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Cinética de la fermentación de hidromiel monofloral elaborada a partir de miel de Acacia mangium Willd colectada en Villanueva, Casanare

José Libardo Tapiero Cuellar1*, Ronald Soleno Wilches2, Carlos Andrés Marín Reina3

Guillermo Salamanca Grosso4

1,2,3 Grupo de Investigación en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales, Centro Agropecuario de Buga, Servicio Nacional de Aprendizaje, Km2 vía Buga-Tuluá

4 Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y propiedades Fisicoquímicas de

Alimentos, Facultad de Alimentos, Departamento de Química, Universidad del Tolima.

*[email protected]

Resumen La hidromiel es considerada la bebida más antigua del mundo, sin embargo su comercialización no está muy difundida como otras bebidas alcohólicas de la misma condición. En los procesos tecnológicos de elaboración se pueden usar diferentes tipos de miel como materia prima, ampliando la posibilidad de tener productos con una amplia gama de sabores y aromas. El objetivo de este trabajo fue la optimización de una hidromiel usando muestras de miel monofloral colombiana de acacia (Acacia mangium Willd) cosechada en la zona de Villanueva Casanare (5º 16 16.2´ LN; 71 59´06.25´ LO). Para ello se realizó en primera instancia la evaluación de las propiedades fisicoquímicas de la materia prima (miel), así como el análisis polínico de la misma para confirmar su naturaleza. Se utilizó un sistema discontinuo (Batch) a temperatura ambiente con mostos de 22 ºBrix y tres niveles de levadura (0,30, 0,40 y 0,60 g/L) del género Saccharomyces bayanus (Cepa VR 44) de la casa comercial FERMENTIS (especializada en la elaboración de vinos). Durante el proceso fermentativo se evaluó la transformación de los azucares de la miel, ácidos volátiles y totales en los mostos, usando un modelo matemático Sigmoidal-Logístico. De manera similar, para la medición de la producción de etanol y dióxido de carbono, la cinética se ajustó al modelo matemático Sigmoidal-Slogistico1 con interacción logarítmica de Levenberg Marquart, permitiendo valorar cada una de las variables relacionas con el consumo y producción de compuestos durante la fase exponencial del crecimiento de las levaduras. Los resultados más relevantes permitieron observar un descenso de los sólidos solubles, durante el proceso de fermentación, desde 22,5 ± 0,47 a 7,48 ± 0,45, con 0,30 g/L de levaduras, 22,4 ± 0,09 a 7,34 ± 0,53 con 0,40 g/L y de 22,7 ± 0,49 a 8,38 ± 0,17 con 0,60 g/L, usando el paquete estadístico OriginPro2016. La evolución de etanol mostró una mayor velocidad en los mostos con niveles más altos de levadura, desde

Vol 25, No 40 (2017), Revista Alimentos Hoy -43

YURI

Texto tecleado

Recibido 8/11/2016, Aceptado 15/12/2016, Disponible online 30/04/2017

8,84 ± 0,39 a 11,3 ± 0,45 de grado alcohólico. El producto final fue evaluado en términos de la fracción etanólica, sólidos solubles, acidez total, volátil, dióxido de carbono y color (CIEL*a*b*). Palabras clave: cinética, miel monofloral, hidromieles, fermentación, Acacia mangium Willd Abstract Mead drink is considered the oldest in the world, but their marketing is not widespread as other alcoholic beverages in the same segment. In the technology manufacturing processes can be used different types of honey as a raw material, broadening the possibility of having products with a wide range of flavors and aromas. The purpose of this work aimed the optimization of a Colombian mead using samples of single-flower honey from Acacia mangium Willd, collected at Villanueva, Casanare (16.2 5th 16 'LN; 71 59'06.25' LO). For this, an analysis of the physicochemical properties of the raw material (honey) was carried out as well as a pollen analysis to confirm its nature. It was used a discontinuous system (batch) at room temperature with a musts of 22 °Brix and three levels of yeast (0.30, 0.40 and 0.60 g / L) of the genus Saccharomyces bayanus (Cepa 44 VR) acquired from Ferments Commercial House (Specialist in winemaking). The fermentative process for the conversion of sugars of honey, volatile and total acids was evaluated in musts, using the Sigmoidal-Logistic Mathematical Model. For the measurement of ethanol and carbon dioxide production the kinetics was adjusted to Sigmoidal-Logistic1 mathematical model with logarithmic interaction of Levenberg Marquart, allowing assess each of the variables related to the consumption and production of compounds during the exponential phase of yeast growth. Most relevant results allowed observing a decrease in soluble solids, during the process of fermentation, from 22.5 ± 0.47 to 7.48 ± 0.45, with 0.30 g / L yeast, 22.4 ± 0.09 to 7.34 ± 0.53 with 0.40 g / L and 22.7 ± 0.49 to 8.38 ± 0.17 with 0.60 g / L (using the statistical package OriginPro2016). The evolution of ethanol showed a mayor velocity in musts with higher levels of yeast, from 8.84 ± 0.39 to 0.45 ± 11.3 of alcoholic strength. The product was last tested in terms of: the ethanol fraction, soluble solids, total acidity, volatile, carbon dioxide and color (CIEL*a*b*). Keywords: kinetics, single-flower honey, mead, fermentation, Acacia mangium Willd

