La fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica consiste en la descomposición de los azúcares contenidos en el mosto: glucosa y fructuosa en etanol o alcohol etílico y en anhídrido carbónico, corrientemente llamado gas carbónico, que, expresada en términos químicos, se establece la ecuación ya formulada por Gay-Lussac en el año 1820.

Es decir, una molécula de glucosa produce 2 de etanol y 2 de anhídrido carbónico, lo que, traducido en peso, supone que 180 g de glucosa producen 92 g de etanol y 88 g de anhídrido carbónico.
La causa de la fermentación alcohólica fue demostrada por Pasteur, que descubrió que ésta no era más que el resultante de un fenómeno bioquímico, la vida de un ser vivo unicelular, la levadura, el cual, en lugar de tomar el oxígeno que precisa para su proceso respiratorio directamente del aire, lo toma de otra sustancia, en este caso la glucosa o la fructosa del mosto a las que descompone. Este tipo de respiración propia de muchos organismos vivos, entre ellos las levaduras, recibe el nombre de respiración anaerobia.
En resumen, la fermentación alcohólica no es mís que el resultado del proceso respiratorio anaerobio de unos seres vivos, llamados vulgarmente levaduras. Este proceso, demostrado ya por Pasteur, que la reacción de Gay-Lussac no se cumple completamente, sólo en un 95 %, siendo el 5 % restante una serie de sustancias como glicerina, ácido succínico, etc., producidas en

lugar de alcohol y de anhídrido carbónico, resultantes del proceso metabólico de las levaduras.
Antes de explicar qué son las levaduras, sus procesos y reacciones, incidiremos en un fenómeno de gran importancia práctica para la seguridad del fabricante de vino, es decir, con la producción de anhídrido carbónico.
El anhídrido carbónico o gas carbónico (CO2), se encuentra normalmente en pequeña proporción en el aire. Es un gas inerte, pero al ser más denso que el aire se deposita en las partes bajas, primero a ras del suelo y luego paulatinamente, subiendo mientras desplaza el aire y, por lo tanto, el oxígeno que nos es preciso para respirar, llenando completamente los lagares y bodegas, sobre todo si están enterradas en el suelo. Antes de entrar en un lagar debemos tomar las precauciones pertinentes. En consecuencia, comprobaremos el nivel de oxígeno mediante una llama. En caso de que se apague, significa que falta oxígeno. Ventilaremos convenientemente el lagar hasta comprobar que la disminución de anhídrido carbónico es suficiente.
Teniendo en cuenta que 1 1 de gas carbónico pesa 2 g, 180 g de glucosa producirán 90 1 de gas carbónico; estos 180 g de glucosa están contenidos en 2 1 de mosto aproximadamente, lo que nos indica que 2 1 de mosto producen 90 1 de gas carbónico.
Puede observarse, en forma experimental, el curso de la fermentación alcohólica, bastará colocar en una botella blanca y transparente que permita la perfecta visión de unos 75 cm3 de mosto recién obtenido. Se tapará la botella con una torunda de algodón para evitar posibles contaminaciones debidas a diversos microorganismos distintos a las levaduras y presentes en el polvo en suspensión.
Al cabo de pocos días, el mosto entra en actividad, empieza la fermentación, el gas carbónico empieza a desprenderse en forma de pequeñas burbujas, primero a una cadencia lenta que, paulatinamente, va acelerándose, hasta llegar a ser tumultuosa. Las burbujas se forman en el fondo de la botella y atraviesan toda la capa de mosto hasta llegar a la superficie donde estallan. En el fondo de la botella donde se originan las burbujas, se forma un depósito amarillo que al principio no existía y que va en aumento hasta que permanece inalterable. En este momento, cesa paulatinamente el desprendimiento de burbujas. La fermentación ha

terminado, por haberse terminado el azúcar del mosto ya completamente convertido en alcohol. El líquido claro resultante, ya no es ni viscoso, ni dulce, ya no es mosto, es vino y puede separarse del depósito amarillo del fondo formado por el conjunto o colonia de levaduras originadas por la sucesiva reproducción de unas pocas introducidas, al principio, con el mosto y procedentes de la parte exterior de la cubierta del grano de uva.
Si se examina al microscopio una pequeña parte del depósito amarillo formado por las levaduras, podremos observar pequeños corpúsculos, separados o reunidos, formando rosarios de forma esférica o elíptica. Su tamaño es de unas 10 micras, o sea, que serían necesarias 100 levaduras colocadas en fila para cubrir la longitud de un milímetro.
