Ossidazione: non solo aria nella birra (parte II)

Eccoci giunti alla seconda parte di questa panoramica sull’ossidazione (link alla prima parte). È utile ripetere che le mie considerazioni, basate sulla lettura di diversi articoli e testi tecnici (alcuni dei quali citati nei post) non hanno la pretesa di essere esaustive né incontrovertibili. Il tema è molto complesso, calibrare le azioni in base a tutte le possibili conseguenze è impossibile. Alcune cose è utile saperle, ma non è detto che occorra per forza mettere in campo delle contromisure immediate. Mi riferisco soprattutto all’ossidazione a caldo, allo splashing, all’utilizzo di acqua non deaerata per lo sparge e l’ammostamento.

Se è vero che questo tipo di ossidazione ha delle conseguenze in genere negative sul profilo organolettico della birra, è bene anche ricordare che l’applicazione di contromisure adeguate, a livello casalingo ma a volte anche nei birrifici più grandi, può essere talmente oneroso (e complicato) da non bilanciare il rischio. C’è chi ha votato la propria esistenza da homebrewer alla riduzione delle ossidazioni a 360 gradi (ne è un esempio il blog Low Oxygen Brewing) ma è una visione estrema che personalmente mi lascia molto perplesso.

Come vedremo nella parte finale di questo post, esistono dei piccoli compromessi più che accettabili per produrre buona birra, senza necessariamente sconfinare nella paranoia totale. L’importante è conoscere, sapere, e poi valutare il da farsi. Soprattutto, è importante procedere per piccoli passi: avere la pretesa di costruire l’impianto atomico da subito, senza aver magari nemmeno mai fatto una cotta all-grain, non porta buoni risultati. Ma questo lo vedremo in fondo al post. Procediamo con ordine riprendendo da dove avevamo lasciato.

LIPIDI

I lipidi, detti anche grassi, costituiscono una classe di composti chimici piuttosto ampia. Nell’ambito birrario, quando si parla di lipidi solitamente ci si riferisce ad acidi grassi o steroli. Gli acidi grassi che possono finire nel mosto o nella birra derivano principalmente da due fonti: i cereali utilizzati in fase di ammostamento e le cellule di lievito.

I primi si trovano nel germe dei chicchi e sono per la maggior parte acidi grassi insaturi come l’acido linoleico e oleico. Nel chicco sono presenti anche acidi grassi saturi come l’acido palmitico. Gli acidi grassi insaturi sono maggiormente reattivi e più sensibili all’ossidazione, specialmente quella a caldo.

Il lievito, durante la fermentazione, sintetizza acidi grassi che utilizza per la costruzione delle membrane cellulari (steroli) e per altri processi metabolici. Alcuni si legano agli alcoli durante la fermentazione, formando esteri, ovvero quegli aromi fruttati tipici delle alte fermentazioni. Durante la fermentazione non c’è pericolo che questi acidi grassi vengano ossidati perché il mosto è praticamente privo di ossigeno e radicali liberi, ma può accadere che dopo la fermentazione le cellule di lievito si rompano (lisi) liberando gli acidi grassi nella birra. A questo punto possono avvenire scambi di elettroni con altri elementi (ossigeno,ma anche melanoidine ossidate) che ne determinano l’ossidazione con effetto negativi sul profilo organolettico della birra.

L’ossidazione degli acidi grassi è un processo che è stato studiato in modo approfondito in diversi campi che spaziano dalla medicina alla tecnologia alimentare. Difficile comprenderlo a fondo senza avere basi adeguate, ma alcuni aspetti possiamo semplificarli circoscrivendoli agli effetti che l’ossidazione degli acidi grassi produce nella birra.

Gli acidi grassi vengono attaccati dai radicali liberi (i ROS, di cui abbiamo parlato nel post precedente) scatenando reazioni a catena che possono portare alla formazione di aldeidi di diverse tipologie. Difficile elencarle tutte e ancora più difficile associare a ciascuna aldeide un particolare aroma, ma in genere gli aromi associati a queste aldeidi hanno un impatto negativo sul profilo organolettico della birra. Si parla di aromi di “vecchio” (stale), tra cui i più conosciuti e studiati sono il cartone bagnato (prodotto dall’aldeide trans-2-nonenale) e quello di erbaceo/cetriolo (generato dall’aldeide esanale).

