Fermentación Alcohólica.

La fermentación es una de las reacciones y procesos químicos más antiguas conocida por el hombre, pocas reacciones y pocos procesos son más antiguos que la fermentación, uno de los que se pueden nombrar es la cocción de alimentos.  Durante la fermentación un azúcar natural es transformado en alcohol etílico, usualmente por la presencia de un hongo llamado levadura; el azúcar más usado en la fermentación es la D-glucosa, aunque también se usan otros azúcares.  En la fermentación el subproducto es dióxido de carbono, un gas que en el caso de la cerveza es aprovechado para carbonatar naturalmente el producto.

El vocablo fermentación proviene del latín “fervere”, hervir, arder, de donde provienen nuestras palabras hervir, efervescer y efervescencia.  Hay indicios de que alrededor del año 6,000 antes de Cristo (AC), ya se producían vino y cerveza por diversas culturas, y se cree que ambas bebidas empezaron a fabricarse por separado alrededor del año 9,500 AC, es decir, ¡cuando no había pasado mucho tiempo después del invento de la agricultura el ser humano ya fabricaba bebidas alcohólicas!

Según la fruta usada para la fermentación es el azúcar que se fermentará, y eso llevará a una bebida alcohólica específica.  La uva (cortada de la vid) produce vino, la malta y cebada cerveza, la caña el ron, el tequila agave azul, el maguey el pulque (la bebida más tradicional del país) y el mezcal, etc.  Según el cultivo usado será el sabor de la bebida, ya que las frutas usadas otros compuestos que le dan el sabor y aroma característico de la bebida.

En la uva se fermentan la fructosa y la glucosa, presentes en iguales cantidades durante la cosecha de la uva, con los procesos posteriores aumenta el contenido de fructosa.  Ambos azúcares son convertidos en etanol, pero no siempre se logra una conversión completa, y otros azúcares no fermentables están presentes, la cantidad de azúcar fermentado y no fermentado determina el contenido de azúcares del vino, o “dulzura del vino”, en el vino la fructosa sabe más dulce que la glucosa.  Algunas veces se añada azúcar común (sacarosa) para aumentar el contenido de vino, algo conocido como chaptalización, la sacarosa es descompuesta en sus componentes glucosa y fructosa.  El dióxido de carbono producido en la fermentación es tratado como subproducto, sólo se aprovecha en la champaña.

Estructura de la D-glucosa, representada como alfa-D-glucopiranosa.

Estructura de la D-fructosa, representada como alfa-D-fructopiranosa.

Estructura de la sacarosa, azúcar de mesa.  Nótese que se compone por una unidad de D-glucosa y una de D-fructosa.

En la cerveza se fermentan principalmente los azúcares de la malta, un tipo de cereal, que contiene los azúcares maltosa (un disacárido formado por dos unidades de glucosa), maltotriosa (compuesto por tres unidades de glucosa), glucosa, fructosa y sacarosa.  El dióxido de carbono producido es recolectado e inyectado a una presión fija en la cerveza para carbonatarla, lo cual se hace con el dióxido de carbono producido naturalmente.

Estructura de la Maltosa.

Estructura de la Maltotriosa.

Últimamente se ha estado usando el alcohol obtenido del maíz para fabricar alcohol, el cual es añadido a la gasolina en países como Estados Unidos, en donde algunas gasolinas tienen un contenido de alcohol de hasta el diez porciento, en Brasil el porcentaje es mayor y ésta medida está vigente desde fines de los 70 a raíz de la crisis del petróleo de 1973 y ya en los años 80 era muy difundida en el país amazónico.  De ésta manera la fermentación hace posible la producción de biocombustibles, sin embargo, se corre el riesgo de encarecer el maíz y la tortilla, ya que una parte substancial de la cosecha sería usada para producir biocombustibles, lo que elevaría la demanda del maíz y con eso el precio de ése cereal.  El maíz es muy rico en un carbohidrato llamado almidón, el cual es hidrolizado por acción enzimática en D-glucosa, que a su vez es fermentado por la levadura produciendo etanol y dióxido de carbono.

Como se ha recalcado arriba, los azúcares usados en la fermentación son D-glucosa, combinaciones de D-glucosa (ej., maltosa, maltotriosa), D-fructosa y la sacarosa, el cual está compuesto por una unidad de D-glucosa y D-fructosa, por lo que se puede decir que sólo se fermentan D-glucosa y D-fructosa.  Ambos tienen la misma fórmula química, C₆H₁₂O₆ (la fórmula de la sucrosa es C₁₂H₂₂O₁₁).  La proyección de Haworth de ambas es diferente, pero si se ven con la proyección de Fischer se notan mejor las similitudes y las diferencias, son isómeros y se diferencian en los carbonos 1 y 2.

Estructura de Fischer de la D-glucosa.  Los carbonos se numeran de 1 a 6 en el sentido de arriba a abajo.

Estructura de Fischer de la D-fructosa.  Los carbonos se numeran de 1 a 6 en el sentido de arriba a abajo.

La fermentación ocurre por acción de las levaduras, durante el proceso se genera adenosín trifosfato (ATP), por lo que la levadura obtiene energía.  El proceso global genera alcohol etílico y dióxido de carbono.  Abajo se ilustra, no se dan más detalles porque sería como meterse con el ciclo de Krebs, el cual es muy complicado.

Esquema de la fermentación alcohólica.  La glucosa se representa con la proyección de Haworth.