Acido lattico: esiste davvero una soglia di percezione nella birra?

Sono anni che mi batto per sfatare la convinzione che lega i bicarbonati presenti nell’acqua a un amaro ruvido e sgradevole nella birra. Ripetiamolo insieme: non sono i bicarbonati ad avere un impatto diretto sull’amaro che percepiamo nella birra, ma l’alcalinità residua dell’acqua e il pH del mosto che ne deriva.

Quindi, basta ridurre il pH del mosto per risolvere il problema? Sì, ma con riserva.

L’acqua di Roma, con cui produco ormai tutte le mie birre, ha valori alti di bicarbonati (405 ppm) ma bassi di solfati, cloruri e sodio. Una volta gestito l’effetto tampone dei bicarbonati con l’aggiunta di acido lattico, l’acqua è più che buona per produrre quasi tutti gli stili.

Mediamente mi attesto su un dosaggio di acido lattico all’80% che varia tra 0,6 e 0,8 mL/L (da intendersi sull’intero volume di acqua) per neutralizzare i bicarbonati dell’acqua e portare il pH di mash intorno al valore 5,3 (la variabilità dipende dal grist di malti). La domanda nasce spontanea: quanto acido lattico si può aggiungere prima che la birra ne risenta? La mia dose è eccessiva?

Cosa dicono i testi sacri

Partiamo dal guru della gestione dell’acqua per produrre birra: Martin Brungard. Nella sua pagina Water Knowledge spiega nel dettaglio la chimica dell’acqua. Ho letto e riletto questa pagina decine di volte, ma la parte sulla soglia gustativa dell’acido lattico non mi ha mai convinto appieno.

Nel paragrafo 4.3.4 Brungard indica 400 ppm come soglia di percezione dell’acido lattico, citando Briggs. John Palmer, nel suo libro “Water: A Comprehensive Guide for Brewers” (tradotto in italiano da MoBI), riporta la stessa soglia con lo stesso riferimento a Briggs.

Da questa soglia Brungard ricava una concentrazione limite di acido lattico, che nella stessa frase indica prima come “1 mL of 88% lactic acid per gallon of water” (quindi 0,26 mL/L), ma poi, tra parentesi, come 0,37 mL/L. Quale dei due numeri è quello corretto? Come li ha ricavati?

Non è nemmeno chiaro cosa rappresentino esattamente quelle 400 ppm. Si riferiscono all’acido totale presente nella birra finita oppure a quello aggiunto? Ma poi: l’aggiunta con cui è stata stabilita la soglia è stata fatta all’acqua di produzione o direttamente nella birra? Non è un dettaglio trascurabile, vedremo perché.

Infine, sia Brungard che Palmer affermano che l’acido lattico può avere un “tang” distintivo, cioè una nota acidula/pungente. Nessuno dei due spiega però su cosa si basi questa affermazione: esperienza personale, esperimenti, voci di corridoio? E comunque, cosa intendono con “tang”, esattamente? Cosa dovremmo percepire nella birra finita? Una maggiore acidità? Un aroma specifico? Una sensazione chemestesica sul palato (tipo il calore alcolico)?

Le risposte a tutte queste domande non sono così immediate come potrebbe sembrare. Ho voluto capirci qualcosa e non è stato affatto facile.

Prima di partire per questo lungo viaggio, ho bisogno di introdurre un paio di concetti di chimica (iper-semplificandoli, non me ne vogliano i chimici). Volendo, potete saltare il prossimo capitolo, ma ne consiglio la lettura. Il post resta comunque comprensibile nei suoi tratti essenziali anche passando direttamente al capitolo successivo.

Breve digressione sulla chimica degli acidi

Questo non è un post della serie Il Piccolo Chimico, quindi mi concentrerò sugli aspetti utili a chiarire i dubbi del post.

Nell’accezione che ci interessa, gli acidi sono definibili come una specie chimica in grado di cedere protoni a un’altra specie chimica. In questo contesto, un protone è un atomo di idrogeno (H) che ha perso il suo unico elettrone, assumendo quindi carica positiva (H⁺).

