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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2018
Evaluación de una fermentación alcohólica de cubio (Tropaeolum Evaluación de una fermentación alcohólica de cubio (Tropaeolum
tuberosum R&P) con levadura de vinificación para la obtención de tuberosum R&P) con levadura de vinificación para la obtención de
vino de tubérculo vino de tubérculo
Martha Inés Morantes Triana Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Morantes Triana, M. I. (2018). Evaluación de una fermentación alcohólica de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) con levadura de vinificación para la obtención de vino de tubérculo. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/172
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UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Programa Ingeniería de Alimentos
Evaluación de una fermentación alcohólica de cubio
(Tropaeolum tuberosum R&P) con levadura de vinificación para
la obtención de vino de tubérculo
Autora: Martha Inés Morantes Triana
Dirigido por: Ing. Lena Prieto Contreras Msc.
Bogotá DC
2018
2
A Dios y a la Virgen María por guiar mi camino cada instante, con amor, entendimiento,
salud y alegría.
A mis seres queridos; mis padres, hermanos, amigos, por su apoyo incondicional, gracias
por su comprensión y amor.
Martha Morantes
3
AGRADECIMIENTOS
La autora expresa sus agradecimientos a:
Lena Prieto Contreras, Ingeniera Química, Directora de este trabajo de grado, por su
asesoría y amistad.
Roberto Alejandro Blanco, Asistente Académico del Programa de Ingeniería de
Alimentos de la Universidad de La Salle, por su colaboración y orientación.
Edna Liliana Peralta, Directora del Programa de Ingeniería de Alimentos de la
Universidad de La Salle, por su orientación.
Luis Miguel Triviño, Auxiliar de las Plantas Piloto de la Universidad de La Salle, por
su orientación en el manejo de los equipos.
Juan Carlos Poveda, Auxiliar del Laboratorio de Química de la Sede Norte, por su
orientación en el desarrollo de protocolos experimentales.
Además, gracias a cada una de las personas que aportó con su granito de arena y colaboración
en este trabajo de grado y de mi formación como Ingeniera de Alimentos.
4
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11
OBJETIVOS 13
1. MARCO DE REFERENCIA 14
1.1. MARCO TEÓRICO 14
1.1.1. Cubio 14
1.1.2. Fermentación alcohólica 17
1.1.3. Levadura 18
1.1.4. Vino 20
1.1.5. Seguimiento de fermentaciones 23
1.1.6. Equipo fermentadores 24
1.1.7. Situación del vino en Colombia 24
1.2. ESTADO DEL ARTE 25
1.3. MARCO LEGAL 28
1.3.1. Entidades gubernamentales 28
1.3.2. Normas técnicas colombianas 29
2. METODOLOGIA DE EXPERIMENTACIÓN 30
2.1. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL CUBIO 30
2.1.1. Azúcares reductores 30
2.1.2. Proteínas 31
2.1.3. Almidón 31
2.1.4. Humedad y materia seca 32
2.2. FERMENTACION ALCOHOLICA DEL CUBIO 32
2.2.1. Acondicionamiento del cubio 33
2.2.2. Preparación de mosto para la fermentación 33
2.2.3. Fermentación 34
2.2.4. Actividades finales del proceso 36
2.2.5. Balance de materia del proceso de elaboración del vino de cubio 36
2.3. CARACTERIZACIÓN FÍSICA, FISICOQUÍMICA Y SENSORIAL
DEL VINO DE TUBÉRCULO OBTENIDO
37
2.3.1. Grado alcohólico 38
2.3.2. Extracto seco total 38
2.3.3. Extracto seco reducido 38
2.3.4. Acidez total 38
2.3.5. Acidez volátil 39
2.3.6. Azúcares totales 39
2.3.7. Metanol 39
2.3.8. Color Método Hunter 39
5
2.3.9. Densidad con picnómetro 40
2.3.10. pH 40
2.3.11. Evaluación estadística 40
2.3.12. Prueba sensorial. 40
3. ANALISIS DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES 42
3.1. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL CUBIO 42
3.1.1. Azúcares reductores 42
3.1.2. Proteína 43
3.1.3. Almidón 44
3.1.4. Humedad y materia seca 46
3.2. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL CUBIO 46
3.2.1. Acondicionamiento del cubio 46
3.2.2. Preparación de mosto para la fermentación 47
3.2.3. Fermentación 48
3.2.4. Actividades finales del proceso 50
3.2.5. Balance de materia del proceso de elaboración del vino de cubio. 51
3.3. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA, FÍSICA Y SENSORIAL
DEL VINO DE TUBÉRCULO OBTENIDO
53
3.3.1. Grado alcohólico del vino de cubio 53
3.3.2. Extracto seco total del vino de cubio 53
3.3.3. Extracto seco reducido del vino de cubio 54
3.3.4. Acidez total del vino de cubio. 55
3.3.5. Acidez volátil del vino de cubio. 56
3.3.6. Azúcares totales del vino de cubio 57
3.3.7. Metanol del vino de cubio 58
3.3.8. Color del vino de cubio 58
3.3.9. Densidad del vino de cubio 61
3.3.10. pH del vino de cubio. 62
3.3.11. Evaluación estadística de la caracterización del vino de cubio 63
3.3.12. Prueba sensorial del vino de cubio. 63
CONCLUSIONES 66
RECOMENDACIONES 68
REFERENCIAS 69
ANEXOS 77
6
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Taxonomía del cubio 14
Tabla 2. Composición fisicoquímica del cubio 15
Tabla 3. Requisitos específicos de vinos de fruta 22
Tabla 4. Variables de pre licuefacción y pos licuefacción 34
Tabla 5. Variables de sacarificación 34
Tabla 6. Parámetros propuestos para la fermentación 35
Tabla 7. Formato perfil sensorial del producto 41
Tabla 8.
Recolección de datos que presenta el panel sensorial según
ponderación
41
Tabla 9. Azúcares reductores en cubio fresco blanco variedad ojo morado 42
Tabla 10. Proteína en cubio fresco blanco variedad ojo morado 43
Tabla 11. Almidón en cubio fresco blanco variedad ojo morado 45
Tabla 12. Humedad y materia seca en cubio fresco blanco variedad ojo
morado
46
Tabla 13. Variables modificadas para prelicuefación y poslicuefación 48
Tabla 14. Variables modificadas de sacarificación 48
Tabla 15. Parámetros modificados para la fermentación 48
Tabla 16. Resumen del balance de materia del proceso de vino de cubio 52
Tabla 17. Extracto seco total en muestras de vino 54
Tabla 18. Extracto seco reducido en muestras de vino 54
Tabla 19. Acidez Total en muestras de vino 55
Tabla 20. Acidez volátil en muestras de vino 56
Tabla 21. Azúcares totales del vino de cubio 57
Tabla 22. Datos de colorimetría de muestras de vino 59
Tabla 23. Densidad de las muestras de vino 61
Tabla 24. pH de las muestras de vino 62
7
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Accesiones de cubios de la colección Central de la Universidad
Nacional de Colombia
16
Figura 2. Distribución de raíces andinas en municipios del departamento de
Boyacá
17
Figura 3. Fermentación alcohólica a partir de glucosa 18
Figura 4. Diagrama de elaboración de vino de fruta 23
Figura 5. Biorreactor con sus partes 24
Figura 6. Curva de calibración de contenido de azúcares reductores 31
Figura 7. Curva de calibración proteínas 31
Figura 8. Biorreactor Bioflo110® 35
Figura 9 . Proceso de elaboración de vino 37
Figura 10. Prueba para azúcares reductores 42
Figura 11. Curva de calibración para determinación de almidón 45
Figura 12. Cubios seleccionados para la fermentación alcohólica 47
Figura 13. Variables en la fermentación alcohólica del cubio 49
Figura 14. Filtración de laboratorio para las muestras del mosto de cubio 51
Figura 15. Pruebas de sedimentación de muestras de vino 51
Figura 16. Muestras de vino para clasificación de color 59
Figura 17. Muestra de vino y etiqueta propuesta 59
Figura 18 Muestras de vino 63
Figura 19. Panel sensorial 64
8
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A Ficha técnica de la enzima alfa- amilasa 77
Anexo B. Característica de la levadura Saccharomyces bayanus safale US 05 81
Anexo C. Ficha técnica de la enzima Glucoamilasa amylase AG 300L 82
Anexo D. Ficha de clasificación de vino de uvas 83
Anexo E. Indicador de parámetros para realizar el test de cata de vino
84
Anexo F. variables en la fermentación alcohólica del cubio 85
Anexo G. Resultados experimentales 86
Anexo H. Cálculos con resultados experimentales 88
Anexo I. Resultados de la evaluación estadística 91
9
GLOSARIO
Melloco: palabra de la etimología del quechua millucu que significa planta herbácea
con hojas acorazonadas y flores amarillentas; produce un tubérculo comestible; se
cultiva en zonas andinas de clima frío.
Mashua: corresponde al nombre peruano dado al tubérculo Tropaeolum tuberosum
R&P originario de los andes centrales.
Levadura: denominación general a diferentes hongos microscópicos y unicelulares,
que se reproducen gracias a la división o gemación, y que producen ciertas enzimas
que generan la fermentación de los hidratos de carbono y por caso producen diferentes
sustancias.
Cepa vinícola: es una especie que solo se puede propagar por esqueje leñoso o del
tronco de la vid, por acodo, injertó o de púa. Cepa que le da el carácter varietal al
vino, que incluye sabor, olor, textura.
Carácter varietal: definición para indicar que el 80% procede de la misma cepa.
Mosto: todo sustrato fermentable, obtenido a partir de frutas, cereales o de otros
productos naturales; ricos en carbohidratos susceptibles de transformarse en etanol
mediante procesos fisicoquímicos y bioquímicos. Se le designará por la frase “mosto
de ...” seguida del nombre de la fruta o sustancia de la cual proviene.
Etanol o alcohol etílico: Es un producto químico orgánico sintético, es un líquido
incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C, su fórmula química es
CH3-CH2OH, es un componente activo esencial de las bebidas alcohólicas, así mismo
es una de las materias primas importantes para la síntesis. Puede obtenerse a través
de dos procesos de elaboración: la fermentación o descomposición de los azúcares
contenidos en distintas frutas, y la destilación, la cual consiste en la depuración de las
bebidas fermentadas
Vino generoso: vinos de más de 13º ó 14º de alcohol, a muchos se les añade más
alcohol. Suelen ser dulces, pero también los hay secos.
10
RESUMEN
El cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) es un alimento ancestral con variedades como lo son:
amarilla con ojos morados, amarilla misia, amarilla con ojos rojos, amarilla jaspeada y blanca
con ojos morados; cultivadas en los Departamentos de Nariño, Cauca, Cundinamarca y
Boyacá. Para este estudio, se trabajó con la variedad blanca con ojos morados por tener mayor
disponibilidad en cultivos. Sin embargo, su consumo es bajo y para evitar su perdida se
propone obtener un vino a partir del cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) variedad blanca
ojo morado, en la Planta Piloto de Frutas y Hortalizas y en el Laboratorio de la Facultad de
Ingeniería de Alimentos empleando el biorreactor BioFlo 110®. Para aprovechamiento de
sus propiedades y características únicas debido a su elevado contenido de proteínas,
carbohidratos, fibra, ácido ascórbico y glucosinolatos aromáticos. Se determinaron por
análisis físico y fisicoquímico en donde los azúcares reductores en el cubio fueron de
2,18±0,002%, proteínas de 4,48 ± 0,064%, almidón de 1,68±0,015 %, se establecieron para
el esquema de fermentación una ecuación hipotética para realizar el mosto. El vino posee
buenas características en cuanto a acidez total de 7,21±0,029 g/L y acidez volátil 5,90±0,009
g/L evitando alteraciones, con grado de alcohol de 15°GL, pH de 4,585 ± 0,0018, consiguiendo
un vino agradable en sabor y aroma medido por el grado de aceptabilidad de acuerdo a un
panel sensorial además de tener un buen rendimiento de 139,76 % en comparación del vino
de uva que está en un 70 a 80 % de rendimiento.
Palabras claves: Cubio, vino de tubérculo, levadura, vinificación, enología
11
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El cubio es un alimento ancestral originario de los Andes. Actualmente, en el mundo hay una
tendencia que revaloriza los alimentos saludables, junto a sus procesos culturales. El hecho
de redescubrir alimentos de la antigüedad o probarlos de otras culturas es uno de los caminos
hacia la búsqueda de nuevos sabores, texturas y nutrientes. En este escenario se genera una
demanda cada vez mayor de productos ancestrales naturales para incorporarlos en las dietas.
Dentro de este grupo de alimentos se ubican, entre otros, las papas andinas y las semillas de
chía y el amaranto, los cuales son factibles de producirse. Dicha tendencia se manifiesta
principalmente en EEUU, Japón y la Unión Económica Euroasiática (UEE). Buscando
incentivar el consumo a nivel nacional y en otros países y dar a conocer los productos
autóctonos de Colombia (FAO, 2014).
De manera que los cultivos andinos que aún subsisten en nuestros territorios, existen gracias
a que han sido resguardados por nuestras comunidades de indígenas y campesinos, volviendo
a retomar la importancia de sus características nutricionales además del rescate del mismo y
generar el consumo de este por las nuevas generaciones, debido a que su sabor no es tan
agradable o apetecible de manera que se buscan alternativas de diseño de nuevos productos
alimenticios elaborados a base de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) que tengan
aceptabilidad por parte de los consumidores evitando la desaparición de su consumo. Según
Cortes (1981): el redescubrimiento de este tipo de alimento olvidado puede contribuir a
disminuir, prevenir y hacernos más resistentes a enfermedades. Además de conservar el
legado de nuestras culturas prehispánicas.
Este cultivo es el menos popular debido a su sabor amargo causado por la presencia de
isotiocianatos liberados por la hidrólisis de los glucosinolatos. Sus principales propiedades
están relacionadas con el contenido de glucosinolatos, así como el contenido de componentes
fenólicos antioxidantes que son importantes para la salud (Ortega et al., 2006 (a, b); Chirinos
et al., 2007).
Para ofrecer una alternativa de solución al contexto del problema planteado anteriormente,
la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de La Salle aprobó la investigación
titulada: “Caracterización agronómica, fisicoquímica, nutricional y procesamiento de una
variedad colombiana de cubio (Tropaeolum tuberosum) para aprovechar sus beneficios
alimentario, insecticida y microbicida”, en la cual trabajan investigadores de los programas
de Ingeniería de Alimentos y Administración de Empresas Agropecuarias, con el objetivo de
rescatar el conocimiento en cuanto a consumo, usos y beneficios para las nuevas
generaciones urbanas y rurales en Colombia, puesto que a medida que transcurre el tiempo
se ha abandonado algunas prácticas tradicionales sobre este cultivo. la cual consume
principalmente los Departamentos de Cundinamarca y Boyacá como especie autóctona de
Colombia. El aprovechamiento en la elaboración del vino, rescataría los componentes del
12
cubio conocido como especie promisoria, sin exigencias para sus cultivos, debido a que es
un alimento potencial por su contenido de vitamina C, hierro, potasio y zinc. Además, este
tubérculo no se ha empleado ampliamente de acuerdo a sus características, usos y
aplicaciones. Por lo tanto, el problema se formuló así: ¿Mediante el desarrollo de una
fermentación alcohólica de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) variedad blanca ojo morado
con levadura de vinificación, se fortalecerá el aprovechamiento de este tubérculo, para la
obtención de un vino como nuevo producto de un alimento ancestral en Colombia? sería una
alternativa novedosa, pues en Perú lo aprovechan debido a que este vino presenta
características medicinales y antibióticas. Además, en otros países andinos, han desarrollado
diversos productos culinarios, de sustitución en productos alimenticios para obtener bebidas,
néctares y productos de panificación (Mikuy et al.,2010). Este esfuerzo de rescatar tubérculos
ancestrales que son cultivados en suelos no exigentes, puede ofrecer productos de buena
calidad nutricional y sensorial además de conservar e incrementar el mercado con estos
productos, solo cambiando su perspectiva de presentación y de sabor, otorgando nuevos y
diferentes productos a base de Tropaeolum tuberosum R&P y aprovechando al máximo sus
características.
13
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la fermentación alcohólica de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) variedad
blanca ojo morado con levadura de vinificación para la obtención de vino de
tubérculo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar el cubio para la elaboración del mosto mediante pruebas
fisicoquímicas.
Desarrollar la fermentación alcohólica del cubio con levadura de vinificación en
un medio líquido.
Determinar las características físicas, fisicoquímicas y sensoriales del vino de
tubérculo obtenido de la fermentación.
14
1. MARCO DE REFERENCIA
1.1 MARCO TEÓRICO
1.1.1 Cubio (Tropaeolum tuberosum R&P). Es un tubérculo andino conocido en
Colombia como cubio y toma diferentes denominaciones, así: Puel en Paez, Pañí,
Mauja, Majua, Mashwa en Guambiano, Apiñu o Añu, en Quechua Isaña en Aymara
(Barrera et al.,2004). A continuación, se presenta en la Tabla 1 su taxonomía.
Tabla 1. Taxonomía del Cubio
División
Subdivisión
Clase
Súper orden
Orden
Suborden
Familia
Género
Especie
Espermatofita
Angiospermas
Dicotiledóneas
Dicifloras
Geraniales (Gruinales)
Geraniínes
Tropaeolaceae
Tropaeolum
Tropaeolum tuberosum
Ruiz & Pav. 1802
Fuente: Grau et al. (2003)
Este tubérculo es una planta anual, herbácea, lisa y brillante en todas sus partes, de tallos
cilíndricos y hábitos rastreros, tiene crecimiento erecto cuando es tierna y de tallos postrados
con follaje compacto cuando madura. Esto le permite competir ventajosamente con las malas
hierbas. Las hojas son alternas, de 3-5 lóbulos, con nervaduras pronunciadas. Las flores son
solitarias de diferentes colores que van de anaranjadas o rojizas, el número de estambres es
variable puede ser de 8-13. El tiempo de duración de la flor abierta varía entre 9 a 15 días. El
fruto es esquizocarpo, el cual produce abundante semilla botánica. Generalmente al igual que
en otros tubérculos andinos ocurre el fenómeno de la fascinación. Los tubérculos de cubio
tienen alrededor del 15% de proteínas, es rico en beta caroteno, en minerales como el K, P,
Fe, Mn, Zn, Cu y tienen propiedades antioxidantes como el ácido ascórbico (vitamina C),
además de proporcionarnos carbohidratos. (Barón et al., 2010)
15
En almacenamiento de éstas, aumenta la dulzura, esto se debe a la hidrolización de los
almidones en azúcar (Villacrés et al., 2009). En la Tabla 2 se observan las cantidades de los
componentes principales del cubio.
