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Hay analogías entre el lúpulo, como recurso natural, y el producto final, la cerveza. Los componentes esenciales del lúpulo reaccionan de igual manera que la cerveza, pues son:

En el capítulo Tipos de lúpulo y Productos de lúpulo se vio que el cervecero dispone de una amplia paleta de posibilidades. Los productos de lúpulo son homogéneos, comparablemente duraderos y controlables en su aplicación. Su correspondiente uso depende de los objetivos del cervecero:

El lúpulo en la sala de cocimiento

Tradicionalmente, la adición del lúpulo tenía lugar en la paila de mosto. El momento adecuado para la adición varía entre la adición anterior al mosto, la adición directamente antes del calentamiento y la adición directamente en el tanque Whirlpool. Los componentes del lúpulo pasan por los siguientes estadios después de su adición:

  1. Partición mecánica
  2. Emulsión, es decir, disolución de los componentes
  3. Conversión de los componentes por medio de calor
  4. Evaporación de aceites volátiles (en parte indeseables)
  5. Unión parcial con proteínas y precipitación

En este proceso se producen los siguientes pasos:

 


Fenómenos en el proceso de cocción

Los componentes amargos del lúpulo no se disuelven fácilmente en una solución acuosa, pues son principalmente apolares. La solubilidad de los alfaácidos es de 40mg/l, con un pH de 5,0. La solubilidad de los betaácidos es más baja, con el pH del mosto: aproximadamente 1,5 mg/l. En la cerveza se encuentran solamente rastros de los betaácidos, sin embargo, los productos de su oxidación, como la hulupona son estables y solubles y permanecen en la solución hasta el producto final.

La formación de pequeñísimas gotas de resina con gran superficie es una condición de una buena solución de resina en el mosto.

Por medio de una reacción térmica se produce la isomerización de humulona a isohumulona. Las isohumulonas están presentes en la solución como cis, trans y estéreoisómeros.

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En el mosto, la relación entre cis, trans y estéreoisómeros es de aproximadamente 7:3. Solo una pequeña parte de las isohumulonas se encuentra como isohumulona allo, abeo y spiro en el mosto. La disposición de las moléculas influye su comportamiento en el mosto y la cerveza.

Hay diferencias de solubilidad, isomerización y maduración entre las diversas fracciones de isohumulonas y sus cis, trans y estéroisómeros. Solo el iso alfaácido otorga el amargo típico de la cerveza.

La cohumulona es más soluble, posiblemente a causa de su carácter polar ligéramente mayor, que la n- y ad-humulona. No se ha descubierto una mala isomerización. Iso n- y Iso Ad-humulona son menos polares, se enriquecen en la espuma y son las causantes de una espuma cremosa.

Los iso alfaácidos son sensibles al oxígeno y forman una cantidad no determinada de productos de oxidación durante la cocción del mosto. Éstos podrían ser relevantes para el aroma.


Los parámetros que influyen en la isomerización son:


Rendimiento de los componentes amargos

El rendimiento en la cervecería resulta de la relación entre los componentes amargos restantes en la cerveza terminada y los componentes amargos dosificados con el lúpulo según la siguiente regla:

Rendimiento= ( componentes amargos en la cerveza terminada / componentes amargos dosificados con el lúpulo ) x 100

y se calcula la tasa de insomerización como sigue:

tasa de isomerización= (iso-alfaácidos en el mosto o en la cerveza/alfaácidos dosificados) x 100

El análisis HPLC es el más adecuado para la medición de los alfácidos y los iso alfaácidos disueltos.
El método de análisis de los componentes amargos en el mosto y en la cerveza puede consultarse en el capítulo La planta, bajo la analítica del lúpulo.

En la cervecería pueden aplicarse diferentes medidas para influir en el rendimiento y en la calidad de los componentes amargos. Véase Medidas massnahmen.pdf (archivo para descargar, 62 KB)


¿Qué pasa con los alfaácidos añadidos?

hbrauerei_ibrauprozess_3_1

Alfaácidos = iso alfaácidos + alfaácidos + pérdidas y sedimentos inexplicados
100&         -      45%            +       25%    +         30%
producto de lúpulo              mosto      
                             

¿Cuál es la relación entre IBU (medidas de amargo) y el contenido de alfaácidos e iso alfaácidos?

hbrauerei_ibrauprozess_3_2

unidades                       alfaácidos                      iso alfaácidos
     IBU                                 mg/l                                  mg/l

                                  =                                     +
32          25                       6           1                           25         23
mosto   cerveza         mosto   cerveza                  mosto   cerveza

 



Los aceites del lúpulo

Este interesante tema solo podemos tratarlo de forma breve, pues el aroma del lúpulo es muy complejo y no es posible describirlo, como en el caso de otras plantas y frutos, por medio de una o unas pocas sustancias.