In soluzione acquosa, quindi anche nella birra, i protoni non esistono liberi: vengono accettati dalle molecole di acqua (H₂O), diventando ioni idronio (H₃O⁺). Per i nostri scopi questo è un dettaglio trascurabile, quindi continuerò a riferirmi direttamente ai protoni H⁺ come semplificazione di uso comune.

La concentrazione degli ioni H⁺ determina il pH della soluzione. Per essere più precisi, il pH è il logaritmo decimale cambiato di segno della concentrazione di protoni H⁺. Minore il pH, maggiore la concentrazione di protoni H⁺.

Ogni acido è caratterizzato da una costante di dissociazione (K_a), anche in questo caso espressa come logaritmo negativo (pK_a): più il pK_a è basso, più l’acido cede facilmente il proprio protone H⁺ ed è quindi forte (alcuni acidi, come il fosforico, hanno più di una costante di dissociazione perché possono cedere più di un protone, ma non andiamo troppo oltre).

Il protone ceduto aumenta l’acidità della soluzione e lascia dietro di sé uno ione con carica negativa, detto anione. Nell’acido lattico l’anione è il lattato, nell’acido acetico è l’acetato.

Veniamo al nostro acido: il lattico.

Nella figura sotto ho provato a rappresentare schematicamente la molecola di acido lattico: il gruppo carbossile (-COOH) è il gruppo funzionale principale che lo rende un acido carbossilico. L’acido lattico ha anche un altro gruppo funzionale, il gruppo idrossile (-OH), che per i nostri approfondimenti possiamo trascurare.

Quando viene disciolto in acqua, l’acido lattico può cedere al solvente il protone H⁺ del gruppo carbossilico (questo passaggio si chiama deprotonazione). La dissociazione produce ioni lattato e aumenta la concentrazione degli ioni H⁺ nella soluzione, abbassandone il pH.

Si stabilisce così un equilibrio tra acido lattico non dissociato e ione lattato che dipende dal pH della soluzione e dalla costante di dissociazione dell’acido lattico.

La molecola di acido integra (non dissociata) viene chiamata specie protonata.

La sensazione di acidità che percepiamo al palato non dipende però esclusivamente dalla concentrazione degli ioni H⁺ e quindi dal pH. Anche le molecole di acido non dissociate contribuiscono alla percezione dell’acidità (qui un approfondimento). Il pH, da solo, non descrive quindi completamente l’acidità percepita al palato.

Lo ione lattato, invece, non è di per sé responsabile della sensazione acida.

Alcuni acidi sono percepiti come più “pungenti” di altri a parità di pH. Le ragioni principali sono due.

La prima riguarda la quantità di acido non dissociato. Un acido forte (con pK_a molto basso) è molto dissociato, quindi per raggiungere un dato pH ne servono poche molecole. Un acido debole resta in gran parte indissociato, quindi ne serve una quantità maggiore. Di conseguenza, a pari pH, ne resta di più in forma indissociata (il grado di dissociazione dipende sempre dal pH della soluzione). Il pH misura solo gli H⁺ liberi, non l’acido totale: per quello serve la misura dell’acidità titolabile, che tiene conto sia della forma indissociata sia degli ioni H⁺ liberati in soluzione. Come già detto, entrambe le componenti possono contribuire alla sensazione acida percepita al palato.

La seconda riguarda l’aroma dell’acido. L’acido acetico, ad esempio, è volatile (soprattutto in forma indissociata, lo ione acetato lo è molto meno) e viene percepito anche per via olfattiva, ortonasale e retronasale. L’interazione tra aroma e gusto rafforza la percezione di acidità.

Quindi, a parità di pH, l’acido acetico (pK_a 4,76) può risultare più pungente del lattico (pK_a 3,86) sia perché è meno dissociato, sia perché è più volatile. Il fosforico (primo pK_a 2,15) può risultare meno pungente del lattico perché è più dissociato e quindi lascia meno acido indissociato. Le dinamiche della percezione dell’acidità sono comunque molto complesse, la mia è una semplificazione a scopo didattico.