I. INTRODUCCIÓN

La apicultura en Colombia es una actividad agropecuaria orientada al manejo de abejas del género Apis, se cosecha miel y polen, se realiza la extracción de propóleos, jalea real y

cera en bajas cantidades. La mayoría de los pequeños productores son rurales y tienen grandes dificultades en la producción, que impiden producir con calidad, volumen, periodicidad,


oportunidad y a bajos costos, lo que limita su inclusión competitiva en un mercado liderado por los grandes acopiadores y falsificadores de la miel (Tapiero & Salamanca, 2015). Por otro lado, hay un escaso dinamismo en el incremento de procesos tecnológicos destinados a la transformación de materias primas proporcionadas por las abejas y al estudio cinético de la producción de hidromieles que permitan generar productos nuevos en

el sector. La hidromiel es una bebida tradicional, que contiene 8-18% (v/v) de etanol, resultante de la fermentación alcohólica de la miel en presencia de agua, utilizando levaduras. La calidad de la bebida obtenida depende del tiempo de proceso, las características fisicoquímicas, microbiológicas y enzimáticas de la miel, pH, cantidad y tipo de levaduras utilizadas (Pereira, Dias, Andrade, Ramalhosa & Estevinho, 2009).

La fermentación es un proceso

de oxidación donde, una molécula compleja se transforma en una más simple, liberando energía y generando un producto final. La energía química se deriva de un proceso de fosforilación, mediante la trasferencia de electrones que conducen a la producción de un compuesto orgánico oxidado (Amerine, 1967; Godoy, Herrera & Caicedo, 1987; Acosta Romero, 2012). La fermentación

alcohólica, es un proceso anaeróbico realizado por levaduras y algunas familias de bacterias. Donde los carbohidratos (mono y disacáridos), son transformados en etanol y dióxido de carbono, resultando los equivalentes de reducción de los compuestos NADH/NAD+ y NADHP/NADP+ y enlaces de alta energía de fosfato, ATP (Nielsen et al., 2003; Acosta Romero, 2012; Salamanca & Beltrán, 2015).

Saccharomyces cerevisiae, es

una levadura que se conoce como un anaerobio facultativo, por su capacidad de reproducirse en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis, además puede usar diferentes tipos de sustratos como carbohidratos (mono, di y oligosacáridos), alcohol etílico, glicerol, acetato y lactatos entre otros; siendo el etanol metabolizado mediante la ruta Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) y el metabolismo anaeróbico del piruvato a partir de la glucosa (Dussart & Yves, 2007), (Ferreyra et al., 2009). Durante el

proceso fermentativo bajo condiciones de anaerobiosis este género requiere 0,037 gramo de célula por gramo de sustrato/hora y de 0,021 gramos en aerobiosis. Además, el tipo de cepa empleada puede alcanzar un contenido residual de azúcar de 10-60 g/L, incidiendo en el tiempo de fermentación, desde 120 a 172 horas (Sablayrolles, 2009), indicando que las condiciones de proceso se deben ajustar en términos de mejorar la calidad y los rendimientos de producción.

Durante la fermentación las

levaduras obedecen a la curva de crecimiento microbiano, presentándose una primera etapa de

adaptación a las condiciones del medio, de fase Lag o de adaptación, que depende del número de microorganismos, como del sistema


metabólico. La presencia de compuestos tóxicos y una inadecuada inoculación pueden prolongar este

período hasta el punto de generar fermentaciones indeseables.

En segunda instancia se

presenta un crecimiento exponencial que ocurre a una máxima velocidad, la duración de esta fase depende de la concentración inicial del sustrato limitante; así como de la resistencia del microorganismo para adaptarse a la disminución de la concentración de sustrato (Godoy et al., 1987; Nielsen et al., 2003; Ribéreau et al., 2006; Gupta & Sharma, 2009). Otros parámetros como el pH, la temperatura y la concentración de nutrientes inciden directamente en el crecimiento de las levaduras, y estas condiciones no se pueden reflejar en una sola expresión matemática, debido a que también se afecta el comportamiento del microorganismo y las características fisicoquímicas y sensoriales del producto final.