Diverse ricerche hanno evidenziato come la formazione di queste aldeidi venga scatenata dall’ossidazione degli acidi grassi a caldo, per poi svilupparsi nel tempo indipendentemente dalla presenza o meno di ossigeno molecolare nella bottiglia o nel fusto. La brutta notizia è che gli acidi grassi insaturi sono molto reattivi e facilmente ossidabili alle temperature di ammostamento e di sparge. L’ossidazione degli acidi grassi è inoltre accelerata da alcuni enzimi chiamati Lipossigenasi (LOX), che fortunatamente sono termolabili e vengono disattivati dalle alte temperature. Le LOX si formano nel malto durante la maltazione ma vengono denaturate dalla tostatura; sopravvivono, in piccole dosi, solo nei malti poco tostati come il pilsner. Riescono a ossidare gli acidi grassi nel giro di qualche secondo in presenza di ossigeno nella sua forma non attivata (quindi anche in assenza di ROS), ma fortunatamente si denaturano sopra i 50-55°C. È quindi praticamente impossibile ossidare gli acidi grassi per via enzimatica se si fa mash-in alle tipiche temperature di ammostamento, mentre si rischia passando per il protein rest o ancora peggio per altri step sotto i 50°C.

Tuttavia, l’ossidazione degli acidi grassi può avvenire ugualmente grazie ai ROS (radicali liberi dell’ossigeno) che sono presenti nell’acqua riscaldata se non viene deaerata o se entra a contatto con l’atmosfera durante i vari passaggi produttivi a caldo. Questa ossidazione non produce effetti immediati, ma produce lipidi in stato ossidato che possono successivamente attivare ossidazioni a catena, sia di altri acidi grassi che di polifenoli. E questo, è bene ripeterlo, avviene anche in assenza di ossigeno molecolare disciolto nella birra. Ne fa una ottima rappresentazione Fix nel suo libro “Principles of brewing science”.

Che l’ossidazione degli acidi grassi a caldo sia praticamente inevitabile è evidente dal fatto che il cartone bagnato (aldeide trans-2-nonenale) è un difetto molto comune nelle lager industriali che acquistiamo al supermercato. Possibile che impianti così all’avanguardia non riescano a eliminare del tutto l’ossidazione degli acidi grassi a caldo? Evidentemente non è cosa facile. Tuttavia il difetto cartone bagnato si riscontra molto raramente nelle birre casalinghe, anche nei casi di splashing selvaggio durante la produzione (tipo sistemi All-In-One quando si alza il cestello). Questo può essere spiegato considerando che l’ossidazione a caldo è solo il primo degli step che portano alla formazione di aldeidi; i passaggi successivi avvengono durante la conservazione, con o senza ossigeno, e vengono accelerati dal calore. Una conservazione al caldo per molti mesi (come ad esempio le birre industriali nei magazzini non refrigerati) accelera queste reazioni e quindi la formazione delle aldeidi che tendono ad emergere di più in birre dall’equilibrio aromatico delicato come le lager industriali.

Come ridurre la concentrazione di lipidi ossidati nel mosto?

• macinare non troppo finemente per evitare di rompere il germe del cereale che contiene la maggior parte degli acidi grassi
• ridurre lo splashing
• evitare inutili protein rest o step a temperatura più basse (a meno di casi eccezionali dove realmente se ne ha bisogno)
• filtrare bene il mosto dopo il mash
• lasciare più trub possibile nel fondo della pentola di boil.

C’è da dire che un po’ di trub aiuta il lievito durante la fermentazione. Le cellule infatti utilizzano gli acidi grassi presenti nel mosto per il proprio metabolismo. Tuttavia, valutare esattamente il quantitativo di acidi grassi da portare nel fermentatore è impresa ardua. Quindi, meglio evitare del tutto e ossigenare per bene, lasciando che il lievito produca da sé i lipidi di cui necessita.

Per quanto riguarda gli acidi grassi liberati dalla lisi delle cellule di lievito, l’effetto è più o meno lo stesso. In presenza di ROS o di agenti ossidanti (come le melanoidine ossidate) possono produrre aldeidi con impatto aromatico non proprio gradevole sulla birra. In molti sostengono che il famoso aroma di “salamoia” che spesso emerge nelle birre scure derivi proprio dall’ossidazione di acidi grassi fuoriusciti dalle cellule di lievito (maggiori dettagli qui). Non ho trovato approfondimenti scientifici che confermino questa teoria, che trovo tuttavia molto interessante e alquanto verosimile, anche se c’è da dire che in letteratura l’ossigeno a freddo viene considerato poco reattivo nei confronti dei lipidi (ma se ci sono in giro altri lipidi ossidati, potrebbero indurre ossidazione da lipidi a lipidi).

