1. Introducción
Colombia, al ser uno de los países más ricos en flora (Colciencias, 2016), tiene un gran potencial para convertirse en uno de los principales proveedores de productos de la miel de abejas en el mundo. La miel de abejas es utilizada en diversos procesos para obtener otros productos con mayor valor agregado como lo es el hidromiel (Montenegro & Ortega, 2012). El hidromiel es una bebida alcohólica tipo vino con concentración volumétricas de alcohol que varía del 8% al 18% (Mendes-Ferreira et al., 2010), esto es logrado gracias a la fermentación de los azúcares presentes. El hidromiel es una opción para impactar de manera positiva los mercados nacionales en la industria de bebidas alcohólicas (Ramalhosa, Gomes, Pereira, Dias, & Estevinho, 2011) y las asociaciones de apicultores del país.
El uso de levaduras es un aspecto importante en los procesos de obtención de bebidas alcohólicas, debido a que estas se encargan de la transformación de los azúcares en etanol y dióxido de carbono; asimismo transforma otros compuestos como ATP (Adenosín trifosfato), NADH/NAD+ (Nicotinamida adenina dinucleótido) y NADPH/NAP+ Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), ácidos orgánicos, ésteres (responsables de olores y aromas) y otros alcoholes superiores en menos cantidad (Blanco Paz, 2016) La levadura es tan importante en el proceso fermentativo que una reciente investigación examinó la posibilidad de mejorar los procesos fermentativos incorporando biopolímeros, en los cuales la levadura es sometida a acondicionamientos, utilizando técnicas de inmovilización con el fin de mejorar el comportamiento de los parámetros que influyen (mosto de miel y temperatura del sistema), en las características sensoriales y fisicoquímicas del hidromiel (Martínez Hoyos, 2016).
Para la presente investigación se implementó la metodología de un proceso estandarizado de hidromiel propuesto en la literatura (Quicazán, Cuenca & Paz, 2018), en la cual se seleccionaron tres tipos de levaduras comerciales de la especie (Saccharomyces cerevisiae) las cuales se denominaron A, B y C, correspondientes a las marcas Instant Success, Safcider y Safoeno VR44 respectivamente, con el fin de evaluar el comportamiento de las levaduras en el proceso fermentativo, teniendo en cuenta la disminución de los grados Brix, el contenido final de etanol y la preferencia general por parte de jueces no entrenados
2. Marco teórico
2.1. Fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica es un proceso biológico generado por una oxidación incompleta bajo condiciones anaerobias, es un proceso de transformación o descomposición química de hidratos de carbonos (por lo general azúcares: como la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.), en presencia de un microorganismo, bacteria o levadura para obtener como producto final alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono (CO2). Además se da la formación de otros compuestos orgánicos (El-Mansi, Bryce, Hartley, & Demain, 2012).
2.2. Hidromiel
El hidromiel es una bebida tipo vino, considerada la bebida de los dioses por ser la bebida alcohólica más antigua en el mundo; está compuesta por agua y miel de abejas fabricada a través de un proceso de fermentación, la cual tiene unas concentraciones de entre 8% al 18% v/v de alcohol según la normalidad colombiana. Durante la última década, investigadores han buscado mejorar los procesos de fermentación de hidromiel, implementando nuevas técnicas biotecnológicas (Šturd, Gemeiner, & Navratil, 2001).
2.3. Levadura
Las levaduras son organismos unicelulares que pertenecen al reino de los hongos, las cuales han sido usadas por el hombre desde hace muchos años para obtener productos mediante el proceso de fermentación, debido a su capacidad de descomponer carbohidratos tales como el azúcar bajo condiciones anaeróbicas (Carrillo & Audisio, 2007).
2.4. Grados Brix
Los grados Brix miden el porcentaje de sólidos disueltos en un líquido; se miden con diferentes instrumentos, dentro de los cuales, el más utilizado es el refractómetro. En este caso, se relacionan con el contenido de azúcares totales en el mosto durante la fermentación (Cuenca, Quicazán, & Blanco Paz, 2013).
2.5. Evaluación sensorial
Es un estudio de las propiedades organolépticas que son percibidas mediante los órganos de los sentidos; se evalúa el olor, sabor, la textura, aroma, entre otros parámetros. Estas características contribuyen a un conjunto de estímulos analizados por los órganos de los sentidos, los cuales son importantes a la hora de medir la calidad y aceptación de un producto. Los análisis sensoriales son reconocidos como una de las formas más importantes de asegurar la aceptación del producto por parte del consumidor (Manfugás, 2007).
