I principali prodotti della fermentazione: esteri, fenoli, alcoli superiori, diacetile, aldeidi, composti dello zolfo

Come abbiamo visto, durante la fermentazione il lievito produce energia consumando gli zuccheri presenti nel mosto. Questo processo metabolico, oltre a generare l’energia necessaria al lievito per vivere e moltiplicarsi, produce una serie di composti di scarto che finiscono nella birra. I principali, in termini quantitativi, sono l’alcol etilico e la CO2. Ma tantissimi altri composti, sebbene presenti in quantità minore, rivestono un ruolo importantissimo nella caratterizzazione organolettica del prodotto finito (aroma, gusto, sensazioni tattili) . Vediamo i principali.

Esteri

Gli esteri sono delle molecole formate dalla combinazione di acidi e alcoli. Esistono decine di tipologie differenti di esteri, generati dalla combinazione di diversi alcoli (etanolo, propanolo, butanolo, …) con varie tipologie di acidi (acetico, lattico, butirrico, caprilico, …). Gli esteri hanno aromi riconducibili genericamente alla frutta; alcuni di essi, in concentrazioni elevate, possono produrre aromi poco piacevoli. L’acetato di etile, per esempio, formato dalla combinazione di etanolo e acido acetico, in alte concentrazioni rilascia un aroma che vira verso il solvente. La produzione di esteri viene stimolata dalle alte temperature di fermentazione, in particolare durante primi giorni di crescita esponenziale delle cellule di lievito, quando l’attività metabolica è al picco. La reazione di “esterificazione” (produzione di esteri) è catalizzata da specifici enzimi prodotti dal lievito noti complessivamente come esterasi e può avvenire solo nel corso della fermentazione. Difficilmente alcoli e acidi si legano per formare esteri durante il periodo di maturazione della birra, a fermentazione conclusa.

Fenoli

I fenoli sono dei composti dall’aroma definito genericamente “speziato”. In relazione alla loro concentrazione nel mosto e al ceppo di lievito utilizzato, il contributo aromatico può spaziare dal pepe, al chiodo di garofano, fino a un leggero affumicato, allo stallatico e addirittura al medicinale. La sintesi dei fenoli parte dagli acidi fenolici che vengono convertiti in vinilfenoli grazie a un particolare enzima (Phenolic Acid Decarboxylase) che catalizza questa reazione. Solo alcuni ceppi di lievito (detti POF) sono dotati del corredo genetico per produrre questo enzima (i ceppi weizen e i ceppi belgi sono degli esempi classici). Alcuni lieviti (indicati spesso come POF2) producono un altro enzima in grado di catalizzare la reazione che trasforma a loro volta i vinilfenoli in etilfenoli, composti fenolici dai caratteristici aromi di stalla, cuoio e la famosa “coperta di cavallo bagnato” tipica delle birre fermentate dai lieviti selvaggi Brettanomyces (che, appunto, appartengono alla classe POF2). L’acronimo POF sta per Phenolic Off Flavour proprio perché in passato, agli occhi di molti birrai (specialmente chi produceva ale inglesi o basse fermentazioni tedesche), la presenza di aromi fenolici nella birra indicava un difetto derivante da una sicura contaminazione. La produzione di aromi fenolici è favorita dal livello di concentrazione dei loro precursori, gli acidi fenolici. La sosta di ammostamento a 45°C, tipica nelle birre in stile weizen, è volta appunto a massimizzare la concentrazione dell’acido ferulico nel mosto, precursore di fenoli dal tipico aroma di chiodo di garofano.

Aldeidi

Il nome deriva dalla contrazione di “ALcol DEIDrogenato” e infatti la rimozione di un atomo di idrogeno da un alcol è uno dei possibili percorsi che portano alla formazione di una aldeide. Molte aldeidi vengono utilizzate nell’industria per la produzione dei profumi, grazie alla loro fresca aromaticità e alla bassa soglia di percezione. Nella birra, la maggior parte delle aldeidi si forma durante il processo di fermentazione grazie al metabolismo del lievito e costituisce un passaggio intermedio nella sintesi degli alcoli. L’aldeide forse più conosciuta è l’acetaldeide, precursore dell’etanolo. L’acetaldeide ha un caratteristico aroma di mela verde/vernice che caratterizza la cosiddetta birra “green”, ovvero una birra che è giunta sul finire della fermentazione primaria ma non è ancora pronta per l’imbottigliamento. Fortunatamente l’acetaldeide viene convertita in alcol etilico e in genere quella residua si mantiene a una concentrazione inferiore alla soglia di percezione, oppure viene riassorbita all’interno della cellula di lievito e convertita in alcol etilico nella parte finale della fermentazione. Se la birra viene imbottigliata troppo presto, o se il lievito per qualche ragione smette improvvisamente di fermentare (per esempio per un abbassamento improvviso di temperatura), l’acetaldeide può rimanere nel prodotto finito in quantità percepibili. A volte può addirittura riformarsi se la birra viene a contatto con l’ossigeno: in questo caso l’alcol etilico ossidato si trasforma nuovamente in acetaldeide. Ciò può accadere per esempio nelle birre servite in cask (cask ales) se rimangono troppi giorni nel fusto senza essere consumate. Altre tipologie di aldeidi si formano durante il percorso metabolico ma costituiscono, in genere, un passaggio obbligato per la successiva formazione degli alcoli superiori.

