DESTILADOS DE KIWI: EFECTO DEL SISTEMA DE DESTILACIÓN

DESTILADOS DE KIWI: EFECTO DEL SISTEMA DE DESTILACIÓN EN EL
PERFIL AROMÁTICO DE COMPUESTOS MAYORITARIOS.
Arrieta-Garay Y.1, López-Vázquez C.2, Blanco P.2, Pérez-Correa J.R.3, Orriols I. y
López F. *1
1
Departament d’Enginyeria Química, Facultat d’Enologia, Universitat Rovira i Virgili,
Campus Sescelades, Tarragona, España.
francisco.lopez@urv.cat
2
Estación de Viticultura e Enoloxía de Galicia (EVEGA-INGACAL), Leiro, Ourense,
España.
3
ASIS, Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos, Pontificia Universidad
Católica de Chile, Santiago, Chile.
Palabras clave:
Aguardiente, kiwi, alambique Charentais, columna de relleno, aromas
RESUMEN
En este trabajo se evalúa la influencia del sistema de destilación (alambique Charentais y
columna de relleno) en el contenido en compuestos volátiles mayoritarios en aguardientes de
kiwi obtenidos a partir de la fermentación de la fruta con dos levaduras seleccionadas
diferentes (EC1118 y K6) y fermentación espontánea. La composición de los compuestos
aromáticos mayoritarios de los destilados se realizó mediante cromatografía de gases con
detector de ionización (CG-FID), y a los mismos se ha aplicado análisis de componentes
principales.
Los aguardientes obtenidos con la columna de relleno presentaron concentraciones menores
de acetaldehído (compuesto tóxico) y compuestos negativos desde el punto de vista
organoléptico (e.g. acetatos de etilo y metilo) que los obtenidos con el alambique Charentais.
La composición de alcoholes superiores fue mayor en alambique, mientras que para los
ésteres de cadena corta (c6-c10) sucedió lo contrario, aspecto que da un carácter más frutal
a los destilados obtenidos con columna. No obstante, estos destilados mostraron una
concentración de metanol superior a los obtenidos en alambique (orden 10%), sin
sobrepasar el límite máximo permitido por la legislación europea. En conclusión, con la
columna de relleno se obtienen destilados más afrutados y con menor concentración en
general de compuestos negativos.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, la producción de kiwi (Actinidia chinensis) ha aumentado
considerablemente en España, principalmente en Galicia. Por lo que es necesario encontrar
alternativas a los excedentes generados. La utilización de kiwi como materia prima sería una
opción interesante para obtener un destilado con un valor añadido considerable. Los estudios
para obtener bebidas alcohólicas utilizando el kiwi como materia prima son escasos en la
literatura. Soufleros et al. (2001) evaluaron la composición de compuestos volátiles, ácidos
orgánicos, azúcares y glicerol en un vino de kiwi. Encontraron diferencias en la composición
de los vinos de kiwi respecto a los vinos producidos a partir de la uva en que tenían
mayores concentraciones de metanol, y menores concentraciones de ésteres, mientras que
en alcoholes superiores la composición fue similar. Sensidoni et al. (1997) obtuvieron
aguardientes de kiwi a partir de la destilación del producto resultante de la fermentación de
zumo de kiwi enriquecido con mosto de uva rectificado y con adición de enzimas pectolíticas.
La destilación la realizaron a dos de presiones de operación diferentes: presión reducida y
presión atmosférica. Las condiciones del proceso de destilación llevado a cabo a presión
reducida afectaron positivamente la composición de los destilados de kiwi, sin embargo el
aroma característico del fruto de kiwi no fue detectado a nivel sensorial en ambos destilados
obtenidos a presión reducida y presión atmosférica. En un estudio más reciente (LópezVázquez et al., 2012a) se ha evaluado la composición aromática de aguardientes de kiwi
fermentados con dos cepas diferentes de Saccharomyces cerevisiae (una cepa comercial y
una cepa autóctona). Se concluyó que la levadura autóctona consigue destilados más
aromáticos y que el kiwi es una materia prima adecuada para obtener aguardientes
característicos.
La mayor parte de los compuestos volátiles presentes en los aguardientes, son formados
durante la fermentación. La levadura usada, entre otras condiciones de la fermentación,
influye en la formación de estos compuestos. Lo cual ha sido observado por Schehl et al.