En la cerveza predominan los componentes aromáticos de la malta y de la fermentación de la levadura. Las notas aromáticas del lúpulo en la cerveza se diferencian de aquellas del lúpulo antes de la adición. Ya conocemos bien los aceites del lúpulo en su forma natural, pero, sin embargo, los cambios que se originan en el proceso de la producción de cerveza no nos son conocidos. Los epóxidos y los resultantes de los cambios en los hasta ahora conocidos 300 aceites del lúpulo forman una mezcla de sustancias relevantes para el aroma, que es difícil detectar aisladamente, pero que en su mezcla influyen considerablemente en el aroma de las cervezas.

Un problema del análisis son las muy bajas concentraciones de los productos de dichos cambios y oxidaciones de los aceites del lúpulo, que están en el área de ppb y ppt. A pesar de la más moderna tecnología, los aparatos de análisis comunes llegan a sus límites de exactitud. Tampoco hay muchas sustancias puras con las cuales se puedan calibrar los aparatos.

Las notas de lúpulo de la espuma son descritas como cítricas, florales, frutales, aromáticas o amargas. Las fracciones de los aceites del lúpulo con las características mencionadas se comercializan. Se parte del hecho de que los compuestos altamente sulfurosos de ester de algunos tipos de lúpulo le podrían otorgan a la cerveza una nota de sabor a cebolla o a ajo. Asímismo, el polifenol y los componentes aromáticos ligados con glicósido también son responsables del „buqué“ a lúpulo.

Hay una sustancia que actualmente se considera como la referencia para el aroma al lúpulo: el aceite de linol. Este alcohol de terpeno es comparativamente identificable y se lo puede considerar como la sustancia principal de la adición de lúpulo. Adiciones de lúpulo tardías a la cocción aportan cuantitativamente mucho aceite de linol y otros componentes aromáticos a la cerveza. El aceite de linol no es una sustancia específica del lúpulo, pues también se encuentra en el cilantro y la mejorana.

El carácter del lúpulo se lo relaciona con terpenos oxidados. Los sesquiterpenos son propensos a la auto oxidación, de la que surgen epóxidos como cariofileno-4,5-epóxido. Los epóxidos-di-humulena se encuentran tanto en el lúpulo como en la cerveza también.

En la Universidad Técnica de Múnich-Weihenstephan se lograron identificar como componentes aromáticos provenientes del lúpulo los aceites de linol, el aceite de terpeno alfa y el aceite de humuleno II por medio de GC-MS. Sus valores umbral son de aproximadamente 10 µg / l, 500 µg / l, 2.400 µg / l. Otras sustancias como el mirceno, la dimetilfuranona-5,5 -2(5H), el eudesmol alfa y beta, así como el selinenol pudieron clasificarse con gran probabilidad bajo otros picos del cromatograma.
Este corto resumen de la química del lúpulo debería aclarar cuán complejo es este tema. En este punto no profundizaremos, pues tan solo una lista de literatura sobre el tema abarcaría muchas páginas y sin embargo, no podría aportar ninguna información realmente válida sobre el aroma del lúpulo.


Muchos investigadores se han ocupado del aporte del lúpulo al aroma y al sabor de la cerveza. En los Estados Unidos, Inglaterra, Nueva Zelanda y Alemania actualmente se intenta descifrar la complejidad del aroma con la más moderna tecnología. Especialmente el Profesor Peter Schieberle ha aportado algo de luz a este oscuro misterio del aroma del lúpulo.

