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Influencia�� de la concentraci�n de nutrientes y� azucares�� en la maceraci�n fermentativa de una bebida� elaborada� con Capul�� (Prunus serotina)

 

Influence of the concentration of nutrients and sugars in the fermentative maceration of a drink made with Capul� (Prunus serotina)

 

Influ�ncia da concentra��o de nutrientes e a��cares na macera��o fermentativa de uma bebida feita com Capul� (Prunus serotina)

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Paula Elvira� Falc�n-Romero ^I

pfalconr@unasam.edu.pe

https://orcid.org/0000-0002-2774-1154

 

Edwin Johny� Asnate-Salazar ^II

edwin_johny@unasam.edu.pe

https://orcid.org/0000-0002-4319-8964

 

Correspondencia: pfalconr@unasam.edu.pe

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culos de investigaci�n

 

*Recibido: 16 de marzo de 2021 *Aceptado: 22 de abril de 2021 * Publicado: 05 de mayo de 2021

 

                               I.            Doctora en Ingenier�a de Alimentos, Universidad Nacional Santiago Ant�nez de Mayolo, Huaraz, Per�.

                            II.            Doctor en Ingenier�a de la Computaci�n, Universidad Nacional Santiago Ant�nez de Mayolo, Huaraz, Per�.

Resumen

La investigaci�n�� tuvo� como objetivo determinar la influencia de la concentraci�n del nutriente�� V� ACTIV� y de los azucares en la maceraci�n fermentativa� de una bebida elaborada con capul�, se desarrollo� en la segunda etapa de� la investigaci�n matriz,� busco encontrar la proporci�n �ptima de nutriente y azucares que logren� el mayor grado alcoh�lico con el prop�sito� de� desarrollar un nuevo producto con� mayor contenido de polifenoles.�� Se aplico la metodolog�a� de superficie respuesta mediante un dise�o� central compuesto rotacional� que determino�� 11 tratamientos� con combinaciones de azucares y nutriente. Las variables independientes fueron� la concentraci�n de nutriente� y �Brix, las variables dependientes fueron: variaci�n de los �Brix, variaci�n del pH, grado alcoh�lico, tiempo. Los resultados fueron: �Brix 28%, pH 4.7, Nutriente 25 g/hectolitro, tiempo�� 10 d�as, grado alcoh�lico 12.83. El an�lisis estadistico utiliz� el�� software STATISTICA 13.3. Dando como resultado� en el ANOVA para las variables dependientes� grado alcoh�lico� y tiempo� que hay influencia�� del �Brix con una significancia del 95 %. En�� el ANOVA para la variable dependiente� pH� no� tuvo influencia significativa�� con una significancia� del� 95%. Se concluyo que�� la��� concentraci�n� de azucares y nutriente� tienen efecto positivo� en la extractibilidad de� polifenoles.

Palabras clave: Maceraci�n fermentativa; capul� (Prunus serotina); bebida fermentada; vinificaci�n en tinto;� polifenoles.

 

Abstract

The objective of the research was to determine the influence of the concentration of the nutrient V ACTIV and of the sugars in the fermentative maceration of a drink made with capul�, it was developed in the second stage of the matrix research, I seek to find the optimal proportion of nutrient and sugars that achieve the highest alcoholic strength in order to develop a new product with a higher content of polyphenols. The response surface methodology was applied through a rotational compound central design that determined 11 treatments with combinations of sugars and nutrients. The independent variables were the nutrient concentration and �Brix, the dependent variables were: variation of �Brix, variation of pH, alcoholic degree, time. The results were: �Brix 28%, pH 4.7, Nutrient 25 g / hectoliter, time 10 days, alcoholic degree 12.83. Statistical analysis used the STATISTICA 13.3 software. Resulting in the ANOVA for the dependent variables alcoholic degree and time that there is influence of �Brix with a significance of 95%. In the ANOVA for the dependent variable pH it did not have significant influence with a significance of 95%. It was concluded that the concentration of sugars and nutrients have a positive effect on the extractability of polyphenols

Keywords: Fermentative maceration; capul� (Prunus serotina); fermented drink; red winemaking; polyphenols.