Al pH del mash (5,2-5,6) lattico e fosforico sono quasi completamente dissociati, quindi l’acidità percepita è simile. Al pH della birra la quota di lattico indissociato sale (a seconda del pH, può arrivare intorno al 20-40%), mentre il fosforico resta praticamente tutto dissociato. Questo può modificare sensibilmente il modo in cui i due acidi vengono percepiti sul palato.

Tuttavia la birra finita è una soluzione tampone molto complessa, quindi un ragionamento così lineare non funziona. Questo è uno dei motivi per cui la valutazione delle soglie di percezione degli acidi nella birra è così complicata, come vedremo.

Fine dello spiegone chimico, andiamo avanti.

Da dove arriva la soglia di percezione dell’acido lattico

Brungard scrive (par 4.3.4): “Lactic acid is reported to have a flavor threshold of about 400 ppm in beer (Briggs et al., 1981)”.

In inglese flavour è un termine molto ampio: comprende il gusto, l’aroma percepito per via retronasale (la retrolfazione) e le sensazioni somatosensoriali, legate al tatto, come l’astringenza, o ai recettori chemestetici, come la sensazione piccante.

Né l’acido lattico né il lattato (il suo anione, che è carico negativamente) sono composti significativamente volatili, quindi tenderei a escludere un impatto al palato derivante da componenti aromatiche percepibili per via retronasale: la soglia del flavour dovrebbe riferirsi al gusto acido (che poi torna con il “tang” di prima) e al massimo ad altre sensazioni palatali come, ad esempio, astringenza o sensazione di calore.

Sono andato a cercare la fonte, ovvero il libro Malting and Brewing Science di Briggs et al. (2nd ed., Chapman & Hall, 1981) che Brungard cita nel suo articolo. A pagina 787 una tabella indica le 400 ppm effettivamente come flavour threshold dell’acido lattico, citando a sua volta come fonte del dato un articolo di Meilgaard del 1975 sulla rivista della MBAA, non accessibile gratuitamente.

L’articolo in questione di Meilgaard si intitola “Flavor Chemistry of Beer: Part II: Flavor and Threshold of 239 Aroma Volatiles” e raccoglie le soglie di percezione di molti composti che si possono trovare nella birra (qui ho trovato un estratto di alcune delle tabelle dell’articolo, ma non il riferimento preciso all’acido lattico).

Non avendo accesso all’articolo non so come Meilgaard abbia ricavato la soglia, ma l’ipotesi più plausibile è l’aggiunta di acido alla birra con assaggio alla cieca.

Questo approccio è descritto in un articolo di Sigmund Engan che ho trovato online (qui), del 1973, quindi precedente di due anni alla pubblicazione di Meilgaard. Engan ha aggiunto acido lattico a una pilsner chiara finché un gruppo di assaggiatori non è riuscito a distinguere i campioni con e senza aggiunta. Ha individuato sperimentalmente una soglia di 400 ppm, confrontabile con quella di Meilgaard e anche con una soglia che Engan stesso cita nel suo articolo, individuata da Harrison nel 1970 (tre anni prima della pubblicazione di Engan).

Questo giro di citazioni mostra come la soglia di 400 ppm di acido lattico circoli in letteratura da oltre cinquant’anni. Cosa però significhi nel concreto è difficile da interpretare, anche perché l’unico approccio metodologico che ho potuto verificare è quello di Engan che aggiunge acido lattico direttamente nella birra finita.

È possibile che anche gli altri esperimenti siano stati condotti in questo modo, che è effettivamente un approccio utilizzato nella determinazione delle soglie sensoriali.

Se l’obiettivo è verificare l’effetto dell’acido lattico aggiunto nel mash o nello sparge sul profilo della birra, questo approccio non è però del tutto coerente con la domanda.