La transformación del mosto en

vino es un proceso espontáneo que se da principalmente por levaduras de especie Saccharomyces cerevisiae (Poblet et al., 2003; Pereira, et al., 2014), y la gran cantidad de metabolitos secundarios asociados a los diferentes tipos de mieles, se hacen responsables de la actividad antioxidante del producto final como compuestos fenólicos (Kahoun, Rezková, Veskrnová, Královský, & Holcapek, 2008). Que se encuentran

presentes en las plantas de los cuales las abejas han tomado el néctar para elaborar la miel. En algunos casos, estos pueden estar ligados a otros ingredientes que pueden haber sido introducidos en los mostos como frutas y extractos de hierbas aromáticas.

La elaboración de hidromiel es

un proceso que requiere tiempo para que se presente el consumo de los azucares de la miel, la formación de productos como la acidez y la transformación de compuestos como el etanol y el dióxido de carbono (CO2). El objetivo principal de muchos productores de esta bebida es la de reducir el tiempo de fermentación sin atentar con las características finales del producto. Mendes-Ferreira et al. (2010) muestra el uso de diferentes cantidades de nitrógeno, de acuerdo a la legislación europea para vinos de uva, (300 mg/L) como fosfato di amónico o sulfato de amonio que le permitieron reducir los tiempos de transformación en once días. Finalmente, la calidad de las hidromieles presentan condiciones sensoriales apetecibles, su cuantificación y sus componentes volátiles propician la necesidad de evaluar cada hidromiel como un producto diferenciado (Tapiero & Salamanca, 2015).

II. MATERIALES Y MÉTODOS

Para la realización del presente

trabajo se obtuvo la colaboración de los apicultores y grupos de productores de

la zona apícola del área rural de Villanueva, Casanare. Las muestras de miel monofloral colombianas fueron extraídas mediante las buenas prácticas de manufactura y rotuladas


según su origen biogeográfico (Salamanca, Guzmán, Osorio, & Rocha, 2007; Salamanca, Borja, Tapiero & Guzmán, 2008).

Miel: La muestra usada fue

elaborada por Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae), beneficiadas en la zona biogeográfica de bosque húmedo tropical (bh-T; 350 m.s.n.m. 2640 mm/año de precipitación; 27 ºC), en la localidad de Villanueva (5º 16 16.2´ LN; 71 59´06.25´ LO) del Departamento de Casanare durante el periodo comprendido entre febrero y marzo de 2015.

Levaduras: El uso de

microorganismos seleccionados es una garantía más de control en la hidromiel final. Se utilizó una cepa de levadura del género Saccharomyces bayanus VR 44 vínica de amplio uso en

la obtención de bebidas alcohólicas y vinos producidos a nivel nacional e internacional (Lote KR-13001038) de marca Springer Oenologie® de la casa FERMENTIS®. Esta variedad se caracteriza por tener una buena adaptabilidad e inicio rápido de la fermentación en el mosto. Su temperatura de fermentación oscila entre 10 ºC y 40 ºC con un alto poder de tolerancia al alcohol y bajos requerimientos de nitrógeno. Por otro lado, presenta un rendimiento de azúcar/alcohol de 16,5 g/L por grado alcohólico en volumen. De igual manera, facilita condiciones para una producción baja de acetaldehído (< 30 mg/L) SO2. Por último, produce una cantidad mínima de acidez volátil (< 24 mg/L), producción limitada de urea, poca generación de espuma y alta formación de compuestos aromáticos.

Agua: En la preparación de las

hidromieles se usó agua potable, del municipio de Guadalajara de Buga Valle del Cauca, que fue evaluada en términos de pH, Conductividad eléctrica (CE), alcalinidad total, dureza cálcica y magnésica (mg/L CaCO3).

Caracterizaciones: Las

muestras fueron evaluadas mediante la aplicación de los métodos armonizados para análisis de mieles. Se consideró el parámetro de humedad (Xw, g/100g); para ello se empleó el método de refractometría de la AOAC 969,38B (AOAC 2005) que relaciona el índice refractométrico líquido y su contenido de sólidos. Los azucares

reductores (XR fructosa, glucosa y sacarosa) g/100g, se determinaron mediante la metodología de colorimetría DNS (ácido 3,5 dinitrosalicílico) mediante un espectrofotómetro Thermo-scientific, su cuantificación se realizó creando una curva de calibración donde se usó glucosa anhidra como muestra de referencia. La acidez me/Kg, total (AT,) lactónica (AL) y libre (AL); fueron determinadas con 10 gramos de la muestra diluida en 75 mL de agua libre de CO2, valorada con solución de 0,05 N de hidróxido de sodio hasta pH 8,5. Seguidamente, se adicionó 10 mL de NaOH a 0,05N; retitulando con ácido clorhídrico a 0,05N hasta pH 8,3.