(2004) en aguardientes de pera, cereza y ciruela, Arrizon et al. (2006) en destilados
producidos a partir de higos chumbos y Garcia-Llobodanin (2008) en aguardientes de pera
Blanquilla. La técnica de destilación también tiene un papel preponderante en la composición
y calidad final del destilado. En relación a esto, se han encontrado estudios con aguardientes
de frutas como el kiwi (López-Vázquez et al., 2012), melón (Hernández-Gómez et al., 2003)
y pera (Garcia-Llobodanin et al., 2008, 2010, 2011).
En este estudio, se compara la influencia en el perfil aromático de destilados de kiwi
obtenidos a partir de frutos de kiwi fermentados con tres levaduras diferentes y destilado
cada uno en dos sistemas de destilación: alambique Charentais y columna de relleno.
MATERIAL Y MÉTODOS
Preparación de la materia prima.
Se escogieron frutos de kiwi cultivados en Galicia (España) en la cosecha 2010. Los frutos
fueron tratados siguiendo el procedimiento descrito en López-Vázquez et al. (2012), sin
tratamiento enzimático. En resumen los frutos fueron lavados y triturados, posteriormente
fueron divididos en 6 lotes de 55 kg y almacenados en 6 tanques de fermentación de 50 L.
Luego se añadieron 35 mg/L de SO2 para su conservación.
Fermentación.
Se llevaron a cabo dos fermentaciones inducidas (por duplicado) y una fermentación
espontánea. En las fermentaciones inducidas se usaron dos cepas de levadura
Saccharomyces cerevisiae diferentes: EC1118 (levadura seca activa de Lallemand, Zug,
Switzerland) y K6 (colección EVEGA, Leiro, Ourense, España). Todas las fermentaciones se
llevaron a cabo a temperatura ambiente. Los fermentados de kiwi fueron almacenados a 4
ºC hasta destilación y caracterización química de los destilados.
Destilación alambique.
La destilación en alambique se llevó a cabo en un alambique de cobre Charentais de 50 L de
capacidad. Se destilaron en total 50 kg de los kiwis fermentados usando llama directa como
fuente de calor y agua de la red como refrigerante en el condensador total. La potencia de
calor se ajustó de tal forma que el caudal medio de destilación fuera de 8 mL/min. Los
primeros 300 mL de destilados fueron recolectados como cabeza, el corazón fue recolectado
hasta alcanzar 40% v/v en etanol, y la cola se recolectó hasta que la concentración de etanol
alcanzó 28% v/v. Las destilaciones se realizaron por duplicado para cada vino.
Destilación columna.
Los kiwis fermentados fueron destilados en una columna de destilación de relleno con una
caldera de 50 L de capacidad. Para cada destilación se utilizaron 50 kg de kiwi fermentados.
Primero se recolectaron 4 muestras de 25 mL, seguida por muestras de 50 mL. Basándose
en análisis organoléptico, la fracción cabeza fue definida como los primeros 50 mL, la
fracción Corazón los siguientes 500 mL y la cola los últimos 350 mL.
Análisis CG.
Los destilados obtenidos fueron analizados por cromatografía de gases con detector de
ionización de llamas (GC-FID). Se utilizaron dos columnas: una columna capilar CP-WAX-57
CB (Varian) para la separación de alcoholes superiores de acuerdo al método descrito en
estudios previos (López-Vázquez et al., 2010a), y una columna capilar Supelcowax 10 para
los ésteres c6-c10, usando el método descrito por López-Vázquez et al. (2010b).
Análisis estadístico.
Se llevó a cabo un análisis de componentes principales con las concentraciones de los
compuestos volátiles identificados usando el paquete estadístico SPSS (versión 15.0).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se muestran las composiciones de los 21 compuestos mayoritarios identificados
en este trabajo. También se indica el grado alcohólico de los corazones obtenidos en las
diferentes destilaciones.