Actualmente no sabemos qué aceite del lúpulo, qué fracción de los aceites del lúpulo o qué sinergias que originan sabores al producirse, son realmente responsables de un elegante „buqué“ a lúpulo.  Probablemente, también en este caso el lúpulo no deja ver sus cartas. Sin embargo, hasta ahora, la práctica ha mostrado que
1. … una adición tardía de lúpulo antes de la sedimentación o del tanque Whirlpool aporta un „buqué“ a lúpulo sensorialmente más fuerte.
2. … los componentes aromáticos de los pellets se disuelven más rápido en el mosto que los de los extractos. Después de un tiempo, este efecto se equilibra. Este fenómeno es de mucha relevancia en el caso de una última adición de aroma de lúpulo.
3. … el tipo y la intensidad de la cocción influye en las reacciones de los componentes aromáticos.
4. … entre los diferentes tipos de lúpulo hay en parte marcadas diferencias de sabor y olor.
5. … un contenido bajo de ester en el aceite de lúpulo puede ser una ventaja para el sabor.
6. … también las sustancias de la parte de las hojas son relevantes para el sabor y el aroma.
7. … el aroma de lúpulo en la cerveza disminuye con la maduración de la cerveza.
8. … una nota perceptible de lúpulo puede enmascarar el sabor añejo.
9. … la misma adición de lúpulo en cervezas diferentes puede aportar sensaciones de sabor diferentes.
10. … los más de 1000 años de práctica en la adición de lúpulo han mostrado, de una manera casi darwininana, lo que se debe hacer para producir un fino „buqué“ a lúpulo y un elegante sabor a lúpulo en la cerveza. Véanse al respecto las viejas recetas de cerveza.

 


Polifenoles

Según el tipo de adición, los polifenoles del mosto pueden provenir del lúpulo hasta en un 30 %.

Los polifenoles de la malta de cebada se consideran actualmente incluso molestos por los cerveceros. Determinados grupos de polifenoles posibilitan la formación de turbiedades irreversibles en la cerveza embotellada. Para obtener una mayor estabilidad físicoquímica, se evita o disminuye la dosis de polifenoles. Esto se logra por ejemplo por medio de la utilización de tipos especialmente cultivados de cebada liberadores de pro-antocianidinas, como caminant, o por medio del uso de un extracto de resina de lúpulo liberador de polifenoles. Alternativamente se pueden reducir los polifenoles que provocan turbiaciones mediante adsorción de PVPP en el proceso de filtración.

A estas prácticas se les opone un interesante desarrollo: en la investigación de alimentos y plantas se intenta vehementemente encontrar antioxidantes naturales, como hierbas, té o semillas. El efecto de estos antioxidantes se nota en dos campos: pueden preservar alimentos, como las grasas, de alteraciones en el sabor por oxidación.  Por otro lado, actúan como captadores de radicales en el cuerpo humano y por ello como elementos anticancerígenos. Ejemplo de estas sustancias son el romero, el té – en especial el verde – o el vino tinto.

El comportamiento soluble de los polifenoles en el mosto y la cerveza no es idéntico para todos los componentes. Grupos de sustancias hidrófilas como los hidroxilbencenos, es decir, los ácidos hidoxil cinámicos, flavonoidos o pro antocianidinas, se disuelven más fácilmente en la solución que los flovonoidos prenilados; cercanos a estos están los flavonoidos. La explotación de los polifenoles HPLC de bajo peso molecular es de un promedio de 66 % más alta que la de los polifenoles EBC, con 40 %, lo que se debe a su mejor solubilidad de la estructura hidrófila y su bajo peso molecular.  Las pérdidas se producen a causa de conversiones térmicas y segregaciones con precipitados calientes y fríos, levaduras y sedimentos, así como por filtración.

Hasta ahora, los trabajos sobre el aporte de los polifenoles del lúpulo a la cerveza han mostrado lo siguiente:

* La espuma y el color de la cerveza no se ven influenciados negativamente.
* En el caso de periodos cortos de cocción no se producen amargos fuertes, sino incluso lo contrario.
* Se pueden obtener notas de sabor definidas.
* La fuerza reductora de la cerveza aumenta, la estabilidad del sabor disminuye. 
* Sin embargo, la propensión a la turbiación aumenta, sobre todo por largos periodos de cocción (por ejemplo, de 80 minutos).
* El contenido de nitrato aumenta según la cantidad añadida..

Con los polifenoles del lúpulo es posible obtener efectos positivos en el sabor, sobre todo con la adición de lúpulo aromático de cortos periodos de cocción. Un aumento en la fuerza reductora es identificable analíticamente y en forma de una mejor estabilidad de sabor. La adición de polifenoles aporta una desventaja sobre las cantidades de nitrato, sobre todo en el caso de largos periodos de cocción, y a la estabilidad físicoquímica.



Otros métodos de adición de lúpulo

Como la adición normal de lúpulo, asimismo todos los otros métodos de adición se adaptan al objetivo que quiera lograrse.

