Universidad Politécnica de GÓMEZ PALACIO
“
ELABORACION DE VINO DE MIEL DE ABEJA O HIDROMIEL
”
Presentado por: Jorge Alejandro Escalera Villarreal Lorena Morales Morales Jesús Eduardo Solís Santos Gabriela Tonche Meraz
PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA LA ACREDITACIÓN DE LA MATERIA DE: Microbiología aplicada
Ingeniería en Biotecnología
Gómez Palacio, Dgo.
(Abril, 2017)
1. Marco teórico 1.1.
Aspectos Generales de la Fermentación Alcohólica
La fermentación puede definirse como un proceso de biotransformación en el que se llevan a cabo cambios químicos en un sustrato orgánico por la acción de enzimas sintetizadas por microorganismos conocidos como catalizadores bioquímicos o biocatalizadores, en este caso convertir las hexosas del mosto en etanol cuando las condiciones son anaeróbicas. 1.1.1. Procesos químicos en la fermentación alcohólica En la fermentación alcohólica: el piruvato se reduce para formar etanol y CO 2 con la generación de equivalentes de reducción de los compuestos NADH/NAD+ y NADHP/NADP+ y enlaces de alta energía de fosfato, ATP. Las bebidas alcohólicas son bebidas que han atravesado un proceso de transformación, en el cual la glucosa y otros azucares presentes en el mosto son desfragmentados en moléculas de alcohol, Dióxido de carbono y energía, dicho proceso es denominado fermentación alcohólica y es llevado a cabo por la acción de algunos microorganismos. La fermentación alcohólica se debe a una enzima soluble que producen las levaduras, zimasa (en realidad es un complejo de enzimas). La ruta Embden- Meyerhoff, explica el proceso de fermentación mediante una serie de secuencias metabólicas en la que se oxida la glucosa, durante la fermentación
la
reacción
de
los
ácidos
gliseroaldehidofosforico
y
dioxiacetonfosforico producen de manera simultánea ácido fosfogliserico y ácido alpha- gliserofosforico, que posteriormente por hidratación es transformado en acido pirúvico, a su vez por acción de la enzima carboxilaza es descompuesto en dióxido de carbono y acetaldehído, el cual es reducido a etanol. En el proceso inicialmente se utilizan dos moléculas de ATP, para fosfolizar el azúcar, sintetizándose
después
4
moléculas
de
ATP por
cada
fragmento
tricarbonado, es decir, se obtiene un total de cuatro moléculas de ATP por molécula de glucosa oxidada. 2
Durante el proceso de fermentación se obtienen otros compuestos diferentes al etanol y CO 2, los cuales contribuyen al sabor y aroma de las bebidas alcohólicas no destiladas. De los cuales
se encuentran:
GLICEROL: Además del agua y el etanol, el glicerol se encuentra en gran medida tras la fermentación; aproximadamente de 6 a10 g/L. Su presencia en el vino es significativa ya que mejora su estructura aumentando la densidad y la dulzura del vino además de mitigar la aspereza y la astringencia. ACETALDEHÍDO:
Aparece
durante
descarboxilacion del ácido pirúvico
la
fermentación
alcohólica
por
y representa el 90% de los aldehídos
totales en el vino, incluyendo acetoina, diacetilo 2,3butanodiol. ACIDO LACTICO: se produce en el vino como resultado de la actividad de cepas de bacterias lácticas, el ácido pirúvico se hidrogena y se transforma en ácido láctico. Si se añade fluoruro sódico, la fermentación cesa y se pueden aislar todos los ácidos anteriores. Si el proceso continúa el ácido Fosfoglicérico, por pérdida de una molécula de agua, se transforma en ácido fosfopirúvico que por hidratación da ácido pirúvico y ácido fosfórico.
Figura 1: Esquema de reacciones de la fermentación Alcohólica según EmbdenMeyerhoff. 3
El etanol es el producto principal del metabolismo fermentativo de las levaduras,
sin embargo en
presencia
de
oxígeno,
ciertos
anaerobios
facultativos permiten que el Acetil CoA mitocondrial conduzca al piruvato a una fosforilación oxidativa dentro del ciclo de los ácidos tri-carboxílicos, generándose así metabolitos secundarios. El estudio de estos mecanismos ha permitido desarrollar procesos que en la industria de las bebidas alcohólicas ha encontrado en los vinos un excelente potencial de desarrollo.
