TRABAJOS ORIGINALES

Influencia del nivel de fermentación del vino base sobre algunos compuestos volátiles del pisco peruano de uva italia

Influence of level fermentation of base wine in some volatile compounds of peruvian

 

Yasser Hidalgo^*a , Beatriz Hatta^a, Juan Carlos Palma^b

1 Facultad de Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria La Molina. Av. La Universidad s/n, Lima 12, Perú.

* yasser_hds@yahoo.com

b Facultad de Ciencias – Dpto. de Química, Universidad Nacional Agraria La Molina, Av. La Universidad s/n, Lima 12, Perú.

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RESUMEN

Se investigó la influencia del nivel de fermentación del vino base sobre algunos compuestos volátiles en el pisco, tales como: ácido acético, alcoholes superiores, ésteres, acetaldehído y metanol. Para evaluar el efecto del nivel de fermentación, durante esta etapa se obtuvieron cinco muestras de vino base con diferentes densidades de corte; para luego ser de inmediato destiladas. Los resultados indicaron que los piscos provenientes de vinos base con menores niveles de fermentación, expresados con mayores densidades de corte (990; 1000; 1010; 1025 y 1040 g/L), presentan mayores contenidos de ácido acético (0.15, 0.16, 0.17, 0.17 y 0.18 g/L), propanol (72.15, 76.33, 82.25, 89.86 y 95.50 mg/100 mL alcohol anhidro), acetato de etilo (22.00, 30.72, 34.26, 39.06 y 49.68 mg/100 mL alcohol anhidro), acetaldehído (22.71, 40.52, 48.69, 58.51 y 78.62 mg/100 mL alcohol anhidro) y metanol (39.22, 40.27, 43.33, 51.30 y 57.95 mg/100 mL alcohol anhidro); y menores contenidos de alcohol iso/ter-amílico (122.83, 118.98, 115.78, 102.88 y 100.11 mg/100 mL alcohol anhidro).

Palabras clave: Destilados, pisco, pisco mosto verde, nivel de fermentación, compuestos volátiles.

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ABSTRACT

The influence of level fermentation of base wine in some volatile compounds in Pisco obtained therefrom were studied, such as: acetic acid, higher alcohols, esters, acetaldehyde and methanol. In order to evaluate the effect of level fermentation, during this stage five base wine samples with five different cut densities were obtained; to be distilled straight away. The results indicated that piscos obtained from musts with lower fermentation levels, expressed by higher cut densities (990; 1,000; 1,010; 1,025 and 1,040 g/L), show higher acetic acid (0.15, 0.16, 0.17, 0.17 and 0.18 g/L), propanol (72.15, 76.33, 82.25, 89.86 and 95.50 mg/100 mL anhydrous alcohol), ethyl acetate (22.00, 30.72, 34.26, 39.06 and 49.68 mg/100 mL anhydrous alcohol), acetaldehyde (22.71, 40.52, 48.69, 58.51 y 78.62 mg/100 mL anhydrous alcohol) and methanol (39.22, 40.27, 43.33, 51.30 and 57.95 mg/100 mL anhydrous alcohol) contents; and lower iso/ter-amyl alcohol (122.83, 118.98, 115.78, 102.88 and 100.11 mg/100 mL anhydrous alcohol).contents.

Key words: Distillates, pisco, green must pisco, fermentation level, volatile compounds.

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INTRODUCCIÓN

El pisco peruano es el aguardiente obtenido exclusivamente por destilación de mostos frescos de "uvas pisqueras" recientemente fermentados, utilizando métodos que mantengan el principio tradicional de calidad establecido en las zonas de producción reconocidas¹.

Desde su aparición en el mercado, la elaboración de pisco tipo "Mosto Verde" ha tomado un protagonismo interesante y ha generado diversos comentarios, en su mayoría favorables, ya que, al ser destilado a partir de mostos frescos incompletamente fermentados, le darían a éste ciertas características sensoriales particulares a su estructura y cierta sensación "aterciopelada" en boca. Sin embargo, hasta el momento el sustento técnico científico de este tipo ha sido insuficiente.

Materia prima

Los controles se realizan en primer lugar sobre la uva, que cosechada convenientemente en recipientes no contaminantes como jabas de plástico deberá presentar un buen estado sanitario, exenta de restos de pesticidas o sustancias peligrosas que puedan influenciar el normal desarrollo de la fermentación alcohólica o transformarse en componentes volátiles tóxicos que pasen al destilado².