Levaduras
Las levaduras son unos hongos que pertenecen al grupo de los ascomicetos, cuya característica es el aparato reproductor en forma de asca, o sea, una célula especial de paredes recias que contienen, en su interior, una serie de otras pequeñas células, las ascos poras, reproductoras. Estas ascosporas son transportadas por el viento y los insectos a los racimos en su época de maduración, adhiriéndose a la pruina o capa cerosa de la cubierta del grano, de donde pasarán al mosto después del estrujado de la uva, empezando en el seno de éste su desarrollo y formación de colonias.
Dentro del grupo de los ascomicetos, las levaduras pertenecen a la familia de las sacaromicetáceas, cuyas características comunes son: ser unicelulares, de forma esférica u ovoide, presentarse libres o formando colonias filamentosas, cubiertas de una membrana celulósica fina que va aumentando de tamaño a medida que se desarrolla; en el interior, se encuentra el protoplasma de constitución albuminoidea y, en el centro, el núcleo de forma esférica y junto a él una gran vacuola que contiene las sustancias de reserva para su metabolismo: enzimas, vitaminas, compuestos fosfóricos, hidratos de carbono, etc.
La reproducción de las levaduras, además de la ya citada por ascas que tiene origen sexual, puede ser de forma sexuada por escisión y por gemación.
En la reproducción por escisión, el núcleo se divide en dos, la célula se alarga, se forma un tabique, dividiéndose asimismo la célula en dos, cada una con su núcleo, resultando así 2 células iguales que aumentarán de tamaño hasta alcanzar el tamaño natural de las levaduras, formando nuevas colonias de levaduras.
En la reproducción por gemación, el núcleo de la levadura se desplaza hacia la periferia cerca de la membrana, la cual se alarga formando una pequeña protuberancia o yema, donde se desplaza una pequeña porción del núcleo; esta yema con su núcleo se separa de la célula madre, formando una espora, la cual, al desarrollarse, alcanza el tamaño de la levadura. Estos 2 sistemas de reproducción son los que tienen lugar en el transcurso de la fermentación: ambos son muy rápidos, produciendo una sola levadura millones de otras levaduras hijas.
La reproducción por ascas se presenta cuando las condiciones ambientales se hacen desfavorables al desarrollo de las levaduras; entonces, en lugar de las reproducciones asexuales anteriores, se forman unas esporas de resistencia, cubiertas de una membrana que les permite resistir en forma latente hasta que las condiciones de vida en el mosto vuelvan a ser favorables y se reanude el ciclo vital de las levaduras.
Las ascas tienen origen sexual; al ser originadas por la copulación o unión de 2 levaduras que actúan como gametos, llamados monogametos por ser iguales; de la unión de los núcleos y posterior división del núcleo resultante de ambas resultan las ascosporas.
Levaduras alcoholizantes
La familia de las sarcaromicetáceas está formada por varios géneros, entre ellos el Saccbaromyces, que comprende numerosas especies, casi todas ellas capaces de producir en mayor o menor grado la fermentación alcohólica. Todas ellas tienen propiedades bastante análogas: producen la fermentación de la glucosa, fructosa, manosa, maltosa, sacarosa, etc.; no producen la fermentación de la lactosa y sólo parcialmente la de galactosa y rafinosa, siendo sus características biológicas, morfológicas y reproductoras muy iguales. Las siguientes especies son las más importantes en relación a la obtención del vino.
Saccharornyces ellipsoideus o levadura elíptica, tiene forma alargada de 8 a 9 micras; es la causante de la fermentación de la mayor parte del mosto, puede llegar a producir hasta 17° alcohólicos y es bastante resistente a la acción del gas sulfuroso, del que tolera hasta una concentración de 250 mg/l. Domina todo el proceso de fermentación desde las fases iniciales al final.
Saccharomyces oviformis, tiene forma y tamaño igual a la especie anterior, mayor poder alcoholizante, continuando la fermentación cuando la anterior ha dejado de actuar, siendo igualmente resistente a la acción del gas sulfuroso.
Saccharomyces acidifaciens, la célula es más alargada que las anteriores, tiene menos poder alcoholizante, sólo llega a los 10° y es más resistente al gas sulfuroso, 400 mg/l.
Saccharomyces Rosei, tiene forma esférica y es de menor tamaño que las anteriores, produce fermentaciones lentas, pudiendo fermentar grandes concentraciones de azúcar, alcanzando entre los 8 y los 14°.