1.1.2. Consideraciones en la fermentación Alcohólica 1.1.2.1. Control de temperatura: La
temperatura es una de las variables
más importantes en el proceso de producción de vinos, la cual se maneja en un rango de 15°C para vinos blancos y 30°C en el vino tinto, sin embargo no es un valor que permanezca constante durante todo el proceso, dado que el calor debido a la reacción, establecido en 23,5 Kcal/ mol azúcar, genera una modificación continua de la temperatura sobre el proceso. Por lo tanto representa un parámetro a ser controlado a lo largo del proceso; que se relaciona directamente con el las características del producto final. 1.1.2.2 Clarificación: La operación de clarificación se da principalmente por
la propiedad de
floculación de
consecución
punto
del
los coloides que
isoeléctrico
entre
los
se forman
tras la
productos nitrogenados
superiores que se emplean (proteínas, albuminoides, gelatinas) y la carga opuesta con la que cuentan los taninos del vino que gracias a las sustancias minerales y la acidez del medio, forman agrupaciones de elevado tamaño, englobando las partículas suspendidas que terminan por flocular y depositarse. Esto requiere la aplicación de métodos físicos de clarificación que además den
brillo al
producto final. En
general se emplea la
centrifugación con el fin de forzar la caída de sustancias gruesas en suspensión y se completa el proceso con una filtración que afina el vino, donde se emplean tejido como lonas en equipos tipo prensa. 4
1.1.3. Especies de levaduras en la Fermentación Alcohólica En la fermentación alcohólica participan diferentes especies de levaduras que son: Sacaromicetos: 1. Saccharomyces ellipsoideus: Es una de las levaduras más activas en la vinificación. Fermenta glucosa, sacarosa y maltosa. 2. Saccharomyces apiculatus: Tiene mucha importancia en la fermentación del vino y de la sidra. Sólo fermenta la glucosa. Deja de reproducirse cuando la concentración alcohólica de un líquido alcanza un 3-4 %. En el caso de los vinos, cuando se llega a esa concentración empieza a actuar la
S.
ellipsoideus. 3. Saccharomyces cerevisiae: desarrolla en el mosto de la cerveza Saccharomyces carlsbergensis. Se desarrolla en el mosto de la cerveza. Fermenta glucosa, maltosa y sacarosa. 4. Saccharomyces pastorianus: Hay 3 variedades, una de ellas produce vinos seos de sabor áspero. Las otras actúan sobre la cerveza produciendo líquidos turbios y de sabor amargo. 5. Willia anómala: Se aisló en una levadura de cerveza. Forma velo gris en la superficie de los líquidos y produce olor a esencias y frutas. Fermenta la glucosa pero no descompone la maltosa y sacarosa. No sacaromicetos: 1. Torula: Forma velo en los líquidos fermentados comunicando sabores amargos y desagradables. 2. Mycoderma
vini
y
M. cerevisiae: Producen también velo en la
superficie de los líquidos. El primero es aerobio, transformando el alcohol en CO2 y agua (flores del vino).
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1.1.3.1. Características Generales de Saccharomyces Cerevisiae Levadura es un nombre genérico que agrupa a una variedad de hongos. Los hongos son organismos eucariotas típicos y poseen un núcleo que contiene varios cromosomas (dieciséis en Saccharomyces cerevisiae), las levaduras son organismos unicelulares. Las levaduras constituyen el grupo de microorganismos más íntimamente asociado al progreso y bienestar de la humanidad. Dentro del género Saccharomyces, la especie cerevisiae constituye la levadura y el microorganismo eucariote más estudiado. El interés alimentario de Saccharomyces cerevisiae se debe a la capacidad de dicho organismo de llevar a cabo el proceso de fermentación, propiedad que se ha explotado desde hace muchos años en la producción de pan y de bebidas alcohólicas. Un microorganismo es aerobio cuando necesita oxígeno para vivir y es anaerobio cuando o bien no lo necesita (anaerobios facultativos como las bacterias entéricas, o como Saccharomyces cerevisiae. En general, cuando un microorganismo requiere un ambiente oxidante se dice que desarrolla un metabolismo oxidativo (o respirativo) mientras que los microorganismos que requieren ambientes reductores (o menos oxidantes) realizan un metabolismo fermentativo. La levadura Saccharomyces cerevisiae desarrolla ambos tipos de metabolismo; pero sólo produce etanol en condiciones de crecimiento anaerobio (fermentativo). Al igual que todos los microorganismos necesitan de una fuente de carbono que les provea energía. Durante la fase vegetativa, la levadura se divide por gemación. La célula hija inicia su crecimiento formando una yema en la célula madre, posteriormente ocurre la división nuclear, la síntesis de la pared y finalmente la separación de las dos células.
