Obtención de vino y vinagre a partir del mucílago de cacao (Theobroma Cacao L.) CCN-51

 

Obtaining wine and vinegar from cacao mucilage (Theobroma Cacao L.) CCN-51

 

Osmir Cabrera-Blanco, Juliana Elizabeth Patiño-Altafuya, Doménica Lilibeth Bazurto-García, Maribel Cuello-Pérez.

Facultad de Ingenierías, Carrera de Ingeniería Química, Universidad Técnica de Esmeraldas “Luis Vargas Torres”, Ecuador.

 

ARTÍCULO CIENTÍFICO

RECIBIDO:        10 DE MARZO DE 2022   VERSIÓN ACEPTADA: 7 DE junio de 2022

Autor para correspondencia: ocblanco2015@gmail.com

UTCiencia Volumen 9(2): 89-98. Mayo - agosto 2022

Resumen

Tanto los vinos, como el vinagre pueden obtenerse a partir de procesos de fermentación de frutas, obteniéndose primeramente el vino y posteriormente, si continúa el proceso de fermentación, se llega a obtener el vinagre. El objetivo del presente trabajo fue obtener vino y vinagre a partir de la fermentación del mucilago del cacao CCN-51. Para la realización de este trabajo se utilizó el mucilago de cacao como materia prima, teniendo en cuenta otros ingredientes como agua, levadura y azúcar. Se diseñaron experimentos para obtener vino y para la obtención del vinagre, con sus respectivos análisis para determinar la calidad del producto. Como resultados se obtuvo que los procesos de fermentación duraron 40 días para la obtención del vino y 65 días para el vinagre, donde la muestra de vino de cacao CCN-51, quedó con pH de 6.5, grado de alcohol de 13.5% y 790NTU de turbidez, valores que se encuentra dentro del rango de calidad establecido por las normas INEN. Los resultados para el vinagre obtenido, fueron: pH 2.75, Acidez total de 4.97, turbidez 38.68NTU. Ambos productos se obtuvieron con ausencia total de microorganismos o agentes patógenos, además de tener buena aceptación por parte de una población de 40 evaluadores, que evaluaron las características organolépticas (olor, color y sabor) que poseen el vino y el vinagre obtenido. Como conclusión podemos plantear que se obtuvo un vino y un vinagre del mucílago del cacao CCN-51 sin aditivos, de calidad y apto para el consumo del ser humano.

Palabras claves:  Cacao, CCN-51, mucílago, vinagre, vino,

Abstract

Both wines and vinegar can be obtained from fruit fermentation processes, first obtaining the wine and later, if the fermentation process continues, the vinegar is obtained. The objective of this work was to obtain wine and vinegar from the fermentation of the cocoa CCN-51 mucilage. To carry out this work, the cocoa mucilage was used as raw material, taking into account other ingredients such as water, yeast and sugar, for the fermentation process. Some experiments were designed to obtain wine and others to obtain vinegar, with their respective analyzes under the INEN standards, to determine the quality of the product. As results, we can state that both fermentation processes lasted approximately 40 days to obtain the wine and 65 days to obtain the vinegar, where the cocoa CCN-51 wine sample had a pH of 6.5 and an alcohol degree of 13.5% and 790NTU of turbidity, values ​​that are within the quality range established by the INEN standards. In the case of vinegar, the results obtained were a pH of 2.75, total acidity of 4.97, turbidity 38.68NTU. Both products were obtained with the total absence of microorganisms or pathogens, in addition to being well accepted by a population of 40 evaluators, who evaluated the organoleptic characteristics (smell, color and flavor) of wine and vinegar obtained from cocoa CCN-51. As a conclusion, we can state that a wine and vinegar were obtained from the cocoa CCN-51 mucilage without additives, of quality and suitable for human consumption.

