Identificación y caracterización de los producto bioactivos presentes en los vinos cubanos de alta gama
- Autores: Lázaro Núñez Cárdenas
- Directores de la Tesis: Lourdes Moyano Cañete (dir. tes.), Maria Perez Serratosa (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Zea Calero (presid.), Eva María Valero Blanco (secret.), Eduardo Boido (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias y Ciencias Agroalimentarias por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis.
En los últimos años se ha puesto de manifiesto que la ingesta de frutas, verduras y bebidas, como vinos o cervezas, disminuyen la incidencia de factores de riesgo a diferentes enfermedades. Esta característica se debe a la capacidad de las moléculas bioactivas de reaccionar con especies reactivas del oxígeno para reducir los efectos oxidativos de estrés; lo cual confiere propiedades anticancerígenas, antiinflamatorias, antihipertensivas, estrogénica y efectos protectores contra enfermedades cardiovasculares y renales (Jagtap & Bapatn., 2015; Makris et al., 2016;Fairlie-Jones et al., 2017; Lee et al., 2017; Das & Mandal, 2018;Leong et al., 2018; Pavlidou et al., 2018; Różańska & Regulska-Ilow, 2018; Singh et al., 2018). Debido a las numerosas funciones biológicas que ejercen estas biomoléculas en el organismo y a la generación de excedentes de producción de frutos maduros, útiles en la elaboración de vinos, como: frambuesa, cereza, fresas, papaya, plátano, sandía, mango, guayaba, kiwi, carambola, manzana, ciruela, melocotón, albaricoque, etc. (Duarte et al., 2010; Ogodo et al., 2015, 2018; Sevda & Rodrígues, 2011; Vidya & Neela, 2004) se ha potenciado la investigación en esta área.
En Cuba, la industria vitivinícola ha experimentado un marcado crecimiento en los últimos años; contando en la actualidad con una gran variedad de vinos, entre los cuales se encuentran: vinos de uva, vinos obtenidos a partir de frutas tropicales (guayaba, piña, naranja, fruta bomba, guanábana, mango, cerezas, entre otras) así como cereales (arroz, maíz, trigo y avena) y legumbres (chicharos y garbanzos).En las últimas décadas y principalmente debido a la creación de la Coordinadora Nacional de Clubes del Vino de Cuba, la isla caribeña se ha convertido en uno de los países productores de vinos a partir de una mayor gama de materias primas alcanzando un gran interés internacional. Sin embargo, aunque el número de publicaciones sobre vinos de frutas y vinos de arroz ha aumentado en los últimos años (Chay et al., 2020; de Souza et al., 2018; Kosseva et al., 2017; Quian et al., 2019; Rupasinghe et al., 2017; Seixas et al., 2020; Sun et al., 2020; Velić et al., 2018; Wu et al., 2015; Zhong et al., 2020), no hay constancia de estudios sobre la caracterización de estos vinos.
El objetivo general del presente trabajo fue caracterizar 10 vinos cubanos de alta gama elaborados a partir de uvas, frutas tropicales y arroz, elaborados mediante diferentes procesos de vinificación.
2.contenido de la investigación Los vinos objeto de este estudio se caracterizaron mediante la determinación de sus parámetros generales enológicos (pH, acidez titulable y volátil, grado alcohólico y color), así como evaluación de sus propiedades sensoriales. A continuación, se identificaron y cuantificaron 21 aminoácidos, siendo Asp y Glu encontrados en todos los vinos. En general, la mayor concentración de contenido total de aminoácidos se encontró en los vinos elaborados a partir de uva, y en el vino de frutilla. Los minerales cuantificados se encontraron entre los límites de cantidad aceptables de acuerdo con la recomendación de la OIV, siendo Ca y Mg los mayoritarios en todos los vinos. En relación al contenido de compuestos fenólicos totales el vino de arroz tostado presentó el mayor valor, así como la mayor capacidad antioxidante junto con los vinos elaborados con uva Aramond. Posteriormente se realizó un análisis multivariante de componentes principales sobre los contenidos totales de aminoácidos, compuestos fenólicos y minerales que permitió definir tres grupos de vinos influenciados por la componente 1, en esta variable el contenido total de minerales y de aminoácidos tuvieron el mayor peso estadístico.