El hidroximetilfurfural (HMF,

mg/Kg) es un compuesto que se forma por la degradación de alimentos ricos

en azucares, generalmente por la deshidratación de la fructosa. En las mieles es considerada como una


adulteración cuando sus valores son muy altos. El Color (CIELab y Pfund) presenta una gran importancia en el contenido de pigmentos naturales de la miel, siendo los carotenos y los

flavonoides los de mayor concentración, convirtiéndose la cromaticidad en un indicador de la capacidad antioxidante

. Sistema de Proceso: Para el

proceso fermentativo se utilizaron reactores de 1000 ml mediante un sistema discontinuo (Batch) a 35 ºC. Para la preparación de los mostos se usó miel monofloral colombiana de Acacia, con una concentración inicial de 22 ºBrix. Los mostos fueron tratados con metabisulfito de sodio a 100 ppm y pasteurizados a 63 ºC por 3 minutos. Se inoculó con Saccharomyces bayanus como microorganismo responsable del proceso fermentativo y se enriqueció con fosfato de amonio

monobásico (0,6 mg/L) para dar inicio al proceso de fermentación.

Las hidromieles obtenidas

fueron pasadas a través de un filtro para miel (0,6 micras). Seguidamente, se adicionó 0,3 g de bentonita y 0,1 g de gelatina sin sabor por litro de licor durante 10 días. Finalmente estas fueron trasegadas, envasadas y tapadas en botellas estériles, donde se sumergieron a 63 ºC/3 min con enfriado rápido. El producto fue almacenado durante 20 días a 4 ºC facilitando su clarificación.

Cinética de proceso: Durante el

periodo de fermentación se evaluaron los parámetros de pH, acidez titulable y sólidos solubles hasta alcanzar un valor de 9 a 11 ºBrix como punto final de una hidromiel dulce. La concentración del sustrato en el sistema se midió en función del contenido de sólidos solubles y expresados como concentración de azucares fermentables. La velocidad de consumo de sustrato está definida como la relación entre la variabilidad de la concentración del sustrato en el tiempo, que se expresó a través de una constante de velocidad y la concentración del sustrato. Estos

valores obtenidos durante la cinética fueron evaluados con el paquete estadístico Originpro2016 usando los modelos Sigmoidal logístic y Sigmoidal Slogistic1

Modelo cinético: La

transformación de los azucares de la

miel (glucosa y fructosa), ácidos

volátiles y totales en los mostos

usados durante la elaboración del

hidromiel de Acacia, se ajusta a un

modelo sigmoidal-Logistic de la

forma:

𝑌 =𝐴2 − 𝐴1

1 + (𝑋𝑋𝑂)𝑝 + 𝐴1


Donde:

A1 y A2, corresponde a los

valores inicial y final de los

parámetros, (XO) es el valor medio,

(X) es el valor del parámetro en el

tiempo (t) y (p) es un factor pre-

exponencial propio del modelo.

Para el caso de la

transformación del etanol y el dióxido

de carbono (CO2) en los mostos de

trabajo se ajusta a un modelo

sigmoidal-Slogistic1 con interacción

logarítmica de Levenberg Marquart

de la forma:

𝑌 =𝑎

1 + 𝑒−𝑘(𝑥−𝑥𝑐)

Donde:

𝑎 = corresponde a la cantidad de dióxido de carbono acumulado durante el proceso, (Xc) la cantidad de CO2 producida a la mitad de proceso, (X) es el CO2 producido en cualquier momento del proceso y (k) es un coeficiente propio del modelo.

Diseño Experimental: Para el análisis de la cinética de las muestras de mostos de Acacia mangium Willd, se realizó un ANOVA simple para un diseño completamente al azar (DCA) con tres replicas para los diferentes tratamientos, siendo los factores la concentración de levadura (0,30; 0,40 y 0,60 g/L) y concentración del mosto (22 ºBrix). La unidad experimental corresponde a un reactor con un volumen 0,7 litros.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La miel está compuesta de

carbohidratos (fructosa y glucosa entre otros), vitaminas, minerales y trazas de aminoácidos; esta composición dependen del origen floral donde las abejas colectan el néctar. Acacia mangium Willd es una especie maderable mellifera que alcanza un tamaño promedio de 30 metros. Este Árbol presenta un alto potencial para la recuperación de suelos degradados; que se utiliza en terreros erosionados permitiendo la recuperación y conservación de estos.