Key words: Vinegar, Wine, Mucilage, Cocoa, CCN-51

 

 

Introducción

 

El Ecuador participa con el 50% de la producción de cacao, de la oferta mundial, en el 2011 exportó 164 705 toneladas y tiene la capacidad de aumentar su producción. Es importante mencionar que la producción de cacao tiene una alta diferencia en relación a las otras producciones, ya que se cultiva, cosecha y comercializa con mayor frecuencia, demostrando que este nicho de mercado es rentable en todos sus aspectos (Sánchez et al., 2014).

Como consecuencia de las grandes producciones de cacao, se genera un gran volumen de residuos, que en muchas ocasiones quedan en el sitio de cultivo, lo cual conlleva a serios problemas ambientales y de salud ya que, entre otros residuos, las cáscaras partidas debido a su forma cóncava, en épocas de lluvias son depósito de agua que facilitan la multiplicación de insectos, y constituyen foco para la propagación de plagas y enfermedades que también atacan a las plantas, siendo una causa importante de pérdidas económicas de la actividad cacaotera (López et al., 1984).

Las semillas de cacao están rodeadas de un mucílago que contiene de 10 a 15% de azúcar, 1% de pectina y 1,5% de ácido cítrico. Parte de este mucílago o pulpa es necesaria para la producción de alcohol y ácido acético en la fermentación de las almendras, pero, entre el 5 a 7% drena como exudado (Braudeau, 2001). Normalmente se desperdician más de 70 litros por tonelada de este material mucilaginoso. Este exceso de pulpa, tiene un delicioso sabor tropical, ha sido utilizado en diferentes países como Brasil, Costa Rica, Colombia, para fabricar productos alimenticios (Vera et al., 2014).

En Ecuador el mucílago de cacao es desperdiciado, razón por la cual, nos hemos propuesto como objetivo para este trabajo: obtener un vino y vinagre a partir de la fermentación del mucilago del cacao CCN-51, lo cual le daría valor agregado al cacao.

 

Metodología

 

⮚         Materia Prima 

El mucilago de cacao fue obtenido de la ciudad de Quevedo en la provincia de los Ríos y de la hacienda Arismendi, ubicada en el recinto Bilsa al sur de la provincia de Esmeraldas, a partir de mazorcas completamente maduras. Se utilizó una cantidad de mazorcas de cacao CCN-51 en condiciones óptimas, para la obtención de 11 litros de mucilago de la semilla de cacao. Con la finalidad de plantear las diferentes variables en la obtención del vino y del vinagre. A este mucilago se le realizaron análisis para determinar si contaban con las propiedades químicas necesarias para la obtención del vino y del vinagre.

 

1.      Formulaciones para la obtención del vino a partir del mucilago de CCN-51

Para la obtención del vino se realizaron 5 formulaciones, a partir del mucilago de cacao CCN-51, estas formulaciones corresponden a diferentes variaciones en los componentes iniciales para la fermentación. La formulación 1 compuesta por (Mucilago Crudo + semilla), la 2 (Mucilago cocinado), la 3 (Mucilago crudo), la 4 (Mucilago cocinado + semilla), y la 5 (Mucilago cocinado + semilla +sacarosa + levadura).

 

2.     Formulaciones para la obtención del vinagre a partir del mucilago de CCN-51

 En la obtención de vinagre se montaron 4 formulaciones que estuvieron conformados de la siguiente manera: formulación 1: Mucilago crudo más levadura más azúcar; 2: Mucilago crudo más azúcar sin levadura; 3: Mucilago cocinado más azúcar sin levadura y 4: Mucilago cocinado más levadura más azúcar.

 

⮚         Procedimiento para la obtención del vino y vinagre de cacao

Se colocó el mucilago de cacao en la estufa por 5 minutos a 100 °C. Posteriormente se dejó en reposo hasta temperatura ambiente y posteriormente se dejó por 3 horas a 4°C. Una vez transcurrido el tiempo, se trasvasan 400ml de mucilago para botellones de cristal de 5000ml, previamente esterilizado para cada una de las formulaciones del vino y del vinagre. Posteriormente, se procede agregarle, a cada botellón, 600ml de agua, 7.5g de levadura y 300g de azúcar morena, según la formulación. Se homogeniza la solución y se coloca en un cuarto oscuro por 40 días para la obtención del vino y por 65 para la obtención del vinagre. Posteriormente se decantan y se realiza el proceso de clarificación.