POLIFENOLI

I polifenoli sono una categoria molto ampia di composti (Wikipedia ascrive a questo grande gruppo circa 5.000 molecole divers3). Sebbene i luppoli siano ricchi di polifenoli, quelli presenti nella birra derivano per la maggior parte dai malti (mediamente intorno al 75%).Questo perché nelle ricette il peso dei malti è maggiore di uno o due ordini di grandezza rispetto a quello dei luppoli. Semplificando al massimo, i polifenoli possono essere ricondotti a due sotto famiglie: quelli semplici (a catena corta) e quelli complessi (a catena lunga). Nella birra, la maggior parte dei polifenoli sono a catena lunga, tra cui i più frequenti sono i tannini che derivano dalle glumelle (bucce) dei malti. Tra i polifenoli troviamo anche le antocianine, responsabili del colore delle piante e lo xantumolo, un flavonoide studiato in particolare nelle ricerche sulle New England IPA per via della sua tendenza a rimanere in soluzione nelle birre con pesante dry hopping aumentando gli IBU misurati senza apportare significativo amaro.

Come le melanoidine, anche i polifenoli (specialmente alcune tipologie come i flavonoidi) sono antiossidanti. Per questo si dice che l’avena fa molto bene al corpo per le sue proprietà antiossidanti, dovute all’alta concentrazione di acido ferulico e cumarico, appartenenti alla famiglia dei polifenoli e in particolare agli acidi fenolici. I polifenoli vengono aggrediti dai radicali liberi presenti nel corpo che altrimenti andrebbero a ossidare altre cellule con effetti negativi per la salute.

Il problema è che i polifenoli ossidati tendono a formare polifenoli a catena più lunga. Questo, nella birra, produce effetti indesiderati, tra cui:

• assorbimento maggiore della luce e imbrunimento del colore
• chill-haze, ovvero torbidità a freddo. Questa è dovuta al legame che i polifenoli più lunghi tendono a creare con le proteine quando la birra si raffredda. Questo tipo di torbidità compare a freddo ma sparisce a temperatura ambiente (i legami si sciolgono con il calore). Successivi e numerosi passaggi caldo-freddo tendono a solidificare questi legami producendo torbidità permanente
• aumento dell’astringenza percepita al palato.

Come e quando si ossidano i polifenoli? L’ossidazione può avvenire sia a caldo che a freddo, ad opera dell’ossigeno attivato (ROS) o anche di altri composti ossidati (lipidi, melanoidine). La solubilità dei polifenoli nell’acqua cresce con il calore e con l’aumentare del pH: meglio quindi evitare uno sparge troppo caldo e tenere il pH di mash e sparge sotto a 5.6. Valgono sempre le stesse raccomandazioni per limitare l’ossidazione a caldo e l’ingresso di ossigeno in bottiglia.

COMPOSTI AROMATICI DEL LUPPOLO

Ed eccoci arrivati all’elemento più blasonato: il luppolo. Quando si parla di ossidazione, in genere si parla di luppolo. In particolare, dei composti aromatici del luppolo che, nemmeno a dirlo, sono migliaia. Impossibile (e anche poco utile, direi) fare una trattazione approfondita, anche perché non esistono molti studi specifici sull’ossidazione di ciascuno di questi composti.

L’aspetto curioso è che il luppolo contiene già dei composti ossidati che si formano durante la crescita della pianta, la raccolta, l’essiccatura, la pellettizzazione (ovvero la riduzione a pellet), la bollitura del mosto. Derivano per lo più dall’ossidazione dei terpeni e vengono chiamati genericamente terpenoidi, ma troviamo in questa classe di composti “ossigenati” anche epossidi, alcoli, esteri, aldeidi, chetoni.

Questi composti ossigenati hanno aromi fruttati molto piacevoli che spaziano dagli agrumi, ai fiori, all’erbaceo. Scott Janish, nel suo libro “The New IPA”, ha addirittura ipotizzato che i luppoli, se conservati bene (al freddo e comunque sottovuoto), possano beneficiare di micro ossidazioni (anche sottovuoto una minima percentuale di ossigeno rimane) amplificando il ventaglio aromatico dovuto ai terpeni ossidati.

Tuttavia è impossibile controllare questo tipo di ossidazioni “positive” che vengono sovrastate da quelle negative quando nella birra che imbottigliamo è presente ossigeno disciolto o altri composti già ossidati che possono agire a loro volta da ossidanti. Quando i composti aromatici del luppolo vengono ossidati cambiano struttura molecolare dando luogo a molecole differenti, spesso con soglie di percezione molto più alte e quindi non percepibili in aroma a parità di concentrazione.

Ne risulta un aroma generalmente spento, poco vivace, spesso monocorde su note fruttate che sembrano quasi artificiali. Una virata aromatica tipica delle birre luppolate molto ossidate viaggia verso la marmellata, le caramelle alla frutta (quelle aromatizzate artificialmente), la frutta rossa. Si perdono gli aromi freschi dei terpenoidi come il linalolo (floreale), il geraniolo (floreale), il limonene (agrumi). L’unica raccomandazione che si può fare in questo caso è evitare il più possibile il contatto dell’ossigeno con le birre luppolate. Purtroppo la perdita di aroma è molto veloce in presenza di ossigeno, anche se la birra viene conservata a basse temperature.