Las propiedades de las mieles

presentan variabilidad según sea su origen botánico y geográfico. El contenido de humedad de las miel usada como materia prima para la elaboración del hidromiel, están en el rango de 19,7 y 20,7% p/p. resultados muy similares a los reportados por (Castro-Vázquez, Díaz-Maroto, González-Viñas, & Pérez-Coello, 2009) en mieles monoflorales. El pH y la acidez total presentan diferencias significativas entre los tratamientos (P<0,05), esto se debe a la presencia de ácidos orgánicos que se convierte en un importante factor antimicrobiano; siendo el ácido glucónico el de mayor concentración. El pH estuvo del orden de 4,02 ± 0,02.

La diferencia de humedad de

la miel está relacionada con la madurez y tiempo de cosecha; mieles con menor contenido de sólidos son asociadas a extracciones de panales sin opercular, que guardan un mayor


contenido de humedad (Eldin, Rahman & Babiker, 2009). La miel de Acacia mangium Willd presenta un contenido de humedad del 20,0±0,10 mg/100g y una actividad de agua 0,61±0,02 parámetros que indican que es una miel cosechada en su punto de madurez y estabilidad requerida para la elaboración de productos fermentados. El contenido de sólidos totales es de 79,6±0,10 g/100g constituidos entre el 80 al 90% de azucares reductores (fructosa 42.40±0,32 y glucosa 27,10±0,48) mg/Kg y entre 5 y el 10% por disacáridos (Sacarosa aparente

09,81±0,12) mg/Kg y un 0,5% de minerales (cenizas 0,28±0,01). Datos muy similares a los reportados por Salamanca et al. (2009). La acidez total es de 46,3±0,10 meq/Kg; acidez lactónica 8,40±0,10 meq/Kg; acidez libre 38,1±0,70 meq/kg, pH 4,02;

conductividad 0,52 ± 0,01 S/cm. Índice de diastasa 6,32±0,43 (escala Goethe). Hidroximetilfurfural (HMF) 13,3±0,45 mg/Kg (Tabla 1). Esta miel es clasificada como de color ámbar (USDA 85-114) y color CIE (L* = 67.0; a * = 9.70; b* = 69.0).

Tabla 1. Caracterización fisicoquímica de la miel monofloral de Acacia mangium Willd cosechada en el departamento de Casanare y utilizada para la producción de hidromieles.

Parámetros Unidades Acacia

Actividad de agua aw 0,61 ± 0,02

Sólidos solubles totales (g/100g) 79,6 ± 0,10

Índice de Refracción IR - 1,4926 ± 0,04

Humedad (g/100g) 20,0 ± 0,10

Densidad (g/mL) 1,394 ± 0,01

C.E. mS/cm 0,52 ± 0,01

pH - 4,02 ± 0,02

Acidez libre (meq/Kg) 38,1 ± 0,70

A. Lactónica (meq/Kg) 8,40 ± 0,10

Acidez total (meq/Kg) 46,3 ± 0,10

Cenizas (g/100g) 0,28 ± 0,01

Azucares Reductores (g/100g) 69,5 ± 0,60

Índice Diastasa (DN) - 6,32 ± 0,43

Índice de tabouret - 10,40

Contenido HMF mg/Kg 13,3 ± 0,45

Glucosa mg/Kg 27,1 ± 0,48

Fructosa mg/Kg 42,4 ± 0,32

Sacarosa mg/Kg 9,81 ± 0,12

Fuente: Elaboración propia


Para la elaboración de las hidromieles se usó agua potable del acueducto de Guadalajara de Buga, Valle del Cauca, la cual presenta valores de pH medios de 7,90 ± 0,03; conductividad eléctrica de 0,06 ± 0,0001 mS/cm. Los valores permitidos para dureza total son de 300 mg/L CaCO3 frente a 72,3 ± 0,22 mg/L CaCO3 que contiene el agua utilizada. Los promedios de dureza cálcica y magnésica fueron de 22,0 ± 0,24 y 43,0 ± 0,36 mg/L CaCO3 respectivamente. La acidez y alcalinidad total estuvieron del orden de 37,0 ± 0,12 y 36,0 ± 0,23 mg/L CaCO3 valores que se encuentran en los niveles permitidos para agua de consumo humano.

En los tratamientos de los mostos

de Acacia mangium Willd a T1Ac = 0,30g/L; T2Ac = 0,40g/L y T3Ac = 0,60g/L; los pH’s y los sólidos solubles evolucionan de acuerdo al consumo del sustrato por parte de las

levaduras. El pH se mantiene entre 3,23 ± 0,05 y 3,62 ± 0,04 con una leve caída durante los tres primeros días de la fermentación en cada uno de los tratamientos y estabilizándose al sexto día de la fermentación. Los sólidos solubles se reducen hasta 10,5 ± 0,45 (0,30), 10,3± 0,14 (0,40) y 10,1 ± 0,08 (0,60) para cada uno de los tratamientos, debido a la transformación de los glúcidos en etanol durante la cinética del proceso, similar a lo reportado por (Blanco, Quicazan & Cuenca, 2012). En general, los mostos evolucionan bajo el mismo patrón con ligeras diferencias.