 

Resumo

O objetivo da pesquisa foi determinar a influ�ncia da concentra��o do nutriente V ACTIV e dos a��cares na macera��o fermentativa de uma bebida feita com capul�, foi desenvolvida na segunda etapa da pesquisa da matriz, busco encontrar a Propor��o �tima de nutrientes e a��cares que atingem o maior teor alco�lico para desenvolver um novo produto com maior teor de polifen�is. A metodologia de superf�cie de resposta foi aplicada por meio de um delineamento central composto rotacional que determinou 11 tratamentos com combina��es de a��cares e nutrientes. As vari�veis ​​independentes foram a concentra��o de nutrientes e �Brix, as vari�veis ​​dependentes foram: varia��o de �Brix, varia��o de pH, grau alco�lico, tempo. Os resultados foram: �Brix 28%, pH 4,7, Nutriente 25 g / hectolitro, tempo 10 dias, grau alco�lico 12,83. A an�lise estat�stica utilizou o software STATISTICA 13.3. Resultando na ANOVA para as vari�veis ​​dependentes grau alco�lico e tempo que existe influ�ncia do �Brix com signific�ncia de 95%. Na ANOVA para a vari�vel dependente pH n�o houve influ�ncia significativa com signific�ncia de 95%. Concluiu-se que a concentra��o de a��cares e nutrientes tem efeito positivo na extra��o dos polifen�is.

Palavras-chave: Macera��o fermentativa; capul� (Prunus serotina); bebida fermentada; vinifica��o tinto; polifen�is.

 

Introducci�n

El trabajo de investigaci�n� que se presenta� correspondi� al segundo objetivo� de una investigaci�n� matriz denominada: Elaboraci�n y caracterizaci�n de una bebida fermentada con capul� (Prunus serotina) con maceraci�n prefermentativa.� El�� objetivo evalu� la influencia de la concentraci�n del nutriente (10-40g /Hl ) V ACTIV�� y la concentraci�n de azucares (18-28%)� en la� maceraci�n fermentativa� alcoh�lica���� llevada a cabo con un mosto de pasta de capul��� y agua diluci�n 1:3 (1 pasta/ 2� agua),� siguiendo el m�todo de vinificaci�n en tinto para� encontrar la concentraci�n optima de� nutriente y azucares� para la formulaci�n de la bebida fermentada de capul� (Prunus serotina)� que logre la mayor extracci�n de polifenoles. Siendo esta la justificaci�n, que se trata� de� desarrollar un nuevo producto� para revalorizar� el fruto del capul�. Urcuango (2014) sostiene� que� este fruto� encuentra en peligro de extinci�n� y amenazado por las costumbres.� No obstante�� no es valorizado� y es� necesario� que se le de la� importancia e inclusi�n� en programas de conservaci�n� y aprovechamiento sostenible (Guzm�n� et al.,� 2020).� El capul�� es un alimento saludable, su consumo puede� prevenir la aparici�n�� de enfermedades degenerativas (Ruiz et al., 2017). El capul�� puede emplearse para� la elaboraci�n de subproductos de la industria alimentaria,�� siendo la bebida fermentada de capul� un alimento nutrac�utico, ya que la fermentaci�n� enriquece el perfil Fitoqu�mico de las materias primas (Jim�nez,� 2019). La maceraci�n�� se lleva a cabo� durante la fermentaci�n, comprendiendo un per�odo de 3 a 10 d�as, alcanzando para casi todos los compuestos de inter�s el m�ximo de su nivel de extracci�n, se�� produce cuanto el mosto entra en contacto con los hollejos y la pulpa de la uva en un mismo dep�sito, con el objetivo de que los compuestos arom�ticos y de estructura que se encuentran en la piel y en las capas de c�lulas que est�n inmediatamente debajo de la misma,� pasen al mosto para proporcionar al futuro vino, aromas varietales, color y estructura. (Cod�x, 2016). Cuando arranca la fermentaci�n, se produce alcohol, gas carb�nico y por la elevaci�n de la temperatura del medio� se empiezan a extraer los taninos de la piel y pepitas� que se combinan con los antocianos� formando un compuesto estable� que favorece la crianza en barrica (Mac�as, 2018).�� En la maceraci�n fermentativa� el mosto pasa ser� un mosto alcoh�lico� donde a mayor concentraci�n alcoh�lica mayor extracci�n de polifenoles (Requena,� 2015).�� La concentraci�n �ptima del nutriente (V ACTIV)� fue de 0.25g/hl de mosto y� 28 �Brix , levadura vinica Saccharomyces cereviciae variedad bayanus� 40 g/hl,�� empleo de pie de cuba,� temperatura� 17�C y pH inicial 4.7, diluci�n optima� 1.3( 1 parte de� pasta de capul� y 2 partes de agua)

 

