FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA CON MOSTO DE UVA NIÁGARA ROSADA Y LEVADURAS DE LA MISMA FRUTA

ALCOHOLIC FERMENTATION WITH ROSE NIAGARA GRAPE MUST AND YEASTS OF THE SAME FRUIT

Juan Esteban Miño Valdés^1*, María Alicia Martos Actis², José Luis Herrera Garay³ y Erenio González Suarez⁴

² Laboratorio de Biotecnología. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Universidad Nacional de Misiones, Posadas, Argentina.

³ Dpto.de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Universidad Nacional de Misiones. Posadas, Argentina.

⁴ Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Química y Farmacia. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas. Carretera a Camajuaní km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

 RESUMEN

Para obtener información tecnológica, se ha elaborado vino blanco común, con mostos de Niágara rosada (Vitis labrusca) cultivada en Misiones y las levaduras nativas de sus bayas. En el procedimiento a escala matraz, se utilizó fermentación alcohólica isotérmica a 24±1 ºC, en condiciones enológicas, con levaduras nativas y Saccharomyces cerevisiae bayanus como levadura de referencia. Las técnicas analíticas aplicadas fueron las del Instituto Nacional de Vitivinicultura (INV) de Argentina. Para el análisis de los datos se utilizó el paquete estadístico Statgraphic Plus® para Windows 1993, versión 5.1 Statistical Graphics Corporation. Se obtuvieron las características fisicoquímicas de las uvas y su mosto, para uso agroindustrial como materia prima. En la fermentación se evaluó el desempeño de las levaduras nativas respecto de S. bayanus con: el azúcar residual, el alcohol obtenido, el tiempo del proceso, la actividad, el poder, y el rendimiento fermentativo. Se constató que los vinos blancos secos obtenidos son aptos para el consumo,  cumplieron con las exigencias del INV desde el punto de vista del: etanol, extracto seco, pH, densidad, dióxido de azufre (libre y total), y acidez (volátil y total).

 Palabras clave: fermentación alcohólica, levaduras, mosto, uva, vino

ABSTRACT

In order to get technology information, it has been developed common white wine, with musts of Niagara rose (Vitis labrusca) grew in Misiones and native yeasts of its berries. Isothermal alcoholic fermentation was used at 24 ± 1 °C in the flask scale procedure, in enological conditions, with native yeasts and yeast Saccharomyces cerevisiae bayanus as reference. The analytical techniques applied were those of the National Institute of Viticulture (INV) of Argentina. For the analysis of statistical data, packet 1993 Statgraphic Plus® for Windows Version 5.1 Statistical Graphics Corporation was used. The physicochemical characteristics of the grapes and musts were obtained for agricultural use as raw material. In the fermentation, work of native yeasts was evaluated with respect to S. bayanus with: the residual sugar, alcohol produced, the process time, activity, power, and the fermentation performance. It was found that dry white wines are fit for consumption, complied with the requirements of INV from the standpoint of: ethanol, dry matter content, pH, density, sulfur dioxide (free and total) and acidity (volatile and total).

 Key words: Alcoholic fermentation, yeasts, must, grape, wine

INTRODUCCIÓN

Durante la última década los cultivos tradicionales de la provincia de Misiones (yerba mate, té, tung y tabaco) atravesaron una crisis económica que llevó a las familias agrícolas a buscar alternativas de diversificación productiva, eligiendo entre otras, incrementar el cultivo de la vid. Optaron por las variedades Niágara y Concord (Vitis labrusca), Isabel y Venus (Vitis labrusca x Vitis vinifera), porque habían presentado mejor adaptación a las condiciones edafoclimáticas de la provincia. En el año 2010 unos 270 productores rurales, cosechando estas variedades no viníferas, cubrieron la demanda provincial de uvas de mesa con 0,61 kg hab^-1año^-1; y unos 50 productores rurales elaboraron vino blanco artesanal para autoconsumo familiar, utilizando fermentación espontánea sin control de variables. Esta actividad fue registrada como otra alternativa más de diversificación productiva a ser evaluada, teniendo en cuenta que el Código Alimentario Argentino (CAA) permite elaborar vinos comunes regionales con uvas no viníferas, para comercializar dentro del país, Bakos (2009), (CAA, 2011), Miño (2010), Miño (2012), (Nuñez y Brumovsky, 2010), Piekun, (2011).