Tabla 2. Composición fisicoquímica del cubio
Parámetro Unidad Valor
Humedad % 88,70
Cenizas % 4,81
Proteína % 9,17
Fibra % 5,86
Extracto Etéreo % 4,61
Carbohidrato total % 75,40
Ca % 0,006
P % 0,32
Mg % 0,11
Na % 0,044
K % 1,99
Cu ppm 9,00
Fe % 42,00
Mn ppm 7,00
Zn ppm 48,00
Almidón % 46,92
Azúcar total % 42,81
Azucares
reductores
% 35,83
Energía kcal/100g 440,00
Vitamina
C
mg/100mf* 77,37
Equivalente
Retinol
Eq/100mf 73,56
*mf= materia fresca
Fuente: Villacrés et al. (2009)
Piñeros y Ñustez (2004) clasificaron la colección central de cubios de la Universidad
Nacional de Colombia de acuerdo a sus características fenotípicas teniendo en cuenta la
variación del cubio en el color del tubérculo, forma, características de las yemas y color de
la pulpa. La piel de los tubérculos varía desde el blanco hasta el violeta-purpura muy oscuro,
pasando por el amarillo, naranja, rojo y rosado. La piel puede ser de un solo tono o presentar
manchas y rayas contrastantes con el ápice. Esta colección fue colectada en diferentes zonas
del país, específicamente en Guasca, Junín, Lenguazaque, Paramo de Guerrero, Soacha y
Ubaté en el Departamento de Cundinamarca; Chiquinquirá, Paipa, Saboyá y Tunja en el
Departamento de Boyacá (Colombia) (Piñeros y Ñustez, 2004). En la Figura 1 se observan
algunos genotipos de cubio colombiano.
16
Figura 1. Accesiones de cubios de la Colección Central de la Universidad Nacional de
Colombia
A, Accesión Ttun 14; B, Accesión Ttun 45; C, Accesión Ttun 31; D, Accesión Ttun 25; E, Accesión
Ttun 28; F, Accesión Ttun 1; G,. Accesión Ttun 7; H, Accesión Ttun 29
Fuente: Piñeros y Ñustez (2004)
Cultivo de cubio en Colombia. La planta de cubio es una especie de fotoperiodo de días
cortos 10-12 h de luz, el período vegetativo es de 175-245 días, es decir, de 6 a 8 meses.
Tolera bajas temperaturas que varían de 12 a 14 °C, además el cultivo tolera el frío al
igual que la oca y más que el melloco, siendo estos otros cultivos andinos. Siendo rustica,
razón por la cual puede cultivarse en suelos pobres sin fertilizantes ni pesticidas, aun así,
su rendimiento puede duplicar al de la papa. Además de repeler muchos insectos,
nematodos y otros patógenos; razón por la cual puede cultivarse en suelos no
enriquecidos con abonos, de pH ligeramente ácido entre 5-6, aunque también entre pH
5,3-7,5; sin fertilizantes ni pesticidas. También se cultiva en suelos con abonos orgánicos
o suplementados con una fertilización, para obtener rendimientos superiores a 5 t/ha. Para
la siembra se utilizan entre 900 a 1.300 kg de semilla por hectárea; se debe esperar a que
las lluvias se hayan establecido, lo que ocurre entre octubre y principios de noviembre
(Aguirre et al., 2012).
En los Departamentos de Cundinamarca y de Boyacá se encuentran productores de cubios.
En la Figura 2 se observa la distribución de cosecha de cubios y otras raíces andinas en
algunos municipios del Departamento de Boyacá.
17
Figura 2. Distribución de raíces andinas en municipios del Departamento de Boyacá
Fuente: Aguirre et al. (2012)
1.1.2 Fermentación alcohólica. El proceso de fermentación alcohólica se lleva a cabo para
que un líquido azucarado de manera espontánea, debido a la acción de levaduras, convierta
la glucosa y otros azúcares en producción de dióxido de carbono y de etanol; como se
presenta en la siguiente reacción:
2526126 2COOHH2COHC
La fermentación del vino se encuentra sobre las vides en el período de maduración, pasa al
mosto en la fase de estrujamiento y posteriormente inicia la fermentación del mosto para
transformarlo en vino. En el caso de la preparación de vinos diferentes a la uva, se adiciona
la levadura de vinificación que ha sido aislada previamente. En el proceso fermentativo
alcohólico participan diferentes levaduras como:
Sacaromicetos. Saccharomyces ellipsoideus es una de las levaduras más activas en la
vinificación. Fermenta glucosa, sacarosa y maltosa. Saccharomyces apiculatus tiene
importancia en la fermentación del vino y de la sidra. Sólo fermenta la glucosa. Deja de
reproducirse cuando la concentración alcohólica de un líquido alcanza un 3-4 %. En el
caso de los vinos, cuando se llega a esa concentración empieza a actuar la S. ellipsoideus.
Saccharomyces cerevisiae y Saccharomyces carlsbergensis para desarrollar en el mosto
la fermentación de glucosa, maltosa y sacarosa. La Saccharomyces pastorianus hay 3
variedades, y una de ellas produce vinos de sabor áspero.
La teoría de Meyerhof desde 1934, explica los procesos de la fermentación pues esta
operación empieza con la reacción entre los ácidos gliceroaldehidofosfórico y
dioxiacetonfosfórico que producen simultáneamente ácido fosfoglicérico y ácido D-
glicerofosfórico (Carretero, 2006).
18
En la Figura 3 se presentan las reacciones que se llevan a cabo de la transformación de la
glucosa a alcohol etílico con desprendimiento de dióxido de carbono.
Figura 3. Fermentación alcohólica a partir de glucosa
Fuente: Carretero (2006)
1.1.3 Levadura Saccharomyces bayanus. Levadura del genero Saccharomyces se emplea
principalmente en la elaboración de vino, sidra y en procesos de fermentación alcohólica. Es
una levadura muy relacionada con la Saccharomyces cerevisiae. En donde el proceso de
fermentación alcohólica se lleva a cabo por Saccharomyces, es la transformación de la
glucosa, en donde el piruvato se reduce para formar en etanol y dióxido de carbono . La forma
de las células de Saccharomyces cerevisiae puede ser esférica, elipsoidal, cilíndrica o
sumamente alargada, en agrupaciones de dos, cadenas cortas, racimos o bien sin agruparse,
pueden o no formar un pseudomicelio. La apariencia de las colonias es muy diversa, de color
ligeramente crema o café, de lisas a rugosas, en ocasiones sectorizadas, brillantes u opacas.
Fermentan y asimilan la glucosa y normalmente la sacarosa, la maltosa y galactosa, no así la
19
lactosa. Desde el punto de vista funcional algunas características importantes en las cepas de
levadura son: capacidad de flocular, capacidad de producir alcohol, tolerancia al alcohol,
tolerancia a las altas temperaturas, capacidad y vigor en la fermentación de azúcares.
Tanto la Saccharomyces bayanus como la Saccharomyces pastorianus contienen diversas
cepas, con diferentes características metabólicas, que bien pueden tener un origen híbrido.
En su actual clasificación, tanto la S. bayanus y la S. pastorianus puede haber evolucionado
como especies más complejas. Durante un tiempo se pensó que la Saccharomyces
pastorianus y la S. bayanus eran la misma levadura. La presión selectiva a lo largo del
proceso fermentativo (disminución gradual de los nutrientes y aumento de la concentración
de alcohol en el medio, principalmente) determina la sucesión de las poblaciones microbianas
en el vino. Se favorece el dominio de aquellas especies que presentan el metabolismo
fermentativo más eficiente, principalmente S. cerevisiae, junto con una mayor resistencia
al grado alcohólico. Por ello, esta especie suele ser la que lleva a cabo la mayor parte del
proceso fermentativo (Pretorius, 2000)
Fisiología del crecimiento de levaduras. Las necesidades nutricionales de las levaduras,
buscan medios de cultivo que aporten los elementos necesarios para la síntesis de los
tejidos celulares y para cubrir las necesidades energéticas de las levaduras (Garzón y
Hernández, 2009) como los siguientes:
Carbono. Este elemento es mayoritario en la célula de la levadura, alrededor del 50% en
peso seco. Los compuestos carbonados son utilizados por las levaduras a la vez como
fuente de energía y como fuente de carbono. Entre las fuentes de carbono, los glúcidos
son los más frecuentemente utilizados como hexosas, disacáridos, trisacáridos.
Nitrógeno. Este componente es cuantitativamente el segundo constituyente aportado por
el medio de cultivo. Es utilizado por las células en los aminoácidos, los nucleótidos y
algunas vitaminas. Todas las levaduras, asimilan el nitrógeno en forma de ion amonio,
los cuales pueden ser aportados en el medio por el cloruro amónico, nitrato amónico,
fosfato amónico, y sobre todo el sulfato amónico siendo este el mejor, y al mismo tiempo
aportando el azufre necesario para la síntesis de ciertos aminoácidos.
Fósforo. Este elemento se halla incluido en los ácidos nucleícos y los nucleosidos di y
tri-fosfato. El fosforo es asimilado por la célula en forma de iones orto fosfato (H2PO4).
Las fuentes de fósforo en el medio de cultivo deben estar constituidas por el dihidrógeno
fosfato de potasio (KH2PO4) o por el hidrogenofosfato disódico (Na2H2PO4).
Azufre. El 60% del azufre está incorporado en las proteínas. El 5% en forma de sulfato
inorgánico libre. El resto está en forma de enlaces disulfuro y en aminoácidos sulfurados
libres, así como también está presente en algunas vitaminas. La fuente de azufre más
utilizada en los medios de cultivo es el sulfato amónico.
Potasio. Este elemento mineral es cualitativamente más importante en las levaduras, ya
que a pH ácido el potasio estimula la fermentación y la respiración, además actúa como
20
efecto de numerosas enzimas entre otros. Las fuentes de potasio en los medios de cultivo
son el cloruro potásico y los fosfatos mono y dipotásico.
Magnesio. Es necesario para el buen funcionamiento de muchas enzimas del
metabolismo, así mismo está implicado en las estructuras de los ribosomas, de las
membranas nucleares y ácidos nucleicos. Una carencia de magnesio en la fermentación
alcohólica conlleva a la producción de ácido acético. El magnesio en los medios de
cultivo se encuentra como cloruro o sulfato de magnesio.
Otros Iones. Juegan papel importante en la célula, como: calcio, manganeso, zinc, hierro,
bario, cloruro, sodio.
1.1.4 Vino. Es una bebida con contenido alcohólico, que se obtiene por la fermentación de
los azúcares presentes con acción de una levadura de mostos de uvas o frutas frescas y sanas
o del mosto concentrado de las mismas, que ha sido sometido a las mismas prácticas de
elaboración que los vinos de uva. Según el Ministerio de Salud y Protección Social (2012)
A continuación, se describen algunos tipos de vino que en Colombia se han clasificado así:
Vino tranquilo. Como tinto, blanco o rosado. Sin burbujas y con menos de 15º de
alcohol.
Vino espumoso. Encuentran cava, champagne y otros. Obtienen las burbujas gracias a
una segunda fermentación en botella, o por vino gasificado, al cual se le incorpora gas
artificialmente. Por ejemplo, el vino Lambrusco.
Vino licoroso o generoso. Están los vinos de más de 13º ó 14º de alcohol, a muchos se
les añade más alcohol. Suelen ser dulces (moscatel, Pedro Jiménez, Oporto, entre otros),
pero también los hay secos (fino, manzanilla, amontillado, oloroso).
Vino de frutas aperitivo o compuesto. Aquel elaborado con base mínima de 75 % de
vino de frutas, adicionado o no de alcohol rectificado, adicionado de sustancias
aromáticas, amargas, o mezcla de éstas o sus extractos, o ambos; de origen vegetal. Puede
ser edulcorado con sacarosa, mosto de frutas o mistela y coloreado con los colorantes
permitidos por el Ministerio de Salud. En este vino predomina el carácter de las hierbas
o sustancias aromáticas añadidas.
Vino de frutas quinado. Vino de frutas adicionado, entre otros ingredientes naturales,
de maceraciones o infusiones de quina calisaya o de tintura de quina.
21
Según López (2013) para servir el vino se recomiendan las siguientes temperaturas:
El vino tinto entre 16 y 18ºC. Si la temperatura ambiente es superior, se debe enfriar en
una cubitera con hielo y agua.
El vino blanco entre 12 y 16ºC. Se conserva en refrigerador y se saca un poco antes de
consumirlo (luego se calienta rápido). Los espumosos, se sirven a 8ºC. Recién salidos de
la nevera se mantienen con mucho hielo.
Vinos generosos o licorosos se sirven aún más fríos. A 5 o 7ºC si son secos, y a 4 o 5ºC
si son dulces.
Los siguientes factores influyen en la calidad del vino acorde a López (2013):
Los tipos de vino.
El terreno y el clima del cultivo de la materia prima empleada para el proceso.
La maduración y estado sanitario de la materia prima.
Tecnología en la elaboración de vinos.
Almacenamiento y conservación de los vinos.
Añejamiento y cuidados en el almacenamiento.
Envasado y conservación de los envases.
Aunque la palabra vino se adjudica tradicionalmente a la bebida alcohólica elaborada con
uva, en la actualidad en Colombia y de acuerdo a la Norma técnica NTC 708/1998 se acepta
el término para bebidas elaboradas con otras materias primas, como frutas, mostos u otra
fuente que permita la fermentación alcohólica.
22
En la Tabla 3 se observan las exigencias de calidad para un vino de frutas en Colombia.
Tabla 3. Requisitos específicos de vinos de fruta
Requisitos Valores
Mínimo Máximo
Contenido del alcohol en grados alcoholímetros a 20ºC 6 -
Acidez total expresada como acido tartárico en g/dm3 ( libre de SO2, CO2 y
ácido sórbico) 3,5 10
Acidez volátil expresada como ácido tartárico en g/dm3 ( libre de SO2, CO2 y
ácido sórbico) - 1,2
Metanol en mg/dm3 de alcohol anhidro - 1000
Azúcares totales previa inversión expresados como glucosa, g/dm3
- seco
- Semiseco
- Dulce
0
15,1
50,1
15
50
-
Extracto seco reducido en g/dm3 10
Sulfatos expresados como sulfato de sodio, mg/dm3 2,0
Cloruros expresados como cloruro de sodio, mg/dm3 1,0
Anhídrido sulfuroso total en mg/dm3 350
Ácido sórbico o sus sales de sodio o potasio en mg/dm3,
expresado como ácido sórbico 150
Hierro expresado como Fe en mg/dm3 8,0
Cobre expresado como CU en mg/dm3 1,0
pH 2,8 4,0
Colorantes artificiales Negativo
Fuente: ICONTEC Internacional, Norma Técnica Colombiana NTC 708/1998
A continuación, se describe brevemente o en forma general el proceso de elaboración de
cualquier vino. El proceso comprende las siguientes operaciones (Acuña, 2009):
Recepción. Esta operación se refiere al recibo de materia prima para el proceso y se
determina su peso inicial.
Selección. La materia prima se revisa para que esté libre de picaduras de insectos o
plagas, de daños mecánicos o de otros defectos de calidad.
Lavado. Se realiza para eliminar tierra y materiales extraños como piedras y ajenos a la
materia prima. El lavado puede ser manual o mecánico. En el lavado por inmersión la
materia prima se dispone en una cinta transportadora para moverlos a través del tanque,
estos productos son, por naturaleza, mucho más densos que el agua y se hundirán cuando
se colocan en el tanque con agua.
Troceado o estrujado. Dependiendo de la materia prima se corta o se estruje para que el
proceso de fermentación sea un poco más rápido. Esto también favorece que los
nutrientes queden en contacto con la levadura.
Fermentación. En seguida se prepara el mosto con mezcla de la materia prima
acondicionada, azúcar y levadura de vinificación. La elaboración del vino se realiza
23
mediante la acción de las levaduras, que transforman el azúcar del mosto en el alcohol
del vino junto con otros compuestos.
Trasiego. Esta operación consiste en separar el vino de los sedimentos, heces de las
levaduras y otras partículas enturbiadoras. El vino se trasvasa o se trasiega a recipientes
limpios. En el trasiego se debe tener la precaución de no arrastrar los sedimentos.
Filtración. Operación que consiste en separar el precipitado generado por la acción de
las sustancias clarificantes y se efectúa su operación por medio de diferentes tipos de
filtros como, por ejemplo: de tela, celulosa, porcelana.
1.1.5 Seguimiento de fermentaciones. Se realizó la medición de biomasa en el Biorreactor,
el consumo del sustrato, rendimiento de biomasa en el sustrato y rendimiento del producto.
Además, se posee una mejor apreciación de las reacciones producidas por enzimas y
levaduras, gracias al estudio de Adrian Brown en el año de 1902 cuando investigaba la
velocidad de hidrólisis de la sacarosa por acción de la enzima de levadura β-
fructofuranosidasa, así:
FructuosaGlucosaOHSacarosa 2
La Figura 4 muestra un diagrama de actividades realizadas para obtener vino de fruta.
