La Birra 1 PDF

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento La birra 1  Maria Luisa Savo Sardaro La birra “Prodotto ottenuto dalla fermentazione alcolica con ceppi di Saccharomyces carlsbergensis (S. p...

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento La birra 1  Maria Luisa Savo Sardaro La birra “Prodotto ottenuto dalla fermentazione alcolica con ceppi di Saccharomyces carlsbergensis (S. pastorianus) o di Saccharomyces cerevisiae di un mosto preparato con malto, anche torrefatto, di orzo di frumento o di loro miscele ed acqua, amaricato con luppolo o suoi derivati o entrambi....” Art. 1, D.P.R. N. 272 del 30/6/1998, G.U. n. 185 del10/8/1998 La birra 1 2 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Labirra “. La fermentazione alcolica del mosto può essere integrata con una fermentazione lattica. Il malto d’orzo o di frumento può essere sostituito con altri cereali, anche rotti o macinati o sottoforma di fiocchi, nonché con materie prime amidacee e zuccherine nella misura massima del 40% calcolato sull’estratto seccodel mosto” Art. 1, D.P.R. N. 272 del 30/6/1998, G.U. n. 185 del10/8/1998 La birra 1 3 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Labirra In base al grado saccarometrico del mosto di partenza si distinguono legalmente cinque categorie di birra Birra Gradosaccarometrico* Gradoalcolico Analcolica 3-8 max 1.2% Leggera/light 5-10.5 1.2%-3.5% Normale >10.5 >3.5% Speciale >12.5 nessun limite Doppiomalto >14.5 nessun limite *Per grado saccarometrico, espresso in gradi Plato (°P) si intende il contenuto in sostanze disciolte nel mosto dalla cui fermentazione si è ottenuta la birra espresso in percentuale (%p/p) Art. 2, D.P.R. n 272 del 30/06/1998 La birra 1 4 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Materie prime impiegatenella produzione dellabirra Per la produzione della birra sono utilizzate le seguenti materie prime: -Acqua -Orzo o suoi succedanei (avena, frumento, mais, miglio, riso, sorgo e pseudocereali) -Luppolo -Lieviti La birra 1 5 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Acqua costituisce un ingrediente fondamentale (90%). Si impiega acqua potabile non eccessivamente dura econ un pHal di sotto della neutralità I sali minerali in essa contenuti influenzano tutti i parametri organolettici, le reazioni enzimatiche e gli equilibri delle sostanze colloidali del mosto nel corso dell’interoprocesso La durezza dell’acqua influenza il pH del mosto e il gusto della bevanda (pH>5,5 durante le fasi di ammostamento e di filtrazione provoca una maggiore estrazione delle sostanze polifenoliche e tanniche facendo imbrunire la birra e dandole un sapore astringente) La birra 1 6 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Luppolo (Humulus lupulus) pianta perenne, rampicante, dioica, che porta cioè i frutti pistilliferi e staminiferi su piante diverse. Per la produzione della birra sono utilizzate le infiorescenze femminili, dette coni Il costituente dei coni è rappresentato dalla luppolina, una polvere gialla di consistenza resinosa che contiene resine amare (60%) e oli essenziali (1- 3%). Le varietà di luppolo sono suddivise in amaricanti e aromatizzanti sulla base dei diversi contenuti in resine amare e oli essenziali La birra 1 7 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro I Lieviti I ceppi utilizzati per la fermentazione del mosto appartengono al genere Saccharomyces, tradizionalmente suddivisi in: lieviti per la fermentazione bassa (8-15°C) S.pastorianus lieviti per la fermentazione alta(15-23°C) S.cerevisiae La birra 1 8 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Perché il lievito fermenta gli zuccheri? La risposta è semplice: per crescere e vivere. Il lievito produce energia per crescere, moltiplicarsi e sopravvivere. Il metabolismo del lievito può seguire due percorsi: - aerobico, molto più efficiente (viene prodotta più energia a partire dalle stesse sostanze) avviene in presenza di ossigeno; - anaerobico, meno efficiente per il lievito e quindi non il suo preferito, avviene in assenza di ossigeno. Il primo processo si chiama più propriamente respirazione, il secondo fermentazione. La respirazione produce essenzialmente acqua e CO2 come prodotti di scarto La fermentazione alcol e CO2 (oltre a tanti altri sottoprodotti minori). La birra 1 9 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Cerchiamo di seguire questi due percorsi. Partiamo dall’alto, dalla glicolisi, che rappresenta il punto di partenza del metabolismo del lievito sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. La glicolisi trasforma gli zuccheri in piruvati. Da qui, il percorso si scinde. In presenza di ossigeno, i piruvati passano per