Por último, se realizó el análisis de compuestos del aroma de estos vinos, utilizando dos técnicas de extracción diferentes. Mediante extracción en fase sólida se obtuvieron los compuestos libres del aroma y mediante espacio de cabeza se obtuvieron los metabolitos volátiles responsables de la huella aromática de estos vinos. Dicha huella aromática se obtuvo realizando el cálculo de los valores de actividad odorante de cada uno de los odorantes y posterior agrupación en series aromáticas por similitud en cuanto a su descriptor aromático. Las principales series responsables del aroma de estos vinos fueron frutal, especiada, vegetal, grasa y floral.
Además, como trabajo complementario se optimizó y validó un método de determinación de aminoácidos en vinos.
3.Conclusión 1. Todos los vinos presentaron un valor de pH dentro de los rangos de calidad necesarios para la estabilidad y conservación de estos. Los valores de acidez total y volátil, aunque dentro de los límites permitidos, presentaron mayor variabilidad relacionada principalmente con los procesos prefermentativos a los que son sometidos los distintos mostos. Los vinos cubanos estudiados fueron en general de baja graduación alcohólica, excepto el vino elaborado con uvas Aramón y Cimarrona pasificadas que alcanzó niveles similares a los tradicionales.
2. Los vinos presentaron una gran variabilidad en los valores de DO tanto a 420 como 520 nm, debido a la diversidad de materias primas empleadas y a los procesos de vinificación utilizados en la elaboración de dichos vinos cubanos, aunque es destacable que todos presentaron tonalidades pardas y rojizas intensas.
3. En general, el análisis sensorial mostró atributos de limpidez, transparencia, brillo e intensidad óptimos, la fase olfativa reveló, una alta aceptabilidad de los vinos cubanos estudiados, siendo descritos mayoritariamente como agradables o muy agradables, excepto los vinos elaborados con papaya y con arroz tostado. Y la fase gustativa del análisis sensorial exhibió altas puntuaciones en la evaluación de la impresión global de los vinos. Además, todos fueron valorados positivamente por su acidez y persistencia. Sin embargo, en relación con el dulzor, los vinos de arroz y de frutilla fueron los únicos con puntuaciones bajas de este atributo, considerándose, por tanto, vinos más secos que los demás vinos estudiados.
4. Los vinos cubanos elaborados a partir de diferentes materias primas resultaron ser una fuente de aminoácidos esenciales, minerales y compuestos fenólicos. El Ca y el Mg fueron los principales elementos minerales cuantificados en todos los vinos, presentando el Ca niveles más altos que el Mg, excepto en el vino R2. Los contenidos más altos de aminoácidos y minerales totales se mostraron en el vino G2 y en el vino G5, respectivamente. El contenido fenólico total fue significativamente más alto en los vinos de arroz R2, correlacionado con su mayor valor de capacidad antioxidante. Además, los vinos de uva (G1, G3 y G4) también mostraron altos valores de capacidad antioxidante.
5. El análisis multivariante de componentes principales realizado permitió definir tres grupos de vinos influidos por el PC1, en esta variable el contenido total de minerales y el contenido total de aminoácidos tuvieron el mayor peso estadístico.
6. Se identificaron 8 familias de compuestos químicos de los compuestos del aroma, siendo alcoholes, ésteres y compuestos fenólicos mayoritarios y ácidos, aldehídos, terpenos, cetonas y lactonas las minoritarias.
7. Los contenidos en compuestos del aroma presentaron valores muy dispares debido a las diferentes materias primas empleadas y a las distintas técnicas de vinificación usadas durante la elaboración de los vinos cubanos.
8. De las familias de compuestos mayoritarios, únicamente 2-feniletanol, 2-metilpropanol, succinato de etilo y de dietilo y tirosol fueron cuantificados en todos los vinos estudiados. Siendo la γ-butirolactona el único compuesto minoritario cuantificado en todos los vinos estudiados. Además, los ácidos hexanoico y octanoico se cuantificaron en todos los vinos.
9. Se han identificado 44 metabolitos volátiles, que se pueden agrupar según sus descriptores aromáticos en 8 series aromáticas: frutal, especiada, vegetal, grasa, floral, química, empireumática y balsámica.