En el transporte de uvas a granel hacia la bodega, la altura de la masa vitícola almacenada en los recipientes no deberá superar un metro, para evitar altas presiones que rompan los hollejos y que hagan fluir el mosto².

Mosto

El procesado de la uva, para la obtención del mosto, se debe realizar lo más rápido posible, para evitar la oxidación del mosto. Este proceso deberá hacerse en condiciones higiénicas óptimas para conservar en el mosto las bondades intrínsecas de la uva que luego harán parte de las características cualitativas del destilado².

El prensado tiene por objeto extraer la solución acuosa contenida en las bayas así como ciertos compuestos del hollejo bajo el efecto de la presión. Esta operación se realiza en una prensa, que es en general un cilindro en el interior del cual la vendimia es comprimida, sea por el movimiento de uno o dos platos (prensas mecánicas) o por el inflado de una membrana (prensas neumáticas). La presión aplicada debe ser progresiva y alcanzar valores finales bastante elevados pero no demasiado para no romper los raspones, los hollejos y las pepitas³.

La fermentación alcohólica del mosto debe realizarse en recipientes que no contaminen el vino base a obtenerse, que al ser un producto orgánico, es perecible².

Fermentación

El poder reductor producido por la glucólisis, bajo la forma de NADH2, debe ser transferido a un receptor de electrones para regenerar NAD+. En la fermentación alcohólica no es el ácido pirúvico sino su producto de descarboxilación, es decir el acetaldehído el que sirve de aceptor final de electrones4. El NADH2 proviene de la oxidación del 3-fosfogliceraldehído. Las dos reacciones correspondientes son interdependientes y constituyen una oxidoreducción (Figura 1)⁵.

Desde el punto de vista teórico 100 gramos de azúcares producen alrededor de 50 gramos de alcohol y 50 gramos de gas carbónico6. Además del alcohol etílico, en la fermentación alcohólica se producen a partir del ácido pirúvico otros compuestos, donde destacan el ácido acético, ácido butírico, acetona, ácido láctico, acetoína, butanodiol-2,3, ácido fumárico, ácido oxalacético, ácido succínico, ácido propiónico, diacetilo, etc⁵.

La mayoría de los ácidos orgánicos restantes son producidos durante la vía de síntesis de los ácidos grasos a partir de la malonyl-Coenzima A⁸. Los ésteres se forman por reacciones entre alcoholes y ácidos, bajo la acción de esterasas de las levaduras y directamente por condensación del precursor del ácido acético, el acetil-CoA⁶.

La transformación de los aminoácidos de la uva, o los formados por la propia levadura, dan lugar a numerosos alcoholes superiores, que tienen más de dos átomos de carbono, tales como los alcoholes propílicos, butíricos o amílicos⁶.

Destilación

Es una técnica usada para separar y seleccionar, mediante el uso del calor, componentes volátiles específicos a partir de una mezcla líquida (porejemplo, el vino)⁹.

La elaboración de pisco será por destilación directa y discontinua, separando las cabezas y colas para seleccionar únicamente la fracción central del producto llamado cuerpo o corazón. Los equipos serán fabricados de cobre o estaño; se puede utilizar pailas de acero inoxidable¹.

Los distintos compuestos destilados se pueden clasificar según la etapa en que destilan, tal como se muestra en la Tabla 1¹⁰.

Algunas reacciones químicas tienen lugar en el curso de la destilación¹⁰:

• La hidrólisis de diversos constituyentes del vino.

• Formación de acetato de etilo.

• Formación de furfural, durante todo el calentamiento sobre las pentosas.

• Fijación de ácidos grasos y sulfuros por el cobre.

• Formación de glicerol en las partes descendentes del alambique, a partir de las sustancias grasas por reacción sobre el cobre caliente.

Componentes del pisco

Se consideran componentes volátiles y congéneres del pisco, las siguientes sustancias: ésteres, furfural, ácido acético, aldehídos, alcoholes superiores y alcohol metílico¹. Estos componentes están influenciados por varios factores durante el proceso de producción, entre los cuales podemos distinguir los siguientes¹

1. Sustancias de aroma primario: generadas a partir de la variedad de la uva.

2. Sustancias de aroma secundario: generadas durante la vinificación y durante el proceso de fermentación.

3. Aromas de sustancias generadas durante el proceso de destilación.

4. Aromas de sustancias generadas durante el proceso de maduración o envejecimiento.

 

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales y métodos

Materia prima

Uva de la variedad Italia (Vitis vinífera L. var. Italia), procedente del fundo San Pablo en el distrito de Chincha Baja, provincia de Chincha, departamento de Ica.