L’aggiunta di acido lattico direttamente alla birra finita ne abbassa il pH e aumenta l’acidità percepita, fornendo agli assaggiatori un elemento in più per distinguere il campione con aggiunta da quello di controllo. Non è quindi possibile stabilire quanto della differenza percepita sia dovuta all’acido lattico in sé e quanto, invece, alla maggiore acidità della birra.

Questo primo giro di verifica non ha sciolto i miei dubbi, anzi: li ha rafforzati. Ma non mi sono dato per vinto.

Cercando meglio in rete, ho trovato un altro esperimento molto interessante che prende in considerazione proprio l’effetto acidificante dell’aggiunta di acido lattico nella birra finita, cercando di rimuoverlo. Si tratta di un esperimento di Kai Troester del 2013, il mitico Braukaiser.

L’esperimento di Troester (aka Braukaiser)

Kai Troester ha tentato un esperimento di questo tipo, cercando di eliminare il contributo degli ioni H⁺ e quindi dell’acidificazione dovuta all’acido lattico oggetto del test. Il sito di Troester purtroppo non è raggiungibile, ma l’esperimento è raccontato a grandi linee in questo thread di Homebrew Talk.

Dal post non è chiaro se Troester aggiunga l’acido direttamente nella birra oppure lo neutralizzi prima, aggiungendo poi solo il lattato (l’anione, cioè la forma deprotonata dell’acido). Il risultato è lo stesso: il contributo acidificante viene neutralizzato e in soluzione resta il lattato. Per neutralizzare l’acido Troester usa calce idrata (slaked lime, idrossido di calcio), che cattura gli ioni H⁺ formando acqua e lasciando in soluzione gli ioni calcio.

Troester fa quindi assaggiare le birre a un panel per capire a quale concentrazione gli assaggiatori riescono a distinguere il campione modificato.

Da questo esperimento vengono fuori soglie di percezione molto variabili, con alcuni assaggiatori che addirittura non percepiscono differenze tra i due campioni fino a 1200 ppm di lattato.

Troester conclude che 400 ppm resta un limite prudenziale ragionevole, pur con la variabilità tra le birre e tra gli assaggiatori. A differenza degli altri esperimenti citati prima, però, Troester misura la soglia di percezione degli anioni lattato con cui ha alterato le birre, senza toccare l’acidità.

Le 400 ppm non emergono dai dati come soglia misurata: sono il limite che Troester sceglie per prudenza. La sua conclusione risulta quindi compatibile con il valore che circola in letteratura, nonostante le modalità di rilevazione siano diverse. Una dispersione così ampia suggerisce inoltre che il peso del solo lattato sia minore di quanto si pensi.

A mio avviso, però, il confronto andrebbe fatto tra due birre che partono dallo stesso pH di mash: in una il pH target si ottiene con una dose elevata di acido lattico, partendo da un’acqua più alcalina, nell’altra con meno acido, usando un’acqua con livelli comparabili degli altri minerali che incidono direttamente sul profilo organolettico (solfati, cloruri, sodio) ma con alcalinità residua inferiore.

Le fonti trattate finora, tranne Troester, sembrano aver aggiunto tutte acido nella birra finita (nel caso di Engan è certo) per determinare la soglia di percezione. Troester ha raddrizzato il tiro neutralizzando l’acido, ma ha comunque modificato la birra finita senza intervenire sul processo di produzione.

E ora, come si fa?

Siccome la rete è un luogo magnifico, le sorprese non finiscono mai. Ho trovato qualcuno che ha tentato un esperimento del genere. Indovinate chi?

Brülosophy strikes again

Come accade sempre quando un dubbio amletico fa capolino nella testa di un homebrewer, Brülosophy ha già risposto alla domanda con un esperimento.

Premetto che stimo Marshall e i suoi collaboratori e che ritengo la loro attività interessante e stimolante, ma sono consapevole (come lo sono anche loro, del resto) che un singolo esperimento non può essere dirimente per questioni complesse. Detto ciò, andiamo a vedere cosa hanno tirato fuori dal cilindro i nostri amici di Brülosophy.

