“A tutta birra!” 4 – L’origine degli aromi

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La quarta tappa di “A tutta birra!” esplora l’origine degli aromi che percepiamo al palato quando sorseggiamo un buon boccale di birra e che rendono ogni birra unica e a sé.

In questo articolo della rubrica di Microbiologia Italia interamente dedicata alla birra, parleremo infatti in lungo e in largo della caratteristica che rende così affascinante questa bevanda: i mille aromi e la loro origine. Vi è mai capitato di bere una ale e percepire aromi fruttati, come pesca e albicocca, oppure di ritrovare note di caffè e cioccolato in una stout? Vi siete mai chiesti come si generano esattamente questi aromi? Scopriamolo assieme!

Se vi siete persi gli articoli precedenti della rubrica “A tutta birra!”, però, ecco a voi i link:

I composti volatili: l’origine degli aromi

La birra è una bevanda apparentemente semplice, ma in realtà molto complessa. Durante la fermentazione, infatti, non vengono prodotti solo etanolo e anidride carbonica: i lieviti sono in grado di produrre molti altri composti che derivano dai metabolismi secondari, perlopiù composti volatili (Figura 1).

composti volatili responsabili degli aromi unici della birra
Figura 1 – I composti volatili sono i responsabili degli aromi unici della birra

Questi, assieme ai composti che si ottengono dalla maltazione dell’orzo e alle molecole naturalmente presenti nei luppoli, donano alla birra aromi che richiamano ai sapori più disparati e qualità organolettiche uniche che inebriano il nostro palato e ci fanno amare questa bevanda. Quali sono queste molecole? Principalmente alcoli superiori, esteri, acidi organici, aldeidi, composti carbonilici e terpeni.

Gli alcoli superiori

Gli alcoli superiori (come propanolo, isobutanolo e alcol isoamilico) sono i composti volatili maggiormente presenti nella birra. Sono chiamati alcoli superiori in quanto sono costituiti da più atomi di carbonio rispetto all’etanolo (C2), quindi almeno C3 (Figura 2): tra di essi, gli alcoli secondari (C3) e terziari (C4) sono i più comuni.

alcoli primari, secondari e terziari
Figura 2 – Alcoli primari (C2), secondari (C3), terziari (C4) ed esempi.

Sono il prodotto del metabolismo secondario dei lieviti e vengono sintetizzati attraverso il pathway di Ehrlich (Figura 3). Gli amminoacidi presenti in eccesso all’interno delle cellule (derivanti dalla degradazione delle proteine presenti nel malto oppure sintetizzati dalle cellule stesse per via anabolica) vanno incontro a transaminazione: da questa reazione si ottengono i rispettivi α-chetoacidi, i quali vengono poi decarbossilati ad aldeidi e ridotti fino ad ottenere gli alcoli superiori.

pathway di ehrlich per la sintesi degli alcoli superiori
Figura 3 – Pathway di Ehrlich che porta alla sintesi degli alcoli superiori

I principali alcoli superiori (Figura 4) sono:

  • n-propanolo: maggiormente presente nelle birre in stile lager, contribuisce al loro aroma alcolico conferendo anche un retrogusto a tratti dolciastro;
  • alcol isoamilico: è il secondo metabolita più abbondante e contribuisce all’aroma alcolico-fruttato tipico delle birre in stile ale. E’ responsabile infatti degli aromi dei frutti esotici in generale (ananas, mango, papaya, arancia, frutta della passione);
  • 2-metilbutanolo e isobutanolo: sono composti minori ma, insieme, rafforzano le proprietà aromatiche dell’alcol isoamilico.
gli alcoli superiori principalmente riscontrati nelle birre
Figura 4 – I principali alcoli superiori che troviamo nella birra

Gli esteri

Dagli alcoli superiori derivano poi gli esteri (o esteri acetati), composti volatili che, pur essendo in concentrazione nettamente inferiore agli alcoli, sono i principali responsabili del profilo aromatico della birra.