Análisis fisicoquímicos

Determinación de componentes volátiles del pisco: metanol, furfural, acetaldehído, ácido acético, ésteres (acetato de etilo, acetato de isoamilo, formiato de etilo) y alcoholes superiores (propanol, isopropanol, butanol, isobutanol y alcohol iso/teramílico). Método cromatográfico según Norma Técnica Peruana NTP 211.03512.

Análisis estadístico

Los resultados se procesaron estadísticamente por análisis de varianza (ANOVA) y mediante la prueba de comparaciones múltiples de Tukey a un nivel de significancia de 5%, procesados con el programa estadístico Minitab Release 14, para Windows.

Metodología experimental

• Obtención del mosto: los racimos de uva Italia se procesaron en una prensa neumática para extraer el zumo y eliminar la piel y los racimos. El mosto tuvo una densidad inicial de 1,098 g/L y una acidez de 3,0 g/L H2SO4.

• Fermentación: el mosto de uva Italia fue depositado en un tanque de acero inoxidable de 200 L con sistema de agitación y se agregó un pie de cuba con levadura seleccionada (levadura seca activa Saccharomyces cerevisiae MaurivinTM). Se introdujo el factor "nivel de fermentación", extrayendo muestras de vino base con diferentes tiempos de fermentación (previa homogeneización) en recipientes previamente desinfectados, expresados en cinco diferentes densidades de corte. Estas fueron: 1,040 g/L; 1,025 g/L; 1,010 g/L; 1,000 g/L y 990 g/L, aproximadamente. La utilización de levadura seca activa comercial es una práctica común entre las bodegas vitivinícolas como "Bodegas & Viñedos Tabernero S.A.C.". Tiene entre sus principales ventajas permitir un comienzo rápido de la fermentación13 e iniciar la fase exponencial de crecimiento en el menor tiempo posible14.

• Destilación: en un intervalo aproximado de 10 minutos desde la extracción de la muestra, se procedió a destilar aproximadamente 2.5 L de vino base en un alambique de cobre de 5 L de capacidad. Se separó al inicio de la destilación la primera fracción de destilado (cabeza) equivalente al 1% del volumen de vino a destilar y se cortó la misma a una graduación alcohólicade 42 °G.L aproximadamente. De acuerdo con Domenech¹⁵, en el Perú el porcentaje de cabeza eliminado (porcentaje al volumen del vino base a destilar) oscila entre 0,0 y 1,0%. En el presente trabajo se ha considerado 1,0% por ser el valor más usado en los estudios de investigación de origen nacional. Con respecto a la graduación alcohólica final del pisco, según Hatta¹⁰, 42°G.L. es el grado alcohólico promedio de los piscos comerciales en el Perú.

• Conservación: los destilados se dejaron reposar durante tres meses en botellas de vidrio según lo recomendado por el Reglamento de la Denominación de Origen PISCO¹, antes de someterlos a análisis. Luego de concluida esta etapa, los piscos fueron caracterizados determinando sus compuestos volátiles.

Diseño experimental

Para evaluar el factor "nivel de fermentación" del mosto, con sus niveles de densidad de corte: 1,040 g/L; 1,025 g/L; 1,010 g/L; 1,000 g/L y 990 g/L; se utilizó un Diseño Completamente al Azar (DCA) con tres repeticiones.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Ácido acético

Tal como se observa en la Figura 2,el contenido de ácido acético tuvo menores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación.

La utilización del ácido acético por las levaduras requiere primero una reducción a acetaldehído, favoreciendo la fermentación alcohólica en menoscabo de la pirúvica, con una disminución de la glicerina, pero con un aumento de los productos secundarios que pueden derivar del acetaldehído16. Es así que se observa una disminución del ácido acético a medida que aumenta el nivel de fermentación del mosto.

Los contenidos promedio de ácido acético de los piscos en esta investigación, se encontraron por debajo del máximo permitido por el Reglamento de la Denominación de Origen PISCO (200 mg/100 ml A.A.)1, que es equivalente a 0,76 g/L.

Propanol

Tal como se observa en la Figura 3, el contenido de propanol tuvo menores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación. La diferencia resultó significativa entre todos los tratamientos.