Ho trovato due esperimenti molto interessanti che confrontano due birre prodotte con lo stesso processo, variando l’acidificazione in fase di ammostamento e sparge. Il primo esperimento è del 2016, a firma di Malcolm Frazer. Il secondo esperimento è del 2019, ideato e condotto da Cade Jobe nell’ambito della serie The Brü Club.

Sono due esperimenti che mettono a confronto l’acidificazione con acido fosforico rispetto a quella con acido lattico, ma tra i due esperimenti varia la quantità di acido lattico utilizzata, il che torna utile per le nostre considerazioni sulla soglia specifica dell’acido lattico.

Entrambi gli esperimenti riportano nel post le quantità degli acidi utilizzati, ma non specificano i volumi di acqua acidificata. Scaricando il file xml delle due ricette, si ha accesso anche ai volumi di mosto prima e dopo la bollitura. Da qui, con l’aiuto dell’AI, ho calcolato la concentrazione dell’acido lattico aggiunto ai litri iniziali e quella risultante nella birra finita (l’evaporazione concentra l’acido).

Il primo esperimento non ha raggiunto la significatività statistica: 11 assaggiatori su 23 hanno identificato correttamente il campione diverso, mentre ne sarebbero serviti 12. Il secondo ha invece dato un risultato statisticamente significativo (per un pelo), con 12 assaggiatori su 23 che sono stati in grado di distinguere le due birre.

Surprise!

Ora. Sappiamo che questi esperimenti lasciano il tempo che trovano e che due esperimenti non fanno una prova. Sappiamo anche che il confronto è stato fatto tra acido fosforico e acido lattico, non direttamente tra diverse dosi di acido lattico. Però, lasciatemelo dire, il fatto che entrambi questi risultati puntino nuovamente alla soglia limite di 400 ppm come elemento dirimente per percepire l’acido lattico nella birra finita è quantomeno curioso.

Nove dei dodici assaggiatori del secondo esperimento che avevano correttamente identificato la birra hanno affermato di preferire quella acidificata con acido fosforico (quindi, nemmeno tutti). Nessuno ha segnalato off-flavour o acidità sgradevole nella birra scartata; semplicemente, quella acidificata con il fosforico è sembrata più persistente nella chiusura (nel testo dicono che aveva “more back-end flavour”). Chi ha condotto l’esperimento afferma però di non riuscire a distinguerle, alla cieca. Nel primo esperimento qualche assaggiatore ha identificato un paio di off-flavour ma in entrambe le birre, quindi non si tratta di un elemento differenziante dal punto di vista dell’utilizzo dell’acido lattico.

Quindi, se c’era qualche differenza percepibile era molto sottile, non certo un carattere sgradevole di acido lattico o il famoso “tang” citato nel testo di Brungard (ma non solo da lui).

Tutto chiaro, e ora?

Siamo arrivati al verdetto, che non c’è. Alla fine di questo lungo viaggio, non sento di poter trarre conclusioni solide né in un senso né nell’altro.

Ci sono diversi indizi che fanno pensare che l’aggiunta di acido lattico, sopra una certa soglia, possa avere un impatto organolettico sulla birra finita. Ma sulla quantificazione di questa soglia e, soprattutto, sull’effetto qualitativo di questo impatto, la situazione è molto sfumata, direi anche piuttosto confusa.

Una parte di questa confusione nasce, a mio avviso, già dalle fonti di riferimento. Brungard cita Briggs per la soglia delle 400 ppm, ma sul fatto che l’acido lattico possa dare un “tang” distintivo non cita alcuna fonte. L’affermazione “lactic acid can produce a distinctive ‘tang’ in the flavor profile at high concentration” (ripresa anche da Palmer nel suo libro Water) mi sembra un po’ buttata lì, poco precisa rispetto ad altre considerazioni del testo, molto specifiche e ben documentate.

