5% |
| Ácido málico | 4-6% |
| Pectina | 1% |
| Polifenoles, taninos | — |
| Vitaminas, Minerales | 4% |
| Proteínas | — |
Después del prensado, el jugo puede ser pasteurizado y vendido como jugo de manzana o puede procesarse adicionalmente con fermentación para producir la bebida alcohólica.
Componentes de Zumo de Sidra de Manzana: Azúcares
Los azúcares primarios que se encuentran en el jugo de manzana sidra antes de la fermentación son fructosa, glucosa y sacarosa.
- Dibuja estas tres estructuras de fructosa, glucosa y sacarosa.
- ¿La mayoría de las bacterias o levaduras podrían fermentar estas estructuras de sacáridos? ¿O estos azúcares necesitarían ser hidrolizados primero?
A escala comercial, hay considerables ventajas de costo al complementar el jugo de manzana crudo con jarabe de glucosa y agua ya que son más baratos que el jugo de manzana. De hecho, muchas sidras comerciales ahora están hechas de alrededor de 35% de jugo y 65% de jarabe de glucosa.
¿Cómo afectaría esto al sabor?
Componentes de Zumo de Sidra de Manzana: Pectinas
La pectina es un polisacárido elaborado a partir de una mezcla de monosacáridos. Si bien muchos polisacáridos distintos han sido identificados y caracterizados dentro de esta “familia de polisacáridos pécticos”, la mayoría contienen tramos de cadenas lineales de ácido D-galacturónico unido a\(\alpha\) - (1—4).
Dibujar una cadena lineal de cadenas lineales de ácido D-galacturónico unido a\(\alpha\) - (1—4).
La mayoría de las levaduras de tipo silvestre no pueden fermentar el ácido galacturónico, pero la falta de eliminación de la pectina puede conducir a la formación de gelatina durante la concentración. Por lo tanto, algunas veces se agregan enzimas pectolíticas antes de la fermentación. Este tratamiento con pectinasa a menudo resulta en una liberación de concentraciones más altas de antocianinas, taninos y polifenoles de las prensas de manzana.
¿Cómo podría el aumento del nivel de taninos y fenoles impactar el sabor de la sidra final?
Los polisacáridos de pectina restantes causan una neblina en las sidras terminadas, por lo que a veces también se agrega pectinasa después de la fermentación para limpiar la sidra.
¿Cómo impactaría la presencia de alcohol en la sidra terminada la efectividad de la pectinasa?
La sidra francesa a menudo se prepara con un paso inicial, la 'defecación', en la que las pectinas y otras sustancias se separan del jugo usando una gelatina. T hen, el jugo claro se fermenta lentamente.
Estas sidras son más fruidas que otras. Explique.
Sulfuración
Muchos sidreros agregan dióxido de azufre (o metabisulfito de potasio) para inhibir el crecimiento de la mayoría de las levaduras y bacterias deterioradas, al tiempo que permiten que las levaduras fermentadoras deseables (como Saccharomyces cerevisiae o uvarum) faciliten la conversión a alcohol.
- Dibujar la estructura Lewis del dióxido de azufre,\(\ce{SO2}\).
- El dióxido de azufre en el agua se convierte rápidamente en\(\ce{H2SO4}\). Mostrar un mecanismo.
Se cree que la mayoría de los conservantes naturales de ácidos débiles (como el vinagre, el ácido benzoico o el ácido sórbico) funcionan difundiendo a través de las membranas celulares bacterianas. El aumento de la acidez del citoplasma altera la homoeostasis celular y la célula tiene que trabajar muy duro para bombear protones para restaurar el pH. Eventualmente, las células se quedan sin ATP y mueren. Se cree que el sulfito funciona de la misma manera que otros conservantes ácidos débiles.
Paso 2: Fermentación
Levaduras de fermentación
El jugo de manzana (mosto) se fermentaba tradicionalmente con las bacterias y levaduras ya presentes en las manzanas.
Las principales levaduras que se encuentran en las fermentaciones silvestres son Saccharomyces bayanus. Pero Saccharomyces cerevisiae, Lachancea cidri, Dekkera anomala y Hanseniaspora valbyensis también están presentes en cantidades sustanciales. Otras especies están presentes en pequeñas cantidades: Candida oleophila, C. sake, C. stellate, C. tropicalis, H. uvarum, Kluyveromyces marxianus, Metschnikowia pulcherrima, Pichia delftensis, P. misumaiensis y P. nakasei.