La formación de los alcoholes superiores en el curso de la fermentación alcohólica sucede linealmente con la producción de alcohol etílico para todos los alcoholes excepto para el propanol-1, que se forma fundamentalmente en las primeras fases de la fermentación16. En efecto, habiéndose realizado el muestreo de los mostos a partir de una densidad de 1,040 g/L (día 3 de la fermentación), no se esperaba un aumento en el contenido de propanol; ya que su biosíntesis tuvo lugar en los primeros días de la fermentación.

Una posible explicación del descenso en el contenido de propanol, a medida que aumenta el nivel de fermentación, podría haber sido la esterificación de este alcohol. Se ha encontrado en algunos vinos blancos el acetato de propilo, entre otros compuestos¹⁷. Del mismo modo, Conde et al.¹⁸ identificaron este mismo éster en vinos blancos elaborados con variedades Gual (Albilla), Malvasía y Verdello.

De acuerdo a los resultados estadísticos, habría que considerar que los piscos tipo Mosto Verde serán siempre significativamente mayores en cuanto al contenido de propanol que los provenientes de vinos base secos recién fermentados (Figura 3).

De acuerdo con el Reglamento de la Denominación de Origen PISCO¹, el propanol, entre otros alcoholes superiores, debe estar presente sin precisar exigencias de máximos y mínimos. Sin embargo, los contenidos promedio de propanol de los piscos en esta investigación, en especial los provenientes de mostos con 1,040 g/L de densidad (95,50 mg/100 mL A.A.), presentaron valores bastante altos.

El propanol y butanol, a concentraciones normales, son inodoros pero contribuyen a las características del alcohol mismo¹⁰. Es así, que concentraciones elevadas de propanol, como las que se detectaron en el presente estudio, podrían influir significativamente en las características sensoriales finales de los piscos.

Alcohol iso/ter-amílico

Tal como se observa en la Figura 4, el contenido de alcohol iso/ter-amílico tuvo mayores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación. La diferencia resultó significativa entre todos los tratamientos.

El contenido de alcohol iso/ter-amílico (mezcla de alcohol iso-amílico o metil-3-butanol-1 y alcohol ter-amílico o metil-2-butanol-2) en los piscos provenientes de mostos con diferentes niveles de fermentación, coincide con lo mencionado por Usseglio-Tomasset16, quien afirma que la formación de alcoholes superiores sucede linealmente con la producción de alcohol etílico para todos los alcoholes excepto para el propanol. Los alcoholes iso-amílico y feniletílico se forman en cantidades importantes durante la fermentación de los azúcares¹⁹.

De acuerdo a los resultados estadísticos, habría que considerar que los piscos tipo Mosto Verde serán siempre significativamente menores en cuanto al contenido de alcohol iso/teramílico que los provenientes de vinos base secos recientemente fermentados (Figura 4).

Acetato de etilo

Tal como se observa en la Figura 5, el contenido de acetato de etilo tuvo menores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación. La diferencia resultó significativa entre todos los tratamientos.

Debido a las menores concentraciones de ácido acético en los piscos provenientes de vinos base con mayores niveles de fermentación, las concentraciones de acetato de etilo, al disminuir uno de sus sustratos, también fueron menores. De acuerdo con Vogt20, la formación del éster acético del etanol (acetato de etilo) tiene lugar por reacción del ácido acético con el alcohol etílico. Además, según Verstrepen et al.21, básicamente, son dos los factores más importantes para la velocidad en la producción de los ésteres: la concentración de los sustratos involucrados y el alcohol (etanol o alcoholes superiores).

De acuerdo a los resultados estadísticos, habría que considerar que los piscos tipo Mosto Verde serán siempre significativamente mayores en cuanto al contenido de acetato de etilo que los provenientes de vinos base secos recientemente fermentados (Figura 5). Estos resultados coinciden con lo expuesto por Cacho et al.22, quien ha observado mayores niveles en la mayoría de ésteres y acetatos en los piscos tipo Mosto Verde, en comparación con piscos puros Italia.

Los contenidos promedio de acetato de etilo de los piscos en esta investigación, se encontraron entre el mínimo y el máximo permitido por el Reglamento de la Denominación de Origen PISCO (10,0 a 280,0 mg/100 mL A.A.)¹.