De acuerdo a la normativas del INV y de la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIVV), los únicos vinos permitidos para el comercio internacional, son aquellos elaborados a partir de variedades de Vitis viníferas (Blouin y Peynaud, 2006), (INV 2015) y (OIVV, 2015) por ello se encuentra información tecnológica de la fermentación alcohólica en condiciones enológicas para las variedades de Vitis viníferas y muy escasa para las variedades de Vitis labrusca, Flanzy (2003), Miño (2012a).

El vino es una bebida obtenida por fermentación alcohólica en condiciones enológicas de variedades de Vitis vinífera únicamente, Robinson (2006);el cultivo de estas vides cubren actualmente el 90 % de las superficies de los viñedos en el mundo, mientras que el 10% restante son variedades no viníferas utilizadas generalmente como frutas de mesa (Boulton et al., 2002), Flanzy, (2003), (Miño et al., 2007), (INV, 2009). El problema científico que se planteó fue la falta de una tecnología conceptualizada para la elaboración de vino blanco común apto para el consumo, con las variedades de uvas de mesa no viníferas como la Niágara rosada cultivada en Misiones. (INV, 2009), Miño (2012).

Este trabajo original a escala matraz, tuvo como objetivo general elaborar vino blanco a 24±1ºC a partir de mostos de uva Niágara rosada con inóculos de levaduras autóctonas contenidas en sus bayas, utilizandocomo levadura de referencia a Saccharomycescerevisiae bayanus; los objetivos específicos fueron caracterizar la materia prima, evaluar el desempeño de las levaduras, conocer la aptitud de los vinos para el consumo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Uva: Se utilizó uva (Vitis labrusca) de la variedad Niágara Rosada (NR) proveniente de un viñedo de la ciudad de Cerro Azul, Misiones, ubicado a 27º39` de latitud Sur y 55º26` de longitud Oeste, a una altura media de 285 m sobre el nivel del mar. El viñedo tiene una densidad de 1904 plantas ha^-1, utiliza porta injertos Paulsen 1103 y se sustenta con parral sudafricano en Y. El clima de la región es húmedo subtropical mesotermal, con una temperatura media anual de 20,8ºC, los promedios de precipitaciones varían entre 1600-2200 mm año^-1 sin estación seca; la media anual de la humedad relativa ambiental es del 75 ± 5%, Piekun (2007).

Cosecha: Siendo la uva un fruto no climatérico, el grado de madurez es el principal factor que condiciona la calidad y el tipo de vino a elaborar, Boulton (2002); (Pszczólkowski et al., 2010). La madurez de las uvas se determinó con la relación entre sólidos solubles totales (SST) y la acidez total. Cuando las uvas alcanzaron la madurez adecuada, entre 3 – 5, Rosier (1995), se cosecharon en bolsas de plástico, se trasladaron refrigeradas al laboratorio y se almacenaron a 5 ºC hasta su procesamiento (24 h).

Obtención del mosto: Las uvas (5 kg) se lavaron, prensaron manualmente y filtraron mediante malla metálica (tamiz ASTM # 18) para separar la piel y las semillas. Al líquido filtrado (2,5 L), denominado mosto,  se le agregaron 2 g.hL^-1 de enzimas pectolíticas (Lafazym CL, España) y 3 g hL^-1 de SO₂ al  10% (p/v). Los envases conteniendo el mosto se obturaron con válvula de agua y se dejaron decantar durante 24 h para producir la clarificación del mosto a temperatura ambiente. Los 0,5 L de borra formados fueron separados mediante ampolla de decantación, obteniéndose 2 L de mosto el que fue inoculado inmediatamente para el inicio de la fermentación (Pszczólkowski et al., 2010).   