3. Materiales y métodos
3.1. Materiales
La miel de abejas proviene de la cooperativa Cooapomiel (Carmen de Bolívar, Bolívar, Colombia). Como nutriente adicional se utilizó polen apícola deshidratado, proveniente del mercado local. Las levaduras comerciales se utilizaron como agente fermentador, las cuales fueron adquiridas en el mercado local. El agua utilizada era proveniente del acueducto de Cartagena y se utilizó un baño termostado para mantener la temperatura constante (Marca MVPower, USA).
3.2. Métodos
3.2.1. Ensayos de fermentación
Las fermentaciones se llevaron a temperatura constante de 25°C durante 408 horas utilizando mosto que contenía miel de abejas y agua, con 24 grados Brix iniciales. En todos los casos, se utilizó polen apícola como nutriente adicional. Las levaduras se dosificaron de acuerdo con las indicaciones de cada fabricante. Se utilizaron frascos de 40 ml de capacidad con un tapón de gasa estériles para llevar a cabo todos los ensayos de fermentación.
3.2.2. Seguimiento de grados Brix
Determinados durante todo el proceso fermentativo (408 horas), haciendo uso de un refractómetro como instrumento de medición, con el objetivo de evaluar el avance de la fermentación con respecto al tiempo.
3.2.3. Determinación del grado alcohólico
El grado alcohólico se determinó mediante destilación, teniendo en cuenta la densidad de la solución obtenida. Dicha curva es válida en el intervalo entre 2,5% a 20% v/v. La ecuación correspondiente a la curva de calibración se presenta en la ecuación (1), con un R2 = 0,9861.
(1)
Los grados alcohólicos son regulados bajo la NTC 708 de Icontec y el decreto 1686 de 2012 del Ministerio de Salud y Protección Social , estas entidades son las encargadas de la normatividad colombiana para bebidas alcohólicas. La graduación alcohólica mínima para bebidas tipo vino debe ser superior a 6 grados alcoholímetros medido a 20°C ( Ministerio de Salud y Protección Social , 2012) (Icontec, 2000).
3.2.4. Pruebas sensoriales afectivas
Se realizó una prueba de preferencia en las instalaciones de la Universidad de Cartagena. Se evaluó el juicio de 30 panelistas no entrenados, consumidores regulares de bebidas alcohólicas y con edades entre 18 y 30 años, de género femenino y masculino.
Esta prueba permitió obtener la preferencia general de los panelistas no entrenados, así como también su preferencia en cuanto al olor, sabor y contenido de alcohol. Las muestras se presentaron numeradas aleatoriamente, a la misma temperatura y se varió el orden de presentación de estas para cada panelista.
3.2.5. Criterios para selección de la levadura
Con el fin de tener en cuenta parámetros de la fermentación, tales como grados Brix finales, contenido de etanol y preferencia por parte de consumidores potenciales, se construyó una función objetivo. Adicionalmente, para las características evaluadas, se asignaron puntajes en la misma escala de 1 a 3, como se presenta en la Tabla 1.
Tabla 1
Puntaje asignado a las variables fisicoquímicas y organolépticas
|
Parámetro |
Intervalo |
Puntaje |
|
Brix finales (Bx) |
8 a 10 Menor de 8 Mayor de 10 |
3 2 1 |
|
Contenido volumétrico de etanol (E) |
6 a 13 Mayor a 13 Menor a 6 |
3 2 1 |
|
Aceptación general y sabor (AG) |
Mayor a 35% 30 a 35% Menor a 30% |
3 2 1 |
|
Aceptación de aroma y alcohol (AS) |
Mayor a 35% 30 a 35% Menor a 30% |
3 2 1 |
La función objetivo a partir de las variables evaluadas y su puntaje, se presenta a través de la ecuación (2).