10. La serie frutal incluye el mayor número de metabolitos odorantes, siendo además la que presentó los VAOs globales más altos y, por tanto, la que aportó la mayor intensidad odorante a la huella aromática de los vinos cubanos. Los compuestos clave más odorantes de esta serie pertenecían a la familia de ésteres, aportando notas a plátano, piña, fresa, manzana y pera. Las series especiada y vegetal fueron las que mostraron una potencia odorante intermedia en la mayoría de los vinos, siendo sus compuestos clave fenoles volátiles con aromas a clavo, en la primera de ellas, y aldehídos y alcoholes en la segunda que aportan olores a hierba principalmente.
11. El análisis de componentes principales explicó el 96.0% de la variabilidad de la huella aromática de los vinos cubanos, obteniendo tres grupos en función de la componente 2 (60.6%.) influenciada principalmente por las series frutal, especiada y química.
12. La detección de aminoácidos por derivatización con OPA y técnica HPLC se aplicó con éxito en vinos elaborados con diferente materia prima, origen y añada.
13. Se realizó la calibración y validación de los compuestos analizados y se demostró que es un método lineal, preciso, exacto y sensible. Por lo tanto, este método podría ser una herramienta útil para determinar los aminoácidos en una amplia gama de vinos.
4. Bibliografía - Chay, C., Dizon, E. I., Hurtada, W. A., Elegado, F. B., Norng, C., & Raymundo, L. C. (2020). Total phenolic content and antioxidant activity of rice wine from waxy pigmented and non-pigmented rice varieties produced by traditional and multi-parallel fermentation. Food Research, 4(February), 199–206.
- Das, S., & Mandal, S. K. (2018). Current developments on anti-inflammatory natural medicines. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 11(18), 61–65. https://doi.org/https://doi.org/10.22159/ajpcr.2018.v11i8.26523.
- de Souza, A. C., Fernandes, A. C. F., Silva, M. S., Schwan, R. F., & Dias, D. R. (2018). Antioxidant activities of tropical fruit wines. J. I. Brewing, 124(4). https://doi.org/https://doi.org/10.1002/jib.504 - Duarte, W. F., Dias, D. R., Oliveira,J. M., Teixeira, J. A., de Almeida e Silva, J. B., & Schwan, R.F. (2010). Characterizationof different fruit wines made from cacao, cupuassu, gabiroba, jaboticaba and umbu. LWT -Food Science and Technology, 43(10), 1564–1572. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.03.010 - Fairlie-Jones, L., Davison, K., Fromentin, E., &Hill, A. M. (2017). The effect of anthocyanin-rich foods or extracts on vascular function in adults: A systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Nutrients, 9(8), 908. https://doi.org/https://doi.org/ 10.3390/nu9080908.
- Jagtap, U. B., & Bapatn., V. A. (2015). Wines from fruits other than grapes: Current status and future prospectus. Food Bioscience, 9, 80–96.
- Kosseva, M. R., Joshi, V. K., & Panesar, P. S. (2017). Science and Technology of Fruit Wine Production. Academic Press. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/C2013-0-13641-0 - Lee, Y.-M., Yoon, Y.,Yoon, H., Park, H.-M., Song, S., & Yeum, K.-J.(2017). Dietary anthocyanins against obesity and inflammation. Nutrients, 9(10), 1089. https://doi.org/https://doi.org/ 10.3390/nu9101089.
- Leong, H. Y., Show, P. L., Lim, M. H., Ooi, C. W., & Ling, T. C. (2018). Natural red pigments from plants and their health benefits: A review. Food Reviews International, 34(5), 463–482. https://doi.org/https://doi.org/10.1080/87559129.2017.1326935.
- Makris, D. P., Passalidi, V., Kallithraka, S., & Mourtzinos, I. (2016). Optimization of polyphenol extraction from red grape pomace using aqueous glycerol/tartaric acid mixtures and response surface methodology. Prep. Biochem. Biotechnol, 46, 176–182.