Una piccola nota finale sull’ossidazione degli alfa acidi nei luppoli: questa reazione produce acido isovalerico che rilascia il famoso aroma di formaggio/piedi che spesso si riscontra nei luppoli mal conservati. Questo tipo di ossidazione avviene soprattutto nel luppolo prima del suo utilizzo in produzione e della conseguente isomerizzazione degli alfa acidi.

E QUINDI?

A questo punto potrebbe sembrare praticamente impossibile produrre una birra decente senza un sistema di produzione tecnicamente avanzato. Fortunatamente, non è così. Che l’ossigeno (e in generale i composti ossidati) siano nella maggior parte dei casi deleteri per la birra, è una certezza. Fortunatamente, l’impatto dell’ossidazione sul profilo organolettico della birra varia in relazione a molteplici fattori: ingredienti utilizzati, stile prodotto, modalità di conservazione, tempi di consumo. Come produttori casalinghi possiamo esercitare un controllo puntuale su tutta la filiera del nostro prodotto, cosa che i grandi birrifici si sognano. Possiamo scegliere come conservare la birra, quando berla, quando farla assaggiare, quando spedirla a un concorso. Ha senso quindi adeguare i mezzi al fine, evitando di sparare alla formica con una testata nucleare. Per far questo, è fondamentale agire con cognizione di causa: conoscere, capire, sperimentare.

È quindi importante procedere per gradi. Io stesso mi sto muovendo con calma, pesando i vari upgrade all’impianto. E lo sto facendo dopo più di 90 cotte e sei anni di “impianto standard”. Ho cercato prima di migliorare le mie produzioni con i mezzi che avevo, concentrandomi su ingredienti, stili e fermentazioni. Partire da subito a razzo con impianti iper-tecnologici distoglie l’attenzione dal prodotto, dai meccanismi base della produzione, dalla birra che abbiamo nel bicchiere.

Chiudo con un paio di riflessioni pratiche su come iniziare a ridurre gli effetti negativi dell’ossidazione, senza necessariamente dotarsi di attrezzature complesse. Nei prossimi post racconterò come sto applicando queste raccomandazioni nell’evoluzione del mio personale processo produttivo.

Diverse ricerche ed esperimenti evidenziano come le due maggiori criticità delle operazioni di produzione siano lo spazio vuoto che rimane sopra la bottiglia quando viene tappata e la temperatura di conservazione delle bottiglie. Secondo Hasmimoto, una bottiglia con 25ml di spazio di testa vuoto (pieno d’aria) conservata a 50°C per 10 giorni mostra un tasso di deterioramento doppio rispetto alla stessa bottiglia conservata per 3 mesi a temperatura ambiente. Conservare le bottiglie al fresco riduce quindi molto il tasso di deterioramento. Un birrificio non ha grande controllo sulle modalità di conservazione delle proprie bottiglie una volta uscite dal magazzino, un homebrewer sì.

Un altro interessante esperimento mostra come la quantità dell’ossigeno che rimane nello spazio di testa (che per riempimenti standard può variare tra 15ml e 20ml) rimane elevata anche pre-evacuando la bottiglia con una pompa da vuoto, mentre si riduce drasticamente inducendo la schiumatura della birra prima di tappare.  Potrebbe quindi avere più senso concentrarsi sulle strategie per togliere l’aria dallo spazio vuoto dopo aver riempito la bottiglia (es. jetting) piuttosto che sullo svuotamento della bottiglia dall’aria prima del riempimento. Ma di questo avremo modo di parlare nel seguito.

Altro punto importante, la rifermentazione. Imbottigliare birra già carbonata è affascinante, ma non permette errori sulla gestione dell’ossigeno. La rifermentazione in bottiglia garantisce una buona protezione contro eventuale ossigeno residuo (non totale, ma decente). Più velocemente l’ossigeno residuo viene consumato, meglio è. Aggiungere lievito da rifermentazione in birra a temperatura ambiente velocizza la rifermentazione e il riassorbimento dell’ossigeno (link). Ovviamente la rifermentazione non è la soluzione definitiva, specialmente per alcuni stili, ma porta dei benefici che è bene non dimenticare.

Ultimo, ma non meno importante, i diversi effetti dell’ossidazione dipendono dagli ingredienti e quindi dagli stili. Non esiste un unico approccio alla produzione ottimale per tutti gli stili: in alcuni casi non ha senso imbottigliare birra già carbonata, anzi, può ridurre l’espressività del profilo aromatico della birra. Molto spesso un approccio combinato (rifermentazione + riduzione dell’ossigeno) funziona meglio di un approccio estremista, dove un piccolo errore può portare grandi danni. Calibrare il proprio approccio, sempre.

Nel seguito un mio intervento video per la Brasseria Veneta, dove ripercorro i principali passaggi di questi due post.