Preparación del inóculo: Levaduras nativas (pie de cuba): se prensaron 2 kg de uva con piel (sin escobajo) a la que se le adicionó 1 g hL^-1 de fosfato de amonio (coadyuvante de fermentación alcohólica). El mosto fermentó espontáneamente durante 2 días, el 3 % v/v del líquido sin piel fue utilizado como inóculo para el proceso fermentativo, obteniéndose al inicio de la fermentación 12.10³ células mL^-1.

Levadura comercial: la levadura Saccharomyces cerevisiae bayanus (Anfiquímica, España) fue activada con agua destilada (1 g_{biomasa seca} hL^-1) a 37ºC durante 30 min, según las indicaciones del proveedor. Esta suspensión de levadura fue utilizada como inóculo para el proceso fermentativo. Se agregó al mosto la cantidad correspondiente de esta suspensión de levadura de manera de obtener al inicio de la fermentación 6.10³ células mL^-1, a los efectos de obtener un inóculo similar al utilizado con las levaduras nativas.

Fermentación: Se inocularon recipientes que contenían 2,5 L de mosto con la cantidad correspondiente del inóculo de levaduras nativas o S. bayanus. A cada mosto se le agregó 1 g hL^-1 de fosfato de amonio (coadyuvante de fermentación alcohólica). Los envases se mantuvieron obturados con válvula de agua para producir condiciones de anaerobiosis. Se iniciaron simultáneamente todas las fermentaciones en cámara isotérmica de 24ºC. Cada una de las experiencias se realizó por triplicado.

La fermentación se dio por concluida cuando la densidad del cultivo se mantuvo constante durante 2 días. Posteriormente se adicionaron 30 mg L^-1 de SO₂  para inactivar las levaduras, favorecer el desborre, mantener la acidez, evitar oxidaciones, inhibir el desarrollo de bacterias y mohos, mejorar el color y aroma del vino e inactivar la tirosinasa y la lacasa. Todos los envases con vino se guardaron durante 3 semanas en posición vertical en cámara refrigerada a 0ºC para favorecer la clarificación por decantación de: gomas, mucílagos, tartrato de Ca, bitartrato de K, levaduras y partículas vegetales. La borra precipitada fue separada por decantación. El vino clarificado se trasegó a botellas limpias y desinfectadas de 750 mL c/u, se corrigió el SO₂ libre llevándolo hasta 35 mg L^-1 para prolongar su conservación. Se obturaron los envases con corchos (37/25) cilíndricos y se volvieron a almacenar por 3 meses (en posición horizontal a 0ºC para estabilizarlos); transcurrido este tiempo se efectuaron las determinaciones analíticas correspondientes (Pszczólkowski et al., 2010).   

2.1. Determinaciones analíticas

Se realizaron según la metodología propuesta por (INV, 2009), (Pszczólkowski et al., 2010).

Peso y volumen de las bayas: se recolectaron 200 bayas sanas por muestra sin pecíolo, se lavaron y secaron. Se pesó la uva seca en una balanza Marca Pocket, modelo TH 2000, de 2.000±0,1 g de capacidad. El volumen de las 200 bayas se determinó midiendo el volumen de líquido desplazado por las mismas al sumergirlas en una probeta graduada.

Azúcares Reductores en g L^-1: se midió por titulación con el método del Licor de Felhing-Causse-Bonnans.

La glucosa y fructosa son capaces de reducir las soluciones de Cu, Hg o Bi, en medio fuertemente alcalino y en caliente; la tolerancia para valores < 20 g L^-1 fue de ± 0,3 gL^-1 y para valores > 20 g L^-1 fue de ± 10%.

Alcohol en % (v/v): el alcohol obtenido por destilación, fue medido con un alcoholímetro calibrado de tolerancia ± 0,1 % v/v, la temperatura fue corregida por tabla.

Acidez volátil en ácido acético en g L^-1: se eliminó el CO₂ de la muestra y se midió por titulación del destilado con NaOH (indicador: fenoftaleína) con una tolerancia de ± 0,2 g L^-1

pH: se midió con un potenciómetro calibrado a pH 4.

Población de Levaduras: se midió por el método de recuento directo con utilizando Cámara de Neubauer.

Poder Fermentativo (PF), Actividad Fermentativa (AF) y Rendimiento Fermentativo (RF): se determinaron de acuerdo a las siguientes ecuaciones.