 

⮚         Procedimiento para la clarificación del vino y el vinagre de cacao

Para realizar el proceso de clarificación del vino y del vinagre, se añaden 1000 ml de muestra de vino o vinagre (según sea el caso), en un vaso de precipitado de 2000ml, se le adiciona 5g de agar-agar, y se agitó suavemente hasta disolución total, posteriormente se dejó en reposo de 5 a 8 días. Pasado este tiempo, se procedió a realizar un proceso de decantación extrayendo, cuidadosamente el líquido y envasándolo en una botella, debidamente etiquetada.

 

3.     Análisis Físico-Químico

 

⮚       Determinación de °Brix

Este análisis sirve para determinar químicamente, la cantidad de azucares que contiene el mucilago de cacao. La determinación se realizó utilizando el método refractométrico; para lo cual, se colocó una gota de la muestra (Mucilago o Vino) en el refractómetro y se procedió a obtener la lectura de los °Brix.

 

⮚       Análisis de acidez total

Tanto para el mucilago, como para el vino y el vinagre se realizó la determinación del grado de acidez mediante volumetría ácido-base con fenolftaleína como indicador. Para ello se introducen 3 ml de la muestra en un matraz erlenmeyer y se diluye con 50 ml de agua destilada, añadiéndose 3 gotas de fenolftaleína. La base utilizada es una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M previamente estandarizada con ftalato ácido de potasio.

 

⮚       Determinación del pH

Se le determinó el pH al mucilago, vino y vinagre por un método potenciométrico, utilizando un pHmetro (HANNA).

 

⮚       Determinación de turbidez

La turbidez se determinó al vino y al vinagre utilizando un turbidímetro de marca HANNA.  Este equipo mide el nivel de turbidez en grados NTU con un rango de 25.6 a 100 NTU; para lo cual, en un vaso de precipitación se miden 100 ml de la muestra a analizar, se coloca la muestra en la cubeta y se coloca dentro del equipo y se procede a la lectura de la muestra

 

⮚       Determinación del grado de Alcohol del vino

En la determinación del grado alcohólico se utilizó el alcoholímetro Gay Lussac (% alcohol). Previamente, de realizó una destilación, para lo cual se colocaron 100 ml de la muestra de vino en un matraz de destilación, se neutralizó con 2,5ml de NaOH al 20%, hasta que se visualizó cambio de color. Se recogió el destilado en una probeta de 100 mL. Cuando el líquido alcanzó los 40ml se dio por terminado la destilación; se enrazó con agua destilada a 80ml. Posteriormente se procedió a ubicar el alcoholímetro con el cual se determinó el grado alcohólico del vino.

 

4.     Análisis microbiológicos para el vino de cacao

Se realizaron determinaciones microbiológicos para el vino y el vinagre; en ambos casos se terminaron: Coliformes totales, Mesófilos aerobios, Escherichia coli y Mohos y levaduras. Las determinaciones se realizaron en placas petris con medios de cultivos y condiciones de incubación específicos para cada microorganismo.

 

5.     Características organolépticas del vino y del vinagre

Para la evaluación del vino se realizó una encuesta a 30 personas en la ciudad de esmeraldas en el sector las palmas, donde a cada una de las personas se le dará a degustar 5ml de vino del cacao CCN-51 y una hoja donde puedan llenar la encuesta, la cual constaba de 5 preguntas relacionadas con los siguientes parámetros: Color Rojizo, Aroma del vino, sabor agradable, sabor dulce y apariencia. Todos los parámetros debían evaluarse de: Muy bueno, Bueno, Regular o Malo.

