Nutrición de las Nutrición de las fermentaciones fermentaciones

para la para la elaboración de elaboración de

cervezacervezaDra. Sylvie Van ZandyckeDra. Sylvie Van Zandycke

Gerenta de Ventas TécnicasGerenta de Ventas Técnicas

Lallemand BrewingLallemand Brewing

Concepto generalConcepto general

Nutrientes delmosto

Levadura

Cerveza

MOSTO(azúcares, aminoácidos, etc.)

Ácidos (orgánicos y grasos)

Alcoholes (etanol y aceite de fusel)

Glicerol

Ésteres

Aldehídos y cetonas

Compuestos de azufre

Fenoles

Compuestos autolíticos de la levadura

CO2

¡Más levadura!

Los nutrientes de la Los nutrientes de la levadura en el mostolevadura en el mosto

CarbohidratosCarbohidratos (azúcares fermentables) (azúcares fermentables) Fuentes de nitrógenoFuentes de nitrógeno (principalmente (principalmente

aminoácidos)aminoácidos) Fuentes inorgánicasFuentes inorgánicas (P, S, Mg, Zn y (P, S, Mg, Zn y

otros minerales)otros minerales) OxígenoOxígeno (requiere cerca del 25% de (requiere cerca del 25% de

saturación del mosto)saturación del mosto) Vitaminas, ácidos grasos y esterolesVitaminas, ácidos grasos y esteroles

La composición del mosto La composición del mosto afecta:afecta:

La tasa de atenuaciónLa tasa de atenuación El grado de El grado de

atenuaciónatenuación La cantidad de La cantidad de

levadura producidalevadura producida Las características de Las características de

la cervezala cerveza

Fuentes de carbono de la Fuentes de carbono de la levadura para la levadura para la

elaboración de cervezaelaboración de cerveza Hexosas:Hexosas: glucosa, fructosa glucosa, fructosa Fácilmente asimiladosFácilmente asimilados

Pentosas:Pentosas: No se asimilanNo se asimilan

Disacáridos:Disacáridos: maltosa, sacarosa maltosa, sacarosa Descompuestos y asimiladosDescompuestos y asimilados Melibiosa (Ale=no/Lager=sí)Melibiosa (Ale=no/Lager=sí)

Trisacáridos:Trisacáridos: maltotriosa maltotriosa Descompuestos y asimilados por algunas cepasDescompuestos y asimilados por algunas cepas

Oligosacáridos:Oligosacáridos: maltodextrinas maltodextrinas No se asimilanNo se asimilan

Polisacáridos:Polisacáridos: almidón almidón No se asimilanNo se asimilan

Fuentes de nitrógeno de Fuentes de nitrógeno de la levadura para la la levadura para la

elaboración de cervezaelaboración de cerveza ProteínasProteínas PéptidosPéptidos AminoácidosAminoácidos Sales amónicas (poca presencia en Sales amónicas (poca presencia en

el mosto)el mosto)

NOTA: Las levaduras para la NOTA: Las levaduras para la elaboración de cerveza usan elaboración de cerveza usan aminoácidos y pequeños péptidos, aminoácidos y pequeños péptidos, pero no proteínas.pero no proteínas.

Fuentes inorgánicas de Fuentes inorgánicas de las levaduras para la las levaduras para la

elaboración de cervezaelaboración de cervezaEl fósforo, el azufre y el potasio generalmente El fósforo, el azufre y el potasio generalmente son suficientes en el mostoson suficientes en el mosto

Es posible que ocasionalmente los cationes Es posible que ocasionalmente los cationes metálicos no sean suficientes metálicos no sean suficientes (y que las (y que las proporciones de iones metálicos sean subóptimas)proporciones de iones metálicos sean subóptimas)

Iones fundamentales en alta concentración: Iones fundamentales en alta concentración: MgMg

Iones fundamentales en baja concentración: Iones fundamentales en baja concentración: Zn, Ca, Fe, MnZn, Ca, Fe, Mn

Iones tóxicos en baja concentración: Pb, Cd, Iones tóxicos en baja concentración: Pb, Cd, Cr, Hg, Cu, etc.Cr, Hg, Cu, etc...

Consecuencias de un Consecuencias de un nivel bajo de nitrógeno nivel bajo de nitrógeno asimilable en el mostoasimilable en el mosto

Un nivel bajo de nitrógeno disponible, Un nivel bajo de nitrógeno disponible,

especialmente en mostos de muy alta especialmente en mostos de muy alta

gravedad, por debajo de un umbral de gravedad, por debajo de un umbral de

unos 150 ml/l, puede “detener” una unos 150 ml/l, puede “detener” una

fermentación. Un mosto de malta fermentación. Un mosto de malta

únicamente y de gravedad estándar únicamente y de gravedad estándar

debería contener suficiente nitrógeno.debería contener suficiente nitrógeno.