PF  =       (ºalcohólico obtenido)   100                                                               (1)

 AF  =    (g L^-1 de azúcar fermentado)                                                                (2)

                (tiempo de fermentación)

RF  =    (g azúcar inicial L^-1)                                                                             (3)

            (ºalcohólico obtenido)

Anhídrido Sulfuroso libre y total en mg L^-1: se midió por titulación con el método de Rippert. El SO₂ libre fue oxidado por la acción del iodo en medio ácido. El SO₂ combinado con diversas sustancias fue liberado por la acción del KOH para luego ser oxidado por el iodo en medio ácido.

Extracto seco en g L^-1: se utilizó el método único densimétrico a 20ºC, que expresa la cantidad de sacarosa que disuelta en 1 L de agua, presenta una solución con la misma densidad que el vino sin alcohol.

2.2. Análisis Estadístico

Se utilizó el paquete estadístico Statgraphic Plus® para Windows 1993, versión 5.1 Statistical Graphics Corporation. Los estadígrafos utilizados fueron el test de Fischer para confirmar hipótesis de variancias iguales y el test de Student para comparar las medias con varianzas iguales.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. Características de la materia prima

En la Tabla 1 se presentan las características fisicoquímicas de las uvas NR cultivadas en Cerro Azul que fueron utilizadas para la preparación de los mostos.

En la Tabla 1 se observa que las uvas fueron cosechadas con un índice de madurez (relación de cosecha Cillis-Odifredi) de 3,11 ºBrix (g L^-1 de ácido tartárico)^-1, siendo el rango entre 3 y 5  el recomendado para variedades de Vitis vinifera (Rosier, 1995). El valor de acidez total (en ácido tartárico) obtenido con esta variedad de uva, estuvo en el rango apropiado (5,5 – 8,5) para las variedades de Vitis vinifera según, Jackson (2000). Los valores de pH también fueron los indicados para iniciar las fermentaciones con uvas de variedades viníferas los cuales son de 3,1 a 3,6; Flanzy (2003).

Con respecto al contenido de azúcares, estos fueron menores a los reportados para las variedades viníferas y por lo tanto también se considera menor el grado alcohólico teórico esperado  en vino blanco (Tabla 1) (Pszczólkowski, 2006).

Se midió también el peso, el volumen y el rendimiento en mosto de las uvas como referencias a utilizar a una escala mayor de estudio.

Se consideró que los valores de los parámetros fisicoquímicos obtenidos fueron apropiados para iniciar las fermentaciones alcohólicas en condiciones enológicas, motivo por el cual no se realizaron correcciones en los mostos.

3.2. Fermentación

En la Tabla 2 se presentan los valores medios de pH y densidad para mostos de uva NR en función del tiempo de fermentaciones a 24±1ºC con inóculos de levaduras nativas y S. bayanus. En la Figura 1 se graficaron los valores de SST en función del tiempo.

En la Tabla 2 y en la Figura 1, se observa una disminución continua de los valores de densidad y SST. Este descenso diario observado se explica por la transformación de los azúcares reductores fermentables en alcohol. Los azúcares presentes en el mosto fueron metabolizados por las levaduras en forma continua, no detectándose interrupciones del proceso fermentativo por presencia de inhibidores internos o externos a las levaduras.

Los azúcares reductores fermentables predominantes en las uvas no viníferas maduras son glucosa y fructosa presentes en cantidades equivalentes y hasta un 10 % de sacarosa (Amerine et al., 1967). Al comparar los valores de las densidades medias finales del mosto, 993,4 para nativas y 993,2 para las bayanus, se  observó un consumo similar de azúcar.

En la Tabla 3 se presentan los valores medios de azúcar final, alcohol producido, PF, AF y RF en mostos de uva NR fermentadas a 24±1ºC  con levaduras nativas.

En la Tabla 3 se observa que al realizar la fermentación con levaduras nativas o con S. bayanus, el consumo de azúcar fue similar para los dos procesos, con un valor ~180 g L^-1quedando en el medio azúcares reductores no fermentables tales como pentosas.