En el caso del vinagre, se encuestaron 40 personas, de la cooperativa 15 de marzo en Esmeraldas y se evaluaron los parámetros de: color, aroma, sabor, y la aceptabilidad. Todos los parámetros debían evaluarse de: Muy bueno, Bueno, Regular o Malo.

Después de hacer la investigación sensorial se realizó la tabulación de los datos conseguidos de los evaluadores, por medio de los cuales, se puede determinar las cualidades y grado de aceptación del vino y del vinagre obtenido en esta investigación.

 

Resultados y Discusión

 

⮚       Resultados del análisis químico del mucilago de cacao

Para determinar las características más importantes del mucilago de cacao, se extrae el mucilago de cacao CCN-51 de la semilla para luego realizar los análisis pertinentes de acidez y °Brix, con el fin de conocer si al ser sometido a un proceso de fermentación, este mucilago es capaz de producir una bebida alcohólica con los parámetros de calidad que determina la norma INEM. Los resultados de esta caracterización se muestran a continuación en la tabla No. 1

 

Tabla No. 1  Caracterización del mucilago de Cacao

Análisis

Rango de aceptación

Resultados

pH

 

3.5  (± 0.3)

Acidez (%)

(como ácido Acético)

0 – 1,5

1,3  (± 0.5)

° Brix

 

14  (± 0.2)

En la tabla se muestran la media de 2 muestras con 2 repeticiones; Rango de aceptación; es el rango establecido en la norma INEM 374

 

Como se puede observar en la tabla anterior, se obtuvo un valor de 3.5 de pH para las muestras de mucilago de Cacao. Este valor está en concordancia con los valores de pH obtenidos en el trabajo de Pájaro-Escobar et al., quienes obtuvieron valores de pH de 2,5 para el tamarindo y 3.9 para la Carambola (Pájaro-Escobar et al., 2018) y ellos plantean que estos valores son adecuados para la obtención de vino a partir de la fermentación de estas frutas. En otro trabajo, reportado por Vallejo et al., obtuvieron valores de pH de 3,87 para el mucilago de cacao CCN-51, que sería utilizado en la obtención de una jalea de cacao (Vallejo et al., 2016).

Los resultados que se observan en la tabla demuestran que luego de pruebas en el laboratorio químico, la acidez obtenida en las muestras de mucilago es de 1,3% (± 0.5). Estos valores de acidez obtenidos para el mucilago, son algo superiores a los obtenidos por Vallejo et al., quienes obtuvieron valores de 0,91% de acidez para el mucilago de cacao CCN-51 (Vallejo et al., 2016).

También se puede observar en la tabla No.1 que los grados brix para el mucilago del cacao CCN-51 es de 14°brix. Aunque Estos valores concuerdan con lo expresado en el trabajo investigativo de Pájaro-Escobar et al., quienes obtuvieron valores de 12 °brix para el tamarindo y 16 °brix para la Carambola (Pájaro-Escobar et al., 2018).  Por su parte Vallejo et al., obtuvieron valores de 16 °brix para el mucilago de cacao CCN-51 en su trabajo (Vallejo et al., 2016).

 

⮚         Resultados de la obtención del vino de cacao

La primera evaluación de los vinos del mucilago de cacao obtenido, consistió en una evaluación de dos propiedades organolépticas de las diferentes formulaciones estudiadas. En la tabla No. 2 se muestran los resultados de esta evaluación.    

N°

Variantes

Tiempo de fermentación

Aspecto

Sabor

1

Mucilago crudo

15 días

Turbio

Dulce con sabor a alcohol

2

Mucilago Crudo + semilla

8 días

Turbio

Ácida y dulce

3

Mucilago cocinado

2 días

Amarillo turbio

Acidez media y dulce intenso

4

Mucilago cocinado + semilla

23 días

Rojo

Acida entre amargo y dulce

5

Mucilago cocinado + semilla

+ azucar + levadura

45

Chocolate

Dulce intenso con sabor agradable

Tabla No. 2.  Resultados evaluación de dos propiedades organolépticas después de la fermentación de las diferentes formulaciones estudiadas en la obtención de vino de Cacao.