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1.2.
Concepto de Vino
Etimológicamente el vocablo “vino” proviene del latí “vinum”, siendo esta bebida de
antiquísimo origen, que incluso muchos remontan a la Prehistoria, al período Neolítico haciéndolo con uvas fermentadas. Lo conocieron los egipcios, los hebreos, los babilonios, los griegos y los romanos, siendo el dios del vino para los griegos, Dionisio, y para los romanos Baco, vinculado a sus ceremonias religiosas. Sin embargo, fue desconocida en la América precolombina. Es una bebida típica de climas mediterráneos. La uva puede usarse como fruta, o fermentada como vino. Al fermentar los azúcares del jugo de la uva se transforman en alcohol etílico y gas. Los vinos especiales se realizan con uvas recogidas a mano. De la uva blanca se obtienen vinos blancos. El vino tinto se hace dejando en la elaboración los hollejos de la uva. Para hacer el vino, la uva tiene que aplastarse y prensarse para que se logre mezclar la levadura con el azúcar del fruto, y producirse así, la fermentación. El zumo (mosto) es luego filtrado y vertido en cubas que se colocan en lugares frescos para que el vino desarrolle su sabor. Las personas conocedoras de vinos y supervisoras del proceso de elaboración y comercialización, se denominan enólogos.
1.2.1. Generalidades del vino de miel o Hidromiel Es un fluido dulce y viscoso, un alimento nutritivo que provee energía inmediata al organismo por la presencia de azúcares simples que se asimilan fácilmente. Posee la propiedad de inhibir el crecimiento de bacterias, entre otras razones, por su alto contenido de azúcares y favorece la recuperación de algunas afecciones y desequilibrios nutricionales. Está compuesta mayoritariamente por azúcares, con predominancia de fructosa y glucosa, contiene en menor proporción una mezcla compleja de otras sustancias que resultan beneficiosos para el organismo: 7
proteínas y aminoácidos, ácidos orgánicos, minerales, granos de polen y sustancias que aportan aroma y color.
1.2.1.1. Propiedades del hidromiel El hidromiel posee propiedades revitalizantes y energéticas. También posee las propiedades enzimáticas que le confiere la fermentación y es nutritiva debido a la miel. 1.2.1.2. Clases de hidromiel Dependiendo de la forma en que sea preparada conseguiremos un hidromiel con diferentes aromas y sabores, no obstante los más habituales son:
Tradicional: a base de agua, miel y levadura. Tiene un sabor único.
Melomel: se le añaden diferentes frutas, manzana, uva, e incluso cereales como cebada o lúpulo, consiguiendo un hidromiel con diferentes sabores.
Methelglin e Hippocras: son hidromieles especiados con sabores como lavanda, vainilla, jazmín, etc.
1.2.2. Concepto de miel y obtención de la miel de Mezquite en Gómez Palacio Dgo. México 1.2.2.1 Concepto de miel: Es un fluido dulce y viscoso, un alimento nutritivo que provee energía inmediata al organismo por la presencia de azúcares simples que se asimilan fácilmente. Posee la propiedad de inhibir el crecimiento de bacterias, entre otras razones, por su alto contenido de azúcares y favorece la recuperación de algunas afecciones y desequilibrios nutricionales. 1.2.2.1. Miel de Mezquite en Gomez Palacio Dgo. México
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Está compuesta mayoritariamente por azúcares, con predominancia de fructosa y glucosa, contiene en menor proporción una mezcla compleja de otras sustancias que resultan beneficiosos para el organismo: proteínas y aminoácidos, ácidos orgánicos, minerales, granos de polen y sustancias que aportan aroma y color regularmente ambár oscuro se caracteriza porque la floración de donde proviene es de las plantas leguminosas y se encuentran en zonas áridas y semiáridas de Gómez Palacio Dgo. México.
2. Metodología
2.1. Aislamiento de la levadura S accharomyces cerevis iae El aislamiento de las levaduras se realizó por la técnica del agotamiento de muestra por estriado en placa petri servida con YPDE e incubado a 24 ± 30ºC por 2 días. Las colonias que se mostraron como típicas de levaduras y estuvieron libres de contaminantes, se seleccionaron y se aislaron.