- Ogodo, A. C., Ugbogu, O. C., Agwaranze, D. I., & Ezeonu, N. G. (2018). Production and evaluation of fruit wine from Mangifera indica (cv. Peter). Applied Microbiology, 4, 1–6. https://doi.org/https://doi.org/10.4172/2471-9315.1000144 - Ogodo, A. C., Ugbogu, O. C., Ugbogu, A. E., & Ezeonu, C. S. (2015). Production of mixed fruit (pawpaw, banana and watermelon) wine using Saccharomyces cerevisiae isolated from palm wine. SpringerPlus, 4, 683.
- Pavlidou, E., Giaginis, C., Fasoulas, A., & Petridis, D. (2018). Clinical evaluation of the effectof blueberries consumption on chronic diseases, illness prevention and health promotion. The Natural Products Journal, 8(1), 45–53. https://doi.org/. https://doi.org/10.2174/ 2210315507666170830120953.
- Quian, L., Zhang, C., Zuo, F., L., Z., Li, D., Zhang, A., & Zhang, D. (2019). Effects of fertilizers and pesticides on the mineral elements used for the geographical origin traceability of rice. Journal of Food Composition and Analysis,83, 103276–103283. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jfca.2019.103276 - Różańska, D., & Regulska-Ilow, B. (2018). The significance of anthocyanins in the prevention and treatment of type 2 diabetes. Advances in Clinical and Experimental Medicine: Official Organ Wroclaw Medical University., 27(1), 135–142. https://doi.org/. https://doi.org/ 10.17219/acem/64983.
- Rupasinghe, H. P., Joshi, V., Smith, A., & Parmar, I. (2017). Chemistry of Fruit Wines. In M. Kosseva, V.Joshi, & P. Panesar (Eds.), Science and Technology of Fruit Wine Production(pp. 105-176.). Academic Press. https://doi.org/DOI: 10.1016/B978-0-12-800850-8.01001-2 - Seixas, E., Rosa, C. A., Freire, A. L., de Resende, A. M., de Cássia, F., Santos, A., da Costa, M., & Hernández-Macedo, M.L. Ferreira, F. (2020). Cashew wine and volatile compounds produced during fermentation by non-Saccharomyces and Saccharomyces yeast. LWT-Food Science and Technology,126, 109291-109298.
- Sevda, S. B., & Rodríguez, L. (2011). Fermentative behaviour of SACCHAROMYCES strainsduring guava (Psidium GUAJAVA L.) must fermentation and optimization of guava wine production. Journal of Food Processing & Technology, 2(1188). http://dx.doi.org/ 10.4172/2157-7110.1000118.
- Singh, A., Bishayee, A., & Pandey, A. (2018). Targeting histone deacetylases with natural and synthetic agents: An emerging anticancer strategy. Nutrients. https://doi.org/https://doi.org/ 10.3390/nu10060731.
- Sun, X., Liu, C., & Wang, Y. (2020). Influence of Na2CO3 on the quality of dough with rice wine sourdough and steamed bread. International Journal of Food Science & Technology., 55, 2261-2270. https://doi.org/https://doi.org/10.1111/ijfs.14479 - Velić, D., Klarić, D. A., Velić, N., Klarić, I., Tominac, V. P., & Mornar, A. (2018). Chemical constituents of fruit wines as descriptors of their nutritional, sensorial and health-related properties. In A. Valero Díaz and R. M. García-Gimeno (Ed.), Descriptive Food Science (pp. 59–91). Intech Open. https://doi.org/https://doi.org/10.5772/intechopen.78796 - Vidya, B., & Neela, B. (2004). Effects of different pectolase concentration and yeast strains on carambola wine quality in Trinidad, West Indies. Fruits, 59, 131–140. https://doi.org/https://doi.org/10.1051/fruits:2004013.
- Wu, Z., Xu, E., Long, J., Wang, F., Xu, X., Jin, Z., & Jiao, A. (2015). Rapid Measurement of Antioxidant Activity and γ-Aminobutyric Acid Content of Chinese Rice Wine by Fourier-Transform Near Infrared Spectroscopy. Food Analytical Methods, 8, 2541-2553. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s12161-015-0144-4 - Zhong, W., Chen, T., Yang, H., & Li, E. (2020). Isolation and selection of non-saccharomyces yeasts being capable of degrading citric acid and evaluation its effect on kiwi fruit wine fermentation. Fermentation, 6, 25–40. https://doi.org/https://doi.org/10.3390/fermentation6010025