Inoltre non sono riuscito a capire la motivazione dei due valori indicati da Brungard per la concentrazione limite dell’acido lattico (1 mL/gal, cioè 0,26 mL/L, che nella stessa frase diventano poi 0,37 mL/L). Senza nulla togliere a Brungard, per me un mito assoluto che seguo da sempre, credo che la trattazione di questo specifico aspetto non sia stata sufficientemente approfondita.

Mi sembra azzardato anche traslare la soglia delle 400 ppm direttamente sulle aggiunte di acido lattico in mash e sparge, perché quella soglia deriva probabilmente da esperimenti in cui l’acido lattico è stato aggiunto direttamente alla birra, in un contesto diverso da quello delle aggiunte in mash e sparge.

In ogni caso, sembrerebbe che le famose 400 ppm si riferiscano effettivamente alla quantità di acido lattico aggiunta alla birra, non alla concentrazione totale di acido lattico presente nella birra finita. È così nell’esperimento di Engan e in quello di Troester, è plausibile lo sia anche negli altri visto che la soglia torna.

Quali indicazioni possiamo quindi concretamente dedurre per chi usa l’acido lattico per correggere l’acqua di produzione, come faccio io con quella di Roma?

Personalmente, continuerò a usare l’acido lattico come fatto finora, senza troppi patemi. Come ho già scritto, arrivo spesso a valori vicini a 0,8 mL/L, ben oltre quella fatidica soglia. Non ho mai percepito, nella birra finita, nulla che assomigliasse a un off-flavour riconducibile all’aggiunta di acido lattico. C’è da dire che non ho fatto assaggi alla cieca di confronto, ma diciamo che difetti evidenti derivanti dall’acido lattico non mi pare di averne percepiti. Tra l’altro, io uso acido lattico all’80% e non all’88% come quello citato nei vari articoli di Brungard e usato negli esperimenti di Brülosophy: nel mio caso, per raggiungere la soglia limite, la dose di acido è leggermente più alta.

Non mi convince nemmeno l’idea di ricorrere sistematicamente all’osmosi per alleggerire l’acqua solo per ridurre le aggiunte di acido. Il tempo e, soprattutto, l’acqua sprecata nel processo di filtrazione hanno un costo che, a mio personalissimo avviso, vale la pena sostenere solo in casi eccezionali, quando serve davvero un’acqua molto leggera; ad esempio, per brassare una Helles delicata, dove ogni piccola sfumatura organolettica può fare la differenza e magari, ma non lo so, un eccesso di acido lattico potrebbe avere un impatto sul profilo della birra finita. Continuerò, per la maggior parte delle cotte, a usare acqua di Roma filtrata con carbone attivo, solo per togliere cloro e similari.

Potrei iniziare, o meglio, riprovare a usare acido fosforico per l’acidificazione, visto che è abbastanza reperibile e non eccessivamente costoso. Lo avevo usato anni fa, ma poi non l’ho più trovato disponibile nei soliti store online per l’homebrewing e sono tornato al lattico senza notare differenze.

Anche se restano ancora molti dubbi, possiamo essere certi di una cosa: quando si parla di percezioni sensoriali, difficilmente il risultato è bianco o nero. Le sfumature sono moltissime e vanno interpretate con attenzione, studiando e validando le fonti, ma anche usando i nostri sensi e facendo tesoro dell’esperienza pratica.

È possibile che usare molto acido lattico porti una particolare sfumatura nella birra che qualcuno potrebbe percepire. Ma da qui a farne una crociata, una regola generale, un dogma, anche no.

Non sto dicendo che Brungard, Palmer e gli altri abbiano posto questo limite come un dogma, non è così. Ma capita spesso, tra gli homebrewer e anche tra i birrai, di mettersi in testa convinzioni definitive solo perché mio cugino ha detto che l’acido lattico ha un sapore sgradevole, perché la boccetta puzza oppure, peggio ancora, perché l’intelligenza artificiale ha sputato fuori il limite delle 400 ppm citando Brungard. Non sia mai che poi uno vada a leggersi davvero l’articolo di Brungard.

Caso chiuso, con riserva. Alla prossima crociata.