La tabla 2 representa los valores obtenidos para los sólidos totales y el pH durante la cinética del proceso fermentativo de hidromiel de Acacia mangium Willd con el paquete estadístico Originpro2016, usando un modelo Sigmoidal logístico.

Tabla 2. Valores de sólidos totales y pH durante la cinética del proceso fermentativo

Tiempo Sólidos totales pH

Días T1Ac T2Ac T3Ac T1Ac T2Ac T3Ac

1 22,0 ± 0,01 22,0 ± 0,04 22,0 ± 0,02 3,68± 0,04 3,70 ± 0,02 3,80 ± 0,02

2 21,7 ± 0,16 21,7 ± 0,25 21,6 ± 0,17 3,59± 0,02 3,65± 0,02 3,63± 0,03

3 19,6 ± 0,17 19,6 ± 0,17 19,7 ± 0,08 3,45 ±0,02 3,56 ±0,01 3,53 ±0,01

4 17,5 ± 0,18 17,5 ± 0,10 17,7 ± 0,25 3,35 ± 0,01 3,42 ± 0,01 3,42 ± 0,01

5 16,8 ± 0,25 16,2 ± 0,25 16,2 ± 0,25 3,30 ± 0,03 3,37 ± 0,02 3,47 ± 0,02

6 13,7 ± 0,17 13,3 ± 0,05 13,4 ± 0,25 3,26 ± 0,04 3,36 ± 0,01 3,52 ± 0,01

7 12,6 ± 0,20 12,4 ± 0,03 12,3 ± 0,03 3,30 ± 0,01 3,40 ± 0,02 3,57 ± 0,02

8 12,3 ± 0,10 11,7 ± 0,10 11,7 ± 0,20 3,34 ± 0,02 3,48 ± 0,03 3,60 ± 0,02

9 11,4 ± 0,10 11,3 ± 0,20 11,2 ± 0,20 3,42 ± 0,01 3,50 ± 0,01 3,59 ± 0,01

10 11,1 ± 0,00 11,7 ± 0,05 10,8 ± 0,10 3,47 ± 0,03 3,55 ± 0,02 3,63 ± 0,02

11 10,5 ± 0,45 10,3 ± 0,14 10,1 ± 0,08 3,50 ± 0,03 3,60 ± 0,02 3,66 ± 0,02

Fuente: Elaboración propia (2016)


La acidez del hidromiel está

representada en todos los ácidos

presentes en la miel. En bebidas

alcohólicas tipo vino la acidez total

están entre 38,0 y 80,0 m-eq/L. El

valor inicial en las muestras están del

orden de (24,70 ± 0,171; 27,41 ±

0,432 y 25,87 ± 0,309 meq/L) para

cada uno de los tratamientos. Los

mostos de Acacia mangium Willd

exponen una ganancia de acidez de

A1 hasta A2 desde 24,1 ± 1,13 a 50,1

± 1,63 (20,8%) para 0,30 g/L de

levaduras; de 27,0 ± 0,43 a 49,0 ±

0,43 con 0,40 g/L (18,1%) y desde

24,7 ± 0,90 a 51,2 ± 0,80 con 0,6 g/L

(20,7%). En el proceso al 20% del

tiempo de inicio (2 días EC20) los

sólidos transformados son del orden

de 2,92 ± 0,171 a 3,85 ± 0,114 meq/L,

a 5,6 días (EC50) de 4,11 ± 0,141 a

5,18 ± 0,265 meq/L y a los 8,8 días

(EC80) de 5,79 ± 0,323 a 7,11 ± 0,673

meq/L (Ver tabla 3).

Tabla 3. Evolución de la acidez total y acidez volátil de la hidromiel elaborada

Parámetro Niveles A1 A2 Xo P

Acidez Total

T1 (0,30g/L) 24,1 ± 1,13 50,1 ± 1,63 5,18 ± 0,30 4,38 ± 1,00

T2 (0,40g/L) 27,0 ± 0,43 49,0 ± 0,43 4,90 ± 0,10 5,80 ± 0,60

T3 (0,60g/L) 24,7 ± 0,90 51,2 ± 0,80 4,11 ± 0,14 4,04 ± 0,54

T1 (0,30g/L) 11,1 ± 0,53 24,1 ± 0,64 5,45 ± 0,34 4,81 ± 0,20

A. Volátil T2 (0,40g/L) 14,8 ± 0,39 22,3 ± 0,31 4,90 ± 0,10 5,80 ± 0,60

T3 (0,60g/L) 11,7 ± 0,23 27,2 ± 0,45 4,11 ± 0,14 4,04 ± 0,54


La acidez volátil en los mostos está dada por la presencia de ácido acético y compuestos de bajo peso molecular. La ganancia de acidez volátil desde A1 hasta A2 en los tres tratamientos asciende desde 11,1 ± 0,53 a 24,1 ± 0,64 (21,1%) para 0,30 g/L de levaduras; de 14,8 ± 0,39 a 22,3 ± 0,31 con 0,40 g/L (16,7%) y desde 11,7 ± 0,23 a 27,2 ± 0,45 con 0,6 g/L (23,4%).