2.2. Identificación de la levadura S accharomyces cerevis iae (morfología) Tradicionalmente, las levaduras han sido clasificadas e identificadas según sus características morfológicas y sus propiedades fisiológicas y bioquímicas. Entre los criterios morfológicos, se contaba con su reproducción vegetativa, sexual, esporulación, morfología celular, aspecto de colonia, etc.
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2.3. Preparativos para el inoculo Se necesita crear un ambiente favorable con las condiciones necesarias para llevar a cabo la fermentación alcohólica con una cantidad suficiente de sustrato (miel) y un ambiente anaerobio. Primeramente se limpia bien el recipiente en el que se va a llevar a cabo el proceso de la elaboración del vino de miel o hidromiel, preferiblemente que sea de vidrio. Se diluye el sustrato (miel) con agua en un garrafón de vidrio de 20L con el fin de que sea capaz de albergar a las levaduras. La forma más simple de inocular las levaduras en el medio consiste simplemente en incorporar las levaduras activadas. Una vez inoculada la levadura colocamos un globo con un pequeño orificio en la punta para crear el ambiente anaerobio (El orificio es una válvula de escape para el CO2 que se produzca en el proceso). Las levaduras trabajan efectivamente a una temperatura entre 20 y 30 °C por lo que es recomendable mantener el medio en un lugar con temperatura ambiente para favorecer el proceso de fermentación y el producto final estará en un tiempo entre 2-3 meses. Un porcentaje de alcohol que supere los 14° frena la actividad metabólica de las levaduras, en este caso el vino de miel o hidromiel puede no contener azúcares y será seco, por el contrario puede contener aún cantidades importantes de azúcar y por lo tanto el vino o hidromiel será dulce.
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2.4. Trasiego Consiste en separar la parte superior del fermento, mediante succión. Durante el fermento existe una separación de fases, quedando el vino en la parte superior y residuos de fruta o levadura en la parte inferior.
2.5. Embotellado Por lo general, se hace en botellas de vidrio. Los envases deben esterilizarse sumergiéndolos en agua caliente (95 °C) durante 10 minutos.
2.6. Sellado El sellado puede hacerse manual o mecánicamente. Es frecuente que el tapón de la botella sea de corcho.
3. Resultados Al termino de 3 meses de fermentación se obtuvieron 20L de hidromiel seco elaborada con miel de mezquite con un grado de alcohol de 14°.
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Figura 2: Hidromiel libre de residuos sólidos
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REFERENCIAS:
TRATADOMICA ORGÁNICA: QUÍMICA ORGÁNICA SISTEMÁTICA / VERSIÓN ESPAÑOLA POR EL VICENTE GÓMEZ ARANDA. Federico Klages Volumen 1, Parte 1 Reverte, 2006 - 602 páginas https://books.google.com.mx/books?id=nhcGf55Gy58C&pg=PA196&dq=Hid romiel+que+es+e+importancia&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwi5sY6dw47TAh UCOiYKHeI2AIQQ6AEIRjAI#v=onepage&q=Hidromiel%20que%20es%20e %20importancia&f=false PARTE 1 PROCESOS DE FABRICACIÓN DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS – UPCOMMONS Carretero Casado Francisco. INNOVACIÓN TECNOLOGICA EN LA INDUSTRIA DE BEBIDAS. https://www.upcommons.upc.edu/03_Memoria PRODUCTOS DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA; UN BENEFICIO PARA LA SALUD. Contreras Morales Carlos Arturo Et. Al. Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño. Programa de Ingeniería Química. Diplomado en procesos químicos. Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena. Cartagena de Indias D. T y C., 2014. Colombia. Correspondencia:
[email protected] Http://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstream
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OBTENCIÓN DE UN LICOR MEDIANTE FERMENTACIÓN DE LA MIEL DE ABEJA. Guido Zapata Carlos Echazarreta et. Al. Instituto Tecnológico de Mérida Yucatán. http://studylib.es/doc/5309813/obtencion-de-un-licor-mediantefermentacion-de-la-miel-de-abeja HIDROMIEL-EL SECRETO DE LA CERVESA. http://elsecretodelacerveza.com/gestion/catalogo/docs/receta%20hidromiel. pdf Accesado (08/03/17 a las 4:50 p.m.). HIDROMIEL, LA BEBIDA DE LOS DIOSES - EN BUENAS MANOS. http://www.enbuenasmanos.com/hidromiel (Accesado: 08/03/17 a las 5:20 p.m.). GRS: protocol Making, YPD Plates. http://fg.cns.utexas.edu/fg/protocol%3A_YPD_plates.html
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