Adición de lúpulo en el almacenamiento o "Dry Hopping"
En este método se añade lúpulo en forma de flor, polvo o pelletes a la cerveza ya fermentada. Esto ocurre en el tanque de almacenamiento o, como es el caso de las cervezas inglesas, en el barril. Cervezas con adición de lúpulo según este método tienen un „buqué“ a lúpulo más marcado y la nota aromática evoca el lúpulo fresco. Desde una perspectiva microbiológica, este método no es del todo seguro, pues la cerveza esterilizada tiene contacto con una buena cantidad de lúpulo no esterilizado. 

Lúpulo añejo
Ciertas cervezas, como las Lambics belgas, utilizan en su receta lúpulo añejado tradicionalmente. La resina oxidada y los aceites aportan una sensación alterada del amargo y el aroma es distinto que en el caso de la adición de lúpulo fresco. Este método es típico de este tipo de cervezas y una parte inherente de su receta.

Lúpulo fertilizado
Según la reglamentación de la Unión Europea solo se pueden calificar de „lúpulo sin semillas“ los tipos de lúpulo cuyo peso porcentual de semillas es menor al 2%. Algunos tipos de lúpulo ingleses son fertilizados e inseminados, lo que los caracteriza. El posible efecto negativo al sabor a causa de la grasa y los lípidos presentes en las semillas es objeto de controversia. Sin embargo, en su mayoría se acepta que los lípidos, ya provengan de la malta o del lúpulo, alteran la formación de compuestos fermentados en la cerveza y repercuten negativamente en la espuma. 


Aceites de lúpulo
Para lograr un „buqué“ a lúpulo fuerte, se pueden añadir partes de aceites, por ejemplo, al final de la cocción. Puede ser por medio de un extracto CO2 fraccionado o de aceites de lúpulo destilados. El objetivo es obtener un „buqué“ de lúpulo marcado, lo que correspondería a una adición de aroma de lúpulo al final de la cocción. Asimismo, hay preparados de lúpulo „Post-Fermentations“, que se utilizan como afinadores del sabor



Beta-Säure Produkte
Beta Säuren werden bei der Harzfraktionierung gewonnen. Als Emulsionen (zum Teil gemeinsam mit der Ölfraktion) werden diese Produkte im Sudhaus in die Pfanne dosiert. Dieses Verfahren kann bei der Herstellung von "Lichtstabilen" Bieren angewendet werden, um ein Überschäumen der Pfanne zu verhindern, einen gewissen mikrobiologischen Schutz zu erzeugen und einem zu malzigen Würzegeschmack im Bier entgegen zu wirken. Einige unbestimmte Oxidationsprodukte der Betasäuren gehen in geringen Konzentrationen in Lösung.

Isomerisierte Produkte
Der Einsatz vorisomerisierter Extrakte und Pellets dient nicht dazu, einen speziellen Charakter im Bier zu erzielen, sondern erfolgt grundsätzlich aus Kostengründen. Isomerisierte Produkte sollen in Form von iso-Alphasäuren eine Grundbittere einbringen. Die Hopfenöle und Polyphenole dieser Produkte sind im Vergleich zu denen frischen Hopfens stark verändert bzw. reduziert. Die ursprünglichen Charakteristika einer Hopfensorte gehen dabei verloren.
Ziel ist es beim Rohstoffeinsatz Geld zu sparen.
Als vorisomerisierte Down-Stream-Extrakte können iso-Alphasäuren zur Korrektur von Bittereinheiten vor der Filtration zugegeben wirden. Somit lässt sich z. B. auch aus einem mild gehopften Bier in der Filtration ein Produkt mit stärkerer Bittere herstellen.

Reduzierte Produkte
Auch als Down-Stream-Produkte verwendet werden diese Hopfenprodukte gewöhnlich vor der Filtration zugegeben.
Damit geht man zwei Hauptprobleme an:
Schaumprobleme und Lichtgeschmack bei Bier in hellen Flaschen.
Erhöhte Gehalte an reduzierten iso-Alphasäuren können einen untypischen Schaum und eine ungewohnte, veränderte Bitteremfindung verursachen. Deshalb ist bei deren Dosage besondere Aufmerksamkeit geboten.

Xanthohumol Präparate
Sie sind ein neues Produkt in der Getränkeindustrie. Für die Zugabe im Sudhaus aber auch für die post-Fermentation (nach der Gärung) werden neue Präparate entwickelt. Im Bier erzeugt Xanthohumol in höheren Konzentrationen eine bleibende Trübung, die der Hefetrübung im Weißbier ähnlich ist.