 

Como se puede observar en la tabla, las variantes de la uno a la cuatro, a las cuales no se les añadió azúcar, ni levadura, mostraron un tiempo de fermentación entre 8 y 23 días y como producto de la fermentación se obtuvo un producto con un aspecto y un sabor no acorde con las características de los vinos. Sin embargo, la formulación No. 5 a la cual se le adicionó azúcar y Levadura, demoró 45 en terminar el proceso de fermentación alcohólica y al final de este proceso se obtuvo un producto con un color característico de la fruta de partida y un sabor agradable, por lo que se decidió tomar esta formulación para los estudios posteriores.

Una vez obtenidas las formulaciones, es decir las muestras de vino de cacao CCN-51, se procedió a realizarle los respectivos análisis físico-químicos y microbiológicos para determinar si estas formulaciones son aptas para el consumo humano, es decir, si están libres de microorganismos que son perjudiciales para la salud.

 

⮚         Resultados de la obtención del vinagre de cacao

De las 4 formulaciones estudiadas en esta investigación (1: Mucilago crudo más levadura más azúcar; 2: Mucilago crudo más azúcar sin levadura; 3: Mucilago cocinado más azúcar sin levadura y 4: Mucilago cocinado más levadura más azúcar) solo la 4 presentó características de olor y sabor, por lo que las formulaciones de la uno a la cinco fueron descartadas para el resto del estudio.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

⮚         Análisis Físico-químicos del vino y vinagre de cacao

Los resultados de los análisis físico-químicos realizados a las muestras de las formulaciones de vino y vinagre se muestran en la tabla No. 3.

Tabla No. 3  Análisis físico-químico del vino y vinagre de cacao.

Parámetro

Vino

Rango de aceptación

Vinagre

Rango de aceptación**

Acidez (%)

4,2 (± 0.2)

4-16*

4.97 (±0.2)

4 – 6

pH

6,5 (± 0.5)

4-7

2.75 (± 0.4)

2.3 - 2.8

Turbidez (NTU)

790 (± 0.6)

100-1200

38.68 (±0.02)

 

Grado de alcohol

13,5 (± 0.6)

Mínimo 6*

 

 

En la tabla se muestran la media de los resultados de 3 muestras con 3 repeticiones cada una; los valores entre paréntesis reflejan los valores de desviación estándar entre los resultados de las diferentes muestras analizadas; Acidez; está determinada como ácido acético *Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN: 374  y ** Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN: 2296

 

De acuerdo con los resultados obtenidos en los análisis realizados a las muestras de vino y vinagre, mostrados en la tabla No. 3, se puede observar que las muestras analizadas presentaron valores, en todos los análisis, que se encuentran dentro del rango de aceptación establecido por la norma NTE INEN-374, la cual establece los requisitos de aceptación para vinos en el Ecuador, es decir que se considera apto para el consumo.

Los datos obtenidos en esta investigación, en los análisis del vino de cacao, son superiores a los obtenidos por Goya-Baquerizo, quienes obtuvieron 12 variantes de vino de mucilago de cacao con un varios pH (promedio de 4) y diferentes grados de alcohol (promedio de 11,01 grados de alcohol). Según Goya-Baquerizo, las diferencias del pH y los grados de alcohol alcanzados en las diferentes variantes que estudió se la achaca al tiempo de fermentación, planteando que a medida que aumenta el tiempo de fermentación (8días- 12 días) aumentaba el pH y los grados de alcohol (Goya-Baquerizo, 2013). Otra diferencia que puede haber incidido en que el pH y los grados de alcohol del trabajo de Goya-Baquerizo sean inferiores a los nuestros pudiera deberse a la cantidad de azúcar utilizada para la fermentación, ya que en nuestro trabajo se utilizó 10 veces más la cantidad de azúcar que el utilizado por Goya-Baquerizo y por consiguiente la fermentación también duró más tiempo (45 días).