Aunque el acetato de etilo, cuantitativamente importante en el pisco, es considerado un componente negativo a la calidad por ser el responsable del olor a picado; las concentraciones encontradas en la mayoría de los piscos están por debajo del nivel de percepción10. Sin embargo, de acuerdo con Ribéreau-Gayon et al.4, el umbral de detección del acetato de etilo es cercano a 16 mg/100 mL A.A., por lo que en este caso, casi todos los valores obtenidos durante esta etapa sí afectarían negativamente el sabor y el olor del producto final.

Acetaldehído

Tal como se observa en la Figura 6, el contenido de acetaldehído tuvo menores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación. La diferencia resultó significativa entre todos los tratamientos.

La mayor parte de aldehídos se forman en la primera fase de la fermentación alcohólica, principalmente cuando los tratamientos prefermentativos son largos y la influencia del oxígeno es determinante23. El acetaldehído se acumula en esta etapa como consecuencia de la ausencia de la enzima alcohol deshidrogenasa de la levadura, la cual reduce el acetaldehído en alcohol23 (Figura 1) y debido al período de inducción que conduce a la formación de glicerina24. En efecto, habiéndose realizado el muestreo de los vinos base a partir de una densidad de 1,040 g/L (día 3 de la fermentación), no se esperaba un aumento en el contenido de acetaldehído; ya que su biosíntesis habría tenido lugar en los primeros días de la fermentación.

La disminución en la concentración de acetaldehído que se observa en los piscos provenientes de vinos con mayores niveles de fermentación, se debe al consumo que sufre este compuesto durante la fermentación alcohólica. De acuerdo con Usseglio-Tomasset¹⁶, es el acetaldehído acumulado antes de la fermentación alcohólica, el que precisamente permite el inicio de la misma (Figura 1).

De acuerdo a los resultados estadísticos, habría que considerar que los piscos tipo Mosto Verde serán siempre significativamente mayores en cuanto al contenido de acetaldehído que los provenientes de vinos base secos recientemente fermentados (Figura 6).

Los contenidos promedio de acetaldehído en los piscos provenientes de mostos con 1,040 g/L de densidad (78,62 mg/100 mL A.A.), se encontraron por encima del máximo permitido por el Reglamento de la Denominación de Origen PISCO (3,0 a 60,0 mg/100 mL A.A.)¹.

Según Suárez²⁵, el acetaldehído forma parte del aroma normal del vino pero en altas concentraciones ejerce un efecto desfavorable, participando directamente en el gusto a "oxidado". Es así, que concentraciones elevadas de acetaldehído como las que se detectaron en estos casos, podrían influir negativamente en las características sensoriales finales de los piscos.

Metanol

Tal como se observa en la Figura 7, el contenido de metanol tuvo menores concentraciones en los piscos provenientes de mostos con mayores niveles de fermentación. La diferencia resultó significativa entre los cuatro primeros tratamientos.

Del mismo modo que para el propanol e iso-butanol, una posible explicación de las menores concentraciones de metanol en los piscos provenientes de vinos base con mayores niveles de fermentación, sería la esterificación de este alcohol. Salinas y Alonso¹⁸ han encontrado en algunos vinos blancos el acetato de metilo, entre otros compuestos.

De acuerdo a los resultados estadísticos, habría que considerar que los piscos tipo Mosto Verde con más de 1,010 g/L de densidad, serán significativamente mayores en cuanto al contenido de metanol que los provenientes de vinos base secos recientemente fermentados (Figura 7).

 

CONCLUSIONES

Los piscos provenientes de vinos base con menores niveles de fermentación, expresados con mayores densidades de corte (990; 1,000; 1,010; 1,025 y 1,040 g/L), presentan mayores contenidos de ácido acético (0.15, 0.16, 0.17, 0.17 y 0.18 g/L), propanol (72.15, 76.33, 82.25, 89.86 y 95.50 mg/100 mL A.A.), acetato de etilo (22.00, 30.72, 34.26, 39.06 y 49.68 mg/100 mL A.A.), acetaldehído (22.71, 40.52, 48.69, 58.51 y 78.62 mg/100 mL A.A.) y metanol (39.22, 40.27, 43.33, 51.30 y 57.95 mg/100 mL A.A.); y menores contenidos de alcohol iso/ ter-amílico (122.83, 118.98, 115.78, 102.88 y 100.11 mg/100 mL A.A.).

AGRADECIMIENTO

A "Bodegas & Viñedos Tabernero S.A.C." por las instalaciones, materia prima, insumos, equipos y materiales. A "La Molina Calidad Total Laboratorios" por los análisis de cromatografía de gases.

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Recibido el 08-01-016

Aprobado el 12-07-2016