Materiales y m�todos

El�� trabajo de investigaci�n� se realiz� en� los laboratorios de fermentaciones industriales,� an�lisis de los alimentos� de la Universidad Nacional Santiago Ant�nez de Mayolo,en Huaraz �ncash y en� el� laboratorio de desarrollo productos� de la Universidad Nacional del Santa, Chimbote� �ncash.�� La poblaci�n� fueron los frutos del capul� (Prunus serotina) de la provincia de Carhuaz,� la muestra: frutos maduros,� fue�� no probalistica� y agua potable.� Los Insumos utilizados fueron: Az�car blanca (Paramonga S.A.C.), Bentonita� OENOFRANCE. Levadura Saccharomyces cereviciae variedad� Bayanus, metabisulfito pot�sico,� nutriente enol�gico�� V ACTIV,� reactivos diversos�� para los an�lisis� qu�micos y f�sico qu�micos.� Equipos:��� Licuadora,� refrigeradora,� alcohol�metro, vinometro, Mostimetro triple escala, acid�metro, centrifuga, balanza� anal�tica, estufa,��� cocina,� peachimetro, term�metro. Materiales:�� botellas de vidrio 500 ml para la fermentaci�n, botellas de 200 ml.� Trampa de pl�stico, mangueras,� jarras y otros. El� Tipo de estudio fue experimental, cuantitativo. El dise�o experimental� de la� maceraci�n fermentativa� para determinar la influencia de la concentraci�n del nutriente� y��� la concentraci�n de los azucares�� utiliz󠠠 el dise�o estadistico� Dise�o Compuesto Central� Rotacional� aplico la metodolog�a de superficie respuesta,� que determino 11 tratamientos� con combinaciones� de azucares (8- 28 %) y nutriente V ACTIV (10 a 40g/hectolitro) y� mosto� de la diluci�n 1:3 (1 parte de pasta de capul� /2 partes� de agua)� obtenido con� una maceraci�n prefermentativa de 30 d�as -8�C).� Las variables independientes fueron la concentraci�n de azucares y la concentraci�n de nutrientes las variables� dependientes se� clasificaron como variables de seguimiento (pH y �Brix), las variables� de control final� fueron: el �Grado alcoh�lico final, pH final, duraci�n de la fermentaci�n.� Los resultados se analizaron� con el software STATISCA13.3 que permiti� resolver los c�lculos� estad�sticos de DCCR y ajustar el modelo predictivo (Vel�zquez 2017: p 196).

 

M�todos de an�lisis:�

An�lisis F�sico qu�mico durante el proceso maceraci�n fermentativa� del mosto de capul�� diluci�n 1:3� obtenido con maceraci�n prefermentativa de 30 d�as� -8� C.

-S�lidos solubles. (�Brix) M�todo densimetrico�� A.O.A.C (2005).

-pH. M�todo potenciom�trico A.O.A.C (2005)

- Temperatura externa� con un term�metro ambiental.

 

Resultados

 

Figura 1: Sistema de maceraci�n fermentativa, muestra los� 11 tratamientos del DCCR� con combinaciones de azucares y nutriente� enol�gico V ACTIV

 

Tabla 1:� Variaci�n de pH, �Brix para los Tratamientos 1, 2, 3, 4 del DCCR en la etapa de maceraci�n fermentativa

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Tabla 2:� Variaci�n� de pH y �Brix para los tratamientos 5, 6, 7,8� del DCCR� en la etapa de maceraci�n fermentativa

 

Tabla 3: Variaci�n del pH, �Brix para los Tratamientos 9,10, 11 en la etapa de maceraci�n fermentativa

 

Figura 2: Variaci�n de los S�lidos Solubles (Brix) Vs� duraci�n de la fermentaci�n

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Figura 3: Variaci�n del pH versus Tiempo

 

Tabla 4: Grado alcoh�lico final, pH final versus�� duraci�n de la fermentaci�n

 

Figura 4: Grados Alcoh�licos finales Vs Tratamientos del DCCR

 

Tabla 5: Metodolog�a de superficie respuesta, dise�o factorial, Tratamientos del DCCR, V. independientes y V.� dependientes� (respuesta)

 

Tabla 6: Resumen del� ANOVA�� para el grado alcoh�lico final, pH final, duraci�n de la� fermentaci�n

 

Figura 5: Superficie respuesta�� del modelo estimado para las variables dependientes �Brix, nutrientes��� y duraci�n de la fermentaci�n.

 

Figura 6: Superficie respuesta��� y los valores aproximados de grado alcoh�lico a maximizar tridimensionalmente�� en funci�n a la combinaci�n de �Brix y nutriente.

 

 

Figura 7:� Variaci�n del� pH final� de cada tratamiento� versus� Tratamientos del DCCR

 

Discusiones

Influencia�� de la concentraci�n de nutrientes y la concentraci�n de azucares�� en la maceraci�n fermentativa.

�La Figura 1 muestra� el sistema de fermentaci�n empleado� para determinar la� influencia de la combinaci�n de nutriente� y az�cares� de los� tratamientos de DCCR.��� Las� tablas� 1,2,3 muestran la serie de resultados de 11 tratamientos�� que se� realizaron para optimizar la�� combinaci�n de azucares (18 a 28 �Brix) y nutriente V ACTIV (10 a 40 g/hl) de mosto de la diluci�n� 1:3 ( v. independientes), las variables dependientes se�� agruparon en dos categor�as:� de seguimiento:� variaci�n de pH y variaci�n de�� azucares y� variables� dependientes� de control final: grado alcoh�lico final (�GAF), pH final y� duraci�n de la fermentaci�n (DF)� se muestra� en la Tabla 4� y� figuras 2 y 3, se observo que� el T 6� tuvo 12.6 �GAF y 10 d�as de DF, por lo que el� mayor % de az�car� y una moderada cantidad de V ACTIV� influye en el mayor �GAF� y en la DF, a mayor �GA mayor extracci�n de polifenoles, en la figura 2� se observa que todos los tratamientos tuvieron� un pH� dentro del rango establecido� por la Norma T�cnica Nacional� para vinos tintos entre 3.3 y 3.6 y que cuanto mas bajo es el pH� de arranque de la fermentaci�n es mas corta la duraci�n de la fermentaci�n, un exceso de nutriente� disminuye� el tiempo de la fermentaci�n�� y sirve de amortiguador� para que no baje el pH� a valores indeseables.� Falc�n, Toscano y Rosales (2016),� reportaron cambios dr�sticos de pH en una maceraci�n� fermentativa� cuando no se usa nutriente.�� La cantidad y calidad del� nutriente�� protege a las levaduras de la temperatura baja (17�C que fue la temperatura a la que se realiz� la� experimentaci�n). La DF se ve influenciada por el pH� y la calidad-cantidad del nutriente adicionado.� Acosta� (2012),� utiliz� como �nico nutriente� fosfato de amonio�� en dosis de 40 g/hl de mosto, temperatura� de 25�C,� sin pie de cuba,� uso� 20 g de levadura y tres d�as�� de rehidrataci�n a 30�C, tuvo una DF� de 16 d�as y 9.5�GAF� no empleo�� V ACTIV , empleo fosfato de amonio� ( solo aporta proteina� como nitr�geno como �nico nutriente, sus� resultados no fueron� adecuados,� lo cual ratifica que la calidad� y cantidad del nutriente, el empleo de� pie de cuba� influyen en el �GAF.� Poma (2016) hallo 5 d�as de DF� tiempo insuficiente para extraer� polifenoles , uso 25�C, pH 3.5 que acelero la DF y no consigui� agotar los �Brix.�� La mayor extracci�n de polifenoles se da a mayor concentraci�n de alcohol� en la maceraci�n fermentativa� (Gal�n 2018).� La mayor extracci�n de polifenoles� en la maceraci�n fermentativa� ocurre a los 10 d�as� por que los principios activos, compuestos arom�ticos� de los hollejos y pepitas pasan al mosto (C�dax 2016). La maceraci�n fermentativa sin nutriente o con dosis bajas de nutriente, alta temperatura,� sin pie de cuba� no llegan a agotar los �Brix� y obtiene bajo grado alcoh�lico (Poma, 2016).

La tabla 5 muestra los� Tratamientos del DCCR, Factores, Variables� independientes y dependientes, grado alcoh�lico final, duraci�n de la fermentaci�n y pH final,� muestra� los tratamientos del dise�o experimental seguido, se aprecia� que para cada tratamiento�� (1 al 11 ) el dise�o experimental� fue� de acuerdo a la� combinaci�n de los� azucares y concentraci�n del nutriente,�� se aprecia que la duraci�n de la fermentaci�n��� para los diferentes tratamientos� vario entre� 6 y 10 d�as, siendo el tratamiento 6� el que� alcanzo� el mayor tiempo de duraci�n de la fermentaci�n,�� la evaluaci�n del dise�o estadistico utiliz󠠠� la metodolog�a de superficie respuesta� a trav�s�� un an�lisis� de varianza� para cada� variable dependiente de control final, empleando el paquete� statistica 13.3, los resultados (Tabla 6)� presentan� un resumen� del ANOVA� para el grado alcoh�lico� final, duraci�n de la fermentaci�n e� indican� una� influencia significativa���� del �Brix y Nutriente� para el� Grado alcoh�licos y Duraci�n de la fermentaci�n,� para las variables� Brix, Nutriente� y grado alcoh�lico� en relaci�n a la duraci�n de la fermentaci�n,�� en la figura 5�� se muestra la superficie� respuesta�� brix, nutriente� y duraci�n dela fermentaci�n, con su respectiva� ecuaci�n ,� el valor de p 0.0036 < 0.05 y el valor predicho� de 12.53� para el grado alcoh�lico� indica que hay� influencia� significativa con el� 95% de confianza.� Para� el�� pH��� el ANOVA� indica� que� no hay influencia significativa del Brix��� /nutriente y pH final�� (Figura 6 ), el� valor de p� 0.015� < de 0.05� y el valor predicho de� 3.65� indica� que no hay influencia significativa del pH� a un 95% de� de confinza���� La figura 7�� muestra la variaci�n del pH versus tratamientos del DCCR, se observa que� los rangos del pH final� est�n dentro del rango� que establece la Norma T�cnica Nacional para vino tinto 212.014� (3.3 y 3.8 )� existiendo m�nima variaci�n, que demuestra la no influencia significativa del �Brix en� el pH final ,�� el nutriente� V ACTIV� protege los cambios dr�sticos de pH,� de la baja temperatura,� sirve de amortiguador� y ayuda al metabolismo� y crecimiento de la levadura por su aporte proteico, vitaminas y� minerales. . Acosta (2012), report� que�� realiz� la evaluaci�n de la fermentaci�n alcoh�lica de un mosto de miel de abeja, uso como� nutriente fosfato de amonio en dosis de 80, 40, 0� mg por litro de mosto a� 17,� 19 , 22 �Brix, y tres tipos de levadura� no� empleo pie de cuba,�� uso una dosis� de 0.3 g/l�� de� levadura/l de mosto, en sus resultados al comparar la fermentaci�n con la levadura Saccharomyces cerevisiae� variedad bayanus�� semejante a la usada� en la investigaci�n� encontr� que� la muestra sin nutriente alcanzo el m�s bajo nivel�� de alcohol y que dosis bajas de� nutriente (4-8 g/litro) generan poco� alcohol lo cual ratifica que� el nutriente es necesario� para� la actividad de la levadura, pero un exceso� puede� inhibir el crecimiento microbiano por aumento de la presi�n osm�tica y sales, generando� menor grado alcoh�lico, lo cual es compatible con los resultados de la investigaci�n� con la misma levadura. En el caso del consumo de s�lidos solubles� encontr� que a menor� �Brix del mosto� mayor� grado alcoh�lico lo cual difiere de la investigaci�n dado que se encontr� mayor grado alcoh�lico a la mayor concentraci�n de azucares, se podr�a explicar debido al efecto amortiguador del nutriente�� V� ACTIV de la investigaci�n��� que da protecci�n� a las levaduras��� de la baja temperatura y la menor concentraci�n de nutriente ( O.25 g/l) y� su composici�n no solo en fuente proteica, si� no que a la vez le aporta vitaminas, sustancias polifen�licos, antocianos�� y otros,� propias� de la� composici�n de la pasta del capul� a pesar de la diferencias de temperatura� 17�C frente a 25�C reportados por Acosta, (2018).�����

 

�Conclusiones

La influencia de la concentraci�n de azucares y concentraci�n de nutriente tiene efecto directo en la duraci�n de la maceraci�n fermentativa, a mayor tiempo de fermentaci�n mayor grado alcoh�lico.

�La calidad y concentraci�n del nutriente influye en� la duraci�n� de la fermentaci�n.

�La temperatura influye en la duraci�n de la fermentaci�n,� a mayor temperatura menor duraci�n de la fermentaci�n.

� La temperatura� externa� inferior a 20�C�� y la combinaci�n de� azucares� ( 28%) y el pH� ( 3. 6) , empleo de pie de cuba� son�� los par�metros adecuados� para� una duraci�n de la fermentaci�n de 10 d�as , dado se consigui� el mayor grado alcoh�lico

 

Referencias

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� 2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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