En el caso de los resultados de las muestras de vinagre  mostrados en la tabla No. 3, los valores obtenidos están en concordancia con los resultados de la investigación realizada por Villagómez y Arguello, quienes obtuvieron un valor de 4g/L de acidez (como ácido acético) y un pH de 2,6 en muestras de vinagre obtenido de cacao (Villagómez y Arguello, 2013).

 

⮚         Análisis microbiológicos del vino de cacao

Los resultados obtenidos de la evaluación microbiológica de las muestras del vino y del vinagre de cacao se muestran a continuación en la tabla No. 4.

 

Tabla No. 4  Análisis microbiológicos del vino y vinagre de mucilago de cacao CCN51

Parámetro

Vino

Vinagre

Coliformes totales

Ausencia

Ausencia

Mohos y levaduras

Ausencia

Ausencia

Mesófilos aerobios

Ausencia

Ausencia

Escherichia coli

Ausencia

Ausencia

 

En los resultados obtenidos de los análisis microbiológicos, realizados a las muestras de vino y vinagre (tabla No. 4), muestran la ausencia, en todas las muestras analizadas, de los microorganismos que pueden ser perjudicial para la vida del ser humano como consumidor. Es decir, hay ausencia de coliformes totales, mohos y levaduras, mesófilos aerobios, y E. coli.

Cabe recalcar que los datos obtenidos en estas muestras de vino, presentan mejores resultados que los obtenidos en las investigaciones de Vizcarra, quién encontró la presencia de moho, lo que los obligó a clarificar varias veces las muestras, para eliminarlos (Vizcarra, 2013). También en el trabajo experimental de Carrillo y León, se dio la presencia de ciertos mohos y levaduras en muestras que no fueron refrigeradas, por lo que su producto tenía que mantenerse a temperaturas de 4°C (Carrillo y León; 2006).

 

⮚         Análisis de las características organolépticas del vino y del vinagre de cacao CCN-51

Los datos obtenidos de las encuestas, donde se analizaron las propiedades organolépticas del vino y del vinagre de cacao, fueron llevados a gráficos de araña. En la figura 1 se pueden observar los resultados para el vino; mientras que los resultados de las encuestas para el vinagre están representados en la figura 2.

 

 

Como se puede observar en la figura 1, todos los parámetros que estaban en las encuestas, fueron evaluados de Muy Bueno (línea azul); siendo el parámetro de sabor agradable quién obtuvo la evaluación más alta de Muy bueno, de casi el 100% de los evaluadores; mientras el color rojizo obtuvo la evaluación más baja con casi el 75%. Así mismo, aproximadamente, el 20% de los encuestados, catalogaron de regular el color rojizo y el sabor dulce del vino (línea verde) y también el 20 % de los evaluadores evaluaron de mala (línea roja) a la apariencia del vino.

De manera general se puede decir que hubo una buena aceptación del vino por parte de los evaluadores.

 

Con relación a los resultados de las encuestas del vinagre se puede observar en la figura 2  que todos los parámetros que estaban en las encuestas, fueron evaluados de Muy Bueno (línea azul); siendo los parámetros de sabor y color los que obtuvieron las evaluaciones más altas de Muy bueno, de casi el 90% de los evaluadores; mientras el Aroma del vinagre fue evaluada por cerca del 80% de los encuestados como  muy bueno y el cerca del 20 % lo catalogó de Bueno (línea naranja).

También se puede plantear que el vinagre de cacao obtenido en esta investigación, al igual que el vino, tuvo una buena aceptación, al observarse, en la figura 2, que el 80% de los encuestados lo catalogaron como muy bueno.

 

Conclusiones

Según los resultados obtenidos en esta investigación podemos concluir que se obtuvo un vino y un vinagre del mucílago del cacao CCN-51, sin aditivos, que cumplieron los parámetros de calidad establecidos en las normas de calidad para estos productos, lo cual los hacen apto para el consumo humano.

 

Literatura citada

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