(2)
4. Resultados y análisis
4.1 Seguimiento de la concentración del sustrato
Con los datos que resultaron de la experimentación, se realizó la gráfica que relaciona grados Brix con el tiempo de fermentación. En la Figura l se puede observar el seguimiento que se le dio al descenso de los grados Brix, a lo largo de la fermentación, para la obtención de los diferentes hidromieles como indicativo del avance del proceso fermentativo. Esta disminución se debe a la transformación de azúcares solubles a etanol y dióxido de carbono, principalmente. El comportamiento de los grados Brix es similar a datos reportados en investigaciones relacionadas con proceso de fermentación alcohólica (Lucero, 2015).
En la Figura 1, se presenta el comportamiento de los grados Brix a lo largo del tiempo para las fermentaciones llevadas a cabo con las levaduras evaluadas. La tendencia de las tras fermentaciones es similar, por lo cual no puede considerarse como único criterio para la selección de la levadura.
Fig. 1. Comportamiento de los grados Brix a lo largo de la fermentación para las tres levaduras.
4.2 Determinación del grado Alcohólico
Los datos de densidad obtenidos para cada marca de levadura se evaluaron en la ecuación 1 y se reportan en la Tabla 2.
Tabla 2
Porcentajes de alcohol obtenidos
|
Levadura |
Densidad (g/ml) |
% Alcohol (V/V) |
|
A |
0,9757 |
17,5 |
|
B |
0,9856 |
10,95 |
|
C |
0,9875 |
9,64 |
4.3 Pruebas sensoriales y de preferencia
Después de la evaluación sensorial realizada, se determinaron los porcentajes de preferencia general, en cuanto al olor, sabor y percepción de contenido de alcohol, los cuales se presentan en las Figuras 2, 3, 4 y 5.
En la en la Figura 2 se presenta el porcentaje de preferencias con respecto a la percepción general de la muestra, en este caso se observa que la muestra C obtuvo mayor apreciación por parte del público (40%).
Fig. 2. Preferencia general
En la en las figuras 3 y 4 se presenta el porcentaje de personas que prefirieron cada una de las muestras basados en el aroma y sabor. En ellas se observa que, la población estudiantil de la Universidad de Cartagena, en la muestra A tuvo mayor grado de preferencia (40%), con respecto a las muestras B y C en cuanto al aroma. Referente al sabor, la muestra C tuvo mayor preferencia (43,3%) con respecto a las demás.
Fig. 3. Preferencias con respecto al aroma
Fig. 4. Preferencias con respecto al sabor
Adicionalmente, se encontró que otro atributo importante para los consumidores, en el caso del hidromiel, es el alcohol percibido, la muestra con mayor aceptación (A) presentó el contenido más bajo de alcohol (9,9%), comparado con las muestras B y C que obtuvieron 17,5% y 10,95% respectivamente, como se muestra en la Figura 5.
Fig. 5. Preferencias con respecto al alcohol percibido
4.4 Cálculo de la función objetivo
En la Tabla 3, se presentan los resultados obtenidos para la función objetivo evaluada para cada una de las levaduras, donde al hacer la ponderación de las variables consideradas, se seleccionó la levadura C, es decir Safoeno VR 44, la cual obtuvo el valor más alto para la función objetivo evaluada.
Tabla 3
Valor de la función objetivo para las levaduras evaluadas
|
Levadura |
Valor Función objetivo |
|
A |
14 |
|
B |
15 |
|
C |
17 |
5. Conclusiones
En la fermentación alcohólica de hidromiel, podemos encontrar características fisicoquímicas y sensoriales que están directamente relacionadas, tanto con las materias primas utilizadas, como con los microorganismos que tienen acción en el proceso y el tiempo de fermentación. Los potenciales consumidores pueden contribuir en la selección de productos, aportando conocimiento de los gustos locales. La adjudicación de puntajes a cada variable de interés, así como también la construcción de una función objetivo, permitió seleccionar el microorganismo más adecuado para satisfacer el gusto de los potenciales consumidores locales, permitiendo tener en cuenta el contenido final de etanol, los grados Brix finales y la preferencia por parte de los panelistas no entrenados. Por lo tanto, se determinó que la marca de levadura que mejor se adaptó a las condiciones establecidas fue la Safoeno VR44, que basado en los criterios de selección antes mencionados obtuvo 17 puntos de 21 posibles. El porcentaje volumétrico de alcohol medido para esta marca de levadura fue de 10,95 %v/v y la concentración final de sustrato medida como grados Brix fue de 8,8. Adicionalmente, mediante la evaluación sensorial obtuvo alta preferencia su sabor. Estos resultados permitirán utilizar esta levadura para futuras fermentaciones, teniendo en cuenta parámetros clave para el proceso fermentativo, así como también parámetros sensoriales relacionados con los gustos particulares de los consumidores locales.