Figura 4. Diagrama de la elaboración de vino de fruta
Fuente: Salazar (2010)
24
1.1.6 Equipos fermentadores. Los equipos de fermentación deben ser diseñados en
materiales estériles (acero inoxidable) que proporcionen las condiciones, requerimientos de
inocuidad en el proceso del biorreactor, además de las condiciones de control como son: pH,
temperatura, agitación ofreciendo el ambiente biológicamente activo y controlado para una
exitosa fermentación. El diseño del biorreactor debe tener en cuenta tres aspectos principales:
características de la célula, modo de operación y condiciones de esterilidad. Estos sistemas
están clasificados en discontinuo (Batch), alimentado (Feed Batch), continuo y enzimático.
Ruiz et al. (2007). En la Figura 5 se observa un fermentador con sus partes que se emplea a
nivel industrial.
Figura 5. Biorreactor con sus partes
Fuente: Smith (2014)
1.1.7 Situación del vino en Colombia. El canal de supermercados, representa en la
actualidad el 60% de las ventas de vinos, concentración que se vuelve mayor si se tiene en
cuenta que dos supermercados (Almacenes Éxito y Jumbo) tienen el 40% y el 19% del
mercado respectivamente, situación que les entrega una clara ventaja en las condiciones de
negociación frente a los importadores. La relación del importador con los supermercados, es
similar a la que se ve en otros países e incluye por ejemplo un descuento ‘confidencial’ que
va entre el 15% y el 20%, junto con apoyo en actividades de promoción, en las cuales el
descuento en los productos los asume, por una parte, el supermercado y otra por el
importador. Después del canal de supermercados, le siguen en relevancia de acuerdo a los
importadores consultados, el canal Horeca y tiendas especializadas, los que representan un
25% del total de las ventas, destacaron como un ítem interesante las ventas institucionales.
El consumo de vinos en Colombia se ha incrementado un 25,4% en el período 2010 – 2013,
pasando de importarse USD $11 millones a USD $39 millones, debido a factores como el
mejoramiento en los ingresos de los consumidores, el aumento de oferentes, el incremento
en el número de puntos de venta del canal de supermercados, la necesidad de diferenciarse
25
por parte de las grandes superficies y el mayor conocimiento e interés por parte del
consumidor promedio, entre otros aspectos. Entre las cepas que prefieren los consumidores
colombianos, están el Carmenere, Malbec, Merlot, Sauvignon Blanc, En los dos últimos
años, se ha destacado principalmente consumo de vinos espumantes y Rosé. En cuanto a las
preferencias por tipo de vino, los colombianos optan por los tintos (71%), seguidos por los
blancos (22%) y los rosados (3%). En relación con los gustos por cepajes, en vinos tintos
marcha a la cabeza el Cabernet Sauvignon (21%) y después se ubican el Malbec (13%) y el
Carménère (8%). En cuanto a los vinos blancos, el Chardonnay ha tomado la delantera
(81%), frente a su inmediato competidor, el Sauvignon Blanc (34%). Otras variedades de
vino se dan en los municipios de mayores áreas de cultivo de uva en el país, como: Roldanillo,
La Unión y Toro en el norte del Departamento del Valle del Cauca, donde predominan las
variedades de uva Red Globe, Italia y Rivier (Sabogal, 2009).
La producción de vino de frutas se ha posicionado gradualmente en un puesto predominante
en muchos países (USA, Uruguay, Brasil, Argentina, España, Ecuador) en particular en los
países de clima riguroso, en donde el cultivo de uva es complicado, los vinos de frutas se
pueden clasificar en 4 grupos principales que son:
Vinos de frutas de hueso (manzanas, peras)
Vinos de fruta de pepa (cerezas y ciruelas)
Vinos de frutas tipo baya (moras y zarzamoras)
Vinos de uvas no viníferas tipo Labrusca (Concord y Niágara)
Además de estos vinos se fabrican vinos de frutas como resultado de investigaciones y
clasificados en la industria como aperitivos estos son de: lulo, naranja, arazá, borojo,
melocotón, mora, productos nuevos en el mercado, como alternativa diferente a los vinos de
uva, en donde los más comercializados son los de melocotón, manzana y naranja. Además,
se han investigado y desarrollado vinos con otras fuentes vegetales como tubérculos.
1.2 ESTADO DEL ARTE
Tanto frutas y verduras y tubérculos, han sido atractivos para la elaboración de vinos
últimamente. A continuación, se relacionan algunos estudios de fermentaciones alcohólicas
con materias primas diferentes a la uva. En Ecuador se realizó con borojó, fruto amazónico,
una investigación sobre la elaboración de vino de dicha fruta. Aunque la mayoría de sus
preparaciones son en jugos, su producción aún es escasa en Ecuador. De manera que Guerra
(2014); realizaron un vino a partir de borojó, que se evaluó para 10, 15 y 20 días de
fermentación empleando levaduras: S. bayanus y S. cerevisiae. Luego comparándolas con la
prueba de Tukey, cuyas variables estudiadas presentaron diferencias estadísticas
significativas, como los °Brix con valores de 6,00 – 6,50 para S. cerevisiae y 6,00 – 6,43 para
S. bayanus, el pH registró valores de 2,93 – 2,99 en S. cerevisiae, y 2,92 – 2,97 en la S.
26
bayanus; la acidez presentó valores de 0,49 – 0,52 y 0,48 – 0,52 respectivamente, y el grado
alcohólico tuvo valores de 10,92 – 12,58 para S. cerevisiae y 10,83 – 12,75 para S. bayanus.
Respecto al análisis organoléptico de los vinos presentaron; ligero olor a borojo, pero mucho
más de alcohol, coloración ligera a borojo, con un alto sabor a borojo y alcohol. A través del
análisis económico, se determinó la relación para ambos vinos; emitiendo un valor de $ 1.33
para S. bayanus y S. cerevisiae, teniendo una rentabilidad de 33.25% para S. cerevisiae y
33.30% para S. bayanus y una producción de 59.48% en vinificación para ambos vinos.
En Argentina elaboraron un producto a partir de la fermentación de los jugos de naranja
pasteurizado con la aplicación de la levadura de Saccharomyces cerevisiae (levadura
autóctona aislada y seleccionada) (Ferreyra et al., 2009). Trabajaron a un pH 3,5-4,0 y
temperatura de 10-20°C, realizando pruebas de azúcares reductores y totales, recuento
microscópico para 4 etapas: inicial, fermentación, envasado y maduración por un tiempo de
4 meses. El recuento de levaduras fue 2×106/mL y 7×106/mL. En los envasados se detectó
fructosa (80-100%) y glucosa (<20%) pero no sacarosa. El etanol alcanzó 60-80 g/L y 80-85
g/L. La aplicación del nitrógeno en la fermentación a partir del mosto de jugos naturales y
pasteurizados fueron con concentraciones de 118,2 mg/L y 144,2 mg/L, respectivamente,
valores considerados por varios autores como la cantidad mínima necesaria de nitrógeno
asimilable para completar la fermentación de un mosto. La cantidad de nitrógeno residual en
los vinos está determinada por el consumo de componentes nitrogenados durante la primera
etapa de fermentación. En los vinos elaborados con S. cerevisiae se verificó un consumo de
nitrógeno amínico comprendido entre el 57 y 71% para el mosto de jugo natural y de 68 a
74% en el mosto de jugo pasteurizado hasta el primer trasiego, y a partir de allí la tendencia
fue permanecer casi constante, probablemente debido a la presencia de etanol en el medio.
Además de la producción de fermentaciones alcohólicas con frutas, como las mencionadas
anteriormente, se han realizado investigaciones con tubérculos y raíces para la producción de
etanol. Tal es el reporte de Murgas y Vásquez (2012) quienes investigaron el ñame a fin de
determinar la producción de alcohol etílico. Para esto prepararon fermentaciones a partir de
almidón de tres variedades de ñame tratados enzimáticamente y la fermentación se realizó
con Saccharomyces cerevisiae. La producción de etanol durante un tiempo no mayor a 50 h
de fermentación para las concentraciones de harina de ñame del 10,5%, 13,5% y 15% m/v
de la variedad D. Alata, etanol de 3,22% v/v; 3,64% v/v y 3,27% v/v. Además, observaron
producción de alcohol a partir de las 4 h hasta alcanzar un valor máximo a las 50 h para las
tres concentraciones. En esta investigación se recomienda no exceder la temperatura de 88-
95 °C para evitar cambios en la enzima α- amilasa, así como no extender los tiempos para
mantener la temperatura.
Otra investigación de obtención de etanol, fue reportado por Arrieta y Mejía (2008) quienes
trabajaron con harina de dos variedades de yuca por vía enzimática. En el seguimiento del
proceso de fermentación alcanzaron una concentración máxima de alcohol de 10,33% v/v.
El rendimiento de etanol fue de 94,5 L de etanol/Ton de yuca, utilizando una concentración
27
de 20% m/v de sustrato. Para la investigación se trabajó con temperatura de 30-35°C, siendo
óptimo un pH de 4-6 presentando se un comportamiento anaerobio. Por sistema de
destilación simple se obtuvieron concentraciones de alcohol de 13,5% y 10,5% m/v.
En cuanto a la papa se han realizado fermentaciones alcohólicas para la preparación de vodka
o de obtención de etanol. En Ecuador, Cholota y Mora (2010) trabajaron la producción de
etanol en un sistema prototipo de destilación con papa, zanahoria y remolacha. Prepararon
zumos con azúcar y levadura a 30°C. Las fermentaciones duraron 8 días con un pH entre 3 –
4,5. Después de realizado los análisis al producto obtuvieron los siguientes grados
alcohólicos para papa 60% vol., zanahoria 63% vol., remolacha 65% vol., lacto suero 61%
vol., pH de: zanahoria 5.57, remolacha 4.98, papa 5.28 lacto suero 5.44, acidez de: zanahoria
29.3 mg Ac. Acético/100 ml de alcohol, remolacha 60.9 mg Ac. Acético/100 ml de alcohol,
papa 61.6 mg Ac. Acético/100 ml de alcohol, suero lácteo 30.29 mg Ac. Acético/100 ml de
alcohol. El porcentaje elevado de almidón en el residuo del fermento de papa, indicó que se
podía obtener más cantidad de etanol con el empleo de enzimas.
Para la papa criolla nativa de Colombia, Sánchez y Triviño (2014) realizaron el estudio de
fermentación alcohólica con un nuevo material vegetal de ese tubérculo. Emplearon almidón
nativo del clon promisorio 6 de papa criolla por vía enzimática con la pre-licuefacción a 70°C
y 7,4 de pH, la pos-licuefacción a 70°C y 5,49 de pH, la sacarificación a 55°C y 5,38 de pH,
y la fermentación a 25°C, 5,22 de pH y 89 rpm durante 52 horas. Las fermentaciones se
llevaron a cabo con almidón nativo del clon promisorio 6 de papa criolla y aplicando levadura
Saccharomyces bayanus. A través de la destilación simple del mosto fermentado en una torre
empacada de anillos de vidrio se obtuvieron del 83,6°GL y 85,8°GL para fermentaciones de
almidón nativo del clon promisorio 6. Se concluye que el almidón nativo del clon promisorio
6 cumple con el contenido de etanol y acidez de acuerdo al Decreto 1686 de 2012 expedido
por el Ministerio de Salud y Protección Social.
Comercialmente se ha incrementado el uso de enzimas para diferentes usos industriales es
este caso y según Acuña (2009), para la obtención de un vino de fruto exótico como lo es, el
corozo, empleando tres enzimas para hacer el seguimiento de la fermentación, grado de
alcohol y clarificación de los mostos correspondientes aplicados al fruto del corozo
obteniendo un vino de un fruto silvestre y apetecido en la región Caribe de Colombia. En la
selección de cepas de S. cerevisiae para su uso en procesos dirigidos de fermentación se hace
necesaria la caracterización de las propiedades enológicas más relevantes, tanto
fermentativas, como tecnológicas y sensoriales. Para este caso las características
fisicoquímicas de los vinos con o sin enzima presentan los siguientes rangos: extracto seco
entre 5,09 y 10,09g/dm3, grado alcoholimétrico entre 10,8 y 12,4°GL, densidad entre 1,0002
y 0,9921 g/cm3, sólidos solubles totales entre 7,6 y 8,9°Brix, pH entre 3,09 y 3,45, azúcares
reductores entre 1,2 y 1,9g/dm3, acidez total entre 5,4 y 9,94g/dm3 y acidez volátil entre
0,1025g/dm3 y 0,3045g/dm3. De tal forma se evidencian las mejoras generadas por el uso
28
de enzimas comerciales como pectinasa, celulasa, y en especial la mezcla de las enzimas
pectinasa y celulasa en la elaboración del vino de corozo. La industria enológica persigue la
búsqueda continua de cepas de levadura para el desarrollo óptimo de sus procesos de
fermentación dirigidos. El aislamiento de cepas autóctonas de levadura Saccharomyces
cerevisiae se impone como una opción muy favorable que nos permite complementar las
ventajas del uso de levaduras seleccionadas como inóculos frente a los procesos de
fermentación espontánea, con las propiedades más apreciadas de éstas aportadas por la
microbiota autóctona asociada a ellas.
1.3 MARCO LEGAL
1.3.1 De entidades gubernamentales. El proceso de fermentación alcohólica involucra
normatividad y reglamentos aplicados a la calidad e inocuidad del proceso para
producto terminado ya sea para exportación o importación.
Decreto 3075 de 1997 expedido por el Ministerio de Salud y Decreto 1686 de 2012
expedido por Ministerio de Protección Social y el Instituto Nacional de Vigilancia de
Medicamentos y Alimentos (INVIMA) exigen procedimientos de buenas prácticas de
manufactura (BPM) para la elaboración de productos dirigidos a consumo humano.
Resolución 1528 del año 2002, Resolución 2002007893 de 2002, Resolución 243711 de
1999 y Resolución 243710 de 1999 expedidas por el Instituto Nacional de Vigilancia de
Medicamentos y Alimentos las cuales son de alta importancia para llenar los
requerimientos del formulario y tener una buena evaluación durante la ‘Inspección
posterior’ al producto terminado. En este caso son dirigidas para productos en cuanto a
etiquetado, envasado, registro sanitario.
Decreto 1686 de 2012 expedido por Ministerio de Protección de Salud Social se
estableció el reglamento técnico señalando los requisitos sanitarios que deben cumplir las
bebidas alcohólicas para consumo humano las cuales se fabriquen, elaboren, hidraten,
envasen, almacenen, distribuyan; transporten, comercialicen, expendan, exporten o
importen con el fin de proteger la vida, la salud y la seguridad humana.
29
1.3.2 Normas Técnicas Colombianas. Estas han sido estructuradas por el ICONTEC
Internacional, y para bebidas alcohólicas se encuentran las siguientes.
Norma Técnica Colombiana NTC 2980 (ICONTEC Internacional, 1997), Bebidas
alcohólicas. Mostos para la elaboración de vinos. Esta norma establece los requisitos y
los métodos de ensayo que deben cumplir los mostos usados para la elaboración de vinos.
Norma Técnica Colombiana NTC 223 (ICONTEC Internacional, 2004), Bebidas
alcohólicas. Vino. Prácticas permitidas en la elaboración. Esta norma presenta
condiciones generales en la fabricación del vino en cuanto a características del mosto,
pasteurizado, clarificación y proporciones de adición de Ac sorbico, benzoico, cloruro de
sodio, sulfato de calcio.
Norma Técnica Colombiana NTC 708 (ICONTEC Internacional, 2000), Bebidas
alcohólicas; vinos de frutas. La norma incluye los parámetros que se deben considerar
para la calidad de un vino de frutas. Esta norma establece los requisitos y los ensayos que
deben cumplir los vinos de frutas.
Norma Técnica Colombiana NTC 173 (ICONTEC Internacional, 1998), Bebidas
alcohólicas, extracción de muestras. Está norma establece los procedimientos que se
deben seguir, para la extracción y preparación de muestras de bebidas alcohólicas.
Norma Técnica Colombiana NTC 4676 (ICONTEC Internacional, 1999), Bebidas
alcohólicas, características del contenido que debe tener el rotulado para el producto.
30
2. METODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN
Para la elaboración del vino de cubio colombiano variedad blanca ojo morado, se realizó la
metodología que se describe a continuación, tanto con el tubérculo como con el vino obtenido
mediante proceso de fermentación.
2.1 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL CUBIO
El cubio variedad blanca ojo morado se adquirió en la Central de Abastos del Norte de Bogotá
(CODABAS) en fresco y se realizaron las pruebas fisicoquímicas por triplicado en el
Laboratorio de Química de la Sede Norte de la Universidad de La Salle, con el fin de conocer
el aporte de carbono y de nitrógeno por parte del cubio a la levadura empleada en la posterior
fermentación.
2.1.1 Azúcares reductores (fuente de carbono). Para esta prueba se empleó el método de
hidrolisis acida de Miller (1959) y AOAC 985.29. Consistió en pesar 0,25 g de muestra en
un tubo tapa-rosca con 2 mL de agua, y en otro el patrón de glucosa. Se adicionaron 8 mL de
etanol concentrado y se agitó. Después se calentó en un baño de agua a 80-85°C por 5 min,
se enfrió por 5 min y se centrifugó a 3.500 rpm durante 10 min. Al precipitado obtenido se
le adicionaron 5 mL de agua, 1,5 mL de ácido perclórico y 1,5 mL de ácido acético; se
incubaron a 50-55°C. Luego se llevó a calentar en agua en ebullición durante 9 min, se enfrió
por 10 min en refrigerador.
Adicionalmente se preparó el patrón de glucosa con 0,1 g en 100 mL de agua. Además, se
preparó la solución del ácido 3, 5 – dinitrosalicílico (DNS) con 1g en 30 mL de agua a 45°C
y 1,6 g de NaOH que se disolvieron. Posteriormente, se adicionó gradualmente la solución
de 30 g de tartrato de Na-K en 30 mL de agua caliente, con agitación, se enfrió la solución
final y se aforó a 100mL para almacenarla 24 h en frasco ámbar.
