Optimizing craft beer production in the Basque Country: The impact of native yeasts and water quality
- Autores: María Eugenia Iturritxa Vélez del Burgo
- Directores de la Tesis: María Jesús Torija Martínez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eva María Valero Blanco (presid.), Gema Beltrán (secret.), Roberto Pérez Torrado (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Enología y Biotecnología por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El éxito de la cerveza artesana en el País Vasco puede atribuirse a varios factores: i) la creciente demanda de variedad de estilos cerveceros ofrecidos por los cerveceros artesanos en contraste con el predominio de la lager, el estilo principal y casi exclusivo producido por las grandes cerveceras, ii) la inversión relativamente baja necesaria para la elaboración de cerveza en pequeña escala, y iii) las eficaces estrategias de comercialización empleadas por estos pequeños productores, incluida la creación de nuevas marcas, botellas y etiquetas para distinguirse de los competidores y atraer a sus clientes objetivo.
En este contexto, la idea de este proyecto de tesis surgió con el objetivo de desarrollar herramientas que proporcionen al sector un conocimiento más profundo de dos ingredientes clave de la cerveza, el agua y las levaduras locales. Estas herramientas podrían ayudar a crear productos de alta calidad, con una entidad propia y en consonancia con la filosofía de utilizar materias primas locales y sostenibles (productos de kilómetro cero) para contribuir a la bioeconomía de la región.
La composición y la calidad del agua no solo influyen en el proceso de elaboración, sino que también afectan el sabor y la calidad de la cerveza final. El agua también es crucial en varios procesos de producción, como la limpieza, el enjuague, el malteado, la pasteurización, la generación de vapor y la gestión del CO2. Comprender la composición del agua y su variación espacio-temporal es clave para implementar estrategias de gestión efectivas. Este estudio tuvo como objetivo monitorizar la evolución espacio-temporal de seis variables del agua (pH y concentraciones de calcio, magnesio, sodio, cloruro y sulfato) relevantes para el proceso cervecero en el País Vasco entre 2019 y 2023. Se analizó la composición química y la calidad del agua de la región para definir sus tendencias espacio-temporales y generar un sistema visual que permitiera mejorar la comprensión de este componente esencial. Se utilizaron herramientas de cubo espaciotemporal para desarrollar un sistema para visualizar la variación de estos seis parámetros clave, que impactan significativamente en el proceso de elaboración de la cerveza.
Este estudio proporciona un marco para comprender las variaciones en la composición del agua, que es esencial para seleccionar las ubicaciones óptimas de las cervecerías, determinar los estilos de cerveza apropiados e implementar los tratamientos de agua necesarios.
La selección de nuevas cepas de levadura como forma de crear aromas y sabores innovadores en la cerveza, así como el uso de cepas locales para promover los ingredientes de proximidad en su elaboración, es un tema de creciente interés en el sector de la cerveza artesanal. Por ello, se analizó la capacidad cervecera de setenta y seis aislados silvestres de Saccharomyces y no-Saccharomyces obtenidos de ecosistemas forestales y de viñedos y se comparó con la de dieciocho cepas de levaduras comerciales, consideradas como controles. Se estableció un sistema de cribado en microvolúmenes para perfilar la actividad enzimática, la utilización de los azúcares del mosto y el efecto de los ácidos del lúpulo y el etanol en el crecimiento de los diferentes aislados. Este método permitió estudiar un gran número de muestras, consiguiéndose una caracterización asequible y rápida en un período de tiempo relativamente corto.
Las levaduras silvestres autóctonas de los ecosistemas forestales representan una interesante fuente potencial de organismos de control biológico en sinergia con los materiales forestales tolerantes a enfermedades. Las levaduras tienen una combinación de mecanismos competitivos y bajos requisitos, lo que las hace ideales para su aplicación biotecnológica como agentes de biocontrol. El objetivo de este estudio fue aumentar el número de candidatos para el biocontrol de Fusarium circinatum y Diplodia sapinea, dos patógenos del pino. Las actividades enzimáticas y antagónicas de los candidatos a biocontrol se evaluaron utilizando diferentes métodos de cribado, en los que se midió el impacto directo sobre el crecimiento del patógeno, así como algunas propiedades como la degradación de celulosa y lignina, la tolerancia a biocidas, la producción de compuestos volátiles o el efecto del hierro, que pueden ser de interés en procesos biotecnológicos relacionados con el manejo de enfermedades forestales.
Finalmente, se ha reportado recientemente que las bacterias pueden usar a las levaduras como hospedadoras para su supervivencia. En este estudio se analizó la presencia de bacterias ocultas en forma de endobacterias dentro de levaduras silvestres aisladas de ecosistemas naturales. Además, estudiamos si las aplicaciones biotecnológicas alteraban significativamente estas comunidades bacterianas. Para ello, analizamos la microbiota presente en 28 cultivos axénicos de levaduras silvestres, seleccionadas por sus potenciales aplicaciones cerveceras y de biocontrol y recolectadas en hábitats de Quercus y Vitis, así como la microbiota asociada a estas cepas tras la fermentación del mosto de cerveza. Los resultados se basaron en el estudio de sus metagenomas de amplicones del gen 16S del ARN ribosomal.
A partir de este estudio se obtuvieron los siguientes resultados: La composición del agua en la Comunidad Autónoma del País Vasco presenta una homogeneidad relativa, atribuible a las características geológicas locales y a los procesos de tratamiento del agua. Esta uniformidad en el contenido mineral del agua potable, particularmente en aquellos casos con bajo contenido mineral, puede ser ventajosa, ya que permite una flexibilidad significativa en la producción de cerveza. Esto se logra mediante el ajuste de la composición mineral del agua en función del estilo de cerveza a elaborar.
En el estudio realizado en los ecosistemas de robledales y viñedos del País Vasco, se aislaron un total de 76 cepas de levaduras silvestres, que incluyeron especies de Saccharomyces y no Saccharomyces. Ambos ecosistemas demostraron ser fuentes únicas y no explotadas de levaduras silvestres, con aplicaciones potenciales en diversos procesos biotecnológicos, tales como la fermentación cervecera y biocontrol de patógenos.
El protocolo de cribado rápido desarrollado permitió la obtención de una huella bioquímica inicial tanto para levaduras silvestres como comerciales, facilitando la evaluación de su diversidad funcional y la selección de aislados dependiendo de los objetivos específicos. Este método resulta especialmente útil cuando se gestionan grandes cantidades de aislados, acelerando la selección de los candidatos óptimos.
En cuanto a la fermentación de mostos, tres aislados de Lachancea thermotolerans (uno proveniente de uva y dos de roble) demostraron un notable potencial y adaptabilidad para fermentar diferentes estilos de mosto. Además, se identificaron cinco aislados de levaduras con propiedades prometedoras para el control biológico de F. circinatum y D. sapinea. Estos incluyeron un aislado de Vitis vinifera, perteneciente a Torulaspora delbrueckii y cuatro aislados de ecosistemas de roble nativos, pertenecientes a Saccharomyces paradoxus y Kluyveromyces dobzhanskii.
Finalmente, este estudio demostró la presencia de comunidades endobacterianas en las cepas de levadura, provenientes tanto de Vitis como de Quercus. Además, se observó que estas comunidades bacterianas coevolucionar con las cepas de levaduras, estando su desarrollo influenciado por factores ambientales. La presencia de estas comunidades endobacterianas en cultivos de laboratorio y en experimentos de elaboración de cerveza sugiere que las levaduras silvestres pueden actuar como reservorios o nichos para estas comunidades bacterianas, cuya biodiversidad parece estar influenciada por los procesos biotecnológicos.
