La fermentación del vino: del lagar a la botella

Francisco Javier Andrés Pordomingo »

El ser humano ha estado desde los tiempos más remotos en contacto con procesos químicos y ha incorporado estos procesos a su vida cotidiana. Desde hace muchos siglos se elaboran productos para el consumo humano como el pan, la cerveza o el vino, y tanto su expansión como su difusión y perfeccionamiento en la elaboración han avanzado paralelos a la historia del hombre.

Concretamente en el caso del vino se han encontrado restos de viñedos cultivados en el Cáucaso con una antigüedad aproximada de 7.000 años. La referencia más antigua sobre el vino parece pertenecer al Antiguo Testamento vinculada al patriarca Noé, e históricamente aparece documentada la relación entre el vino y la cultura humana en las civilizaciones griega y romana como muestra esta cita del griego Tucídides, considerado el primer historiador: “Las gentes del Mediterráneo empezaron a emerger del barbarismo cuando aprendieron a cultivar el olivo y la vid”.

La química en el tiempo y el espacio

Enlazando con la introducción anterior el hombre ha estado elaborando el vino sin tener conocimiento de los procesos químicos que se daban en los caldos, y de algún modo, eso sucede también hoy en día. Por supuesto las grandes bodegas que elaboran vinos con fines comerciales tienen pleno conocimiento de las reacciones químicas que tienen lugar en esos procesos de elaboración e incorporan profesionales cuya labor es favorecer las condiciones de las reacciones beneficiosas y ralentizar o dificultar las reacciones negativas, pero también se elabora vino de forma artesanal en multitud de pueblos de nuestra geografía. Raro es encontrar una casa en nuestro entorno rural que no cuente con un lagar y una bodega particulares donde hoy en día también se dan esos procesos químicos “fabricando” vinos caseros siguiendo las actividades que tradicionalmente realizaban nuestros antepasados, sin importar tanto el conocimiento de la naturaleza química del proceso.

Tal como concebimos hoy en día el estudio de la materia por la ciencia química, está plenamente aceptado que la materia es discontinua y formada por átomos. La ciencia ha elaborado también una serie de modelos para explicar cómo son esos átomos y cuáles son las reacciones entre ellos. Según esto entendemos la química invariable en el universo y en el espacio – tiempo: un átomo de hidrógeno es igual tanto en la superficie terrestre como en el sol, y las moléculas reaccionarán entre sí lo mismo en la actualidad que en épocas pasadas. Las reacciones que se producían en el mosto y formaban moléculas con radicales alcohólicos y moléculas de dióxido de carbono que escapaban de la mezcla, serían observadas por los primeros productores y explicadas como una ebullición que tenía lugar en el interior del líquido. La palabra fermentación parece provenir del latín fervere que significa hervir.

Hay que esperar hasta mediados del siglo XIX para que Louis Pasteur apunte la conexión que existe entre las levaduras y el proceso de fermentación donde estas parecen actuar de catalizador y mediador para convertir las moléculas de azúcar en alcohol. No es hasta principios del siglo XX que el descubrimiento de la vía de Embden–Meyerhof contribuye a la comprensión de los complejos procesos químicos que se dan en esa conversión de las moléculas de glucosa en etanol.

Fermentación espontánea

El primer proceso químico que tiene lugar en la producción de vinos consiste en una fermentación espontánea llevada a cabo por cepas de levaduras. Estas levaduras se encuentran en la piel de la uva y su crecimiento se debe a factores ambientales como temperatura y humedad y otros como grado de madurez del fruto o su estado de salud (si no está afectado de hongos u otras enfermedades de la planta). Estas levaduras endémicas son de gran importancia pues son responsables de las características organolépticas típicas de cada zona vinícola. Varias especies intervienen en esta primera fase de la fermentación espontánea, que dura dos o tres días tras los cuales las levaduras mueren según se van produciendo moléculas de etanol; de la segunda fase se encargan especies tolerantes al etanol, como la Saccharomyces cerevisiae, y la fermentación prosigue con más fuerza. Se ha demostrado que la S. cerevisiae apenas está presente en las bayas antes de la maduración por lo que se ha pensado en la necesidad de un vector para moverse como pueden ser los insectos.

Básicamente la reacción que provocan estas levaduras consiste en transformar el azúcar en alcohol. En el mosto concretamente se trata de moléculas de glucosa, que es una hexosa cuya fórmula empírica es C₆ H₁₂ O₆ que acabará produciendo etanol CH₃–CH₂OH.

