Os subprodutos da Fermentação da Cerveja
Autor: Rogério Zonta
Os principais objetivos das leveduras (assim como de todos os outros seres vivos) são manter-se vivas e se reproduzir. Quando adicionadas ao mosto cervejeiro, as leveduras utilizam uma via metabólica alternativa (fermentação) para sobreviver ao ambiente sem oxigênio. Durante esse processo, várias outras vias são ativadas, levando à produção de ésteres (sabores frutados), diacetil (sabores amanteigados), fenóis (especiarias) e álcoois, entre outros. Este artigo explicará por que as leveduras geram estes subprodutos e quais são eles.
Antes de entrarmos na discussão principal, é importante compreender as reações catabólicas, anabólicas e de oxirredução.
ATP
O trifosfato de adenosina (ATP) pode ser entendido como a “moeda” de troca de energia de uma célula. O ATP é composto por uma base adenina, um açúcar ribose e uma cadeia de grupos fosfato ligados à ribose. A energia é armazenada na ligação entre a ribose e o fosfato e é liberada quando essa ligação é hidrolisada.
Cada vez que uma célula realiza uma reação catabólica, o balanço de energia é positivo, convertendo difosfato de adenosina (ADP) em ATP (uma forma de energia mais alta).
Quando a célula precisa realizar uma reação anabólica, o ATP é convertido em ADP, reduzindo a energia metabólica.
NAD
Reações de oxirredução sempre envolvem dois processos: uma parte é oxidada, e a outra sendo reduzida. O nucleotídeo de nicotinamida e adenina (NAD) é um cofator essencial para essas reações. Quando um composto precisa ser oxidado, ele pode fornecer átomos de hidrogênio para o NAD, transformando NAD⁺ em NADH.
O contrário também é verdadeiro. Um composto que precisa ser reduzido receberá átomos de hidrogênio do NADH, liberando NAD⁺.
Há um número limitado de NAD em uma célula de levedura, e as reações NAD⁺ para NADH e NADH para NAD⁺ precisam estar equilibradas.
Metabolismo das Leveduras
Podemos resumir todas as atividades das leveduras em três ações principais: formação de ATP, reciclagem de NAD e síntese de compostos para novas células (multiplicação celular). As leveduras consomem açúcar e outros compostos para gerar energia na forma de ATP. Durante várias reações, o NAD⁺ é convertido em NADH, que precisa ser reciclado de volta a NAD⁺ para que o sistema metabólico continue funcionando.
Glicólise
A glicólise é o processo em que 2 moléculas de ácido pirúvico são produzidas a partir de 1 molécula de glicose. Nas etapas iniciais, 2 ATPs são consumidos, mas nas etapas finais, 4 ATPs são produzidos, resultando em um saldo de 2 ATPs. Dois NAD⁺ são necessários nesse caminho metabólico.
Etanol
Quando a levedura não tem oxigênio ou quando o efeito Crabtree é ativado (devido ao alto teor de açúcar), o ácido pirúvico é convertido em acetaldeído e, em seguida, em etanol, reciclando 1 NADH para NAD⁺. Essa via não é a mais eficiente para as leveduras, já que o etanol é tóxico, mas é essencial para a produção de NAD⁺. Outro beneficio na geração da fermentação alcolica é a eliminação da competição, pois as bactérias do meio possuem uma tolerância a etanol muito mais baixa que da levedura, logo, em baixas concentrações de etanol a levedura consegue sobreviver e se manter livre de competidores.
Acetil-CoA
A coenzima A acetilada (acetil-CoA) é a base para muitas vias secundárias que produzem álcoois superiores, ésteres, diacetil, fenóis e glicerol. A oxidação do piruvato leva à formação de acetil-CoA, consumindo um NAD⁺.
Álcoois Superiores
Os álcoois superiores estão associados à síntese de proteínas. Duas rotas levam à formação desses álcoois: carboidratos ou subprodutos da assimilação de aminoácidos. Durante a síntese de proteínas e ácidos nucleicos para novas células, as leveduras utilizam nitrogênio dos aminoácidos, transformando seus esqueletos de carbono em oxoácidos, depois aldeídos e, finalmente, álcoois superiores.
Ésteres
Os ésteres são responsáveis pelos sabores frutados, e a cerveja pode conter cerca de cem tipos diferentes. Uma reação entre um álcool (etanol ou álcoois superiores) e um ácido produz ésteres. Essa reação não é espontânea e requer acetil-CoA.
Fatores como oxigenação, FAN (Nitrogênio de Aminoácidos Livres) e ácidos graxos tendem a reduzir a formação de ésteres, enquanto temperatura e concentração de açúcar a aumentam. A pressão gerada pelos tanques verticais cônicos também reduz a formação de ésteres. Observe que a Heineken utiliza tanques horizontais (HORAP) para gerar mais ésteres na fermentação de sua linha de cerveja principal.
A levedura produz ésteres também como forma de “locomoção”. Os aromas frutados atraem insetos, o que acabam sendo utilizados como “carona” para a levedura poder ir a outras fontes de alimentos.
Diacetil
O diacetil é um composto de baixo limiar (threshold) associado a sabores como caramelo, mel e toffee. Em níveis elevados, representa um off-flavor desagradável. Mesmo que alguns consumidores gostem, o diacetil reduz a vida útil da cerveja.
As leveduras sintetizam o aminoácido valina (importante para o crescimento celular), convertendo piruvato em α-acetolactato, precursor desse aminoácido. O excesso de acetolactato é expelido da célula e se transforma em diacetil por descarboxilação (processo espontâneo). O diacetil é reabsorvido lentamente pelas leveduras e reduzido a um composto neutro chamado butanodiol (reciclando NADH para NAD⁺).
A falta de valina pode desencadear um segundo pico de diacetil, que pode ser problemático, pois a levedura não terá tempo de reabsorvê-lo. Isto não costuma ser o caso de mosto com altas cargas de malte, porém Lagers leve com cargas de adjunto podem enfrentar este problema.
Compostos de Enxofre
Este grupo é o mais difícil de controlar. O DMS e outros compostos estão presentes nas matérias-primas (lúpulos e maltes), mas o sulfeto de hidrogênio e o dióxido de enxofre são formados pelas leveduras durante a síntese de proteínas.
Em resumo, as leveduras buscam produzir ATP para sobreviver e sintetizar proteínas para continuar crescendo. A glicólise gera pouco ATP e consome NAD⁺. A assimilação de aminoácidos, oxigênio e outros compostos ajuda as leveduras a se multiplicarem. Os álcoois superiores e ésteres são produzidos durante esses processos, enquanto glicerol, etanol e reabsorção de diacetil regeneram NAD⁺.
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