La producción de etanol se da

en los tres tratamientos y evolucionan hasta 8,32 ± 0,58 para 0,30 g/L de levaduras; 9,21 ± 0,47 con 0,40 g/L y 9,88 ± 0,78 con 0,6 g/L. Evidenciando que las hidromieles con 0,60 g/L de levadura (T3Ac) produjeron mayor cantidad de alcohol durante la fermentación (Tabla 4).

Tabla 4. Evolución de la producción de etanol

Parámetro Niveles a Xc K r2

Etanol T1 (0,30g/L) 8,32 ± 0,58 6,16 ± 0,12 0,90 ± 0,08 0,993

T2 (0,40g/L) 9,21 ± 0,47 5,43 ± 0,19 0,80 ± 0,10 0,996


T3 (0,60g/L) 9,88 ± 0,78 5,27 ± 0,17 0,79 ± 0,08 0,998

CO2

T1 (0,30g/L) 21,5 ± 1,56 8,42 ± 0,31 0,54 ± 0,04 0,995

T2 (0,40g/L) 21,8 ± 1,89 8,48 ± 0,30 0,55 ± 0,04 0,996

T3 (0,60g/L) 22,1 ± 1,25 8,56 ± 0,30 0,55 ± 0,04 0,996


A medida que avanza la fermentación del mosto, se produce una gran cantidad de CO2 que se va perdiendo en el proceso. La presencia en el producto final, mejora las percepciones de frescura y acidez, reduce el dulzor, intensifica el amargor y la astringencia y puede ocasionar una sensación punzante para este tipo de bebidas. La

producción de dióxido de carbono (CO2) se da en los tres tratamientos y se acumula hasta 21,5 ± 1,56 para 0,30 g/L de levaduras; 21,8 ± 1,89 con 0,40 g/L y 22,1 ± 1,25 con 0,6 g/L, encontrándose que a mayor concentración inicial de levadura mayor es la producción de etanol y CO2 durante la cinética (Figura 1).

A B C Figura 1. Transformación del etanol y CO2 durante el proceso fermentativo en mostos de hidromiel

monofloral de Acacia

En el proceso de elaboración

de hidromieles, la transformación de

los carbohidratos como fuente de

carbono para las levaduras, lleva

asociada una velocidad de

transformación. En los mostos de

Acacia mangium Willd con 0,30 a 0,60

g/L la pendiente de la relación Log (1-

F) Vs Tiempo de proceso se relaciona

en la figura 2. Los valores son

negativos por cuanto los sólidos

solubles se reducen en la fase

exponencial. Las velocidades de

transformación de los sólidos se

aceleran entre el 35% y 80% del

proceso. El tratamiento T3Ac (-0,163 ±

0,135) presentan una cinética de

primer orden con un r2 entre (0,9803

y 0,9872). Aunque el ANOVA no

muestra diferencias estadísticas

significativas en los promedios (Pv

0,069, F 7,41) se perciben ligeras

diferencias en este último tratamiento.


A B C Figura 2. Velocidades medias de transformación de los sólidos solubles en la fase exponencial durante la fermentación en mostos de hidromiel de Acacia.

Las hidromieles son bebidas muy

ricas en compuestos aromáticos que

vienen de la miel que se usa como

materia prima y las levaduras que

influyen notoriamente en el perfil

sensorial. Estas aromas

fermentativas, consecuencia del

metabolismo de las levaduras están

comprendidos en acetaldehídos,

alcoholes superiores, esteres,

nitrógeno, vitaminas y ácidos

orgánicos, logrando aumentar en una

pequeña porción la acidez final del

producto. La muestra T1Ac (-0,212 ±

0,134) tuvo mejor velocidad de

reacción con un índice de correlación

r2 de 0,9862. Para el caso del etanol

el caso T1Ac (-0,137 ± 0,014) presentó

mayor velocidad de reacción,

indicando que durante la fase Lag

tuvo una mayor adaptabilidad

logrando aumentar más rápido su

población.