Gli esteri vengono generalmente prodotti durante la fermentazione primaria tramite reazioni di condensazione tra acidi organici e alcoli, catalizzate dagli enzimi prodotti dai lieviti.

Possono essere suddivisi in due categorie principali (Figura 5):

  • gli esteri acetati (ottenuti dalla condensazione tra gruppi acetati e etanolo/alcoli superiori);
  • gli esteri degli acidi grassi a catena media (MCFA), ottenuti dalla reazione tra etanolo/alcoli superiori e catene aciliche (acid grassi) di media lunghezza.
Reazioni di sintesi degli esteri acetati  e degli esteri degli acidi grassi a catena media
Figura 5 – Schema delle reazioni di sintesi degli esteri acetati e degli esteri degli acidi grassi a catena media. Tratto da Pires et al., 2013

Uno degli esteri più d’impatto nel determinare i profili aromatici delle birre è l’isoamil acetato: è il responsabile del sapore di banana (e viene infatti prodotto naturalmente dalla pianta di banane). Lo ritroviamo ad esempio nelle Weizen tedesche.  Avete presente invece l’aroma fruttato che ricorda la mela? E’ merito dell’estere etil esanoato.

Altri esempi di esteri e alcoli superiori sono riportati in Figura 6, tratta dalla review di Holt et al. (2019), in cui sono descritti anche i profili aromatici generati da ciascun composto volatile.

alcoli superiori ed esteri che si possono trovare nelle birre
Figura 6 – Alcoli superiori ed esteri che si possono trovare nelle birre e gli aromi che determinano (Holt et al., 2019)

Tipicamente, anche gli acidi grassi possono essere prodotti dal lievito durante la fermentazione (es. lattico, acetico) oppure provenire dai malti (es. acido ferulico) e, in alcuni casi meno frequenti, dai luppoli (es. acido isovalerico).

Lo spettro aromatico degli esteri dipende quindi dalla varietà degli acidi grassi e degli alcoli presenti nel mosto durante la fermentazione: maggiore la varietà di questi composti in partenza, maggiore quella degli esteri prodotti. Si possono ottenere quindi infinite sfumature aromatiche.  

Gli esteri nelle birre ad alta fermentazione

La produzione di esteri è particolarmente importante e determinante per le birre ad alta fermentazione, e lo è ancor di più per le birre in stile lambic. Nel processo di produzione di queste birre a fermentazione spontanea si susseguono infatti diverse fasi in cui diversi microrganismi prendono progressivamente il sopravvento, alternandosi tra loro, e producendo composti che verranno utilizzati dai microrganismi della fase successiva.

Una sorta di catena di montaggio per ottenere il particolarissimo bouquet aromatico finale: un processo che prende il nome di “gueuze blend”. Ad esempio nella prima fase di fermentazione prevalgono le specie microbiche appartenenti alle Enterobacteriaceae che producono aromi tutt’altro che piacevoli, come l’acido butirrico, che ricorda l’odore di vomito o di piedi. Nelle fase successive, però, l’acido butirrico va incontro ad una reazione di esterificazione mediata dai Saccaromiceti che prendono il sopravvento: questo fa sì che si ottenga l’etil butirrato che ha un incredibile aroma di ananas, tipico proprio delle gueuze.

Gli esteri e la stagionatura

Durante la fase di invecchiamento della birra, alcuni esteri come l’isoamil acetato possono essere idrolizzati spontaneamente, portando alla perdita dell’aroma fruttato.

Altri esteri, invece, possono formarsi proprio durante la conservazione in bottiglia mediante la condensazione spontanea tra alcoli e acidi organici portando all’acquisizione di odori generalmente più dolciastri. In questo caso si tratta dei cosiddetti “off flavours“, ovvero di aromi indesiderati presenti nel prodotto finale.