C₆H₁₂O₆ + 2 P_i + 2 ADP + 2 NADH + 2H⁺ → 2 CH₃–CH₂OH + 2 CO₂ + 2 ATP + 2 NAD

El primer paso consiste en una glucolisis, una ruptura de la molécula de glucosa que formará dos aniones piruvato, CH₃–CO–COO^– . Para que se dé esta reacción es necesario el concurso de enzimas, al igual que en la respiración celular, concretamente de nicotinadenindinucleótido (NAD⁺ forma oxidada, NADH forma reducida), coenzima implicado en transvase de electrones, y de adenosindifosfato, ADP (responsable del aporte o acúmulo de energía). En las siguientes imágenes se describen esquemáticamente los pasos de las reacciones: la molécula de glucosa (en representación lineal y no en forma hexagonal) gracias al concurso de los nucleótidos antes mencionados da 2 moléculas de ácido pirúvico, que perdiendo dos protones se convierte en piruvato. La producción de CO₂ se da cuando el piruvato se transforma en acetaldehído, y posteriormente este se reduce y da una molécula de etanol. Por cada molécula de glucosa se forman dos de etanol y se desprenden dos de dióxido de carbono.

Efectivamente, en esta reacción se desprende CO₂, y también se desprende energía en forma de calor, es por tanto una reacción exotérmica. Parte de esa energía se acumula en las moléculas ATP (los enlaces fosfodiéster de esta molécula son altamente energéticos) y son usados por las levaduras para su metabolismo. También se producen otros subproductos en menor medida como pueden ser otros tipos de alcoholes (butanol, isobutanol, propanol…), ácidos (tartárico…) pero el más importante a nivel comercial es el dióxido de carbono, pues gracias a él se elaboran los conocidos vinos espumosos (cavas, champagne, vinos de aguja…). Fermentando en recipientes a presión constante, en este caso botellas de vidrio cerradas herméticamente, las moléculas de dióxido de carbono forman burbujas dentro del líquido y al abrirlo y perder presión se liberan arrastrando consigo parte del alcohol.

Fermentación maloláctica

Posterior e independientemente de la fermentación espontánea tiene lugar una segunda fermentación o fermentación maloláctica cuya responsabilidad se debe a las bacterias lácticas que poseen los caldos. Hay varias especies presentes en la bodega pero predomina la Oenococcus oeni. Principalmente se reduce la acidez y se consigue un mejor perfil sensorial de los vinos, elaborando caldos de más calidad, sobre todo los tintos. El proceso que tiene lugar consiste en producir ácido láctico del ácido málico, el cual se encuentra presente de forma natural en las uvas (y en otras frutas) y es responsable de su color verde y sabor ácido. Si no se controla esta fermentación puede tener consecuencias negativas, pues puede alterar el producto final de un modo perjudicial. La fórmula empírica de la molécula de ácido málico es C₄H₆O₅ y su fórmula desarrollada COOH–CH₂–CHOH–COOH:

El ácido láctico es C₃H₆O₃ y su fórmula molecular CH₃–CHOH–COOH:

Y la reacción que se produce de forma simplificada es:

HOOC–CH₂–CHOH-COOH ⟶ CH₃–CHOH–COOH + CO₂

Al igual que sucede en la fermentación alcohólica, para que se produzca la fermentación maloláctica es necesario el concurso de nucleótidos y enzimas malolácticos (EML) y lo que realmente tiene lugar es una conversión del L-malato en L-lactato.

(Tanto el málico como el láctico tienen geometrías diferentes dependiendo de la posición de sus radicales, son, por tanto, moléculas con propiedades ópticas y en este caso la reacción se produce entre moléculas L- en lugar de D-)

Para una producción vinícola de calidad no es beneficiosa una concentración de ácido excesivamente baja pues el vino pierde carácter si es poco ácido y un Ph elevado podría favorecer el crecimiento de bacterias perjudiciales.

El proceso siguiente a estas dos reacciones es una fermentación acética (que degrada el vino) llevada a cabo gracias al concurso de la bacteria acetobacter, que consiste en la conversión del alcohol etílico resultante de la fermentación espontánea en ácido acético o etanoico: CH₃–COOH. Simplificada sería:

CH₃–CH₂OH + O₂  ⟶ CH₃–COOH + H₂O

En uno de los principales países productores de vino en el mundo, con 70 Denominaciones de Origen diferentes y donde la cultura del vino está tan extendida es necesario, a mi entender, conocer aunque sea de un modo aproximado, cuáles son los procesos naturales que se suceden desde el lagar hasta la botella para poder degustar caldos de tanta calidad, y ser conscientes de ello al catar la próxima copa

Referencias bibliográficas

Bibliografía del artículo «La fermentación del vino: del lagar a la botella» – Doblenlace