It’s a long way to the hop Cap. 5 – Biotrasformazione pt. 2

Alcuni mesi fa ci eravamo lasciati parlando di biotrasformazione, ovvero l’interazione biochimica tra luppolo e lievito.
Dopo aver approfondito meglio le reazioni che coinvolgono le β-glucosidasi ed i monoterpeni ossigenati, ci rimane ora da affrontare la parte forse più interessante, ovvero il ruolo dei tioli, ed i loro precursori.

Partiamo dall’inizio: cosa sono i tioli? I tioli sono una variegata classe di molecole chimiche contenenti una molecola di zolfo. Nello specifico, la molecola di zolfo è presente nel gruppo solfidrile (-SH, ovvero zolfo legato a idrogeno). Rientrano nei composti aromatici presenti nell’olio del luppolo, del quale costituiscono una piccola percentuale (inferiore all’1%). La loro importanza è però grande, in quanto possiedono una bassissima soglia di percezione all’olfatto umano, più di 1000 volte inferiore rispetto a quella di altri composti aromatici presenti nel luppolo (nell’ordine dei nanogrammi per litro). Piccole variazioni nel contenuto di tioli possono quindi influenzare significativamente l’aroma complessivo della birra!

Vediamo alcuni di questi composti:

• 3MH (3-mercaptoesan-1-olo): conferisce note di guava e pompelmo. Soglia di percezione 55 ng/L (nanogrammi per litro)
• 3MHA (3-mercaptoesilacetato): conferisce note di passionfruit. Soglia di percezione 5 ng/L
• 4MMP (4-metil-4-mercaptopentan-2-one): conferisce note di ribes nero. Soglia di percezione 0,55 ng/L

Queste molecole sono naturalmente presenti in alcune varietà di luppolo, che conferiscono questi aromi peculiari. L’aggiunta del luppolo in particolare in dry-hopping, favorisce la ritenzione di tali molecole, che possono quindi influenzare positivamente l’aroma finale della birra. Oltre ad essere presenti tal quali, questi composti tiolici li possiamo ritrovare anche legati ad altre molecole, formando così i cosiddetti precursori tiolici. I precursori tiolici, come avevamo visto per i glicosidi formati da zuccheri e terpeni ossigenati, sono molecole grandi, non volatili e quindi non odorose. Tuttavia, analogamente, il tiolo può essere liberato da un enzima, diventando così volatile e aromatico. L’enzima responsabile di questa reazione è detto β-liasi.

Come riportato nell’immagine sopra, i precursori tiolici che ritroviamo maggiormente sono quelli formati dal tiolo e da glutatione o cisteina. Il glutatione è un tripeptide (una molecola formata da tre amminoacidi, ovvero i mattoncini base delle proteine), mentre la cisteina è appunto un amminoacido. L’enzima β-liasi non presenta la stessa capacità di liberare tioli dal glutatione o dalla cisteina, bensì agisce più facilmente sui tioli legati alla cisteina. Purtroppo, il precursore più presente nel luppolo è proprio quello formato dal glutatione.
E’ interessante notare che anche il malto (in particolare i malti base, o quelli essiccati a temperature più basse e per minor durata), contiene una significativa quantità di precursori tiolici (costituiti sempre dal glutatione).

Ora che abbiamo compreso qual è il substrato della reazione, e da dove arriva, cerchiamo di inquadrare meglio il ruolo e l’origine dell’enzima, la β-liasi.

La β-liasi può essere sintetizzata dal lievito stesso, e questa capacità è contenuta all’interno del gene IRC7 (i geni sono sequenze del DNA, che contengono l’informazione per la sintesi appunto di enzimi ed altre molecole). Nella maggior parte dei ceppi di lievito da birra, questo gene è parzialmente mancante, o comunque non espresso nelle condizioni di fermentazione del mosto di birra. Quando sono stati testati nella birra dei lieviti da vino, noti per avere una buona capacità di esprimere la β-liasi, questi non l’hanno espressa nello stesso modo nel substrato birra. Attualmente inoltre, non esiste sul mercato un enzima esogeno che abbia questa capacità. I produttori di lievito stanno studiando approfonditamente la capacità di sintetizzare la β-liasi da parte dei propri ceppi, e al contempo ne stanno anche sviluppando di nuovi. Negli USA, alcune aziende sono ricorse anche alle tecniche OGM per produrre ceppi che presentassero una spiccata sintesi di β-liasi. Si tratta comunque di un ambito in continua evoluzione, e sicuramente nel futuro vedremo sempre più soluzioni per massimizzare questa biotrasformazione!

Ora che abbiamo compreso un po’ meglio i principi di questa reazione, vediamo come massimizzarli.

1. Aumentare la quantità di precursori tiolici. Per fare ciò, possiamo utilizzare più luppolo, introducendolo a fine bollitura o ancora meglio in dry-hopping durante la fase tumultuosa. Ciò però aumenterà soprattutto i livelli di tioli del glutatione, i meno sensibili all’azione delle β-liasi. Se volessimo aumentare la percentuale di tioli legati alla cisteina, potremmo valutare una tecnica caduta in disuso, ma che potrebbe acquistare una nuova giovinezza… il mash hopping! Alcune prime sperimentazioni sembrerebbero suggerire che alcuni enzimi attivi durante l’ammostamento abbiano la capacità di convertire i precursori del glutatione, in precursori della cisteina. Se questi precursori permangono fino alla fermentazione, potrebbero essere un substrato molto favorevole per l’azione delle β-liasi! A questo scopo si possono provare aggiunte di luppolo in mash, prediligendo varietà come il Saaz o Cascade, povere in tioli, ma ricche nei suoi precursori. Oltre a ciò, valutare anche ingredienti alternativi, ricchi di tali precursori.
2. Aumentare l’azione delle β-liasi. Su questo per ora possiamo fare ben poco. Innanzitutto informarci sulle ricerche dei vari produttori di lievito, che stanno indagando sull’azione delle β-liasi dei propri ceppi (ad esempio, recentemente Fermentis ha individuato nei ceppi SafAle™ S-33, SafAle™ S-04 e SafAle™ K-97, i tre ceppi con maggiore attività β-liasica). Poi, assicurarci che i precursori che aggiungiamo con il luppolo, vengano a contatto con il lievito, ergo che siano presenti nelle fasi primarie della fermentazione! Ma sicuramente su questo aspetto ci saranno sviluppi nel prossimo futuro.

Con questo articolo si conclude, per ora, il nostro viaggio nell’affascinante e complesso mondo dei luppoli. Nella prossima serie di articoli inizieremo ad approfondire un altro argomento che sta acquisendo un crescente interesse… Stay tuned!