I lattoni e i furanoni

Altre molecole come i lattoni (i principali sono i γ-lattoni) e i furanoni (Figura 7) sono responsabili degli aromi fruttati che ricordano pesca e albicocca. Derivano da molecole presenti nei malti, nei luppoli e dai metaboliti prodotti dai lieviti durante il catabolismo degli amminoacidi e l’ossidazione degli acidi grassi.

lattoni e furanoni, esempi
Figura 7 – Esempi di lattoni e furanoni.

Il β-metil-γ-ottalattone, anche detto lattone del whiskey, è uno dei più pregiati e ricercati in quanto dona un caratteristico aroma dolciastro, che ricorda il cocco, alle birre in stile lambic.

I terpenoidi

I terpenoidi invece sono invece i metaboliti secondari contenuti nel luppolo, che donano alla birra le varie sfumature di amarezza.

A conferire il sapore amaro alla birra sono soprattutto gli α-acidi isomerizzati (iso-α-acidi), in quanto con l’isomerizzazione, che avviene spontaneamente durante la bollitura del mosto, si solubilizzano ed aumenta il potere amaricante.

L’aroma di luppolo nella birra è dovuto agli oli essenziali prodotti dalla pianta in ragione del 3%. Si trovano nelle ghiandole di luppolina e la loro composizione è cultivar-dipendente. Gli oli essenziali sono costituiti da più di 300 diversi composti, principalmente volatili che, chimicamente, sono terpeni idrocarboniosi e loro prodotti di ossidazione, tra cui si annoverano (Figura 8): monoterpeni (es. mircene, farnesene), sesquiterpeni (es. alfaumulene e beta-cariofillene), alcoli (es. linalolo), esteri (es. 2-metilpropilisobutirato), acidi carbossilici (es. acido 2-metil butirrico), sulfidi (es. 1,2 epitioumulene).

terpeni presenti nella birra
Figura 8 – I principali terpenoidi presenti nelle birre (Holt et al., 2019)

Se siete interessati a saperne di più o se volete associare ogni aroma al nome della molecola che lo determina, vi consigliamo le review in elenco nella sezione bibliografia.

La ruota di Meilgaard

Se invece volete divertirvi a descrivere i bouquet aromatici delle birre con i termini appropriati, potete utilizzare la ruota dei descrittori aromatici (Figura 9), ideata dal Dott. Morten Meilgaard, chimico e mastro birraio, negli anni ’70: è tutt’oggi il gold standard per le analisi organolettiche della birra!

ruota dei descrittori aromatici ideata dal dott. morten meilgaard
Figura 9 – La ruota dei descrittori aromatici ideata dal chimico Morten Meilgaard negli anni ’70.

Continuate a seguire “A tutta birra!”, la rubrica a cura di Microbiologia Italia per conoscere tutti i segreti sul mondo della birra. Parleremo ancora dei nuovi orizzonti della fermentazione alcolica e dei possibili sviluppi futuri del settore.

Alla prossima! Cheers!

Bibliografia e letteratura

  • Pires, Eduardo & Teixeira, José & Brányik, Tomáš & Vicente, António. (2014). Yeast: The soul of beer’s aroma – A review of flavour-active esters and higher alcohols produced by the brewing yeast. Applied microbiology and biotechnology. 98. 10.1007/s00253-013-5470-0.
  • Sylvester Holt, Marta H Miks, Bruna Trindade de Carvalho, Maria R Foulquié-Moreno, Johan M Thevelein, The molecular biology of fruity and floral aromas in beer and other alcoholic beverages, FEMS Microbiology Reviews, Volume 43, Issue 3, May 2019, Pages 193–222, 
  • Gonzalez Viejo, Claudia & Fuentes, Sigfredo & Torrico, Damir & Godbole, Amruta & Dunshea, Frank. (2019). Chemical characterization of aromas in beer and their effect on consumers liking. Food Chemistry. 293. 10.1016/j.foodchem.2019.04.114.

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