La curva de calibración se realizó con el procedimiento anterior y el patrón de glucosa. Se
leyó la absorbancia de la solución final en un espectrofotómetro con longitud de onda de 540
nm. Con esta curva (Figura 6) se determinó el contenido de azúcares reductores de las
muestras anteriormente tratadas.
31
Figura 6. Curva de calibración de contenido de azúcares reductores
Fuente: Autora
2.1.2 Proteínas (fuente de nitrógeno). Mediante el método de Lowry (1951) y AOAC
2001.11. Primero se preparó el blanco con 500 µL de NaOH al 0.1N, 20 µL del reactivo
Lowry A, 20 µL del reactivo Lowry B y 1.960 µL del reactivo Lowry C. Segundo se preparó
la muestra de la misma manera anterior, pero se reemplaza el NaOH por 500 µL de muestra.
Se continuó dejando por 10 min en incubación a oscuras el blanco y la muestra. Se
adicionaron 250 µL del reactivo Folin Ciocalteau y se dejó reposar por 20 min. La muestra
final pasó al espectrofotómetro a una longitud de onda de 540 nm. En la Figura 7 se observa
la curva de calibración para la determinación del contenido de proteína.
Figura 7. Curva de calibración de proteínas
Fuente: Autora
2.1.3 Almidón (fuente de carbono). Para esta prueba se combinaron el método de hidrólisis
ácida de Miller (1959) y el método AOAC 985.29. La muestra de 0,25 g se maceró y se
adicionaron 5 mL de agua, 1,5 mL de ácido perclórico y 1,5 mL de ácido acético; se llevó a
un baño termostatado a 56 ºC durante 48 h. Finalizada la hidrolisis, se neutralizó a un pH de
7 con NaOH al 40%. Luego se determina el contenido de almidón desde los azúcares
reductores formados en la hidrólisis ácida con el método expuesto en el numeral 2.1.1.
y = 399,17x - 79,037R² = 0,9798
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,198 0,198 0,198 0,199 0,199 0,199A
bso
rban
cia
(nm
)
Concentración(mg/mL)
y = 1,0358x + 0,101R² = 0,9735
0,96
0,98
1
1,02
1,04
1,06
1,08
1,1
0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98
Abso
rban
cia
(nm
)
Concentración(mg/mL)
32
Además, se trabajó con la curva de calibración preparada en la prueba de azúcares reductores.
Para determinar el contenido de almidón se aplicó la siguiente ecuación:
0,91.000
1100
P
AfFdCalmidón%
Donde:
C: concentración determinada en la curva de calibración (g/mL)
Fd: factor de dilución(mL)
Af: aforo(mL)
P: peso de la muestra (g)
0,9: factor de conversión de porcentaje de glucosa a porcentaje de almidón.
2.1.4 Humedad y materia seca. Se aplicó el método gravimétrico de la AOAC 940.26. 2005.
Primero se tomó la muestra y se colocó en un crisol que se introdujo en una mufla a 450°C
durante 1 h. Para finalizar se llevó la mufla a 550°C durante 3 h o hasta obtener cenizas de
color blanco. Se enfrió en un desecador y se tomó registro del peso. El contenido de humedad
se determinó con la siguiente ecuación:
x100mh
msmhhumedad%
Donde:
mh: muestra inicial humedad (g)
ms: muestra final sin humedad (g)
El contenido de materia seca se halló mediante la diferencia del porcentaje de humedad.
2.2 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL CUBIO
La formulación de fermentación se preparó para obtener un mosto con mínimo 6 grados de
alcohol o 6°GL, según la Norma Técnica Colombiana NTC 708/2000 para vino de materia
diferente a la uva, es decir, para obtener este vino de tubérculo. Se realizaron ensayos por
triplicado de 3L cada uno en el Biorreactor BioFlo 110® del Laboratorio de Biotecnología
de la Universidad de La Salle. Cada fermentación se llevó a cabo bajo el procedimiento del
Biorreactor con algunos pasos reportados por Rincón (2007), Sánchez y Triviño (2014), que
se describen a continuación. Este proceso se realizó en el Laboratorio de Biotecnología de la
Facultad de Ingeniería de la Sede La Candelaria.
33
2.2.1 Acondicionamiento del cubio. Para esta primera parte se llevaron a cabo las siguientes
actividades:
Recepción. El cubio variedad blanca ojo morado se recepciona del proveedor de la
Central de Abastos del Norte de Bogotá (CODABAS) con un peso de 6 kg.
Selección. La materia prima se revisó para que estuviera libre de picaduras de insectos o
plagas, de daños mecánicos o de otros defectos de calidad.
Lavado y desinfección. Se realizó para eliminar tierra y materiales extraños como
piedras y ajenos a la materia prima. El lavado fue manual por inmersión en agua-
desinfectante. Para su desinfección se empleó el alquil dimetil bencil amonio clorado
40% y urea 60% (Timsen®) en una proporción de 1:10 de desinfectante: agua, según
indicaciones de ficha técnica del producto desinfectante.
Licuado. La materia prima se licuó para tener el cubio en presentación de menor tamaño
y facilitar el proceso de fermentación. Esto también favoreció que los nutrientes del cubio
quedaran en contacto con la levadura. El licuado se llevó a 9L para la preparación del
mosto.
Escaldado. El licuado se sometió a calentamiento de 60ºC en una marmita, el cual ayudó
a la fijación del color. Después de este calentamiento el licuado se dejó enfriar y se llevó
3L a 3 frascos esterilizados.
2.2.2 Preparación de mosto para la fermentación. Para esta segunda parte, se siguió el
protocolo de Göksungur y Güvenc (1994) y modificado por Sánchez y Triviño (2014). El
proceso de licuefacción (pre y pos) está dado por las reacciones químicas producidas por la
actividad enzimática, en donde se reduce la viscosidad del mosto logrando la llamada
licuefacción posteriormente a esto es necesario llevar a una maceración enzimática, es aquí
donde las amilasas y las dextrinasas degradan al límite el almidón produciendo azúcares y
dextrinas a este proceso se le conoce como sacarificación.
Las fermentaciones se realizaron en el biorreactor BioFlo 110® (Figura 8), al cual se le
adicionaron 3L de cubio licuado y se le realizó una prelicuefacción, poslicuefacción y
sacarificación, así:
Adición de enzimas en prelicuefacción y poslicuefacción. La enzima alfa amilasa novo
BAN se adicionó a las condiciones de la prelicuefacción de la Tabla 4 en el Biorreactor.
Se adicionó en una proporción de 50 g/hL (Sánchez y Triviño, 2014).
34
Tabla 4. Variables de prelicuefación y poslicuefación
Pre-Licuefacción Pos-licuefacción
Parámetro Valor Parámetro Valor
Temperatura 70 ° C Temperatura 70 ° C
Tiempo 60 min Tiempo 90 min
Agitación 300 rpm Agitación 225 rpm
pH inicial 7,40 pH inicial 5,49
pH final 7,21 pH final 5,36
Fuente: Sánchez y Triviño (2014)
Sacarificación. Después de la pre-licuefacción se mantienen las condiciones
anteriormente descritas en Tabla 4, se ajusta el pH con una solución al 2% de fosfato
dibásico de sodio para este caso se adiciono 1,41 g estando el pH en 5,5. Para iniciar la
pos-licuefacción se diluyeron 14,7 g de enzima α-amilasa novo BAN® 480L (0,7%
referido al peso del agua inicial) en 200 mL de agua destilada y se añadió al fermentador,
en las condiciones de sacarificación de la Tabla 5. Para la sacarificación se adicionaron
10 mL de la enzima glucoamilasa Amylase AG® 300L (0,4% de enzima) directamente
en el fermentador.
Tabla 5. Variables de sacarificación
Parámetro Valor
Temperatura 55 °C
Tiempo 18 h
Agitación 225 rpm
pH inicial 5,38
pH final 5,11
Fuente: Sánchez y Triviño (2014)
2.2.3 Fermentación. Para el inicio de la fermentación en el biorreactor (Figura 8) según
Göksungur y Güvenc (1994) es importante la adición de nutrientes al proceso de
fermentación, para este proceso se adicionaron varios nutrientes junto con la levadura para
este caso en una proporción de: 0,1% (NH4) H2PO4, 0,3% MgSO4, 0,5% peptona y 0,3% de
extracto de levadura. Aplicando la levadura Saccharomyces bayanus marca Safale® US-05®
empleada para una fermentación realizada por triplicado de 3L cada una de igual
composición. La levadura se activó disolviéndola en agua tibia a 23°C y adicionándole
oxígeno mediante agitación continua por 15 min. En el Anexo A se adjuntan las
características de esta levadura comercial y en la Tabla 15 se muestran las modificaciones de
los parámetros de la tabla 6 de fermentación.
35
Tabla 6. Parámetros propuestos para la fermentación
Parámetro Valor
Temperatura 25 °C
Tiempo 52 h
Agitación 89 rpm
pH inicial 5,22
pH final 4,69
Fuente: Sánchez y Triviño (2014)
Para la fermentación primero se revisó el contenido de azúcares del cubio y luego se
consideró la cantidad de azúcar necesaria para la preparación de un vino con 15°GL. Según
Rincón (2007) la relación es de 17 g de azúcar para producir 1º de alcohol. En el caso
hipotético que faltara azúcar, se adicionaría la cantidad necesaria con la siguiente ecuación:
Azúcaresg255GLx15GL1
Azúcares17gAzúcaresdeCantidad
Por lo tanto, los azúcares de la fermentación corresponden a los azúcares reductores del
cubio, del almidón desdoblado enzimáticamente en azúcares reductores y los que
hipotéticamente se adicionarían para completar 255 g de azúcares.
Durante el desarrollo de la fermentación se realizó una toma de datos diaria de azúcares,
biomasa, pH y °GL y los cambios que ocurrieron en el proceso de la producción de vino de
cubio en 15 días.
Figura 8. Biorreactor BioFlo 110®
Fuente: Autora.
En la muestra se determinó biomasa por secado constante (AOAC 940.26. 2005), azúcares
reductores por Miller (1959), pH con lectura de pHmetro, grado alcohólico por destilación
de muestra a nivel de material de vidrio. Después se graficaron los resultados en el tiempo
para establecer el comportamiento de la fermentación.
36
2.2.4 Actividades finales del proceso. Con el fermento se llevaron a cabo las siguientes
actividades:
Trasiego o desfangado. Esta operación consiste en separar el vino de los
sedimentos que contienen levaduras y otras partículas enturbiadoras.
Filtración. Esta operación separó los sólidos retenidos en el líquido y que no se
separaron en el trasiego. Para eso, el vino se pasó por un sistema de filtro de cartucho
marca Ametek® con cartuchos de celulosa plegado de 1µm nominal de poro, el cual
está ubicado en la Planta Piloto de Operaciones Unitarias de la Sede Norte.
Envasado. Se realizó en botella de vino transparente de 250 mL para cada vino
obtenido de las fermentaciones.
Almacenamiento. Se llevaron los envases a un sitio limpio, seco y libre de humedad
con el fin de mantener sus características de olor y sabor.
2.2.5 Balance de materia del proceso de elaboración del vino de cubio. Para cada etapa y
sus pasos se realizó un balance de materia para conocer pérdidas y rendimiento del producto.
En la Figura 9 se presentan las etapas descritas y que se llevaron a cabo en la obtención del
vino de cubio.
37
Figura 9. Proceso de elaboración de vino
Fuente: Autora
2.3 CARACTERIZACIÓN FÍSICA, FISICOQUÍMICA Y SENSORIAL DEL VINO
DE TUBÉRCULO OBTENIDO
Se tomaron muestras para las 3 fermentaciones realizadas en el Biorreactor, y se llevaron a
cabo las siguientes pruebas por triplicado:
Fisicoquímicas: grados de alcohol, extracto seco total y extracto seco reducido, acidez
total, acidez volátil, azúcares totales, metanol,
Físicas: color, densidad, pH, evaluación estadística, prueba sensorial.
38
Las pruebas fisicoquímicas y físicas del vino de tubérculo (cubio), se determinaron para
verificar su cumplimiento con los requisitos establecido por la Norma Técnica Colombiana
NTC 708 para vinos de frutas (ICONTEC, 1998), puesto que no hay legislación para este
tipo de vino. A continuación, se especifican los protocolos aplicados en las pruebas.
2.3.1 Grado alcohólico (Método AOAC 9.107/84.972.11/90). Se midió100 mL de vino con
matraz aforado. Se anotó la temperatura. Luego se trasvaso a un balón de 300-500 mL,
posteriormente se enjuagó el matraz 2 veces con ~5mL de agua destilada por vez trasvasando
siempre al balón. Conectarlo a través de una trampa y un tubo acodado a un refrigerante
descendente y destilar unos 70 mL. La aparición de espuma se puede evitar con el agregado
de un antiespumante (siliconas). A los vinos que contienen cantidades altas de ácido acético
se les debe agregar1g de CaCO3 para fijar los ácidos volátiles (no es necesario en vinos de
olor y sabor normal). Llevar a volumen con agua destilada en el mismo matraz original, y a
la misma temperatura, y determinar densidad como en el punto anterior. Buscar en tablas el
grado alcohólico correspondiente.
2.3.2 Extracto seco total (Método de OIV-MA-AS2-03B). Se midió 10 mL de vino con
una pipeta de doble aforo, se colocaron en un cristalizador de vidrio de fondo plano tarado,
que debe tener un diámetro de 6,2 a 6,5 cm, una altura de 1,8 a 2,0 cm y un espesor de las
paredes de 1,0 a 1,5 mm. Colocar el cristalizador en un baño de agua hirviendo durante 80
min, y llevarlo enseguida a estufa a 100-105°C, dejándolo 30 min. Dejar enfriar en desecador
y pesar. Cuando se trata de vinos que contengan más de 60 g/L de extracto seco se dejan en
estufa por 60 min.
2.3.3 Extracto seco reducido (Cálculo según la Norma Técnica Colombiana NTC 708).
La determinación de extracto se reducido se calculó mediante esta ecuación:
(AFxAT)ESTESR
Donde:
ESR: Extracto seco reducido
EST: Extracto seco total
AF: Acidez fija expresada como acido tartárico o (Acidez total – Acidez volátil)
AT: Azúcares totales expresados como glucosa
2.3.4 Acidez total (Método AOAC 11.042/84.962.12/90). Eliminar el CO2 si está presente,
por alguno de los métodos siguientes: 1) se coloca 25 mL de muestra en un pequeño
erlenmeyer y conectarlo a una trampa de aspiración de agua. Agitar 1 min con vacío. 2)
Colocar 25 mL de muestra en un pequeño erlenmeyer, calentar a ebullición y mantener 30 s,
39
agitar y enfriar. El anhídrido carbónico y el anhídrido sulfuroso libre y combinado no están
comprendidos en la acidez total. Para la determinación de acidez, medir 10 mL de vino con
pipeta de doble aforo y colocarlos en un erlenmeyer de 150-200 ml de capacidad. Titular con
solución de NaOH 0,1N. El punto final se apreciará de la siguiente forma:
Vinos blancos: empleando como indicador 5 gotas de fenolftaleína en solución alcohólica
al 1%. Se dará por terminada la titulación cuando el líquido adquiera un color rosado
persistente.
Vinos tintos: se considera terminada la titulación cuando se observa un enturbiamiento,
o cuando el color del vino vire a verde.
Expresar la acidez total en gramos de ácido tartárico por litro (peso molecular Tartárico =
150g/mol).
2.3.5 Acidez volátil (Método de la Norma Técnica Colombiana NTC 5114). La acidez
volátil se obtuvo por diferencial de la acidez fija y acidez total, se expresa el dato en ácido
acético por litro de vino. La acidez fija se halla con el residuo proveniente de la determinación
del extracto seco total, se adiciono una cantidad de agua destilada y neutralizada a pH 7,
suficiente para restituir el volumen de muestra tomado inicialmente. La solución resultante
se valoró con la solución de hidróxido de sodio empleada en la determinación de la acidez
total, de esta manera se obtuvo la acidez fija del producto.
2.3.6 Azúcares totales (Método hidrolisis acida y técnica de Miller (1959) o AOAC
985.29). El protocolo aplicado correspondió al descrito en el numeral 2.1.1.
2.3.7 Metanol (Método de la Norma Técnica Colombiana NTC 5159). Consiste en el
cálculo del contenido de metanol en mg/L de alcohol anhidro, así:
fx GA
100xCm
anhidroalcoholL
metanolmg
Donde:
Cm = concentración de metanol obtenida de la curva
GA = grado alcohólico de la muestra
f = factor de dilución
2.3.8 Color Método Hunter (Norma CIE ISO 11664-6:2014). Mediante el colorímetro
Konica Minolta se midió el color sobre la superficie del vino que estaba en una celda plástica
y se leyeron las coordenadas espaciales L*a*b* o CIELAB.
40
2.3.9 Densidad con picnómetro (AOAC 962.37:1995). Llenar un picnómetro limpio con
agua destilada, tapar y sumergir en un baño de agua a temperatura ambiente, con el nivel del
agua del baño por encima de la marca graduada del picnómetro. Luego de 30 min. Sacar la
tapa y enrasar con un tubo capilar. Secar con un hisopo o papel de filtro el interior del cuello
del picnómetro, tapar, y sumergir en el baño a temperatura ambiente durante 15 min. Sacar
el picnómetro, secar, esperar 15 min. y pesar. Vaciar el picnómetro, enjuagar con acetona y
secar con aire caliente o a temperatura ambiente. Dejar que llegue a temperatura ambiente,
tapar y pesar. Proceder de igual forma con la muestra. Luego se aplicó la siguiente ecuación:
pp´
pp"ρ
Donde:
p´´= picnómetro con vino
p´ = picnómetro con agua destilada
p = picnómetro vacío
ρ = densidad del vino
2.3.10 pH (medición directa). Se fundamenta en la medición electrométrica de la actividad
de iones de hidrógeno presentes en una muestra del producto o vino obtenido. La medición
se hizo con un pHmetro marca Metrohm.