Tabla 1. Concentración (g/hL p.a.) de compuestos volátiles mayoritarios en destilados de kiwi obtenidos
en alambique Charentais y columna de relleno con tres levaduras
levadura
etanol ( % v/v)
metanol
acetato de etilo
acetato de metilo
acetaldehído
acetal
Σ acetaldehído + acetal
propanol
2-metil-1-propanol
1-butanol
2-butanol
2-metil-1-butanol
3-metil-1-butanol
Σ alcoholes superiores
alcohol alílico
2-feniletanol
lactato de etilo
hexanol
isobutiraldehído
formiato de etilo
acroleína
hexanoato de etilo
octanoato de etilo
decanoato de etilo
Σ esteres
EC1118
mean±SD
ALAMBIQUE
K6
espontánea
mean±SD
mean±SD
EC1118
mean±SD
COLUMNA
K6
mean±SD
espontánea
mean±SD
45.2
44.9
44.4
54.2
55.6
53.4
707.95±0.47
139.97±0.05
3.35±0.05
12.86±0.00
7.60±0.01
20.47
40.94±0.01
240.00±0.06
3.86±0.00
5.06±0.01
191.00±0.00
287.44±0.03
577.30
0.10±0.01
14.51±0.02
20.57±0.02
3.59±0.01
0.04±0.01
1.55±0.01
0.26±0.01
0.32±0.00
1.01±0.02
1.95±0.00
3.28
701.27±0.63
166.92±0.01
3.71±0.11
8.76±0.01
5.26±0.02
14.02
28.16±0.14
239.82±0.08
3.82±0.01
5.09±0.01
182.64±0.15
326.75±0.15
603.65
0.14±0.01
16.03±1.3
21.89±0.01
3.72±0.01
‹ LOD
0.87±0.18
0.42±0.45
0.14±0.01
1.44±0.04
3.01±0.09
4.59
699.86±0.17
179.00±0.22
4.54±0.01
15.26±0.08
8.49±0.09
23.75
23.08±0.02
328.73±0.05
3.40±0.00
4.07±0.03
179.08±0.08
274.34±0.08
633.63
0.43±0.00
7.26±0.32
16.11±0.05
4.05±0.01
‹ LOD
0.95±0.07
0.26±0.01
0.06±0.01
0.67±0.06
1.76±0.07
2.49
775.16±0.30
67.76±0.03
1.51±0.03
11.38±0.01
10.64±0.01
22.02
37.20±0.02
175.53±0.05
3.25±0.00
2.38±0.00
135.66±0.16
213.51±0.29
431.87
0.02±0.00
8.33±1.18
18.63±0.04
2.61±0.01
‹ LOD
1.27±0.05
0.47±0.00
0.69±0.01
3.08±0.11
3.90±0.07
7.67
783.20±0.28
70.48±0.03
1.54±0.01
6.59±0.08
6.61±0.05
13.19
25.22±0.01
171.36±0.28
3.15±0.01
1.87±0.01
132.00±0.06
219.48±0.67
421.07
0.13±0.00
12.44±0.01
18.93±0.09
2.54±0.03
‹ LOD
0.97±0.01
0.21±0.01
0.45±0.01
4.08±0.01
9.69±0.01
14.22
776.47±0.06
80.48±0.10
1.89±0.01
7.71±0.01
6.81±0.01
14.52
20.77±0.00
227.92±0.28
2.78±0.00
1.50±0.00
119.01±0.09
193.42±0.15
446.39
0.24±0.03
12.12±0.51
14.45±0.02
2.75±0.00
‹ LOD
0.78±0.01
0.27±0.04
0.18±0.06
1.24±0.07
3.45±0.20
4.87
SD: desviación estándar. LOD: limite de detección (mg/L)
Como se observa en la Tabla 1, el grado alcohólico es mayor en los destilados obtenidos con
la columna de relleno, ya que por el mayor fraccionamiento con este sistema de destilación
se obtienen destilados más ricos en alcohol. Esto también fue observado por GarcíaLlobodanin et al. (2010) y García-Llobodanin et al. (2011) en destilados de pera.
El contenido de metanol es ligeramente superior en los destilados obtenidos con la columna
(orden del 10%), aunque ninguno de ellos sobrepasa el límite máximo permitido en metanol
de 1000 g/hL p.a. legislado por el Reglamento Europeo EC nº 110/2008. Los valores
obtenidos son inferiores a los obtenidos con la misma variedad de kiwi por López-Vázquez et
al. (2012), ya que en estas muestras no se ha hecho tratamiento enzimático.
En lo que respecta a compuestos típicos de cabeza como acetato de etilo, acetato de metilo y
acetaldehído, los destilados obtenidos en la columna muestran concentraciones inferiores a
los destilados obtenidos en alambique. Entre estos, se observa en la Tabla 1 que la
concentración de acetato de etilo en los destilados obtenidos en alambique (140g/hL a
179g/hL p.a.) está cerca del umbral de percepción 180g/hL p.a. (Soufleros et al., 2004),
mientras que los valores obtenidos en la columna (67.8–80.5 g/hL p.a.) son mucho más
bajos. Esto puede deberse a la rectificación en la columna que hace que estos compuestos se
enriquezcan en la fracción inicial, reduciendo su concentración en los corazones (GarcíaLlobodanin et al., 2010). A nivel de levaduras, en ambos sistemas de destilación, los
destilados obtenidos por fermentación espontánea presentan mayor concentración de los
acetatos de etilo y metilo comparado con las levaduras EC1118 y K6, presentándose con ésta
última los valores más bajos. Los valores de acetaldehído son más bajos que los obtenidos
en estudios previos con kiwi (López-Vázquez et al., 2012) y en destilados obtenidos a partir
de moras (Morus nigra L.) y madroño (Arbutus unedo L.) (Soufleros et al., 2004, Soufleros
et al., 2005).