Hay tres fases en el proceso de sidra basadas en las especies dominantes de levadura presentes.
- La primera fase, a la que llamaron 'la fase de levadura del fruto', está dominada por las levaduras Hanseniaspora uvarum/Kloeckera apiculata.
- La segunda fase, o 'fase de fermentación' donde se produce la fermentación alcohólica con la sustitución de levaduras no Saccharomyces por las levaduras Saccharomyces de fermentación fuerte, como S. bayanus y S. cerevisiae.
- La última 'fase de maduración' está dominada por levaduras Brettanomyces/Dekkera.
- Muchas grandes fábricas de sidra industriales utilizan sulfitos pesados a _______________ y luego agregan levaduras de vino Saccharomyces purificadas.
- Sugerir una razón por la que las fábricas de sidra industriales opten por no utilizar la fermentación silvestre
- Los sidreros artesanales a menudo seguirán utilizando la fermentación silvestre. Sugerir una razón por la que opten por utilizar la fermentación silvestre.
- Durante la fermentación alcohólica, los azúcares son convertidos principalmente en _______ y ________ por levaduras (principalmente Saccharomyces sp.). La elección varietal y madurez de los frutos influyen en el contenido de azúcar del mosto inicial y, por lo tanto, en el nivel final de etanol.
La fermentación debe tomar de 5 a 10 días, y hasta de 4 a 6 semanas a temperaturas frías. Casi todo el azúcar habrá sido entonces utilizado por la levadura y la levadura quedará latente.
Proponer cómo los sidreros determinarían cuándo detener la fermentación.
Durante la fermentación alcohólica, muchos metabolitos secundarios son producidos por las levaduras. Los ésteres proporcionan principalmente notas afrutadas y florales; los alcoholes superiores proporcionan 'sabores de fondo'; mientras que los compuestos fenólicos pueden generar notas aromáticas interesantes o desagradables.
Los ésteres son los principales compuestos volátiles en la sidra. Se caracterizan por una alta presencia de acetato de etilo, que por sí solo puede representar hasta 90% del total de ésteres.
- ¿Qué son los alcoholes de fusel y cómo se forman?
- Dibujar acetato de etilo y revisar el proceso metabólico para su síntesis a partir de levaduras fermentadoras.
Los dioxanos, componentes clave del sabor de la sidra, se describen como un sabor a 'sidra verde' que resulta únicamente de la fermentación alcohólica de manzanas (y peras).
Estos dioxanos se forman a partir de la reacción del acetaldehído u otros aldehídos (subproducto de fermentación) con dioles que se encuentran casi exclusivamente en las manzanas.
Proponer un mecanismo para esta reacción de acetaldehído y octano-1, 3-diol.
Otro dioxano que se encuentra en la sidra se forma a partir del acetaldehído y (R) -5 (Z) -octeno-1,3-diol.
Dibuja el producto que se encuentra en la sidra.
Paso 3: Procesamiento posterior a la fermentación
Trasificación y Multicación
El trasidero es el proceso de mover la sidra de sus lías (el sedimento formado).
Este suele ser un proceso de filtración o centrifugación.
Se puede agregar pectinasa en este punto.
¿Cuál es el propósito de este paso?
Después del trasidero, el sidrero puede optar por hacer una fermentación secundaria. Se puede agregar levadura para asegurar una sidra espumosa, o se utilizará una fermentación con ácido maloláctico para mejorar el sabor. (Ver secciones siguientes).
Envejecimiento
La sidra se almacenaba tradicionalmente en barricas de madera hasta envejecer, pero esto no es esencial si el enfriamiento y la clarificación se han llevado a cabo adecuadamente después de la fermentación.
Las bacterias necesarias para el ácido maloláctico a menudo se fundan en los barriles de madera.
Fermentación secundaria: Fermentación Maloláctica
La fermentación de sidra con bacterias LAB convierte los azúcares y los ácidos málicos en lactato. La fermentación maloláctica es completada principalmente por Leuconostoc oenos, un organismo heterofermentativo. Este proceso tiende a crear una sensación en boca más redonda a la sidra final. El ácido málico se asocia típicamente con el sabor de las manzanas verdes, mientras que el ácido láctico tiene un sabor más rico.
| Nutriente | LAB Homofermentive | LAB Heterofermentivo |
|---|---|---|
| Glucosa | Lactato | Lactato, etanol, CO 2 |
| Fructosa | Lactato | Lactato, etanol, CO 2 |
| Malato | Lactato, CO 2 | Lactato, etanol, CO 2 |
| Citrato o piruvato | Acetoína, Diacetilo, CO 2 | Lactato, acetato, CO 2 |
- Revisión: ¿Cuál es la diferencia entre homofermentivo y heterofermentivo?