2.3.11 Evaluación estadística. Los resultados de las características físicas y fisicoquímicas
por triplicado de los tres vinos elaborados, se trataron en el programa estadístico Statistix
versión 10.0 del año 2013, mediante un análisis de varianza completamente al azar y las
características que presentaron diferencias significativas (p≤0,05) se probaron mediante la
comparación de varianza de Tukey con probabilidad del 95%.
2.3.12 Prueba sensorial.
Para realizar la evaluación de atributos del producto final se llevó a cabo una evaluación
sensorial del mismo, basado en una prueba de aceptación hedónica del vino de cubio, para
70 panelistas consumidores no entrenados pero que les gusta el vino. (Watts et al.,1992). En
él se evaluaron atributos de sabor, color, aroma, bajo el formato presentado en la Tabla 7 y
la recopilación de los datos presentados por el panel en la Tabla 8. Con el programa
estadístico Statistix versión 10.0 (2013) se interpretaron los datos mediante el análisis de
varianza de una vía (ANOVA) y la prueba de correlaciones de atributos de Pearson con 95%
de confiabilidad, para determinar la aceptación del vino de cubio.
41
Tabla 7. Formato perfil sensorial del producto
Fuente: Autora
Tabla 8. Recolección de datos que presenta el panel sensorial según ponderación
Fuente: Autora
42
3. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES
Una vez realizada la experimentación, los resultados se analizaron para la caracterización y
el reconocimiento de la aceptación del vino de tubérculo de cubio colombiano variedad
blanca ojo morado.
3.1 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL CUBIO
Los resultados obtenidos de la caracterización del tubérculo se presentan a continuación.
3.1.1 Azúcares reductores. A partir de la curva de calibración de la Figura 6 se obtuvieron
los valores de la concentración de azúcares reductores (mg/mL) en la solución de las muestras
de cubio (Tabla 9).
Tabla 9. Azúcares reductores en cubio fresco blanco variedad ojo morado
Fuente: Autora
En la Figura 10 se observa el cambio de color de la muestra de solución de cubio, de amarillo
claro a más oscuro, indicando presencia de azúcares reductores en la muestra analizada.
Figura 10. Prueba para azúcares reductores
Fuente: Autora
Muestras Azúcares
reductores (%)
Promedios Azúcares
reductores (%)
Promedio de Azúcares
reductores(%)
1
2,1831
2,18±0,0014
2,18±0,002
2,1802
2,1813
2
2,1824
2,18± 0,0011 2,1835
2,1846
3
2,1857
2,18± 0,0011 2,1868
2,1879
43
El cubio fresco variedad blanca ojo morado de esta experimentación aportó a la fermentación
un contenido promedio de 2,18±0,002 % de azúcares reductores. Rodríguez (2017), reportó
un contenido de 2,16 a 2,83 % de azúcares reductores en la misma variedad colombiana de
cubio, la variación del porcentaje se debió a la diferente calidad del suelo de los cultivos que
empleó en sus experimentaciones, unos con fertilizaciones convencional y otros con
fertilización orgánica. Además, Rodríguez (2017), mencionó que la variedad climática afectó
los valores obtenidos en la composición del cubio blanco de ojos morados pues los valores
estuvieron cercanos.
En cuanto a una comparación con el vino de uva, en la etapa inicial, Betancourt (2001)
expresa; para una satisfactoria multiplicación inicial de las levaduras la concentración inicial
de los azúcares debe mantenerse en niveles bajos de 10 a 22 % de concentración de azúcar,
en ocasiones se emplean concentraciones demasiado altas que inhiben el crecimiento de las
levaduras, para la iniciación del mosto lo que hace que el proceso fermentativo se demore
más tiempo.
3.1.2 Proteína. A partir de la Figura 7 se determinaron los contenidos de proteína en las
muestras de cubio blanco fresco empleado (Tabla 10).
Tabla 10. Proteína en cubio fresco blanco variedad ojo morado
Muestras Proteína
(%)
Promedios de Proteína
(%)
Promedio de Proteína
(%)
1
4,47
4,48±0,07
4,48± 0,064
4,57
4,42
2
4,48
4,48± 0,07 4,56
4,41
3
4,56
4,48± 0,07 4,42
4,47
Fuente: Autora
El cubio fresco variedad blanca ojo morado de esta experimentación aportó a la fermentación
un contenido promedio de proteínas de 4,48 ± 0,064%, valor que es cercano al contenido
reportado Romero et al. (2017) que está en 5,86% para el ambiente sin fertilización hasta
7,14, 8,91 y 9,37% para los ambientes con fertilización inorgánica correspondiente para la
harina de cubio. Por otra parte, Klimovitz (2002) mencionó que, para una posterior síntesis
de las proteínas en la fermentación, no se encuentran disponibles en la misma proporción
dentro de la célula, pero la levadura al sintetizarlas, logra algunos aminoácidos presentes en
el mosto necesarios como fuente de nitrógeno.
44
En comparación con los vinos de uva y los de frutas, el mínimo de nitrógeno fácilmente
asimilable (NFA) necesario para el inicio de una buena fermentación es de 150 mg/l; de lo
contrario, no tendremos una buena multiplicación de la levadura en el proceso fermentativo.
La presencia de nitrógeno en cualquiera de sus formas químicas es fuertemente variable,
dependiendo de diversos factores, entre ellos la variedad de: uva, fruta, origen, su grado de
maduración, características edafoclimáticas y diversos aspectos tecnológicos (tipo de
vinificación, prensado, etc.). No obstante, y como parte de una estrategia adaptativa a la
fermentación del mosto, la levadura vínica Saccharomyces bayanus no consume este
nitrógeno asimilable de manera aleatoria, sino que tiene un orden de preferencia por las
distintas fuentes de nitrógeno. S. bayanus ha desarrollado diferentes mecanismos moleculares
que le permiten utilizar preferentemente aquellas fuentes que mantienen un mejor
crecimiento. (Cooper,2006).
Aunque cabe destacar y según la experimentación de Bisson (1999): aplicado a vinos de uva
para cuatro cepas comerciales (PDM, RVA, TTA y ARM) los valores son de: 140 mg N/L
con 200 g de azúcar, de 160 mg N/L para 240 g de azúcar y de 180 mg N/L para 280 g de
azúcar y para vinos de frutas de 0,041 a 0,257 g/I, lo cual indica que los requerimientos de
nitrógeno para la mantención de la fase estacionaria de la fermentación mostraron diferir
fuertemente según la cepa, mucho más que los requerimientos de nitrógeno durante la fase
de crecimiento. El contenido de nitrógeno en el mosto no está relacionado solo a su
fermentación, sino que también afecta la calidad sensorial del vino (Lorenzini, 1996). La
formación de alcoholes superiores y ésteres por las levaduras es dependiente del nitrógeno
total, nitrógeno fácilmente asimilable y aminoácidos presentes en el mosto (Ough y Bell,
1980; Ough y Lee, 1981). Un aumento del nivel de nitrógeno asimilable en el mosto da como
resultado un incremento de la calidad sensorial del vino y de la producción de ésteres por las
levaduras, tanto como un decrecimiento de las cantidades de alcoholes superiores y
compuestos como acetaldehído o diacetil (Henschke y Jiranek, 1995).
3.1.3 Almidón. Este contenido del polisacárido se halló a partir de la curva de calibración
elaborada experimentalmente (Figura 11). Después se obtuvieron los resultados de las
muestras de cubio trabajadas por triplicado que se consignan en la Tabla 11.
45
Figura 11. Curva de calibración para determinación de almidón
Fuente: Autora
Tabla 11. Almidón en cubio fresco blanco variedad ojo morado
Muestras Almidón
(%)
Promedios de Almidón
(%)
Promedio de
Almidón (%)
1
1,652
1,661±0,005
1,682± 0,015
1,654
1,661
2
1,663
1,663± 0,009 1,676
1,682
3
1,682
1,682± 0,006 1,689
1,696
Fuente: Autora
El promedio de almidón en el cubio estuvo de 1,68±0,015 %, el cual fue cercano al reportado
por Romero (2017) en la misma variedad de cubio de 2,20 % de acuerdo a que este porcentaje
fue una combinación del cubio obtenido de la fertilización convencional y orgánica. Este
contenido que se aportó a la fermentación por síntesis enzimática aumentó el contenido de
azúcares reductores que fueron empleados como sustrato para la levadura en el mosto. Cabe
destacar que esta transformación de carbohidratos en azúcares, la realizan las enzimas como
la glucoamilasa por tanto rompen los enlaces glucósidos α1;3, α1;4, α1;6, generando glucosa
a partir de enlaces terminales no reductores de la cadena de almidón por tanto son enzimas
sacarificantes, aunque estas enzimas son incapaces de hidrolizar el almidón por completo a
glucosa, ya que la ruptura requiere una acción interna de la enzima (Usucachi, 2011). Según
Romero (2017) el índice de solubilidad del almidón es de 3,04 a 3,51 (g gel/g harina) y el
índice de absorción de agua se reportó entre 3,5 y 4,85 %.
1,651,65
1,66 1,66
1,68
1,68 1,68
1,69
1,70
y = 0,0057x + 1,6441
R² = 0,9761
1,64
1,65
1,66
1,67
1,68
1,69
1,70
0 2 4 6 8 10
%A
lmid
ón
Muestras
46
3.1.4 Humedad y materia seca. En la Tabla 12 se presentan los resultados obtenidos
experimentalmente para los contenidos de agua y de sólidos en las muestras analizadas de
cubio blanco fresco.
Tabla 12. Humedad y materia seca en cubio fresco blanco variedad ojo morado
Muestras Materia
Seca (%)
Humedad
(%)
Promedios
Materia seca
(%)
Promedio
Materia
seca (%)
Promedios
Humedad
(%)
Promedio
Humedad
(%)
1
14,087 85,913
14,085±0,002
14,08±0,002
85,917±0,002
85,91±0,002
14,083 85,917
14,087 85,913
2
14,088 85,912
14,086±0,002 85,912±0,002 14,083 85,917
14,088 85,912
3
14,083 85,917
14,084±0,002 85,913±0,002 14,087 85,913
14,083 85,917
Fuente: Autora
El promedio de materia seca en el cubio fue de 14,08 ± 0,002 % aportando sólidos a la
fermentación, en los cuales se encontraban los azúcares reductores y el almidón como fuente
de carbono y las proteínas como fuente de nitrógeno para el desarrollo metabólico de la
levadura que trabaja en el mosto. Sin embargo estos componentes no completan el porcentaje
de sólidos en el tubérculo, puesto que otros autores reportan más sólidos presentes en el
tubérculo como fibras, minerales, vitaminas, entre otros, que hacen parte de su composición
(Villacrés et al., 2009). El resto del contenido de los sólidos fue el porcentaje promedio de
humedad o de agua en el cubio blanco que se adicionó también a la fermentación. Estos
valores encontrados de materia seca y de humedad fueron similares a los registrados por
Rodríguez (2017) en la variedad blanca ojo morado cultivada con fertilización convencional
de 14,73 y 85,27 % respectivamente.
3.2 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL CUBIO
Las pruebas anteriores cuantificaron el aporte de carbono y de nitrógeno del cubio para la
levadura de vinificación que trabajó en la fermentación alcohólica en medio líquido. A
continuación se presentan las observaciones y resultados de esta fermentación.
3.2.1 Acondicionamiento del cubio. Se realizó de acuerdo a las condiciones descritas en el
numeral 2.2.1. En la Figura 12 se observan los cubios blancos variedad ojo morado
seleccionados sin magulladuras, reblandecimiento o picadura por insectos; esta selección
detallada se hizo con el fin de no afectar las características del proceso de fermentación ni
47
variaciones sensoriales del producto final puesto que tubérculos dañados podían ocasionar
defectos en el vino.
Figura 12. Cubios seleccionados para la fermentación alcohólica
Fuente: Autora
Se realizó la operación de licuado de los cubios seleccionados y troceados, obteniéndose un
medio líquido de color morado claro que confirma la presencia de antocianinas presentes en
el tubérculo y responsables de este color.
Las actividades de acondicionamiento se realizaron rápidamente y con tiempos precisos con
el fin de disminuir la variación significativa de la degradación de las antocianinas o los
pigmentos aportados por el cubio en el transcurso de la fermentación del mosto. Estos
compuestos aportan características saludables a los consumidores, pero son inestables y
varían frente a la luz, al pH y a las condiciones de procesamiento como lo expresan
Castañeda-Sánchez y Guerrero-Beltrán (2015).
3.2.2 Preparación de mosto para la fermentación. El resultado de una prueba piloto de
acuerdo a las variables manejadas en las Tablas 4 y 5 mostraron que el almidón del cubio
blanco variedad ojo morado no presentó completamente su desdoblamiento en dextrinas y
glucosa por acción de las enzimas α-amilasa novo BAN® 480L y glucoamilasa Amylase
AG® 300L, puesto que se observó la formación de un coloide de fases heterogéneas que
después al llevarlo a la fermentación, hizo que esta durara hasta 30 días arrojando un producto
turbio y con bastantes sedimentos; por lo cual se descartó y se procedió a hacer variaciones
en la temperatura, pH y velocidad de agitación de las pre y pos licuefacción, y de la
sacarificación del mosto. El cambio obedeció a que la actividad enzimática aumenta al
disminuir la temperatura a 65°C permitiendo que en las licuefacciones se obtengan dextrinas
y en la sacarificación la glucosa del almidón tratado, debido a que a temperaturas altas (80-
85°C) se inactiva la enzima y no completa el desdoblamiento de la cadena del almidón en
glucosa (Ruíz et al., 2009). Lo anterior confirmó que las condiciones de Sánchez y Triviño
(2014) fueron efectivas en el almidón de la papa criolla, mientras que las modificaciones
hicieron que el almidón del cubio blanco variedad ojo morado se desdoblara completamente.
Las nuevas variables modificadas se observan en las Tablas 13 y 14.
48
Tabla 13. Variables modificadas para prelicuefación y poslicuefación
Pre-Licuefacción Pos-licuefacción
Parámetro Valor Parámetro Valor
Temperatura 70 ° C Temperatura 65 ° C
Tiempo 60 min Tiempo 90 min
Agitación 200 rpm Agitación 100 rpm
pH inicial 7,2 pH inicial 5,5
pH final 7,0 pH final 5,2
Fuente: Autora
Tabla 14. Variables modificadas de sacarificación
Parámetro Valor
Temperatura 65 °C
Tiempo 18 h
Agitación 200 rpm
pH inicial 5,5
pH final 5,2
Fuente: Autora
3.2.3 Fermentación. Se llevó a una velocidad de 100 rpm para un medio líquido más
tranquilo con el fin de favorecer el desarrollo de la fermentación. Bustamante et al. (2000),
reportaron que la velocidad de agitación entre 50 a 100 rpm para las fermentaciones en
reactor favorecen el aumento de la biomasa o crecimiento de la levadura. En cuanto al pH
inicial se mantuvo cercano al de sacarificación, y el pH final disminuyó hasta 4,5, este valor
de pH, consigue mejores características de calidad en el vino. Según Gonzáles (1978), la
fermentación cuando ajusta el pH del mosto entre 4 y 4,5 se obtiene un producto satisfactorio
resultado de la experimentación. Favoreciendo este pH a las levaduras y es lo suficientemente
bajo para inhibir el desarrollo de muchos tipos de bacterias, y que por el proceso normal de
fermentación se obtuvo un pH final de 4,5 sin ajustarlo. Las nuevas condiciones de la
fermentación se presentan en la Tabla 15.
Tabla 15. Parámetros modificados para la fermentación
Parámetro Valor
Temperatura 24 °C
Tiempo 52 h
Agitación 100 rpm
pH inicial 5,5
pH final 4,5
Fuente: Autora
En el desarrollo de la fermentación durante 15 días, los azúcares, la biomasa y el pH en el
mosto presentaron las variaciones que se observan en la Figura 13.
49
Figura 13. Variables en la fermentación alcohólica del cubio
Fuente: Autora
La levadura que hace parte de la biomasa de una fermentación, contiene una gran variedad
de enzimas como: sacarasa, amilasa, guanasa, trehalasa, proteasa, peptidasa, fosfatasa, lipasa,
amigdalasa, zymasa; que desdoblan la albúmina, los azúcares y otros componentes del mosto,
dependiendo de los distintos tipos de Saccharomyces (Kretzschmar ,1998). De acuerdo a la
figura 13, se reportaron para la fermentación alcohólica con tubérculo de cubio variedad
blanca ojo morado con levadura Saccharomyces bayanus, velocidades lentas durante el
desarrollo de su fermentación de 15 días confirmando que el comportamiento fue normal en
este tipo de fermentación como se evidenció en las curvas de la Figura 13, la cual presentó
un crecimiento de 2,3786 mg/L*día y los azúcares presentes disminuyeron a una velocidad
de 15,45 mg/L*día por la metabolización del microorganismo (pendientes de ecuaciones de
la Figura 13). Para una mejor observación de cada una de las variables establecidas ver el
Anexo F.
Además, la levadura durante su nutrición (consumiendo agua, sales, sustancias no
nitrogenadas, sustancias nitrogenadas y oxígeno), permitió que los azúcares reductores se
transformaran en etanol. Por esto, en la Figura 13 se observa que el alcohol se formó a una
velocidad de 1,1786 º Gay Lussac (°GL) /día de fermentación, terminado el día 15 con
15ºGL. El sabor y el aroma de las bebidas alcohólicas está influenciado en mayor parte por
este alcohol y una gran variedad de compuestos orgánicos presentes en cantidades menores,
son también responsables de estos atributos contribuyendo a las características distintivas
entre bebidas alcohólicas. Estos compuestos son alcoholes, carbonilos, ácidos orgánicos,
y = -0,0839x + 5,7498R² = 0,9347
y = 0,0766x - 0,0452R² = 0,8484
y = 2,3786x - 7,0286R² = 0,934
y = -15,454x + 252,43R² = 0,9952
y = 1,1786x - 2,0952R² = 0,9643
-50,00
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Var
iable
s
Tiempo (dias)
pH Densidad BiomasaAzucares °Gl Lineal (pH)Lineal (Densidad) Lineal (Biomasa) Lineal (Azucares)Lineal (°Gl)
50
ésteres y compuestos azufrados, en conjunto reciben el nombre de con genéricos
(Kretzschmar,1998). El pH y la densidad del mosto mostraron cambios en el transcurso de
15 días, indicando que la fermentación alcohólica se estaba desarrollando por el metabolismo
de la levadura, es decir, el pH disminuía en valor de 0,0839/día y la densidad aumentaba a
0,0766 g/mL*día, según muestra las pendientes de las ecuaciones respectivas de la Figura
13.