6. Agradecimientos
Este proyecto fue financiado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de Cartagena (Acta 140 de 2018).
Referencias
Blanco Paz, A. J. (2016). Modelamiento cinético de la fermentación alcohólica de miel de abejas a diferentes escalas de producción. Tesis de maestría en ingeniaría química. Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Recuperado de: http://bdigital.unal.edu.co/56557/1/1026562340.2017.pdf
Carrillo L. & Audisio M. C. (2007). Manual de microbiología de alimentos. Asociación Cooperadora UNJU, Recuperado de: http://www.unsa.edu.ar/biblio/repositorio/malim2007/
Colciencias. (2016). Colombia, el segundo país más biodiverso del mundo. Colciencias. Recuperado de: https://www.colciencias.gov.co/sala_de_prensa/colombia-el-segundo-pais-mas-biodiverso-del-mundo
Cuenca, M., Quicazán, M. C., & Blanco Paz, A. J. (2013). Desarrollo de un modelo productivo de bebidas fermentadas de miel para generar valor en la cadena apícola colombiana. Colciencias. Recuperado de: http://repositorio.colciencias.gov.co/handle/11146/2368
El-Mansi, E. M. T., Bryce, C., Hartley, B., & Demain, A. (2012). Fermentation Microbiology and Biotechnology. London: CRC Press.
Icontec. (2000). NTC 708:2000. Bebidas alcohólicas. Vinos de frutas. Bogotá: Icontec.
Lucero, P. D. (2015). Efecto del uso de levaduras y concentración de °Brix en las características fisicoquímicas y sensoriales de vino de fresa con miel. Tesis de grado en de ingeniero en agroindustria alimentaria. Escuela Agrícola Panamericana. Recuperado de: https://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/4636/1/AGI-2015-025.pdf
Manfugás, J. E. (2007). Evaluación sensorial de los alimentos. Ciudad de la Habana: Editorial Universitaria. Recuperado de: https://s47003acac0f1f7a3.jimcontent.com/download/version/1463707242/module/8586131883/name/LIBRO%20ANALISIS%20SENSORIAL-1%20MANFUGAS.pdf.
Martínez Hoyos, A. M. (2016). Evaluación del proceso fermentativo utilizando células libres e inmovilizadas para obtener una bebida alcohólica tipo vino a partir de miel. Tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Recuperado de: http://bdigital.unal.edu.co/54884/7/Andr%C3%A9sMauricioMart%C3%ADnezHoyos.2016.pdf
Mendes-Ferreira, A., Cosme, F., Barbosa, C., Falco, V., Inês, A., & Mendes-Faia, A. (2010). Optimization of honey-must preparation and alcoholic fermentation by Saccharomyces cerevisiae for mead production. International Journal of Food Microbiology, 144(1), 193-198. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.09.016
Ministerio de Salud y Protección Social. (2012). Decreto 1686 del 2012. Por el cual se establece el reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios que se deben cumplir para la fabricación, elaboración, hidratación, envase, almacenamiento, distribución, transporte, comercialización, expendio, exportación e importación de bebidas alcohólicas destinadas para consumo humano. Recuperado de: www.invima.gov.co › decreto-no-1686-9-ago-de-2012-pdf
Montenegro, G., & Ortega, X. (2012). Innovación y valor agregado en los productos apícolas diferenciación y nuevos usos industriales (Informe). Agrimundo: Recuperado de: http://www.agrimundo.gob.cl/wp-content/uploads/Informe-Apicultura-VF220120132.pdf
Ramalhosa, E., Gomes, T., Pereira, P., Dias, T., & Estevinho, M. (2011). Mead Production: Tradition Versus Modernity. En R. Jackson (Ed.). Food and Nutrition Research. Speciality Wines. (1st ed., Vol. 63). Recuperado de: https://pdfs.semanticscholar.org/8b0c/95810d50ef98709943f138afdb432640f378.pdf
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Quicazán, M. C., Cuenca, M. M., & Paz, A. B. (2018). Producción de hidromiel en el contexto de la apicultura en Colombia. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia.