DOI:
https://doi.org/10.14483/23448393.21059Published:
2024-11-11Issue:
Vol. 29 No. 3 (2024): September-DecemberSection:
Chemical, Food, and Environmental EngineeringDesarrollo de una bebida alcohólica a partir de cubio (Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pav.) empleando levadura de Saccharomyces bayanus
Development of an Alcoholic Beverage from Cubio (Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pav.) Using Saccharomyces bayanus Yeast
Keywords:
bebida alcohólica, levadura, fermentación, tubérculo ancestral (es).Keywords:
alcoholic beverage, yeast, fermentation, ancestral tuber (en).Downloads
Abstract (es)
Contexto: Cubio (Tropaeolum tuberosum), un tubérculo ancestral cultivado en regiones selectas de Colombia, posee valor nutricional significante pero continúa siendo marginalizado. Este estudio busca expandir el reconocimiento del cubio al diversificar sus aplicaciones mediante la producción de una bebida alcohólica fermentada.
Método: Inicialmente, el tubérculo de cubio fue caracterizado. Se empleó un pretratamiento concentrado y enzimático para liberar azúcares. Después se llevó a cabo el proceso de fermentación, utilizando Saccharomyces bayanus en un biorreactor cuidadosamente configurado y controlado. El medio de la fermentación estaba compuesto de 0.1 % de (NH4) H2PO4, 0.3 % de MgSO4, 0.5 % de peptona y 0.3 % de extracto de levadura, a fin de alcanzar un contenido de alcohol de 15 °GL. El biorreactor fue inoculado con Saccharomyces bayanus a 25 °C, manteniendo un pH de 5.2 y una velocidad de agitación de 100 rpm. Se monitorearon diariamente los niveles de pH, la concentración de azúcar y la biomasa a lo largo de un periodo de 15 días. Finalmente, se evaluaron las propiedades fisicoquímicas, los atributos físicos y las cualidades sensoriales del producto resultante.
Resultados: El análisis del tubérculo de cubio evidenció la presencia de 2.18 ± 0.002 % de azúcares reductores, 4.48 ± 0.064 % de proteína y 1.66 ± 0.015 % de almidón. A lo largo del proceso de fermentación, la levadura mostró una tasa de crecimiento de 2.3786 mg.L-1.día-1. Como resultado, la concentración de azúcares reductores se redujo a 15.45 mg.L-1.día-1, y se observó una producción de alcohol de 1.1786 ºGL.día-1. La bebida alcohólica final contenía 15.24 °GL, con un pH de 4.5 y una acidez total de 7.21 ± 0.029 g. L-1. Adicionalmente, un panel de expertos calificó positivamente el sabor y el aroma de la bebida.
Conclusión: Es tecnológicamente posible producir una bebida fermentada alcohólica de calidad adecuada a partir de tubérculo de cubio, lo que implica un uso alternativo para este cultivo ancestral.
Abstract (en)
Context: Cubio (Tropaeolum tuberosum), an ancestral tuber cultivated in select regions of Colombia, possesses significant nutritional value but remains a marginalized crop. This study aims to enhance the recognition of cubio by diversifying its applications through the production of a fermented alcoholic beverage.
Method: Initially, the cubio tuber was characterized. A concentrated and enzymatic pretreatment utilizing alpha-amylase and glucoamylase was employed to release sugars. Afterwards, fermentation was carried out, using Saccharomyces bayanus in a carefully controlled bioreactor setting. The fermentation medium was composed of 0.1% (NH4) H2PO4, 0.3% MgSO4, 0.5% peptone, and 0.3% yeast extract, with the aim of reaching an alcohol content of 15 °GL. The bioreactor was inoculated with Saccharomyces bayanus at 25 °C, maintaining a pH of 5.2 and an agitation speed of 100 rpm. Daily monitoring of pH levels, sugar concentrations, and biomass was conducted over a 15-day period. Finally, the physicochemical properties, physical attributes, and sensory qualities of the resulting product were assessed.
Results: The analysis of the cubio tuber revealed the presence of 2.18 ± 0.002% reducing sugars, 4.48 ± 0.064% proteins, and 1.66 ± 0.015% starch. Throughout the fermentation process, the yeast exhibited a growth rate of 2.3786 mg.L-1.day-1. As a result, the concentration of reducing sugars decreased to 15.45 mg.L-1.day-1, and an alcohol production of 1.1786 ºGL.day-1 was observed. The final alcoholic beverage contained 15.24 °GL, with a pH of 4.5 and a total acidity of 7.21 ± 0.029 g. L-1. Additionally, an expert panel positively rated the flavor and aroma of the beverage.
Conclusion: It is technologically possible to produce a fermented alcoholic beverage of adequate quality from the cubio tuber, implying an alternative use for this ancestral crop.
References
FAO, “Promover los cultivos marginados e infrautilizados,” 2017. [Online]. Available: http://www.fao.org/news/story/es/item/1032703/icode/
S. Sáenz-Torres, A. López-Molinello, L. Prieto, and T. Rodríguez, “El cubio como una alternativa productiva sostenible en condiciones de agricultura urbana de Bogotá,” Eq. Des., vol. 34, pp. 121-142, 2019. https://doi.org/10.19052/eq.vol1.iss34.6
R. Chirinos, H. Rogez, D. Campos, R. Pedreschi, and Y. Larondelle, “Optimization of extraction conditions of antioxidant phenolic compounds from mashua (Tropaeolum tuberosum Ruíz & Pavón) tubers,” Sep. Pur. Tech., vol. 55, pp. 217-225, 2007. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.12.005
O. Ortega, D. Kliebenstein, C. Arbizu, R. Ortega, and C. Quiros, “Glucosinolate survey of cultivated and feral mashua (Tropaeolum tuberosum Ruíz & Pavón) in the Cuzco region of Perú,” Econ. Botany, vol. 60, no. 3, pp. 254-264, 2006. https://doi.org/10.1663/0013-0001(2006)60[254:GSOCAF]2.0.CO;2
F. M. Mejia, J. E. Salcedo, and S. Vargas, “Capacidad antioxidante y antimicrobiana de tubérculos andinos (Tropaeolum tuberosum y Ullucus tuberosus),” Rev. U.D.C.A., vol. 21 no. 2, pp. 449-456, 2018. https://doi.org/10.31910/rudca.v21.n2.2018.1083
P. Djabayan, L. González, M. Lucena, and C. Valarezo, “Aislamiento y actividad biológica de lectinas obtenidas de semillas de frutas, granos y tubérculos de plantas andinas,” Info. Tecnol., vol. 33, no. 2, pp. 21-36, 2022. https://doi.org/10.4067/S0718-07642022000200021
A. C. Morillo, Y. Morillo, and Y. P. Tovar, “Caracterización molecular de cubios (Tropaeolum tuberosum Ruíz y Pavón) en el departamento de Boyacá,” Rev. Cien. Agr., vol. 33, no. 2, pp. 32-42, 2016. http://dx.doi.org/10.22267/rcia.163302.50
S. E. Aguirre, N.V. Piraneque, and I. Pérez, “Sistema de producción de tubérculos andinos en Boyacá, Colombia,” Cuad. Des. Rural, vol. 9, no. 69, pp. 257-273, 2012.
M. B. Suquilanda-Valdivieso, “Producción orgánica de mashwa (Treopaeolum tubersum),” en Producción orgánica de cultivos Andinos (Manual Técnico), M. B. Suquilanda-Valdivieso, Ed., Ecuador: FAO, UNOCANC, Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, 2012, ch. 2, pp. 19-31. http://www.fao.org/familyfarming/detail/en/c/384373/
G. Miller, “Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar,” Analytical Chem., vol. 31, pp. 426-428, 1959. https://doi.org/10.1021/ac60147a030
Density of sucrose solutions at 0-100°C and 0-70%, Official Method of Analysis 962.37, AOAC International, 1995.
Protein (crude) in animal feed, forage (plant tissue), grain, and oilseeds, Block digestion, Steam distillation method, Official Method of Analysis 2001.11, AOAC International, 2005.
Ash and fruit products, gravimetric method, alkalinity, Official Method of Analysis 940.26, AOAC International, 2005.
Y. Göksungur and U. Güvenç, “Enzymatic hydrolysis and production of ethanol from potato starch,” Gida, vol. 19, no. 2, pp. 89-92, 1994.
L. Sánchez and L. M. Triviño, “Obtención de alcohol etílico a partir de la fermentación de Saccharomyces bayanus, en un clon promisorio de papa criolla en (Solanum tuberosum Grupo Phureja) cosechado en el Municipio de El Rosal,” undergraduate thesis, Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería, Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Colombia, 2014.
A. Ronquillo, R. Lazcano, I. Pérez, S. Cabrera, and S. Lazcano, “Elaboración y caracterización de vino de frutas e infusión de hierbas,” Inv. Des. Cien. Tecnol. Alim., vol. 1, no. 1, pp. 366-371, 2016.
Bebidas alcohólicas. Métodos para determinar el contenido de alcohol, Norma Técnica Colombiana NTC 5113, ICONTEC Internacional, Colombia, 2003.
Bebidas alcohólicas. Métodos para determinar la acidez y el pH, Norma Técnica Colombiana NTC 5114, ICONTEC Internacional, Colombia, 2003.
Bebidas alcohólicas. Método colorimétrico para determinar el contenido de metanol, Norma Técnica Colombiana NTC 5159, ICONTEC Internacional, Colombia, 2003.
Bebidas alcohólicas. Método para determinar el extracto, Norma Técnica Colombiana NTC 5162, ICONTEC Internacional, Colombia, 2003.
Colorimetry-Part 6: CIEDE 2000-Colour difference formula, ISO/CIE 11664-6:2014, International Organization for Standardization ISO, 2014.
Bebidas alcohólicas. Vinos de frutas, Norma Técnica Colombiana NTC 708, ICONTEC Internacional, Colombia, 2000.
Statistix 10. Data analysis software for researchers. (2013). Analytical Software.
S. Sáenz-Torres, L. Prieto, and A. López-Molinello, El cubio (Mashua): producción, transformación y beneficios, Bogotá, Colombia: Ediciones Unisalle, 2020. https://doi.org/10.19052/9789585148413
B. Aguado, “Influencia del tiempo de soleado sobre la concentración de azúcares reductores y capacidad antioxidante de la mashua (Tropaeolum tuberosum) ecotipo negra,” undergraduate thesis, Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Nacional de Huancavelica, Perú, 2017.
D. Arteaga, L. Chacón, V. Samame, D. Valverde, and L. M. Paucar, “Mashua (Tropaeolum tuberosum): composición nutricional, características químicas, compuestos bioactivos y propiedades beneficiosas para la salud,” Agroind. Sci., vol. 12, no. 1, pp. 95-101, 2022. https://doi.org/10.17268/agroind.sci.2022.01.12
D. Romero and L. Tuirán, “Caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y composicional de la harina precocida de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) cultivado en diferentes fuentes de fertilización,” undergraduate thesis, Department of Engineering, Universidad de La Salle, Colombia, 2017.
F. Velásquez, E. Ramirez, R. Chuquilin, and I. Aliaga, “Optimization of the functional properties of a drink based on tubers of purple mashua (Tropaeolum tuberosum Ruíz y Pavón,” Agroind. Sci., vol. 10, no.1, pp. 63-70, 2020. https://doi.org/10.17268/agroind.sci.2020.01.09
A. Castañeda-Sánchez and J. A. Guerrero-Beltrán, “Pigmentos en frutas y hortalizas rojas: antocianinas,” Temas Sel. INg. Alim., vol. 9, no. 1, pp. 25-33, 2015.
Y. Zhao, S. Li, Q. Shu, X. Yang, and Y. Deng, “Highly efficient production of 2-phenylethanol by wild-type Saccharomyces bayanus strain,” Biores. Tech., vol. 403, no. 1, pp. 1-10, 2024. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130867
H. Kretzschma, Levaduras y alcoholes y otros productos de la fermentación, Barcelona, Spain: Editorial Reverté, 1998.
I. S. Pretorius, “Tailoring wine yeast for the new millennium: Novel approaches to the ancient art of winemaking,” Yeast, vol. 15, pp. 675-629, 2000. https://doi.org/10.1002/1097-0061(20000615)16:8<675::AID-YEA585>3.0.CO;2-B
M. Bonatto, M. Gonçalves, A. C. Conti-Silva, and V. Luiz, “Influence of two different vinification procedures on the physicochemical and sensory properties of Brazilian non-Vitis vinifera red wines,” LWT Food Sci. Tech., vol. 54, no. 2. pp. 360-366, 2013. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.06.020
C. Granados, M. E. Torrenegra, D. Acevedo, and P. Romero, “Evaluación fisicoquímica y microbiológica del aperitivo vínico de lulo (Solanum quitoense L.),” Información tecnológica, vol. 24, no. 6, pp. 35-40, 2013. https://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642013000600006
D. Huang, Y. Zhong, Y. Liu, Y. Song, X. Zhao, and Y. Qin, “Reducing higher alcohols by integrating indigenous Saccharomyces cerevisiae, nitrogen compensation, and chaptalization methods during fermentation of kiwifruit wine,” LWT, vol. 184, p. 115059, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115059
S. Bian et al., “Effects of the addition of thermostable α-amylase on the physicochemical and antioxidant properties of extrusion-pretreated Apios fortunei used for yellow wine fermentation,” LWT, vol. 154, p. 112845, 2022. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112845
E. Kolb, Vinos de frutas elaboración artesanal e industrial, Zaragoza, Spain: Editorial Acribia S.A., 2002.
D. Ming-Yu, H. Koizumi, and Y. Suzuki, “Comparison of three chromatographic systems for determination of organic acids in wine,” Analytical Sci.. vol. 11, no. 2, pp. 239-243, 1995. https://doi.org/10.2116/analsci.11.239
A. Pastore, D. Badocco, L. Cappellin, M. Tubiana, and P. Pastore, “Real-time monitoring of the pH of white wine and beer with colorimetric sensor arrays (CSAs),” Food Chem., vol. 452, p. 139513, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139513
N. Khadka et al., “Study on the changes during the fermentation of the wine prepared from palm (Phoenix sylvestris) sap,” Heliyon, vol. 10, no. 15, p. e35799, 2024. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e35799
L. García, M. Flórez, C. Marrugo, and Y. Ligardo, “Elaboración y caracterización fisicoquímica de un vino joven de fruta de borojo (B patinoi Cuatrec),” Cien. Doc. Tecnol., vol. 27, no. 52, pp. 507-519, 2016.
L. M. Quispe, “Obtención de una bebida alcohólica a partir de la fermentación de leche,” Rev. Inv. Cien. UNTRM: Cien. Nat. Ing., vol. 1, no. 3, pp. 46-51, 2018. https://doi.org/10.25127/ucni.v1i3.425
R. Salazar, G. Espinoza, C. Ruiz, M. F. Fernández, and R. Rojas, “Compuestos fenólicos, actividad antioxidante, contenido de resveratrol y componentes del aroma de 8 vinos peruanos,” Rev. Soc. Quím. Perú, vol. 77, no. 2, pp. 135-143, 2011.
S. V. Olivares, M. Silva, and R. A. Caruajulca, “Bebida alcohólica por fermentación de cáscara y mucilago del café (Coffea arabica L.) a diferente pH y concentración de levadura,” Rev. Inv. Cien. UNTRM: Cien. Nat. Ing., vol. 3, no. 1, pp. 9-15, 2020. http://dx.doi.org/10.25127/ucni.v3i1.586
F. J. Francis and P. C. Markakis, “Food colorants: Anthocyanins,” Crit. Rev. Food Sci. Nut., vol. 28, no. 4, pp. 273-314, 1989. https://doi.org/10.1080/10408398909527503
J. Liu et al., “Ethyl esters enhancement of Jinchuan pear wine studied by coculturing Saccharomyces bayanus with Torulaspora delbrueckii and their community and interaction characteristics,” Food Biosci., vol. 46, art. 101605, 2022. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101605
P. Ribéreau, D. Dubourdieu, B. Donèche, and A. Lonvaud, Handbook of enology: The microbiology of wine and vinifications, London, UK: John Wiley & Sons, 2006.
S. J. Bloor and R. Falshaw, “Covalently linked anthocyanin-flavonol pigments from blue Agapanthus flowers,” Phytochem., vol. 53, no. 5, pp. 575-579, 2000. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(99)00572-5
I. Povea, La función del envase en la conservación de alimentos, Bogotá, Colombia: ECOE Editores, 2014.
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