Sabor a luz

El químico entiende por sabor a luz 3-metil-2-butano-1-tiol (MBT)

Este tiol fuertemente oloroso, también conocido en el ámbito lingüístico inglés como "Skunk Thiol" (Skunk = oloroso), se hace notable incluso en concentraciones de pocos nanogramos por litro.

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Los iso alfaácidos son sensibles a la luz y se descomponen a una longitud de onda de entre 350 nm y 500 nm. Este conocido fenómeno, descrito en la literatura ya desde 1875, aparece cuando la cerveza es expuesta a la luz solar normal. En presencia de aminoácidos con contenido de azufre, como la cisteina, los iso alfaácidos descompuestos reaccionan en el conocido tiol. La riboflavina posiblemente juega un papel en la fotólisis de los iso alfaácidos.

La formación de MBT puede combatirse por medio de dos medidas:

  1. la protección de la cerveza en botellas oscuras
  2. el uso de iso alfaácidos reducidos

En el trabajo del Profesor D. De Keukeleire, M. D. E. Forbes et al. "Mechanism for Formation of the Lightstruck Flavor in Beer" (Mecanismos de la formación del sabor a luz en la cerveza) se investigaron dos reacciones químicas de la formación de MTB. Los investigadores obtuvieron el siguiente resultado en relación con los iso alfaácidos reducidos:

"Apart from storing beer in light-proof containers, such as dark glass or cans, or immediate consumption, the photosensitivity can be circumvented by reduction of the iso-a-acids so that the deleterious photochemical process is prohibited.

"Además de almacenar la cerveza en envases a prueba de luz, tales como el vidrio oscuro o las latas, o mediante el consumo inmediato de la cerveza, la fotosensibilidad puede evitarse mediante la reducción de los iso alfaácidos para impedir así el perjudicial proceso fotoquímico.

This has been conclusively shown in the present work for the dihydroiso-a-acids in which the photoreactive a-hydroxyketone group is reduced to a photoinactive 1,2-diol entity, resulting in complete light resistance.

Esto ha sido demostrado de forma concluyente en el presente trabajo sobre los di-hidro-iso alfaácidos, en el que se reduce el grupo fotoreactivo alfa hidroxicetona a una entidad fotoinactiva 1,2-diol, dando lugar a una resistencia a la luz completa. 

Conversely, the tetrahydroiso-a-acids are as photoreactive as the iso-a-acids;
however, 3-methylbut-2-ene-1-thiol (";skunky" thiol) cannot be formed from these compounds subsequent to photocleavage. As a consequence, the lightstruck flavor derived from tetrahydroiso-a-acids must be distinctly different from the "natural" lightstruck flavor, perhaps having less obnoxious organoleptic features."

Por el contrario, los tetra-hidro-iso-alfaácidos son tan fotoreactivos como los iso-alfaácidos;
sin embargo, el tiol 3 methylbut-2-eno-1-tiol (tiol "oloroso") no puede formarse a partir de estos compuestos con posterioridad a la fotodescomposición. Como consecuencia, el sabor a luz derivado de los tetra-hidro-iso-alfaácidos debe ser claramente diferente del sabor "natural", tal vez con características organolépticas menos desagradables”.

Las investigaciones del Instituto alemán de investigación sobre química de alimentos han mostrado que por medio de la exposición a la luz aumenta también la intensidad del metional y el fenicetaldeido de una cerveza, en comparación con una cerveza no expuesta.

En resumen:
Aunque mediante los iso alfaácidos reducidos, se pueda contrarestar el volátil olor a mercaptano, se debe prever a toda costa la protección de la cerveza a la luz: por un lado, porque pueden presentarse debido a, por ejemplo, los tetra-hidro-iso-alfaácidos, mezclas de sabor a luz hasta ahora no analizadas; por otro lado, la luz ocasiona una formación más rápida y fuerte de componentes de maduración, por los cuales el sabor original puede alterarse considerablemente. La fotooxidación de los lípidos en botellas transparentes, realizada por Prof. Karl Wackerbauer, y los trabajos de Dr. Carsten Zufall sobre la maduración de cervezas luminosamente estables, presentados en el congreso EBC en 2005 en Praga, deben ser estudiados con atención por cerveceros interesados.