A pesar de que (Blouin y Peynaud, 2006) sugieren iniciar las fermentaciones alcohólicas en condiciones enológicas con un mínimo de 1.10⁶ levaduras mL^-1 para obtener fermentaciones normales; se iniciaron los tratamientos con 12.10³ células mL^-1 de levaduras nativas (pie de cuba) y con 6.10³ células mL^-1 de S. bayanus. Las fermentaciones alcohólicas isotérmicas, se desarrollaron de manera normal, alcanzándose concentraciones finales de azúcares residuales no fermentables con ambas levaduras, similares a un vino blanco seco.

Los valores de alcohol producido, AF y RF, no presentaron diferencia significativa para un 95 % de nivel de confianza, entre ambos procesos fermentativos realizados.

Al comparar en la Tabla 3 los valores de alcohol obtenido, AF y RF, para los inóculos 1 y 2, el test t no presentó diferencia significativa para un nivel de confianza del 95 % (Tabla 3).

Con respecto a los valores de PF, se obtuvieron diferencias significativas con ambos inóculos, siendo superior el correspondiente a la fermentación desarrollada con S. bayanus. 

Según Blouin y Peynaud (2006) la uva es pobre en levaduras, contiene solamente de 1.10³ a 1.10⁵ por baya, donde la mayoría son poco o nada fermentativas tales como: Rhodotorula, Kloeckera apiculata, Candida y Pichia; estas no pueden asegurar una fermentación alcohólica normal, pero la especie S. cerevisiae poco abundante en la uva es prácticamente la única especie fermentativa, por ello se pudo inferir que esta levadura estuvo presente en la piel de las uvas NR.    

3.3. Características fisicoquímicas del vino 

En la Tabla 4 se presentan las características evaluadas en los vinos blancos obtenidos utilizando mostos de uvas NR fermentadas a 24ºC con dos tratamientos con levaduras.

Al comparar los valores medios de la densidad del vino, el pH, el contenido de etanol, el dióxido de azufre total y la acidez total para los tratamientos 1 y 2, el estadígrafo de prueba aplicado no presentó diferencias significativas con a = 0,05.

Los valores medios del extracto seco, el dióxido de azufre libre y la acidez volátil para el mismo a presentaron diferencias significativas (Tabla 4). Estos parámetros obtenidos en los vinos elaborados con mostos de Vitis labrusca con levaduras nativas o con S. bayanus, se ajustaron a los valores permitidos por el Instituto Nacional de Vitivinicultura de Argentina (INV) para vino blanco seco elaborados con Vitis viníferas.

El contenido de etanol en los vino fue de 9,59 % (v/v) y de 9,88 % (v/v), utilizando como inóculo levaduras nativas o S. bayanuas, respectivamente. Pardo (2005) informó que el total de alcoholes en el vino varía entre 9 y 15 % (v/v), de los cuales el 95 % (v/v) corresponde a etanol. Estos valores están de acuerdo con los resultados obtenidos en estos ensayos.

CONCLUSIONES

El mosto preparado con uva no vinífera Niágara rosada mas el agregado de fosfato de amonio, enzimas peptolíticas y dióxido de azufre, fue apropiado como materia prima para la elaboración de vino.

Las levaduras contenidas en la piel de las uvas Niágara Rosada, fueron viables para iniciar, conducir y concluir fermentaciones alcohólicas isotérmicas a 24±1ºC, en condiciones enológicas a escala matraz y tuvieron un desempeño satisfactorio respecto de S. bayanus.

Los vinos blancos comunes obtenidos mediante procesos continuos sin paradas, con levaduras de la uva o con S. bayanus, fueron aptos para el consumo, cumplieron con los valores de rutina exigidos por el INV.

AGRADECIMIENTOS

Al Ministerio del Agro y la Producción de Misiones; al Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Cerro Azul, Misiones; y a las Facultades de Ingeniería y de Ciencias Exactas Químicas y Naturales de la Universidad Nacional de Misiones.

REFERENCIAS

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Recibido: Noviembre 28, 2014;
Revisado: Enero 8, 2015;
Aceptado: Febrero 9, 2015