Saccharomyces apiculatus, también llamado Kb eckera apiculatus, es muy abundante, representando, junto con el S. Ellipsoideus, el 80-90 % del total de las levaduras que se encuentran en el racimo. Tiene un poder alcohólico muy bajo, sólo de 4 a 5°, con rendimiento también muy bajo, precisando 20 g de azúcar para producir un grado alcohólico y produciendo, además, mucha acidez volátil. Se trata de la levadura que inicia la fermentación, quedando pronto eliminada al aumentar la riqueza alcohólica del mosto y siendo sustituida por el S. elbipsoideus. Es poco resistente al gas carbónico.
Saccharomyces Pasterianus y S. Ludvigi, son muy resistentes a altas concentraciones alcohólicas y de gas sulfuroso. Y el Schizosaccbaromyces p Maley, que tiene la propiedad de destruir el ácido málico y, por lo tanto, desacidificar al mosto.
Turabo psis bacillaris, son pequeñas células esféricas de poder alcohológeno bajo sólo hasta 10-1 1°. Se encuentra, principalmente, en los mostos procedentes de uvas podridas, sólo tiene reproducción por escisión.
En el proceso fermentatívo, los primeros pasos son debidos a la Kloeckera apiculata y Turalo psis bacillaris, pronto eliminadas por su poca resistencia a la concentración alcohólica y al gas sulfuroso. Posteriormente el mosto es rápidamente invadido por la Saccharomyces ellipsoideus, responsable de casi la totalidad del proceso. Finalmente, sólo queda la acción lenta del Saccharomyces oví/ormis, que completa la fermentación alcanzando el máximo grado de alcohol.
La Turalo psis y otros microorganismos que se encuentran en el mosto y que no son propiamente levaduras, son causantes de una serie de fermentaciones diferentes a la alcohólica; causantes del picado o acidez del vino y otras enfermedades o quiebras del vino con el resultado de que éste tenga sabor desagradable o agrio. Pertenecen a los géneros Mycroderma, Torula, Picca, etc.
Metabolismo de las levaduras
Las levaduras están compuestas de un 75 % de agua y de un 25 % de sustancias sólidas. De éstas, un 25 a 40 % son hidratos de carbono, un 2 a 5 % grasas, un 2 a 5 % prótidos y un 5 a 10 % materias minerales. Las levaduras encuentran todos estos componentes en cantidad suficiente en el mosto.
Las levaduras, al carecer de clorofila, no pueden realizar la síntesis de los hidratos de carbono, sino que tienen que encontrarlos ya formados en el medio donde se desarrollan, en este caso el mosto.
Para su respiración, las levaduras pueden coger el oxígeno del aire, respiración aerobia o bien de una sustancia donde se encuentre combinado, respiración anaerobia, en este caso de los azúcares.
En la respiración aerobia, se produce la destrucción total de los azúcares en anhídrido carbónico y agua, con fuerte desprendimiento de energía, según:
C6H1206 + 602 = 6C02 — 6H20 + 647 calorías
En ésta se reproducen rápidamente las levaduras con gran consumo de azúcar; 1 g de levadura sólo puede transformar 4 g de azúcar.
En la respiración anaerobia, la reacción es incompleta, sólo se produce alcohol y anhídridó carbónico con menos desprendimiento de energía.
C6H1206 = 2 CH3 — CH2OH + 2 CO2 + 33 calorías.
En esta reacción basta 1g de levadura para transformar 100g de azúcar.
Los azúcares, llamados disacáridos, formados por la unión de 2 monosacáridos, como en el caso de la sacarosa que está formada por la unión de la glucosa y la fructosa, tienen que sufrir una hidrólisis bajo la acción del fermento unido a las levaduras dando lugar a los monosacáridos, antes indicados, en los que actuarán las levaduras produciendo la fermentación alcohólica.
El nitrógeno preciso para la vida de las proteínas lo encuentran en mosto en forma de proteínas, las cuales deben ser degradadas a aminoácidos para que puedan ser asimiladas. Además del oxígeno procedente de los azúcares, las levaduras precisan del oxígeno libre para poder desarrollarse actuando como acelerantes de su proceso metabólico.
En las levaduras existen una serie de fermentos o catalizadores gracias a los cuales puede verificarse su desarrollo. La acción reductora capaz de transformar los azúcares en alcohol, la verifican las levaduras gracias a una serie de enzimas que reciben en conjunto el nombre de cimasas. La fermentación alcohólica se verifica en varias fases sucesivas, precisando para ella como mínimo 51 enzimas y 3 coenzimas.
Entre estos fermentos, uno de los más importantes es la carboxilasa, que transforma al ácido piruvico en acetaldehído, y la alcoholasa, que transforma el acetaldehído en alcohol.
También es muy importante para el metabolismo de las levaduras la proteasa, que transforma a las proteínas en aminoácidos.