Alcoli superiori

Fanno parte della famiglia degli alcoli superiori le molecole che hanno struttura molecolare simile a quella degli alcoli ma contengono più di due atomi di carbonio (l’etanolo ne contiene solamente due). Si formano nel corso della fermentazione come prodotto di scarto della fase di sintesi degli amminoacidi. Il lievito assorbe alcuni amminoacidi dal mosto, mentre ne produce altri a seconda della loro disponibilità. Gli amminoacidi sono i mattoncini che costituiscono lo scheletro delle proteine ovvero degli enzimi. Solo una parte degli alcoli superiori che si formano nel percorso metabolico si combina con gli acidi presenti nel mosto formando gli esteri, mentre il resto rimane nella birra. Se presenti in quantità eccessive nella birra, gli alcoli superiori provocano una sensazione di bruciore in fondo alla gola e apportano un aroma di alcol o solvente al naso. La loro produzione è direttamente proporzionale alla crescita cellulare; aumenta quindi in mosti con densità di partenza molto alta o con temperature di fermentazione elevate. Con il tempo tendono a ossidarsi riformando le aldeidi, composti volatili che hanno aromi di vini fortificati come sherry, madera e porto. Per questa ragione le birre molto alcoliche, come i barley wine, si lasciano maturare a lungo: la significativa densità di partenza porta alla formazione di una quantità significativa di alcoli superiori durante la fermentazione; la maturazione li riconverte lentamente nei loro precursorsi, le aldeidi, aggiungendo complessità all’aroma e rendendo la birra meno pungente al palato.

Diacetile

Il diacetile è un composto dall’aroma burroso che viene prodotto dal lievito nel corso della fermentazione. Si forma a partire dall’acetolattato che fuoriesce dalla cellula e finisce nel mosto, dove viene ossidato formando il diacetile. Fortunatamente queste molecole che vagano per il mosto vengono costantemente riassorbite dalla cellula che le converte in butanediolo, un composto con una soglia di percezione molto più alta del diacetile. Nelle alte fermentazioni, grazie alla temperatura più alta a cui lavora il lievito, questo processo di fuoriuscita/riassorbimento del diacetile è molto veloce e normalmente non si riesce a percepire l’aroma di burro né durante né dopo la fermentazione. Nel caso di basse fermentazioni, dove la temperatura è più bassa e tutto procede a rilento, anche il riassorbimento del diacetile rallenta e l’aroma di burro inizia a fare capolino durante la fermentazione. Se il lievito è in salute, se le sue membrane cellulari sono in forma e se si attende il giusto tempo, in genere tutto il diacetile viene riassorbito. Può basse essere utile alzare di qualche grado la temperatura a fine fermentazione per velocizzarne il riassorbimento (la famosa pausa diacetile). Può capitare che un lievito stanco e non in salute non riesca a riassorbire tutto il diacetile, lasciando nella birra finita un aroma burroso che, tranne rarissime eccezioni, non risulta piacevole al naso né al palato. A volte il diacetile si forma anche in presenza di un eccesso di ossigeno, come per esempio nei cask inglesi spillati a pompa, dove la birra viene a contatto con l’ossigeno: l’acetolattato residuo (che ha una soglia di percezione molto alta) si ossida in diacetile che a questo punto non può più essere riassorbito dal lievito che si è completamente depositato sul fondo. Un eccesso di diacetile può essere anche indice di infezione (alcuni batteri, tra cui i pediococchi, sono grandi produttori di diacetile).

Composti dello zolfo

I composti dello zolfo più conosciuti in ambito birrario sono l’acido solfidrico (H2S) e l’anidride solforosa (SO2). Possono originare dagli aminoacidi presenti nel malto oppure da composti sulfurei del luppolo o dell’acqua (famosa è l’acqua di Burton, ricca di solfati). Rilasciano aromi che ricordano l’aglio, il cerino appena acceso, le uova marce. Fortunatamente sono composti molto volatili che tendono a dissolversi nell’aria insieme all’anidride carbonica nel corso della fermentazione. L’acido solfidrico, in particolare, si forma per riduzione dei solfati. Il lievito inizia a utilizzare i solfati come elemento riducente nella sintesi degli amminoacidi quando l’ossigeno nel mosto è finito; questo avviene spesso nei casi in cui c’è carenza di nutrienti nel mosto. Quando il lievito respira l’ossigeno produce acqua, se invece respira i solfati produce acido solfidrico. La maggior parte dell’acido solfidrico viene prodotto nelle prime fasi della fermentazione, quando la divisione cellulare, che richiede sintesi di amminoacidi, è al picco. Un eccessivo aroma di uova marce può essere anche indice di infezione, poiché alcuni batteri sono dei grandi produttori di anidride solforosa.