Por Duan Ceola, químico, beer sommelier investigador y estudiante de máster en Química Analítica con proyectos de investigación relacionados con el lúpulo nacional, coordinado y, profesor en Escola Superior de Cerveja e Malte.
Lúpulo, Humulus lupulus,contiene dos grandes grupos de ácidos orgánicos, las humulonas, también conocidas como ácidos alfa, y las lupulonas, conocidas como ácidos beta. Estos dos ácidos orgánicos están formados por una mezcla de tres grandes homólogos denominados co-, n- y ad-. También hay tres homólogos más pequeños conocidos como post-, pre- y adpre-, sin embargo, estos homólogos de los ácidos del lúpulo se encuentran en el lúpulo seco en concentraciones muy bajas, normalmente inferiores a 0,2%. Recientemente se ha descubierto un cuarto homólogo de los ácidos alfa y beta presentes en el lúpulo, denominado aceto-.
El lúpulo desempeña un papel importante en la elaboración de la cerveza, a la que aporta amargor, aroma, espuma y una acción antibacteriana y antioxidante. A los cerveceros les interesan sobre todo los alfaácidos, ya que se isomerizan térmicamente en iso alfaácidos cuando se someten a temperaturas superiores a 70 °C y son la principal sustancia amarga de la cerveza. Aunque los ácidos beta son los más antibacterianos de todos los ácidos del lúpulo, normalmente no se encuentran en la mayoría de las cervezas debido a su apolaridad y baja solubilidad en la cerveza.
Aunque los cerveceros saben desde hace siglos que el lúpulo aporta amargor a la cerveza, fue en 1953 cuando Rigby y Bethune descubrieron y demostraron que los ácidos alfa se isomerizan en iso alfa ácidos y que los iso alfa ácidos son los principales responsables del amargor de la cerveza. También identificaron correctamente la estructura molecular de los tres principales homólogos, co-, n- y ad-. Unos años más tarde, en 1958, Verzele contribuyó a la ciencia de la composición del lúpulo descubriendo congéneres de menor concentración, descritos como post-. En 1962, Rillaers y Verzele descubrieron otro nuevo ácido alfa menor, el pre-. Décadas más tarde, en 2004, Zhang identificó un nuevo ácido alfa y beta denominados adprehumulona y adprelupona. En este artículo informo sobre el descubrimiento de un nuevo ácido alfa y beta que se encuentran en el lúpulo, llamados acetohumulona y acetolupulona.
La figura 1 muestra la estructura molecular de todos los ácidos alfa y beta conocidos hasta la fecha.
Figura 1: congéneres químicos de las moléculas de ácidos alfa y beta.
Lo que diferencia a los homólogos de los ácidos alfa y beta es el grupo acilo o cadena lateral R. Hay pruebas que sugieren que el grupo acilo deriva de aminoácidos hidrófobos, pero se necesitan más estudios para confirmar esta teoría. El aminoácido leucina puede explicar la cadena lateral isobutilo de la humulona y la lupulona, la valina la cadena lateral isopropilo de la cohumulona y la colupulona, y la isoleucina la cadena lateral sec-butilo de la adhumulona y la adlupulona.
Además, el aminoácido alanina puede explicar las cadenas laterales de la humulona aceto y la lupulona aceto. Sin embargo, no hay aminoácidos codificantes o proteinogénicos que puedan explicar los congéneres (géneros de la misma especie química) de la cadena lateral para los ácidos alfa y beta. Por lo tanto, es más probable otro mecanismo, o que estas cadenas laterales procedan de aminoácidos no codificantes o no proteinogénicos, pero dejaremos este tema para un futuro artículo.
Es importante señalar que las cadenas laterales, R, se forman durante las etapas iniciales de la biosíntesis y antes del último paso, la oxidación (que forma ácidos alfa) o una reacción llamada prenilación (que forma ácidos beta). Por lo tanto, si alguien descubre un nuevo homólogo para los ácidos alfa, debe existir un homólogo correspondiente para los ácidos beta y viceversa.
Para descubrir estas dos nuevas moléculas se utilizó la cromatografía líquida de alta resolución, que consiste básicamente en un análisis cuantitativo en forma de Cromatografía en Columna que bombea una mezcla de muestra o analito en un sistema de disolvente comúnmente conocido como Fase Móvil al caudal especificado a través de una Columna que contiene la Fase Estacionaria. La separación del analito tiene lugar basándose en la interacción del analito con la fase móvil y la fase estacionaria. El HPLC utilizado en el descubrimiento tiene un detector de matriz de diodos, que permite observar los espectros UV de cada pico (correspondiente a una molécula). Tras descubrir estas dos nuevas moléculas, era necesario confirmar su presencia y estabilidad. Para ello, se estudió la estructura molecular de la aceto humulona y la aceto lupulona, según los trabajos relacionados con la patente de Sigg-Grutter y Wild.
Este descubrimiento no es nada nuevo en la ciencia y la investigación del lúpulo. En 1985, Mizobuchi y Sato ya habían proporcionado información convincente sobre la posible existencia de estas dos nuevas moléculas, pero las tecnologías de la época eran demasiado rudimentarias para caracterizar y cuantificar en detalle las dos nuevas moléculas. Además, el descubrimiento no tiene ninguna repercusión significativa en las características sensoriales de la cerveza ni en la composición química del lúpulo, ya que ambas moléculas están presentes en cantidades extremadamente pequeñas.
Creo que este trabajo ha sido sumamente importante para la comunidad científica, pues ha puesto de relieve la necesidad de explorar cada vez más el lúpulo. Los avances tecnológicos también han ayudado al descubrimiento, y lo que queda por delante es el descubrimiento y la caracterización de más moléculas. Su impacto va más allá de la producción de cerveza y la utilización del lúpulo, está directamente relacionado con la ciencia aplicada al lúpulo.
LEKER, Jeremy; MAYE, John Paul. Discovery of Acetohumulone and Acetolupulone a New Hop Alpha Acid and Beta Acid. Journal Of The American Society Of Brewing Chemists, [S.L.], p. 1-6, 23 Jun. 2022. Informa UK Limited. DOI: 10.1080/03610470.2022.2079944.
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