Los contenidos finales de sólidos

totales en la hidromiel estuvieron

entre 8,32 ± 0,58 y 9,88 ± 0,78 para

todos los tratamientos. El pH osciló

entre 3,50 ± 0,03 y 3,66±0,002 siendo

los tratamientos más levadura inicial

los de mayor valor frente a las otras

muestras. Los parámetros de acidez

total y volátil fueron ampliamente

evaluados durante la cinética del

proceso donde los mostos de 0,60 g/L

tuvieron una mayor cantidad de

compuestos ácidos totales. El etanol

final de las hidromieles estuvo del

orden de 8,32 ± 0,58; 9,21 ± 0,47;

9,88 ± 0,78 para (0,30-0,40 y 0,60g/L)

respectivamente.

En las fermentación con levaduras

y matrices que tienen altos

contenidos de carbohidratos se

producen compuestos minoritarios

como alcoholes superiores (AS) y

compuestos volátiles asociados a el

metabolismo de glúcidos y

aminoácidos que se encuentran

presentes en la hidromiel y que

intervienen directamente sobre las

propiedades organolépticas del

producto final.

-1,60

-1,40

-1,20

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,00

4 5 6 7 8 9

Log(

Po

-pt/

Po

-pf)

Tiempo (días)

0,30 0,40 0,60

-1,4

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Log

(Po

-Pt/

Po

-Pf)

Tiempo (días)

0,30 0,40 0,60


Tabla 5. Componentes minoritarios presentes en hidromiel de Acacia mangium

Willd.

Compuesto T1Ac T2Ac T3Ac

Acetaldehído 67,01 89,9 43,67 n-propanol 40,86 34,45 35,48 n-butíl acetato 0,001 0,001 0,001 Isobutanol 34,50 33,26 34,37 Furfural 769,7 635,4 607,7 2,3-Butanodiol 292,0 246,3 229,8 Glicerol 2639 2295 2148


Tal como se observa en la tabla

5, las muestras de hidromiel de Acacia mangium Willd presentan un contenido de compuestos minoritarios que le confiere propiedades organolépticas únicas a cada tipo de hidromiel asociada al tipo de miel usada para la fermentación. El acetaldehído es un compuesto que se encuentra en todos los procesos fermentativos donde intervienen microorganismos. En vinos y cervezas se ha encontrado concentraciones de 100 mg/L y 20 mg/L respectivamente. Los valores cromatográficos para acetaldehído en la hidromiel de Acacia mangium Willd fueron de 67,01, 89,90 y 43,67 mg/L para cada uno de los tratamientos. Parámetros que se encuentran en el rango permitido para este tipo de bebidas. El Furfural es un compuesto que se forma por la deshidratación de las pentosas en medio ácido y a temperaturas altas. El contenido más alto se presentó en el tratamiento T1Ac a 0,30 g de levadura/L (769,7 mg/L).

El CIELAB (CIE L*a*b*) es

ampliamente usado para evaluar los parámetros de cromaticidad en alimentos, porque correlaciona los valores numéricos de color

consistentemente con la percepción del ojo humano. La valoración cromática del hidromieles de Acacia mangium Willd presenta una luminancia para los tratamientos entre 82,24 y 95,20, siendo las muestras correspondientes a T3Ac las que presentaron mejor luminosidad. Los resultados a nivel de rojo/verde (a*) determinan que los valores más claros fueron para los tratamientos T2Ac y T3Ac.

4. CONCLUSIONES El trabajo permitió elaborar, a

partir de la miel monofloral de Acacia mangium Willd una hidromiel, cuyas características principales, cumplen con los parámetros establecidos para las bebidas vínicas en cuanto a contenido alcohólico, pH, acidez total y volátil. Se demostró que la miel monofloral tiene una calidad apropiada (fisicoquímica y sensorial) para emplearse como sustrato en la obtención de una bebida fermentada con características únicas y/o diferenciales en relación a bebidas elaboradas con otros tipos de miel. Se pudo observar la importancia de la utilización de una cepa de levadura especializada (Saccharomyces


bayanus) en la fermentación alcohólica, ya que no sólo se logró generar buenos rendimientos sino también tener un mejor control de las condiciones del proceso y las características finales del producto, para lo cual resultó ser clave la activación previa de la cepa.

Durante la evolución de la cinética mediante la transformación de los azúcares de la miel, ácidos volátiles y totales en los mostos usados, se logró evaluar el comportamiento de cada una de las velocidades de reacción y aunque no se observaron

diferencias estadísticas significativas en los promedios si se percibió pequeñas diferencias en los tratamientos donde se usó mayor cantidad del microorganismo. De hecho se pudo confirmar una relación directamente proporcional entre la concentración de levadura utilizada y la producción de etanol y dióxido de carbono. En cuanto a la evaluación de color los resultados muestran parámetros acordes a los reportados para bebidas de este tipo; que en gran parte, son asociados a la miel usada para el proceso.

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