En este estudio, los destilados obtenidos en alambique se caracterizaron por ser más ricos en
alcoholes superiores a nivel general, que los destilados obtenidos en columna. Esto
concuerda con los datos obtenidos por García-Llobodanin et al. (2010) en aguardientes de
pera. Aunque la suma total de alcoholes superiores en ambos sistemas es mayor a los datos
encontrados en estudios previos con destilados de kiwi (López-Vázquez et al., 2012,
Sensidoni et al., 1996) y en destilados obtenidos a partir de otros frutos como la pera
(García-Llobodanin et al., 2007, 2010). Esto puede deberse al metabolismo de levaduras de
fermentación empleadas en este estudio. La mayor influencia a nivel de sistemas se obtuvo
en los alcoholes isoamílicos, 2-metil-1-propanol, compuestos que imparten cuerpo al
destilado y 2-butanol, compuesto con aromas desagradables. A nivel de levaduras no se ve
una clara influencia, excepto en 1-propanol que es mayor cuando se fermenta con la
levadura comercial EC1118.
El hexanol es un compuesto de origen varietal. Cuando excede 10−15 g/hL p.a., se puede
percibir aromas herbales desagradables (Cantagrel et al., 1997). Las concentraciones
obtenidas en este estudio no superan éste límite y con la columna de destilación se obtienen
aguardientes con menor concentración de este compuesto. Los valores obtenidos en este
estudio son inferiores a lo reportado por López-Vázquez et al., (2012) en aguardientes de
kiwi de la misma variedad destilados en alambique.
Lactato de etilo y 2-feniletanol, compuestos típicos de cola, tienden a ser menores en los
aguardientes de kiwi obtenidos con la columna. Los datos obtenidos en este estudio son
superiores a lo reportado por López-Vázquez et al., (2012) en kiwi y similares a lo
encontrado por García-Llobodanin et al., (2007) en pera.
Se observa también que la concentración en ésteres frutales (c6-c10) fueron 2 o 3 veces
más alto en los aguardientes obtenidos con la columna de relleno. De igual forma, los
destilados obtenidos con la levadura K6 presentan mayor cantidad de estos compuestos.
Nuestros resultados soportan estudios previos realizados con destilados de frutas notando
que las destilaciones obtenidas en columna enriquecen los aromas afrutados comparado con
las destilaciones en alambique (García-Llobodanin et al., 2010, 2011; López-Vázquez et al.,
2011)
Finalmente, para determinar la influencia del sistema de destilación y/o de la levadura
usada, se llevó a cabo un análisis de componentes principales (PCA) con las diferentes
composiciones de los aguardientes. En la Tabla 2 se muestran los resultados de los cuatro
componentes principales, que explican el 96.13% de la varianza. Los primeros dos
componentes (CP1 y CP2), que explican el 51.4% y 21.9% respectivamente de la varianza,
se han representado en la Figura 1. CP1 separa los aguardientes de kiwi de acuerdo al
sistema de destilación por mayores valores en acetato de etilo, hexanol, acetato de metilo,
2-feniletanol, 2-metil-1-propanol, 2-metil-1-butanol, 2-butanol, 3-metil-1-butanol y 1butanol, y menores de metanol, octanoato de etilo, hexanoato de etilo, y decanoato de etilo
en los aguardientes destilados en alambique. CP2 compuesto por formiato de etilo, propanol,
isobutiraldehído y lactato de etilo, diferencia los aguardientes de kiwi de acuerdo a la
levadura usada en la fermentación, por mayores valores de estos compuestos en los
destilados obtenidos con la levadura comercial EC1118.
El componente principal 3 también contribuye a diferenciar los destilados de acuerdo a la
levadura por menores concentraciones de acetal y acetaldehído con la levadura K6 en
comparación con la levadura EC118 y la espontánea (resultados no mostrados). PC4 no tiene
ninguna influencia en cuanto a sistema de destilación ni levadura usada en la fermentación.
En resumen los alcoholes superiores y los acetatos de etilo y metilo contribuyen a
caracterizar los destilados obtenidos en alambique Charentais, mientras que los ésteres de
cadena corta (c6-c10) son característicos de los destilados obtenidos en columna.