il ciclo di Krebs (chiamato anche ciclo degli acidi tricarbossilici) che produce energia in maniera molto efficiente. Questa energia è utilizzata dal lievito per crescere e moltiplicarsi. Attenzione: il ciclo di Krebs si attiva in presenza di ossigeno ma solo se la concentrazione degli zuccheri è molto bassa (Crabtree effect). La birra 1 10 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Il ciclo di Krebs viene sfruttato in laboratorio per la propagazione del lievito: controllando il contenuto zuccherino del mosto e insufflando costantemente ossigeno si ottiene una crescita cellulare costante senza produzione di etanolo (tossico per il lievito in eccessive quantità). La respirazione produce una crescita cellulare in condizioni ottimali di efficienza energetica (grazie all’attivazione del ciclo di Krebs). In questo modo vengono quindi prodotte più cellule a parità di nutrienti perché il lievito si concentra sul suo ciclo vitale senza perder tempo nella produzione di etanolo. Condizioni ovviamente ideali per la propagazione cellulare ma non per la produzione di birra. La birra 1 11 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Nel mosto della birra, di fatto, non si passa mai per la Il metabolismo del lievito respirazione ma sempre e solo per la fermentazione alcolica. Questo percorso produce due composti importanti: etanolo e Acetyl CoA Ovviamente, pur non attivandosi il ciclo di Krebs, tutte le reazioni nella parte sinistra dell’immagine avvengono ugualmente ma con una efficienza minore: dai piruvati si arriva al diacetile, e dalla sintesi degli amminoacidi si arriva alle aldeidi e agli alcoli superiori. i principali sottoprodotti della fermentazione sono anche acetaldeide, esteri, composti sulfurei, acido acetico etc. La birra 1 12 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Alcuni, come l’etanolo, vengono sempre espulsi dalla cellula; altri, come l’acetaldeide, in genere vengono impiegati nel percorso metabolico ma a volte, in condizioni particolari, possono uscire dalla cellula. Ce li ritroviamo così nella birra finita dove vanno a sporcare il profilo organolettico (si pensi al difetto mela verde/vernice provocato, appunto, da un eccesso di acetaldeide). La birra 1 13 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro PRODOTTI METABOLICI DELLA FERMENTAZIONE ETANOLO Sicuramente il più famoso tra i composti che vengono prodotti dal lievito durante la fermentazione alcolica (sia in assenza che in presenza di ossigeno). Come si vede chiaramente dal disegno, si arriva all’etanolo passando per l’acetaldeide. ESTERI Dall’acetaldeide si forma anche acido acetico che a sua volta viene trasformato in Acetyl CoA. Questo è un attore importantissimo nel processo di esterificazione, ovvero nel percorso di sintesi degli esteri (aromi fruttati). FATTY ACIDS In presenza di ossigeno, ovvero all’inizio della fermentazione, l’Acetyl CoA viene trasformato in acidi grassi. Questi sono utilizzati dal lievito per rinforzare le membrane cellulari durante la crescita. L’apporto iniziale di ossigeno è quindi molto importante per creare cellule sane e forti con membrane cellulari resistenti. Cellule con membrane deboli lasciano fuoriuscire composti indesiderati dalle cellule durante la fermentazione, generando difetti nel profilo organolettico della birra. La birra 1 14 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Quando l’ossigeno finisce, l’Acetyl CoA in eccesso viene “catturato” dall’enzima Alcol O-acetiltransferasi (AAT). Questo enzima catalizza la reazione di esterificazione (acidi grassi + alcoli = esteri). Nascono così gli esteri, ovvero quegli aromi fruttati che caratterizzano fortemente le birre belghe (banana, pesca, pera, … ) e in maniera minore tutte le alte fermentazioni. Diverse tipologie di esterasi e di alcoli (etanolo o alcoli superiori) danno luogo a diversi esteri, ma l’Acetyl CoA rimane centrale nella formazione di questi aromi fruttati. Se l’ossigenazione è scarsa, la produzione di acidi grassi si interrompe precocemente facendo sì che una quantità maggiore di Acetyl CoA entri nel percorso di esterificazione aumentando la produzione di esteri. Ecco perché una scarsa ossigenazione porta a cellule meno forti (sono stati prodotti meno acidi grassi e steroli) e a un livello più alto di aromi fruttati La birra 1 15 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro ACIDO ACETICO Nel ciclo di fermentazione è un prodotto di sintesi intermedia che non troviamo in quantità significative nella birra finita DIACETILE Interessante il percorso del diacetile, un composto che tutti conosciamo per l’aroma burroso che conferisce alla birra (quasi sempre indesiderato). Viene prodotto per ossidazione