En comparación para mostos de uva se pudo observar que el aumento de biomasa es
proporcional al aumento de concentración de nitrógeno hasta que llega a una concentración
a partir de la cual ya no aumenta esta biomasa; es decir sería la concentración mínima de
nitrógeno para obtener la biomasa máxima (Nitrógeno de referencia valorada). Esta
concentración varía en función de la concentración de azúcar, además de la cepa empleada y
situando como referencia para vinos de uva en la utilización cuatro levaduras comerciales
(PDM, RVA, TTA y ARM), todas ellas comercializadas por la empresa Agrovin, fueron
donde su crecimiento se desarrolló en un mosto sintético con diferentes fuentes de nitrógeno
(amonio, glutamina y arginina) y concentraciones (desde 5 hasta 300 mg N/L) de: 140 mg
N/L con 200 g de azúcar, de 160 mg N/L para 240 g de azúcar y de 180 mg N/L para 280 g
de azúcar. (Martinez,2012)
Sánchez y Triviño (2014) reportaron para la fermentación alcohólica con tubérculo de papa
criolla fresca con la levadura Saccharomyces bayanus, siendo la misma que se empleó en
esta experimentación con tubérculo de cubio blanco ojo morado, velocidades lentas para la
levadura durante el desarrollo de su fermentación de 2,16 días confirmando que el
comportamiento fue normal en este tipo de fermentación como se evidenció en las curvas de
la Figura 13, aunque se hizo el seguimiento para más días en la producción de vino de
tubérculo. Estos autores obtuvieron valores de crecimiento de biomasa 0,344 mg de biomasa
se produjo/mL*h. de aumento de grado alcohólico de clon promisorio fresco 1,8046 alcohol
probable formado en °GL/h/ (mg biomasa/mL) y de disminución de azúcares reductores
0,0045 mg de sustrato consumido/mL*h para las fermentaciones con clon promisorio fresco,
valores cercanos a los de la fermentación con cubio.
3.2.4 Actividades finales del proceso. El vino de muestreo se le realizo un trasiego y
filtración en el esquema de la Figura 14 pero el vino final de cada fermentación se clarificó
con filtración en cartucho arrojando pocos sedimentos (numeral 3.2.5).
51
Figura 14. Filtración de laboratorio para las muestras del mosto de cubio
Fuente: Autora
Figura 15. Pruebas de sedimentación de muestras de vino
Fuente: Autora
Este vino obtenido presentó un 13,75 mL de sedimentos/1 mL de vino resultante en la
fermentación. Esta sedimentación confirmó que la levadura estuvo activa, transformando los
componentes del mosto gracias a su poder fermentativo por degradación de azúcares. Este se
puede observar en la Figura 15. Pretorius (2000) constata esta biodisponibilidad en los
sedimentos de nutrientes incluyendo nitrógeno asimilable, oxigeno, vitaminas, minerales,
ergoesterol y la presencia de sustancias inhibitorias, en la formación de la bebida alcohólica.
3.2.5 Balance de materia del proceso de elaboración del vino de cubio. Para este proceso
se tuvieron en cuenta los materiales que entraron y salieron en cada etapa del mismo, y en la
Tabla 16 se presenta el resumen del balance de materia del proceso y sus respectivos cálculos
se incluyen en el Anexo H.
El proceso arrojó los siguientes rendimientos:
139,76 g de vino de tubérculo final / 100 g de cubio lavado o acondicionado.
Por otra parte, el proceso mostró las siguientes pérdidas:
13,67% de sedimentos o 13,67 g de sedimentos / 100 g de mosto.
52
En la industria enológica de vino de uva sostienen que un buen rendimiento está entre 70 a
80%, es decir, 70 a 80 L de vino / 100 kg de uva (Urbina Vinos Blog, 2011). Al compararlo
con el vino de cubio, se observa un alto rendimiento en la fermentación alcohólica
desarrollada con la Saccharomyces bayanus. En cuanto a las perdidas tuvieron un porcentaje
mínimo, lo cual hace el proceso más productivo de acuerdo a mermas y rendimientos.
Tabla 16. Resumen del balance de materia del proceso de vino de cubio
Actividades Entra Sale
Material
Cantidad
(g) Material Cantidad (g)
Recepción Cubio 2000 Cubio 2000
Selección Cubio 2000 Cubio seleccionado 1857,72
Residuos 142,28
Lavado Cubio seleccionado 1857,72 Cubio lavado 1857,72
Agua 1000 Agua descartada 1000
Licuado Cubio lavado 1857,72 Licuado 2857,72
Agua adicionada 1000
Escaldado Licuado 2857,72 Licuado escaldado 2857,72
Adición de
enzimas
Licuado escaldado 2907,72 Licuado con enzimas 2857,8287
α-amilasa 0,0187
glucoamilasa 0,09
Fermentación
Licuado con enzimas 2857,8287 Mosto o vino formado 2950,1087
Levadura 14,71
Potasio hidrogenofosfato 1,3
Dihidrogeno fosfato disodico 1,41
Glucoamilasa 0,7
alfa amilasa 0,7
Agua para disolver 73,46
Trasiego Mosto o vino formado 2950,1087 Vino 2596,4987
Sedimentos 353,61
Filtración Vino 2596,4987 Vino filtrado 2546,78
Sedimentos del filtro 49,72
Envasado Vino de cubio 2546,78 Vino de cubio 2546,78
Envases 10 Unidades Envases de vidrio 10 Unidades
Etiquetado Producto envasado 10 Unidades Producto envasado 10 Unidades
Etiquetas 10 Unidades Etiquetas 10 Unidades
Almacenamiento Vino de cubio envasado 10 Unidades Vino de cubio envasado 10 Unidades
Fuente: Autora
53
En el desarrollo del proceso de fermentación se evidenciaron cualitativamente cambios en
color y en aroma en el 4 día, dando origen a la transformación de azúcares en alcohol etílico.
El etanol, después del agua, es el constituyente cuantitativamente más importante del vino.
La riqueza del vino se expresa mediante la graduación alcohólica que representa el porcentaje
en volumen de alcohol.
3.3 CARACTERIZACIÓN, FISICOQUÍMICA, FÍSICA Y SENSORIAL DEL VINO
DE TUBÉRCULO OBTENIDO
A continuación, se analizan los resultados del vino de tubérculo o del cubio colombiano
variedad blanco ojo morado.
3.3.1 Grado alcohólico del vino de cubio. El vino obtenido contenía 15,24 °GL, es decir,
15 mL de etanol / 100 mL de vino (Anexo G). Según Kolb (2002), las bebidas alcohólicas
fermentadas más conocidas y más antiguas, como el vino, la cerveza o la sidra, presentaban
valores de alcohol nunca superiores a 17 g / 100 g de las bebidas elaboradas. Proporcionando
diversas características de calidad y buque de la bebida alcohólica de acuerdo a su grado
alcohólico. Para esta experimentación, se generó una nueva alternativa diferente al vino de
uva, como es el vino de cubio con una nueva fuente y alternativa de un tubérculo ancestral
que tiende a ser consumido menos.
En cuanto al comparativo de vino de frutas según norma NTC 708/1998, el nivel máximo de
grados de alcohol no está especificado, puesto que la proporcionalidad de azúcares en las
frutas cambia de acuerdo a su variedad, clima y terreno. Ribéreau (2003) menciona que el
etanol del vino proviene esencialmente de la fermentación alcohólica del azúcar del mosto.
Sin embargo, las células de la fruta o del tubérculo son capaces de formar una pequeña
cantidad del mismo, sobre todo en anaerobiosis. La aparición de trazas de etanol en la fruta,
corresponde a la presencia de una actividad alcohol deshidrogenasa, que constituye ella
misma un trazador del estado de avance del fenómeno de maduración.
3.3.2 Extracto seco total del vino de cubio. En la Tabla 17 se observan los resultados
obtenidos, los cuales son equivalente a la degradación y crecimiento de la levadura empleada
para el proceso de transformación de los azúcares del mosto por alcoholes.
54
Tabla 17. Extracto seco total en muestras de vino
Vino de
fermentación
Extracto seco total
(g/L)
Promedios Extracto
seco total (g/L)
Promedio del vino
Extracto seco total
(g/L)
1
3,842
3,895±0,070
3,8972±0,0463
3,869
3,974
2
3,859
3,895± 0,041 3,887
3,939
3
3,858
3,902±0,045 3,899
3,948
Fuente: Autora
Para esta prueba se recomienda que los vinos tintos contengan un extracto seco total de 2,5 -
4,6 g/L para vinos de uva, para vino de frutas de un mínimo de 10 g/dm3 y sin especificar un
máximo. (Urbina Vinos Blog, 2011y NTC 708/1998). Este valor en el vino verifica su calidad
y su alteración. En el caso del vino de fruta no es tan evidente como en el vino de uva, pero
se puede determinar con la valoración de acidez, sulfatos, cloruros. Para este caso, el vino de
cubio tuvo un valor de 3,8 g/L en promedio y que se halló en el rango recomendado, siendo
un vino genuino, ya que es evidente que no hay adición excesiva de sales, sulfatos, cloruros
para adecuar el pH y la acidez lo que genera una mayor proporción de extracto seco total
(Urbina Vinos Blog, 2011).
3.3.3 Extracto seco reducido del vino de cubio. Se tomaron los datos de las anteriores
pruebas para vino para hallar por la formula, enunciada en el numeral 2.3.3.
Tabla 18. Extracto seco reducido en muestras de vino
Fuente: Autora
Vino de
fermentación
Extracto seco reducido
(g/L)
Promedios Extracto
seco reducido (g/L)
Promedio del vino
Extracto seco reducido
(g/L)
1
3,838
3,892±0,070
3,894±0,046
3,866
3,971
2
3,856
3,892±0,041 3,884
3,936
3
3,894
3,899±0.045 3,896
3,946
55
El extracto seco es de 3,894±0,046 g/L porcentaje que aporta de acuerdo al porcentaje de
partículas suspendidas en el vino. correspondiente a las partículas generadas por la
transformación de componentes en el mosto. De acuerdo al valor obtenido, Amerine y Joslyn
(1970) reporta que los vinos que tienen extracto seco bajo, son muy ligeros al paladar,
comparados con los vinos que tienen extracto seco alto. Lo que nos reporta que es un vino
suave al paladar. siendo los esteres en especial el acetato de etilo considerado como el factor
influyente en el aroma y el buque.
3.3.4 Acidez total del vino de cubio. En la Tabla 19 se muestran los resultados logrados de
la experimentación que se realizó para hallar la acidez de las muestras de vino:
Tabla 19. Acidez Total en muestras de vino
Fuente: Autora
La acidez total se expresa en acido tartárico o sulfúrico para los vinos comunes de uva y para
este caso se sitúa en una concentración para vinos comunes entre concentraciones de: vino
de uva el valor adecuado de acidez total en consonancia con el resto de componentes suele
estar entre 3 y 7 g/l.(Urbinavinos,2014) y el vino de frutas entre 3,5 – 10 g/dm3 y para este
caso por experimentación el vino de tubérculo arroja un valor de acidez total de 7,21±0,03
g/L. Siendo el Ácido tartárico el más abundante en vinos y el único que no tiene disociadas
todas sus funciones acido, con lo que influye principalmente en el establecimiento el pH.
Adicionalmente las funciones alcohol permiten formar complejos con metales pesados como
cobre, hierro. Esto permite que en presencia de iones ferrosos se oxide, lo que da lugar a los
fenómenos de añejamiento y oxidación. Se ha demostrado que en un ambiente de pH 3,0 se
forma el ácido dihidroxifumárico o dihidroxi-malico agentes reductores que continúan la
oxidación a ácido dioxo-tartárico y finalmente a ácido oxálico (Ming-Yu 1995). De acuerdo
Muestras Acidez total
(g/L)
Promedios de
Acidez total
(g/L)
Promedio de
Acidez total
(g/L)
1
7,239
7,203±0,031
7,21±0,029
7,190
7,180
2
7,239
7,244±0,028 7,275
7,218
3
7,201
7,20±0,008 7,216
7,203
56
al dato obtenido de acidez que está dentro de los parámetros y no es una acidez inferior,
corroborando su calidad.
3.3.5 Acidez volátil del vino de cubio. Los resultados de este ensayo se muestran en la Tabla
20.
Tabla 20. Acidez volátil en muestras de vino
Fuente: Autora
La acidez volátil se refiere a los ácidos que se desprenden del vino por destilación y que son
valorados en el destilado, siendo en su mayoría acético, y considerándose concentraciones
superiores a 1g/L como desfavorables para la calidad final del vino de uva (Amerine et
al.1967). Por otro lado, el vino de frutas nos indica un valor de 1,2 g/dm3 y según el análisis
realizado al vino de cubio en el proceso de medición de destilado este reporto un valor de 5,9
g/L, siendo un valor superior comparado con los valores obtenidos de vino de uva y fruta,
pero es válido aclarar que esto es atribuido a la copigmentación (antocianinas-flavonoides),
ácidos y sales presentes en el mosto que interfieren en el valor final de la valoración de acidez
del vino final pero que no atribuye ninguna alteración de las características de la calidad del
vino clasificado como vino genuino y teniendo en cuenta la prueba de extracto seco total
con un valor de 3,8 g/L en promedio, la cual para los vinos tintos debe contener un extracto
seco total de 2,5 a 4,6 g/L en vino de uvas. Según (Lamikarra 1997). Nos indica que, si se
tiene una acidez inferior, se ajusta mediante la adición de ácido tartárico o cítrico, este último
puede ser atacado fácilmente por bacterias acido-lácticas. Y aunque la adición de tartárico
puede afinar el sabor del vino, un exceso de éste precipita en sales de bitartrato potásico que
afectan la molaridad del medio. Razón por la cual se determina la adulteración o no del vino.
Las características finales del producto influencian directamente el color, aroma y nivel de
turbidez, además los ácidos presentes actúan como agentes antimicrobianos durante el
proceso. (Ribéreau 2006). A parte del alcohol, la acidez del vino; tiene una gran influencia
en el sabor, constituyendo una característica esencial, acidez que proviene en parte del mosto
Muestras Acidez Volátil
(g/L)
Promedios de Acidez Volátil
(g/L)
Promedio de
Acidez Volátil
(g/L)
1
5,911
5,9±0,006
5,90±0,009
5,899
5,905
2
5,893
5,90±0,009 5,905
5,911
3
5,917
5,90±0,013 5,914
5,893
57
y parte originados en las fermentaciones. En general se distinguen tres conceptos diferentes,
acidez total, volátil y fija. Y en general es clave que, para el producto terminado, es un
indicador de conservación del vino de acuerdo a la concentración del ácido presente en el
vino final; Dominique et al. (2003) menciona que si la concentración es muy baja (0,15g/L)
el vino produce un olor a picado en donde es perceptible a bajas concentraciones. Es la causa
de la acescencia (agrio) y el signo de una mala conservación. Las bacterias acéticas forman
ácido acético que se combina con el alcohol para dar acetato de etilo, que es la causa de la
acescencia y que proporciona al vino el olor a picado. Para este caso la medición de acidez
total es 7,21±0,03 y acidez volátil de 5,90±0,009 no son menores al valor de concentración.
Hoy ya se sabe que el olor del vino es debido a sustancias que están presentes en él en
cantidades pequeñísimas, estas son las sustancias volátiles. La mayoría de estas sustancias
volátiles son aromáticas y pertenecen a cuatro familias de compuestos:
Ácidos: acético, butírico, enántico, valeriánico, caproico, caprílico, láurico.
Alcoholes: metanol, etanol, isobutílico, hexanol, feniletílico.
Aldehídos y cetonas: etanal, propanal, isobutanal, hexanal, acetona, diacetilo, butilolactona.
Ésteres: acetato de etilo, acetato de isobutilo, acetato de isoamilo, enantato de etilo, lactato
de etilo, succinato ácido de etilo y muchos más.
3.3.6 Azúcares totales del vino de cubio. En la Tabla 21 se observan los resultados de
azúcares totales de los vinos de las 3 fermentaciones con sus promedios y desviaciones
estándar.
Tabla 21. Azúcares totales del vino de cubio
Muestras mg de Glucosa/ml
solución
Promedios de mg
de glucosa/ mL
solución
Promedio de mg
de glucosa/ mL
solución
1 2,673
2,549 ± 0,110
2,263 ± 0,283
2 2,512
3 2,462
4 2,435
2,303 ± 0,115 5 2,254
6 2,219
7 2,048
1,940 ± 0,119 8 1,960
9 1,811
Fuente: Autora
Los azúcares del vino de cubio observados en la tabla 21, muestran el decrecimiento y
transformación de estos en volátiles con una velocidad de 15,45 mg/L*día. Un factor clave
para el mosto y el grado de azúcares aportados es la interacción que existen entre los sacáridos
(lectina, manosa) y proteínas y la propiedad de la levadura de contener estos en su pared
58
celular reconociendo la adherencia de las moléculas de azúcares para su posterior síntesis.
“Los métodos de análisis de los azúcares reductores pueden determinar el conjunto de estos
azúcares además de otras sustancias reductoras de los vinos, como los compuestos fenólicos,
compuestos azufrados, productos autolisis de las levaduras. Estas interferencias pueden ser
no despreciables en los vinos blancos criados sobre lías o en los vinos tintos ricos en taninos.