Nutrición de la levaduraNutrición de la levadura posibles problemas para la posibles problemas para la

fermentaciónfermentación Espectro y disponibilidad de azúcares del mostoEspectro y disponibilidad de azúcares del mosto

Los mostos con alto contenido de glucosa pueden Los mostos con alto contenido de glucosa pueden retardar la fermentaciónretardar la fermentación

Amino nitrógeno libre (FAN) insuficienteAmino nitrógeno libre (FAN) insuficiente Fermentación detenida, cambio en el perfil de saborFermentación detenida, cambio en el perfil de sabor

Disponibilidad de iones metálicosDisponibilidad de iones metálicos Bajos niveles de Zn, exceso de Ca, Mg insuficiente y Cu Bajos niveles de Zn, exceso de Ca, Mg insuficiente y Cu

tóxico pueden dar como resultado el retraso o la tóxico pueden dar como resultado el retraso o la detención de la fermentacióndetención de la fermentación

Deficiencia de vitaminasDeficiencia de vitaminas Exceso de notas sulfurosasExceso de notas sulfurosas

Levadura estresada: deterioro de la absorción de Levadura estresada: deterioro de la absorción de nutrientesnutrientes

Uso de nutrientes para Uso de nutrientes para compensar las compensar las

deficiencias del mostodeficiencias del mosto Fermentaciones previsibles, rápidas y Fermentaciones previsibles, rápidas y

consistentes sin formación de sabores no consistentes sin formación de sabores no deseados, especialmente si se reutiliza la levaduradeseados, especialmente si se reutiliza la levadura

Mayor producción de alcoholMayor producción de alcohol

La elaboración de cervezas de alta gravedad y La elaboración de cervezas de alta gravedad y gran cantidad de granos fermentables requiere de gran cantidad de granos fermentables requiere de más nutrientesmás nutrientes

A menudo, el Zn no es suficiente, incluso en A menudo, el Zn no es suficiente, incluso en mostos de malta únicamentemostos de malta únicamente

Reducción de diacetilo siempre según las Reducción de diacetilo siempre según las especificacionesespecificaciones

Efectos típicos del alimento Efectos típicos del alimento para levaduras*para levaduras*

Mejor producción de alcohol (mayor utilización Mejor producción de alcohol (mayor utilización de extractos)de extractos)

Reducción del tiempo de fermentación (de 12 a Reducción del tiempo de fermentación (de 12 a 24 horas)24 horas)

Mayor vitalidad de la levadura: protección Mayor vitalidad de la levadura: protección contra el estréscontra el estrés

Mejor eliminación de diacetilo/especificación Mejor eliminación de diacetilo/especificación consistente del diacetiloconsistente del diacetilo

Control de componentes de sabor no deseadosControl de componentes de sabor no deseados

*Según la composición del alimento para levaduras*Según la composición del alimento para levaduras

SERVOMYCESSaccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae

Llamado Weihenstephan W 30 Llamado Weihenstephan W 30 No ha sido modificado No ha sido modificado

genéticamente genéticamente Levadura enriquecida con ZincLevadura enriquecida con Zinc

ZincZinc Fermentación más rápidaFermentación más rápida Mejor floculaciónMejor floculación Estimula la absorción de maltosa y maltotriosaEstimula la absorción de maltosa y maltotriosa Estimula la síntesis de proteínas y el Estimula la síntesis de proteínas y el

crecimiento de la levaduracrecimiento de la levadura Protege las enzimasProtege las enzimas Estabiliza las proteínas y el sistema de Estabiliza las proteínas y el sistema de

membranamembrana Protege contra el estrésProtege contra el estrés Estimula la acumulación de trehalosa y Estimula la acumulación de trehalosa y

glicógenoglicógenoCH3CHO + CO2 CH3CH2OH

Acetaldehído + CO2 Etanol

Alcohol deshidrogenasa

BiodisponibilidadBiodisponibilidad Los estudios en humanos han demostrado que Los estudios en humanos han demostrado que

el complemento de Zn para levaduras tiene el complemento de Zn para levaduras tiene mayor biodisponibilidad que las sales de zinc, mayor biodisponibilidad que las sales de zinc, Tompkins et al., 2007, estudios de LallemandTompkins et al., 2007, estudios de Lallemand

Asimismo, el producto enriquecido con Asimismo, el producto enriquecido con levaduras tiene una mayor disponibilidad de levaduras tiene una mayor disponibilidad de zinc para la absorción de la levadura que el zinc para la absorción de la levadura que el zinc mineralzinc mineral

Mayor eficienciaMayor eficiencia Además otros nutrientes en baja Además otros nutrientes en baja

concentración están biodisponibles debido a concentración están biodisponibles debido a que la levadura está inactivaque la levadura está inactiva

Servomyces vs. zinc Servomyces vs. zinc mineralmineral

Fermentation with 0.2 ppm and 1.0 ppm Zn addition

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 10 20 30 40 50 60 70Fermentation time [hrs]

Ext

raxc

t [Brix

]

Control 0.2 ppm Servo 0.2 ppm ZnSO4

1.0 ppm Servo 1.0 ppm ZnSO4

Resultados de la prueba de Resultados de la prueba de Servomyces Servomyces

Cervecería de EE. UU.Cervecería de EE. UU.