- La fermentación maloláctica se ve favorecida por el sulfitado [alto/bajo] durante la fermentación.
Fermentación secundaria: vía de fermentación maloláctica
La fermentación maloláctica implica la conversión de ácido málico en ácido láctico y
dióxido de carbono. Algunas bacterias LAB convierten el ácido málico en un solo paso; mientras que otras utilizan estos pasos
que incluyen intermedios del ciclo de TCA.
Completar los pasos de esta vía bioquímica para convertir el ácido málico en ácido láctico.
- ¿Cuál es el cambio neto NAD +/NADH?
- Para muchas bacterias, el objetivo de la fermentación es regenerar el [NAD +/NADH] utilizado en la vía de la glucólisis ya que no tienen las enzimas para la
fosforilación oxidativa donde esto ocurre en eucariotas.
Si la fermentación maloláctica no está cumpliendo esta función, entonces debe haber alguna ganancia de energía para el organismo al completar este proceso.
Fermentación Secundaria: Energía de Fermentación Maloláctica y pH
Se muestra el proceso MLF. Esta reacción permite a las células regular su pH interno.
¿Qué sucede con la concentración general de H + dentro de la célula?
Esta reacción permite a las células ganar energía al crear un gradiente de protones a través de las membranas celulares. Algunas bacterias pueden utilizar citrato o malato. El proceso permite que 1-2 átomos de protones sean bombeados fuera de la célula hacia el periplasma.
Sugerir un método para bombear 2 H + en lugar de 1 H + en este proceso.
El gradiente de protones creado a partir de MLF se acopla a una ATPasa que captura la energía en la producción de nuevas moléculas de ATP.
En la producción de sidra, esto es importante para reducir el contenido de ácido málico Y el sabor ácido crudo general de la sidra.
La bomba de protones [incrementará/disminuirá] la acidez del producto de sidra (fuera de la celda).
Dependiendo del organismo, estos procesos se inhiben con mayor contenido de alcohol y por debajo de pH de 3-4.
Si un productor de sidra quiere inhibir el MLF en la sidra, el pH del mosto puede ser [bajado/elevado] para evitar el proceso.
Sidra Dulce
Las sidras son naturalmente “secas”. El término 'seco' significa que hay poca dulzura por los azúcares restantes, pero más sabor del alcohol, alcoholes de fusel, ésteres, etc. Algunos consumidores prefieren una sidra dulce sin gas.
Proponer al menos dos métodos para asegurar una sidra dulce.
Sidras Espumosas: Gasificación y Embotellado
Para obtener algunas burbujas en la sidra, se puede agregar exceso de dióxido de carbono bajo presión y luego la sidra se embotella o se pone en un barril que resistirá la presión.
Sidras Espumosas: Fermentación Secundaria para Gasificación
Los sidreros comerciales a veces inoculan con levadura seca activa (Saccharomyces cerevisiae) antes del embotellado para obtener una bebida carbonatada de forma natural.
Debido a que no queda mucho azúcar en la sidra en este punto, a menudo se agrega __________ cuando se usa una segunda fermentación.
Esto puede ser muy exitoso aunque el fondo de cada botella inevitablemente estará un poco turbio al verterse, ya que siempre habrá algún depósito de levadura que se encenderá cuando se libere la presión.
Nota: ¡Las botellas utilizadas para las sidras carbonatadas deben diseñarse para soportar la presión generada por el gas!
Estabilización
Una vez completados todos los procesos de fermentación, el mosto se pasteuriza o se trata con ácido ascórbico o dióxido de azufre.
- ¿Cuál es el propósito de este paso?
Este paso también disminuye la posibilidad de contaminación por Acetobacter.
- ¿Qué pasa si Acetobacter está presente?
Fuentes
- Kavvadias, et. al. J. Agric. Alimentos Chem. 1999, 47 (12), 5178-5183.
- Cox y Henick-Kling, Energía Quimosmótica de Fermentación Maloláctica, J. Bacteriol. 1989, 5750-5752.