Por tanto, la legislación se orienta hacia la determinación de la glucosa y fructosa, que son
los verdaderos indicadores del fin de la fermentación y de la estabilidad del vino”
(Dominique et al., 2003).
3.3.7 Metanol del vino de cubio. El metanol encontrado en el vino determina la calidad y
estabilidad del mosto durante su proceso, este producto obtenido está presente en las bebidas
alcohólicas en un rango para vino de frutas de un máximo de 1000 mg/L de alcohol anhidro,
este rango no debe superarse debido a que puede generar metabólicamente intoxicaciones
(García et al., 2016). Para los tres vinos de cubio elaborados se encontró un contenido
promedio de metanol de 1,0327±0,00079 mg/L. El correspondiente calculo esta referenciado
en el Anexo H. Las trazas de metanol en el vino de cubio demostraron que la fermentación
estuvo controlada para formar principalmente etanol y no metanol, arrojando un vino apto
para su consumo.
3.3.8 Color del vino de cubio. La coloración de este vino de tubérculo determinado (Tabla
22) fue lila en comparación a los vinos tintos de uva, este puede ser clasificado, por decirlo
de alguna manera, por el grado de tonalidad en vino tinto claro, clasificando en capa media,
semitransparente, centro opaco, amplitud de ribete media (Figura 16 y Anexo D). Los ácidos
presentes en el vino además de tener una funcionalidad en el proceso también influencian en
el color, el aroma y el nivel de turbidez, además los ácidos presentes actúan como agentes
antimicrobianos durante el proceso (Ribéreau 2006). Los componentes responsables de estas
características son los compuestos fenólicos que intervienen directamente en la calidad del
vino debido a su influencia en el color, en las sensaciones gustativas y en su aptitud al
envejecimiento. Con el paso del tiempo, los compuestos fenólicos experimentan
transformaciones que conducen a importantes cambios en la composición de los vinos, por
lo que su concentración inicial determinara su aptitud al envejecimiento. Las características
de calidad de un vino están directamente relacionadas con su composición de compuestos
fenólicos. Originando la tonalidad del vino en el transcurso del tiempo o añejamiento.
59
Figura 16. Muestras de vino para clasificación de color
Fuente: Autora
Figura 17. Muestra de vino y etiqueta propuesta
Fuente: Autora
En la Tabla 22 se presentan los resultados de las coordenadas espaciales de color CIELAB
para el vino de cubio y sus desviaciones estándar de estas coordenadas.
Tabla 22. Datos de colorimetría de muestras de vino
Fuente: Autora
Vinos/
Muestras
Coordenadas espaciales CIELAB
L* a* b* ΔL* Δa* Δb*
1 37,54 13,2 -24,9 37,68 ± 0,14 13,20 ± 0 -24,97±0,06
37,69 13,2 -25
37,82 13,2 -25
2 46,06 19,6 -46,8 46,06 ± 0 19,60 ± 0 -47,17±0,32
46,06 19,6 -47,3
46,06 19,6 -47,4
3 59,56 18,7 -19,5 59,56 ± 0,01 18,70 ± 0,10 -19,40±0,10
59,57 18,6 -19,3
59,55 18,8 -19,4
60
Para determinar el comportamiento colorimétrico de las muestras de vino se aplicaron
ecuaciones para el sistema CIELAB L* a* b*. El cálculo de ∆E se hizo con las siguientes
ecuaciones de referencia:
∆𝐸 = ((∆𝐿)2 + (∆𝑎)2 + (∆𝑏)2)1/2
∆𝐸 = ((37,68)2 + (13,20)2 + (−24,97)2)1/2 = 1108,7
∆𝐸 = ((46,06)2 + (19,60)2 + (−47,17)2)1/2 = 2365,3
∆𝐸 = ((59,56)2 + (18,70)2 + (−19,40)2)1/2 = 2136,7
Siendo:
∆E: Color normalizado (sistema de coordenadas)
∆L*: Diferencial de claridad; en donde si el valor es negativo diferencia hacia lo oscuro
(negro) y el valor positivo hacia lo claro (blanco)
∆a*: Diferencia cromática rojo-verde y si el valor es positivo más rojo, negativo más verde.
∆b*: Diferencia cromática amarillo-azul y si el valor es positivo más amarillo, negativo más
azul.
El color del vino es uno de los aspectos organolépticos más importantes, ya que es el
indicador de otros aspectos relacionados con su aroma, sabor, siendo además el primer
atributo percibido por la vista. Con el color podemos tener una idea de: la edad, concentración
tánica, estado de conservación e incluso adivinar algunos de sus defectos (Zamora,2003).
Comparando con un vino de uva el vino de cubio obtenido es un vino lila joven,
características de los compuestos fenólicos, uno o más anillos aromáticos(benceno) y al
menos un sustituyente hidroxilo. Si al benceno lo sustituye un hidrogeno por un hidroxilo se
obtiene un fenol. Existen dos grandes grupos de compuestos fenólicos: los no flavonoides
(ácidos fenólicos y estíbenos) y los flavonoides (flavonoides, antocianos y flavonoides) que
son los compuestos que influencian las características del color del vino de tubérculo y en
específico los flavonoides y antocianos. La pigmentación de los vinos solo se consigue el 30-
40 % de los pigmentos presentes en la materia prima, además de esto en la reacciones de
copigmentación intervienen los ácidos hidroxicinamicos y los flavonoides que actúan sobre
la coloración de los antocianos, en diferentes condiciones de pH y temperatura aumentando
la intensidad del colorante (efecto hipercromico) y el desplazamiento de la longitud de onda
que produce el máximo de absorbancia, coloreándose estos antocianos de rojo (efecto
batocromico) (Baranowski y Nagel, 1983; Brouillard et al., 1989; Bloor y Falshaw, 2000).
La asociación en los vinos los cambios de color se producen por la asociación de los
antocianos con metales o con pigmentación con moléculas de diferentes orígenes. En donde
las muestras tienen una tendencia más a los rojos en el vino siendo un poco oscura por un
61
pequeño viraje azul según CIELAB entre muestras. Estos compuestos con el pasar del tiempo
generan transformaciones dadas en la maduración del vino y su color o maduración del vino.
Estos autores, Darias-Martin et al. (2001) y Donner et al., (1998) indican que la
copigmentación se ve más influenciada por la estructura del copigmento y el pH, temperatura,
contenido de alcohol en el medio y la relación molar entre el copigmento y el antociano. Una
alta temperatura e importante concentración de alcohol disminuirá el efecto de la
copigmentación, una alta relación copigmento/antociano lo aumentará. Una mayor
concentración de copigmentos desplaza las formas incoloras a coloreadas y que durante la
maceración en el mosto, el que haya una mayor o menor concentración de copigmentos
influye en la intensidad y estabilidad del color del vino.
3.3.9 Densidad del vino de cubio. Los resultados de esta característica se registran en la
Tabla 23.
Tabla 23. Densidad de las muestras de vino
Peso
muestra(g)
Peso Agua
destilada
(mL)
Densidad
(g/cm3)
Promedios de
densidad
(g/cm3)
Promedio de
densidad
(g/cm3)
24,63 24,77 0,9943
0,9970±0,055
0,9947±0,002
24,65 24,68 0,9988
24,62 24,67 0,9980
24,57 24,73 0,9935
0,9923±0,015
24,55 24,71 0,9935
24,45 24,7 0,9899
24,53 24,68 0,9939
0,9949±0,049
24,51 24,67 0,9935
24,52 24,59 0,9972
Fuente: Autora
La densidad determino como está la composición del grado alcohol en la muestra, la
variación surgió de acuerdo al tiempo del mosto del biorreactor para este caso en la obtención
de un vino con 15°GL además de indicar la adecuada activación de las levaduras durante el
proceso fermentativo. Proceso en el cual las levaduras descomponen los azúcares
fermentados que se ve reflejado en la variación de la densidad del mosto y en el producto
final.
62
3.3.10 pH del vino de cubio. La Tabla 24 muestra los resultados de esta prueba empleando
el pHmetro durante la ejecución del ensayo.
Tabla 24. pH de las muestras de vino
Vino de
fermentaciones pH Promedios del pH
Promedio del pH
del vino
1
4,587
4,5867 ± 0,0015
4,585 ± 0,0018
4,585
4,588
2
4,581
4,5837 ± 0,0016 4,584
4,584
3
4,587
4,5860 ± 0,0011 4,586
4,584
Fuente: Autora
El pH de las muestras bajó con la concentración de azúcares obtenidos del almidón y adición
de azúcar del fermento de cubio. Pascal (2003) expresa que si los valores de pH en las bebidas
fermentadas son bajos confieren una mejor estabilidad microbiológica y físico- química por
otra parte si el pH es alto el producto está expuesto a ser atacado por microorganismos además
el valor del pH es decisivo para impedir la multiplicación de bacterias no deseadas y la
variación de acidez como característica de sabor que imparte, además de las condiciones
favorables para el crecimiento de la levadura y por tanto para una buena fermentación. Pero
también el cambio del pH está dado por la concentración de potasio en el mosto o vino, mayor
será la posibilidad de la formación de sales de bitartrato de potasio. El bitartrato de potasio
son sales que se pueden observar en el fondo de las botellas al enfriar algunos vinos en
especial vinos blancos. Estas sales están formadas de ácido tartárico y potasio. Al
precipitarse el bitartrato de potasio se reduce la concentración de ácido tartárico del vino, y
por lo tanto el pH del vino se incrementa. Durante la maceración, fermentación y prensado
de los hollejos, el potasio es liberado de las pieles de las uvas y en consecuencia se favorece
la precipitación de bitartrato de potasio. Cada una de estas prácticas enológicas conllevan a
el incremento del pH del vino en aproximadamente 0.1-0.2 unidades. Los ácidos orgánicos
juegan un papel fundamental en el pH de los mostos y vinos. Entre mayor sea la
concentración de los ácidos orgánicos más importantes de acuerdo a su concentración (ácido
tartárico, el ácido málico y el ácido cítrico), menor será el pH del mosto o vino. Los
principales ácidos orgánicos en el mosto son. En el vino, los ácidos más importantes (en
cuanto a su concentración) son el ácido tartárico y el ácido láctico. En segundo término,
están el ácido málico, láctico, cítrico y acético (en vino). Sin embargo, debido a su mayor
concentración y debido a que puede aportar dos protones (H+), el ácido tartárico es el ácido
63
que más impacta el pH del mosto y el vino. En el caso del cubio no se puede determinar
específicamente que componente es el que hace que el pH varié en el vino, puesto que no se
registra una acidez alta por valoración ni por panel.
3.3.11 Evaluación estadística de la caracterización del vino de cubio. De acuerdo a los
resultados estadísticos del Anexo F, se hallaron diferencias significativas el color de los tres
vinos elaborados para sus coordenadas espaciales L* a* b* mostrando tres grupos (A, B, C)
en la prueba de Tukey así:
Más luminosidad o L* para el vino de cubio 3.
Más acentuado el color o a* para el vino de cubio 2.
Más tonalidad o b* para el vino de cubio 3.
Además, se presentaron diferencias significativas en el contenido de azúcares totales con dos
grupos desde la prueba de Tukey (A, B). Organizando en el grupo A los vinos de cubio 1 y
2, es decir, ambos presentan contenidos similares de azúcares.
Las demás características evaluadas no presentaron diferencias significativas y los tres vinos
de cubio formaron un solo grupo estadístico A, lo cual evidencia que las tres fermentaciones
fueron de un comportamiento similar y controlado para arrojar un producto estable y del
mismo grado alcohólico. se referencia como estable puesto que los grados mínimos de
alcohol para vino son de 12 °GL.
3.3.12 Prueba sensorial del vino de cubio. El análisis químico es un complemento del
análisis sensorial. Permite asegurar que ciertos compuestos, que no son reconocibles en la
degustación, están presentes o ausentes en el vino. Constituye el marco legal de protección
de la salud del consumidor, por lo que no puede separarse del análisis sensorial. (Aleixandre,
1997).
Figura 18. Muestras de vino
Fuente: Autora
64
El sabor y el aroma están correlacionados a los °GL, acidez, volátiles, constituyendo una
característica esencial originada en la fermentación del mosto resultado de la interacción
entre levaduras y sustratos fermentables en la obtención del vino (Polo, 1996). Los resultados
del panel sensorial se muestran en la figura 19 se observan los aspectos calificativos en este
panel que fueron color, aroma, sabor en donde el mayor ponderado lo tuvo el sabor, posterior
el aroma y finalizando con el color. Los valores de cero en la gráfica radial es la ponderación
de (me disgusta ligeramente y me disgusta mucho) en cuanto a color, olor, sabor.
Figura 19. Panel sensorial
Fuente: Autora
0
10
20
30
40
1 2 3 4 5
N°
de P
aneli
stas
Grado de Aceptación
Color Aroma Sabor
65
En cuanto al sabor del vino procede de los ácidos procedentes de las cepas en forma natural,
tartáricas, málicas y cítricas, son los principales y forman parte de las características
esenciales y apreciadas de los vinos. El parámetro sensorial de la acidez es de una importancia
primordial para el vino. Los vinos demasiado ácidos, siempre los extremos son indeseables,
se tornan agresivos y hasta desagradables y por el otro lado, una insuficiente acidez hace que
el vino sea frágil, de color apagado y sabor “blando” o “pastoso”. Las características del
aroma en el vino, obtenido arroja una mezcla de compuestos volátiles, floral-frutal de acuerdo
a los panelistas, sabor semidulce, esto se debe esencialmente a los alcoholes superiores,
aldehídos, ácidos grasos, esteres, compuestos azufrados y algunos compuestos fenólicos,
carbohidratos y aminoácidos producidos en la ruta biosintetica del proceso de elaboración
del vino y la tendencia floral-frutal se establece en los vinos tintos jóvenes pueden ser de
diverso tipo: rosa, jazmín, lilas, violeta, entre otros. Entre los compuestos químicos
responsables del olor floral destacan diversos aldehídos (aldehído feniletílico, aldehído
fenilpropiónico), alcoholes (2-fenil-etanol), terpenos (geraniol, citronellol, nerol) y cetonas
(β-ionona, β-damascenona). Con una menor ponderación por los panelistas está el color que
fue un lila brillante en el vino, formadas por los azúcares, siendo una combinación entre los
rojos y azules originando el lila de acuerdo a las coordenadas de CIELAB. Siendo los
antocianos substancias relativamente inestables, teniendo un comportamiento aceptable
únicamente en medio ácido, cabe aclarar que para que este se mantenga en el tiempo de
almacenaje por lo tanto debe ser protegido de la luz directa y estar a temperaturas bajas, de
acuerdo a Francis (1989) el color se degrada por altas temperaturas en presencia de oxígeno,
luz, la presencia de sulfitos y ácido ascórbico. Durante su añejamiento los vinos, tanto en
botella como en barrica, el color brillante, rojo-azulado del vino pierde viveza y tiende
progresivamente hacia tonalidades teja e incluso marrones (Bakker y Timberlake, 1986 y
Singleton y Trousdale,1992), debido a la pérdida progresiva de antocianos libres que
evolucionan rápidamente para dar polímeros de alto peso molecular con otros flavonoides
(Sommers y Evans,1986, Di Stefano y González-Sanjosé, 1991; Mazza,1995).
Estadísticamente se correlacionaron los atributos, mostrando baja relación entre estos debido
a que los panelistas no relacionaron el color con el sabor y con el aroma tomaron cada una
de estas como variables independientes, finalmente expresaron que les agrado el producto
bastante desde el sabor y el aroma. Estas variables se correlacionan por la sensación de acidez
que está influenciada de manera independiente por la concentración de ácido, el pH y la
especie de ácido. Una solución con pH más bajo, pero con la misma concentración de ácidos
(acidez titulable) se percibe como más ácida. Sin embargo, el pH de la solución afecta muy
poco o nada el amargor. Por otro lado, un vino con un pH más elevado se percibe como más
suave y más “redondo” (menos intenso en cuanto a su acidez o amargor). Además, a mayor
pH se presenta una polimerización más lenta entre antocianos y polifenoles y se obtiene un
color más inestable en el vino. Estos compuestos determinan el color, astringencia y amargor
de los vinos, incidiendo también en otros aspectos relacionados con su sabor y aroma.
66
CONCLUSIONES
El cubio blanco variedad ojo morado caracterizado presentó humedad 85,91% y materia
seca 14,08% con un contenido de azúcares reductores de 2,1835±0,002 % y de almidón
de 1,68±0,015 %, como fuente de carbohidratos y de proteína de 4,48 ± 0,064%, como
fuente de nitrógeno en el mosto de la fermentación alcohólica. Obteniéndose un vino de
tubérculo calidad libre de alteraciones puesto que clasificó como vino genuino de acuerdo
a la prueba de extracto seco total con un valor de 3,8 g/L en promedio, la cual para los
vinos tintos debe contener un extracto seco total de 2,5 a 4,6 g/L para vino de uvas, ya
que no hay adición excesiva de sales, sulfatos, cloruros para adecuar el pH y acidez; lo
que genera una mayor proporción de extracto seco total.
Por otro lado, la acidez valorada correspondientemente para acidez total 7,21±0,029
g/mL está dentro de parámetros de comparación para vino de uvas y frutas y la acidez
volátil de 5,90±0,009 g/mL el valor superior en comparativo de vino de frutas y uvas,
pero se aclara que este se atribuye a la copigmentación (antocianinas-flavonoides), ácidos y sales presentes en el mosto que interfieren en el valor final de la valoración de acidez
del vino final pero que no atribuye ninguna alteración de las características de la calidad
del vino clasificado como vino genuino y confirmando esta con la prueba de extracto
seco total que está dentro de los parámetros.
En general la acidez total y acidez volátil deben tener un valor mínimo de 0,15g/L, lo que
nos indica que, si se tiene una acidez inferior, se ajusta mediante la adición de ácido
tartárico o cítrico, este último puede ser atacado fácilmente por bacterias acido-lácticas.