dell’acetolattato, un composto derivato dai piruvati utile per la sintesi degli amminoacidi. Parte di questo acetolattato fuoriesce dalla cellula e si trasforma in diacetile per ossidazione. In condizioni normali, il diacetile viene quindi prodotto e successivamente riassorbito dalla cellula di lievito. GLICEROLO Questo composto, dal sapore vagamente dolciastro, contribuisce a irrobustire il mouth feel della birra grazie alla sua viscosità. Viene prodotto da tutti i lieviti Saccharomyces La birra 1 16 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro VINILFENOLI I fenoli sono una classe di composti dal caratteristico aroma speziato. La produzione degli aromi fenolici avviene grazie all’enzima Phenolic Acid Decarboxylase (PAD) che catalizza la reazione di trasformazione degli acidi fenolici in vinilfenoli, sostanze volatili che producono sfumature aromatiche di pepe, chiodo di garofano o addirittura medicinale La birra 1 17 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Orzo (Hodeum vulgare L., fam. Graminaceae) E’ il cereale principalmente impiegato per la produzione della birra (anche se esistono birre di frumento, riso e mais), previa trasformazione in malto (maltazione o maltificazione) L’orzo è colonizzato da vari m.o. che rimangono attivi nella fase di germinazione, fino alla fase di essiccazione Lieviti: Ascomiceti (Candida, Clavispora, Galactomyces , Saccharomyces, Hanseniaspora, Pichia,); Basidiomiceti (Cryptococcus, Rhodotorula, Filobasidium) Batteri gram-negativi: Pseudomonas, Erwinia, Rahnella, Enterobacter La birra 1 18 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Questa flora microbica interagisce attivamente con l’orzo: Produce metaboliti che favoriscono la germinazione Producono enzimi responsabili della degradazione della parete La birra 1 19 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro GLI INGREDIENTI Riassumendo le materie prime usate nella produzione della birra sono essenzialmente: Ø Acqua (Ogni birra è costituita da 90-94% di acqua); Ø Malto di orzo, in alcuni casi quello di frumento, (“anima e corpo della birra”, fornisce l’amido e gli enzimi necessari per la degradazione dello stesso); Ø Luppolo (è importante per l’amaro e l’aroma della birra); Ø Lievito (converte con la fermentazione gli zuccheri in etanolo e anidride carbonica); Ø Succedanei (mais, grano non maltato, etc… sono fonti amidacee); Ø Spezie (Sono usate per aromatizzare la birra). La birra 1 20 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro IL MALTO L’orzo è da sempre il cereale più idoneo nella produzione della birra, questo perché: Ø Il malto d’orzo è il grano dell’orzo fatto rigerminare in particolari condizioni di umidità e successivamente riessiccato all’interno di forni; Ø nel corso della germinazione produce una quantità di enzimi maggiore rispetto agli altri cereali; Ø la composizione chimica dell’orzo, considerando le più importanti classi di composti (amidi, proteine e grassi), è la più conveniente fra tutti i cereali per la produzione della birra; Ø il seme dell’orzo è protetto dalle glumelle e questo è un aspetto morfologico estremamente importante perché significa che il seme è protetto dagli urti, da tutti i danneggiamenti cui potrebbe andare incontro; Ø Ultimo, ma non meno importante, il fatto che l’orzo è una pianta rustica, può essere coltivata in climi estremamente differenti con caratteristiche del suolo molto diverse e quindi ha trovato un areale di diffusione della coltivazione molto più ampia rispetto ad altri cereali. La birra 1 21 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Osservando la struttura dell’orzo si capisce il motivo per cui non viene impiegato direttamente nella produzione della birra. La scorza (Glumella) assieme agli altri strati denominati pericarpo (tessuto ceroso e impermeabile) e testa (agisce da membrana semipermeabile) proteggono l’interno del chicco. La birra 1 22 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Lo strato Aleuronico racchiude la riserva d’amido e lascia libera la parte embrionale. Queste cellule sono ricche di sostanze nutritive come proteine, grassi, minerali, ma prive di amido e sono in grado di sintetizzare le gibberelline. La birra 1 23 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Endosperma Costituisce la porzione contenente la parte amidacea. La birra 1 24 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Amiloplasto. Costituito da cellule contenenti granuli di amido (amilosio o amilopectina) separati da pareti polisaccaridiche di b- glucani. Queste pareti rendono l’endosperma una struttura molto compatta e rigida. La birra 1 25 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La birra 1 26 di 26