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 1 2 3 4 5 6

Fermentation days

Ext

ract

[B

rix]

Servo addition A Servo addition B

No Servo A No Servo B

PropagaciónPropagación Con cada división de la célula, la reserva interna de Con cada división de la célula, la reserva interna de

zinc se divide en célula madre y célula hija.zinc se divide en célula madre y célula hija.

Fermentación: incremento de biomasa de 4 a 5 vecesFermentación: incremento de biomasa de 4 a 5 veces

Propagación: incremento de biomasa de 15 a 20 vecesPropagación: incremento de biomasa de 15 a 20 veces=> reserva interna de zinc muy baja=> reserva interna de zinc muy baja

Propagación más lenta y menos eficientePropagación más lenta y menos eficiente

Se requiere más Zn para la propagación que para la Se requiere más Zn para la propagación que para la fermentaciónfermentación

Problemas de fermentación en cervezas de primera Problemas de fermentación en cervezas de primera generacióngeneración

Fermentación más lenta y detenidaFermentación más lenta y detenida

Reposo de diacetilo más prolongadoReposo de diacetilo más prolongado

Levadura menos floculentaLevadura menos floculenta

Propagación Propagación

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1 2 3 4 5

Días de propagación

CiS

[m

io/m

l]

0

2

4

6

8

10

12

14

Ext

rac

to [

% p

/p]

CiS CiS (levadura con Zn) Extracto Extracto (levadura con Zn)

Alimento para Alimento para levaduraslevaduras

Nutrientes combinadosNutrientes combinados

Alimentos comerciales para Alimentos comerciales para levaduras levaduras

Componentes disponiblesComponentes disponibles Aminoácidos (FAN): como hidrolizados de proteínas Aminoácidos (FAN): como hidrolizados de proteínas

o agregados como aminoácidos individualeso agregados como aminoácidos individuales Péptidos de bajo peso molecularPéptidos de bajo peso molecular NH4NH4+ + Factores de crecimiento (vitaminas)Factores de crecimiento (vitaminas) Proteínas (no utilizables): ¿activas en la nucleación Proteínas (no utilizables): ¿activas en la nucleación

del COdel CO22?? Azufre/FósforoAzufre/Fósforo Zn/Cu/Mn/Ca (roles enzimáticos y estructurales)Zn/Cu/Mn/Ca (roles enzimáticos y estructurales) ‘‘Cortezas’ de la levadura (paredes celulares Cortezas’ de la levadura (paredes celulares

dañadas) como fuente de esteroles/ácidos grasos dañadas) como fuente de esteroles/ácidos grasos Ergosterol – costoso – ¿aceite de oliva?Ergosterol – costoso – ¿aceite de oliva?

Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación

Elaboración de cerveza estándar – Elaboración de cerveza estándar – Gen 1Gen 1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3Tiempo (Días)

Control Zinc A

B C D

Extracto (P°)

Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación

Elaboración de cerveza estándar – Gen 6Elaboración de cerveza estándar – Gen 6

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4

Días de fermentación

Ex

tra

cto

control A F

B D C

Rendimiento de la Rendimiento de la fermentaciónfermentación

Alta gravedad/gran cantidad de granos Alta gravedad/gran cantidad de granos fermentables fermentables

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

0 1 2 3 4 5

tiempo [día]

Extr

acto

[%

p/p

]

Control A F

B D C

E

Reutilización en serieReutilización en serie Estrés reiterado para la levaduraEstrés reiterado para la levadura Disminución de la actividad de la Disminución de la actividad de la

levaduralevadura La resistencia al estrés depende de La resistencia al estrés depende de

la cepala cepa ContaminaciónContaminación Derivación genética/mutación petite Derivación genética/mutación petite

Reutilización en serie: Reutilización en serie: NutrientesNutrientes

2.0

4.0

6.0

8.0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

0 1 2 3 4 5

tiempo [día]

Extr

acto

[%

p/p

]

Control A F

B D C

E

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

tiempo [día]

Extr

acto

[%

p/p

]

Control A F

B D C

E

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

tiempo [día]

Extr

acto

[%

p/p

]

Control A F

B D C

E

Gen 1

Gen 6

Gen 8

ConclusionesConclusiones El mosto de malta únicamente de gravedad El mosto de malta únicamente de gravedad

estándarestándar Debería contener suficientes nutrientes PERODebería contener suficientes nutrientes PERO

es posible que los niveles de Zn sean muy bajoses posible que los niveles de Zn sean muy bajos Se puede contemplar la nutrición si la levadura se retarda al Se puede contemplar la nutrición si la levadura se retarda al

momento de la reutilizaciónmomento de la reutilización

El mosto de malta únicamente de alta gravedadEl mosto de malta únicamente de alta gravedad Requiere nutrición, en especial zincRequiere nutrición, en especial zinc

El mosto de alta gravedad con granos El mosto de alta gravedad con granos fermentablesfermentables Requiere nutrición completa incluida una fuente de nitrógenoRequiere nutrición completa incluida una fuente de nitrógeno

¡Recuerde la biodisponibilidad!¡Recuerde la biodisponibilidad!