Y aunque la adición de tartárico puede afinar el sabor del vino, un exceso de éste precipita
en sales de bitartrato potásico que afectan la molaridad del medio. Razón por la cual se
determina la adulteración o no del vino.
El contenido de azúcares presentes se incrementó gracias a la adición de la enzima
glucoamilasa aprovechando el almidón aportado por el cubio de la especie blanca ojo
morado de 1,68±0,015%, para su transformación en glucosa en el sistema de
fermentación. Durante el proceso fermentativo de los azúcares, en la obtención del vino
de cubio con una velocidad de decrecimiento de azúcares de 15.45 mg/L*día de mosto
indicando la adecuada activación de la levadura y con una densidad final para el vino de
0,9947 g/cm3 con 15°GL.
67
En las características finales del vino de cubio el pH fue de 4,5 impidiendo el desarrollo
de varios tipos de bacterias. Con un buen grado de aceptación organoléptica por parte de
los panelistas de acuerdo a las sensaciones gustativas en la prueba sensorial, con mayor
ponderación para aroma y sabor con características de un buque suave y de aroma floral-
frutal.
El porcentaje que presento de sedimentos el vino fue de 13,75 mL de sedimentos/1 mL
de vino resultante en la fermentación. Esta sedimentación confirmó que la levadura
estuvo activa, transformando los componentes del mosto gracias a su poder fermentativo
por degradación de azúcares.
El rendimiento fue de 139,76 g de vino de tubérculo final / 100 g de cubio lavado o
acondicionado. Con un porcentaje de pérdidas de 13,67% de sedimentos (13,67 g de
sedimentos / 100 g de mosto).
68
RECOMENDACIONES
Realizar el envasado del vino de cubio en recipientes de vidrio color ámbar para
disminuir la degradación del color, por oxidación de las antocianinas y flavonoides
presentes en el vino por efecto de la luz.
Estudiar más procesos de elaboración de otros productos con el tubérculo colombiano
cubio blanco ojo morado por su contenido fisicoquímico potencial.
Realizar más variaciones de temperatura y variedades de cepas durante la preparación
y desarrollo de la fermentación del cubio blanco ojo morado, para observar las
variaciones en el comportamiento de las diferentes levaduras en la fermentación de
azúcares del mosto.
69
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panificación (Saccharomyces cerevisiae) en la calidad sensorial del vino de manzana,
variedad Emilia (Malus communis Reineta Amarilla de Blenheim). Este estudio es parte del
proyecto Potenciación y mejora de Vinos de Frutas de la Asociación de Mujeres Campesinas
Alborada de la comunidad Santa Rosa (cantón Ambato, provincia de Tungurahua, Ecuador).
76
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77
ANEXO A
Ficha técnica de la enzima alfa-amilasa
78
79
80
81
ANEXO B
Características de la levadura Saccharomyces bayanus Safale US 05
Fuente: Sánchez y Triviño (2014)
TIPO CARACTERÍSTICA
Nombre Saccharomyces bayanus
Propiedades
Produce licores con bajos niveles de diacetilo y un paladar
final limpio fresco y vivaz. Sedimentación: media. Peso
específico final: medio.
Dosis 50 g/hl a 80g/hl
Temperatura de
fermentación
15 a 24°C (59 a 75°F)
almacenamiento Conservar e1n un lugar fresco (<10°C / 50°F)
% peso seco 94, a 96,5%
Células viables
al envasado
gramo/10*6 9
Bacterias totales < 5/ml
Levaduras
salvajes no
Saccharomyces
< 1/ ml
Carbohidratos 390-600 mg/g
Proteínas 370-420 mg/g
Cenizas 73-81 mg/ml
Fosforo 14-20 mg/ ml
Potasio 17 mg/ml
Calcio 1.3 mg/ml
Hierro 0,1 mg/ ml
Magnesio 2,3mg/ ml
82
ANEXO C
Ficha técnica de la enzima Glucoamilasa Amylase AG 300L
83
ANEXO D
Ficha de clasificación de vino de uvas
84
ANEXO E
Indicador de parámetros para realizar el test de cata de vino
85
ANEXO F
Variables en la fermentación alcohólica del cubio
y = -15,454x + 252,43R² = 0,9952
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20
Azu
care
s (m
g/L
Tiempo (dias)
Azucares(mg/L*dia) Lineal (Azucares(mg/L*dia))
y = 2,3786x - 7,0286R² = 0,934
-10-505
10152025303540
0 5 10 15 20
Bio
masa
(m
g/L
)
Tiempo (dias)
Biomasa(mg/L*dia) Lineal (Biomasa(mg/L*dia))
y = 1,1786x - 2,0952R² = 0,9643
-202468
1012141618
0 5 10 15 20
Gra
dos
alc
oholic
os(
°GL
)
Tiempo (dias)°Gl Lineal (°Gl)
y = -0,0839x + 5,7498R² = 0,9347
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
0 5 10 15 20
pH
Tiempo (dias)
pH Lineal (pH)
y = 0,0766x - 0,0452R² = 0,8484
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20
Densi
dad(g
/mL
)
Tiempo (dias)Densidad(g/mL) Lineal (Densidad(g/mL))
86
ANEXO G
RESULTADOS EXPERIMENTALES
Volumen de sedimentación del vino de cubio
Tiempo (h) Sedimentos (mL)
0 0
4 1,5
8 3,5
24 12
28 13,5
32 16
48 17,5
52 26
56 27,5
Datos del °GL de las muestras de vino obtenido
Peso
muestra(mL) Temperatura(°C) °GL
Promedio de
°GL
Promedio de
°GL
99,55 24 15,3
15,233±0,208
15,244±0,181
99,65 24 15
99,69 24 15,4
99,57 24 15,4
15,233±0,153 99,83 24 15,2
99,74 24 15,1
99,68 24 15,5
15,267±0,252 99,59 24 15,3
99,74 24 15
Datos obtenidos de aplicación de fórmula para acidez total del vino de cubio
NaOH(mL) N
meq Ac
Tartárico
Muestra
de
vino(mL)
Acidez
total
9,700 0,1 1000 0,075 10,05 7,239
9,730 0,1 1000 0,075 10,15 7,190
9,650 0,1 1000 0,075 10,08 7,180
9,720 0,1 1000 0,075 10,07 7,239
9,700 0,1 1000 0,075 10 7,275
9,710 0,1 1000 0,075 10,09 7,218
9,630 0,1 1000 0,075 10,03 7,201
9,670 0,1 1000 0,075 10,05 7,216
9,690 0,1 1000 0,075 10,09 7,203
87
Datos obtenidos de aplicación de fórmula para acidez volátil del vino de cubio
NaOH(mL) N
meq Ac
Acético % Muestra(mL)
Acidez
Volátil
0,981 0,1 1000 0,06 0,25 10,05 5,911
0,979 0,1 1000 0,06 0,25 10,18 5,899
0,980 0,1 1000 0,06 0,25 10,03 5,905
0,978 0,1 1000 0,06 0,25 10,01 5,893
0,980 0,1 1000 0,06 0,25 10,10 5,905
0,981 0,1 1000 0,06 0,25 10,09 5,911
0,982 0,1 1000 0,06 0,25 10,03 5,917
0,982 0,1 1000 0,06 0,25 10,08 5,914
0,978 0,1 1000 0,06 0,25 10,04 5,893
Muestras Extracto Seco
Total Acidez F(A. total – A volátil)
Azucares
Totales
Extracto Seco
Reducido
1
3,842 1,328 0,003 3,838
3,869 1,291 0,003 3,866
3,974 1,275 0,002 3,971
2
3,859 1,346 0,002 3,856
3,887 1,370 0,002 3,884
3,939 1,307 0,002 3,936
3
3,858 1,284 0,002 3,855
3,899 1,303 0,002 3,896
3,948 1,310 0,002 3,946
Datos obtenidos de las muestras de vino de cubio
Muestras Cm mg/L metanol
Promedio de muestras
de metanol mg/L
Promedio de muestras
de metanol mg/L
1
0,0015500 1,0333
1,033±0,000
1,033±0,001
0,0015499 1,0333
0,0015489 1,0326
2
0,0015451 1,0301
1,032±0,002 0,0015479 1,0319
0,0015520 1,0347
3
0,0015491 1,0327
1,033±0,000 0,0015497 1,0331
0,0015488 1,0325
88
ANEXO H
CALCULOS CON RESULTADOS EXPERIMENTALES
Acidez total del vino de cubio
muestramL
tartaricoAc.meqx1000xNNaOHmLtotalAcidez
10,05
000x0,0759,70x0,1x1totalAcidez
20,7totalAcidez
3.3.5 Metanol del vino de cubio.
fxGA
100xCm
anhidroalcoholL
metanolmg
10015
100 x0,00155
anhidroalcoholL
metanolmgx
1,033mg/LanhidroalcoholL
metanolmg
Acidez volátil del vino de cubio.
mLMuestra
25%co0xAc.AcetiNaOHxNx100mLVolatilAcidez
10,05
25%1000x0,0600,981x0,1xVolatilAcidez
5,91VolatilAcidez
89
Rendimientos del vino de cubio
x100doRecepciona Cubio
obtenido VinocubiodeoRendimient
127,33%x100g 2000
2546,78gcubiodeoRendimient
dorecepciona cubio 100g
vinomL 128,068
g 0,9943
mL 1x
cubio g 100
vinog 127,33
x100lavado Cubio
VinocubiodeoRendimient
%76,139x100g 1857,72
2596,49gcubiodeoRendimient
lavado cubio 100g
vinomL 140,57
g 0,9943
mL 1x
lavado cubio g 100
vinog 139,76
90
Perdidas de cubio para la fermentación
%11,7x100cubio g 2000
residuos 142,28gcubio %Perdidas
Perdidas de sedimentos separados del mosto
%67,13x100cubio g 2950,10
sedimentos 403,33gsedimentos %Perdidas
91
ANEXO I
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN ESTADÍSTICA
Caracterización del vino de cubio
Statistix 10.0 (30-day Trial) 3/26/2018, 9:28:09 AM
Completely Randomized AOV for EXTRACTO SECO TOTAL
Source DF SS MS F P
VIN0 2 0.00009 4.444E-05 0.02 0.9846
Error 6 0.01708 2.847E-03
Total 8 0.01717
Grand Mean 3.8972 CV 1.37
VIN0 Mean
1 3.8950
2 3.8950
3 3.9017
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.0308
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0436
Completely Randomized AOV for COLOR L*
Source DF SS MS F P
VIN0 2 731.007 365.504 55566.42 0.0000
Error 6 0.039 0.007
Total 8 731.047
Grand Mean 47.768 CV 0.17
VIN0 Mean
1 37.683
2 46.060
3 59.560
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.0468
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0662
Completely Randomized AOV for COLOR a*
Source DF SS MS F P
VIN0 2 72.0200 36.0100 10803.00 0.0000
Error 6 0.0200 0.0033
Total 8 72.0400
Grand Mean 17.167 CV 0.34
VIN0 Mean
1 13.200
2 19.600
3 18.700
Observations per Mean 3
92
Standard Error of a Mean 0.0333
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0471
Completely Randomized AOV for COLOR b*
Source DF SS MS F P
VIN0 2 1294.82 647.408 16647.63 0.0000
Error 6 0.23 0.039
Total 8 1295.05
Grand Mean -30.511 CV -0.65
VIN0 Mean
1 -24.967
2 -47.167
3 -19.400
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.1139
Std Error (Diff of 2 Means) 0.1610
Completely Randomized AOV for pH
Source DF SS MS F P
VIN0 2 2.156E-05 1.078E-05 4.22 0.0718
Error 6 1.533E-05 2.556E-06
Total 8 3.689E-05
Grand Mean 4.5851 CV 0.03
VIN0 Mean
1 4.5867
2 4.5830
3 4.5857
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 9.230E-04
Std Error (Diff of 2 Means) 1.305E-03
Completely Randomized AOV for GRADO ALCOHOL
Source DF SS MS F P
VIN0 2 0.00222 0.00111 0.03 0.9748
Error 6 0.26000 0.04333
Total 8 0.26222
Grand Mean 15.244 CV 1.37
VIN0 Mean
1 15.233
2 15.233
3 15.267
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.1202
Std Error (Diff of 2 Means) 0.1700
93
Completely Randomized AOV for EXTRACTO SECO REDUCIDO
Source DF SS MS F P
VIN0 2 0.00081 4.068E-04 0.16 0.8523
Error 6 0.01486 2.477E-03
Total 8 0.01568
Grand Mean 3.8986 CV 1.28
VIN0 Mean
1 3.8917
2 3.8920
3 3.9120
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.0287
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0406
Completely Randomized AOV for ACIDEZ TOTAL
Source DF SS MS F P
VIN0 2 3.088E-03 1.544E-03 2.45 0.1672
Error 6 3.789E-03 6.314E-04
Total 8 6.877E-03
Grand Mean 7.2179 CV 0.35
VIN0 Mean
1 7.2030
2 7.2440
3 7.2067
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.0145
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0205
Completely Randomized AOV for METANOL
Source DF SS MS F P
VIN0 2 1.069E-06 5.344E-07 0.28 0.7618
Error 6 1.126E-05 1.877E-06
Total 8 1.233E-05
Grand Mean 1.0327 CV 0.13
VIN0 Mean
1 1.0331
2 1.0322
3 1.0328
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 7.909E-04
Std Error (Diff of 2 Means) 1.119E-03
Completely Randomized AOV for ACIDEZ VOLATIL
Source DF SS MS F P
VIN0 2 3.800E-05 1.900E-05 0.20 0.8272
Error 6 5.820E-04 9.700E-05
Total 8 6.200E-04
Grand Mean 5.9053 CV 0.17
94
VIN0 Mean
1 5.9050
2 5.9030
3 5.9080
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 5.686E-03
Std Error (Diff of 2 Means) 8.042E-03
Completely Randomized AOV for AZÚCARES TOTALES
Source DF SS MS F P
VIN0 2 0.56374 0.28187 21.17 0.0019
Error 6 0.07990 0.01332
Total 8 0.64364
Grand Mean 2.2638 CV 5.10
VIN0 Mean
1 2.5490
2 2.3027
3 1.9397
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0.0666
Std Error (Diff of 2 Means) 0.0942
Completely Randomized AOV for DENSIDAD
Source DF SS MS F P
VIN0 2 3.369E-05 1.684E-05 3.56 0.0958
Error 6 2.841E-05 4.736E-06
Total 8 6.210E-05
Grand Mean 0.9947 CV 0.22
VIN0 Mean
1 0.9970
2 0.9923
3 0.9949
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 1.256E-03
Std Error (Diff of 2 Means) 1.777E-03
PRUEBA TUKEY
Statistix 10.0 (30-day Trial) 3/26/2018, 9:33:21 AM
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of EXTRACTO SECO TOTAL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 3.9017 A
1 3.8950 A
2 3.8950 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0436
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.1337
There are no significant pairwise differences among the means.
95
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of COLOR L* by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 59.560 A
2 46.060 B
1 37.683 C
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0662
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.2033
All 3 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of COLOR a* by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
2 19.600 A
3 18.700 B
1 13.200 C
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0471
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.1447
All 3 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of COLOR b* by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 -19.400 A
1 -24.967 B
2 -47.167 C
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.1610
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.4943
All 3 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of pH by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
1 4.5867 A
3 4.5857 A
2 4.5830 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 1.305E-03
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 4.007E-03
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of GRADO ALCOHOL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 15.267 A
1 15.233 A
2 15.233 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.1700
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.5218
There are no significant pairwise differences among the means.
96
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of EXTRACTO SECO REDUCIDO by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 3.9120 A
2 3.8920 A
1 3.8917 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0406
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.1248
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of ACIDEZ TOTAL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
2 7.2440 A
3 7.2067 A
1 7.2030 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0205
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.0630
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of METANOL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
1 1.0331 A
3 1.0328 A
2 1.0322 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 1.119E-03
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 3.434E-03
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of COLOR b* by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 -19.400 A
1 -24.967 A
2 -18.937 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 116.20
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 356.72
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of DENSIDAD by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
1 0.9970 A
3 0.9949 A
2 0.9923 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 1.777E-03
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 5.454E-03
There are no significant pairwise differences among the means.
97
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of ACIDEZ VOLATIL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
3 5.9080 A
1 5.9050 A
2 5.9030 A
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 8.042E-03
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.0247
There are no significant pairwise differences among the means.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of AZUCARES TOTAL by VIN0
VIN0 Mean Homogeneous Groups
1 2.5490 A
2 2.3027 A
3 1.9397 B
Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 0.0942
Critical Q Value 4.341 Critical Value for Comparison 0.2892
There are 2 groups (A and B) in which the means
are not significantly different from one another.
Prueba sensorial del vino
Statistix 10.0 (30-day Trial) 3/26/2018, 10:46:33 AM
One-Way AOV for: COLOR AROMA SABOR
Source DF SS MS F P
Between 2 28.486 14.2429 23.01 0.0000
Within 207 128.129 0.6190
Total 209 156.614
Grand Mean 1.9571 CV 40.20
Homogeneity of Variances F P
Levene's Test 6.08 0.0027
O'Brien's Test 5.99 0.0030
Brown and Forsythe Test 0.79 0.4556
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P
Between 2.0 20.33 0.0000
Within 135.8
Component of variance for between groups 0.19463
Effective cell size 70.0
Variable Mean
COLOR 2.4714
AROMA 1.7714
SABOR 1.6286
Observations per Mean 70
Standard Error of a Mean 0.0940
Std Error (Diff of 2 Means) 0.1330
98
Statistix 10.0 (30-day Trial) 3/26/2018, 10:26:47 AM
Correlations (Pearson)
COLOR AROMA SABOR
COLOR 1.0000
AROMA -0.0095 1.0000
SABOR 0.0301 -0.0841 1.0000
Cases Included 70 Missing Cases 0