Tabla 2. Resultado de componentes principales para los compuestos volátiles analizados en la fracción
corazón de los destilados obtenidos.
componente principal
PC1
PC2
PC3
PC4
compuesto
acetato de etilo
hexanol
acetato de metilo
metanol
2-feniletanol
2-metil-1-propanol
2-metil-1-butanol
2-butanol
3-metil-1butanol
octanoato de etilo
hexanoato de etilo
decanoato de etilo
1-butanol
formiato de etilo
1-propanol
isobutiraldehído
lactato de etilo
alcohol alílico
acetal
acetaldehído
acetoína
loading
0,994
0,994
0,991
-0,973
0,901
0,882
0,876
0,854
0,846
-0,817
-0,778
-0,711
0,665
0,956
0,925
0,871
0,622
-0,591
0,862
0,680
0,971
varianza explicada (%) varianza total(%)
51,43
51,43
21,95
73,38
12
85,38
10,75
96,13
Figura 1. Biplot de análisis de componentes principales realizado con los compuestos volátiles de
aguardientes de kiwi destilados en alambique de cobre Charentais y columna de relleno
CONCLUSIONES
El sistema de destilación ha influido en la calidad final de destilados obtenidos a partir de
frutos de kiwi fermentado, obteniéndose con la columna de relleno destilados con un mayor
carácter frutal y menor concentración de compuestos negativos desde el punto de vista
organoléptico. La levadura K6 permitió la obtención de aguardientes de kiwi de mejor
calidad, ya que presenta menores concentraciones de compuestos negativos como el acetal y
acetaldehído. En trabajos futuros, estos estudios se pueden complementar mediante el
análisis de otros compuestos minoritarios (alcoholes minoritarios y monoterpenoles) y
evaluación sensorial.
AGRADECIMIENTOS
J.R.P. appreciates the support of AGAUR from the Generalitat de Catalunya through grant
2007PIV- 00017 and Pontificia Universidad Católica de Chile for financial support for a
sabbatical stay at Department D’Enginyeria Química at Universitat Rovira i Virgili. Part of this
work was financially supported by Fondecyt project #1100357-2010.
C.L.-V. acknowledges the Ph.D. fellowship from INIA. The reported research has been funded
by FEDER and INIA (Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria)
(RTA2009- 00123-C02-01).
The authors declare that they have no conflict of interest.
BIBLIOGRAFÍA
Arrizon J.; Calderón C., Sandoval G. (2006) Effect of different fermentation conditions on the
kinetic parameters and production of volatile compounds during the elaboration of a
prickly pear distilled beverage, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 33,
921-928.
Cantagrel R., Lurton L., Vidal J. P., Galy B. (1997) From vine to cognac. In Fermented
Beverage Production, 1st ed., Lea, A. G. H., Piggott, J. R., Eds., Blackie Academic and
Professional: London, U.K., pp 208−228.
García-Llobodanin L., Achaerandio I., Ferrando M., Güell C., López F. (2007) Pear distillates
from pear juice concentrate: effect of lees in the aromatic composition. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 55, 3462-3468.
García-Llobodanin L. (2008) Potential of Blanquilla pear variety to produce pear spirits:
Influence of the fermentation and distillation conditions in the final quality, PhD thesis.
Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Spain.
García-Llobodanin L., Senn T., Ferrando M., Güell C., López F. (2010) Influence of the
fermentation pH on the final quality of Blanquilla pear spirits, International Journal of
Food Science & Technology, 45, 839-848.
García-Llobodanin L., Roca J., López J.R., Pérez-Correa J.R., López F. (2011) The lack of
reproducibility of different distillation techniques and its impact on pear spirit composition,
International Journal of Food Science & Technology, 46, 1956-1963.
Hernández-Gómez L.F., Ubeda J., Briones A. (2003) Melon fruit distillates: comparison of
different distillation methods. Food Chemistry, 82, 539-543.
López-Vázquez C., Bollaín M. H., Bertsch K., Orriols I. (2010a) Fast determination of
principal volatile compounds in distilled spirits, Food Control, 21, 1436−1441.
López-Vázquez C., Bollaín M. H., Moser S., Orriols I. (2010b) Characterization and
differentiation of monovarietal grape pomace distillate from native varieties of Galicia.
Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58, 9657−9665.
López-Vázquez C., Garcia Llobodanin L., Pérez-Correa J.R., López F., Blanco P., Orriols I.
(2011) Influence of distillations system on volatile composition in kiwi spirits. XXV
Interamerican Congress of Chemical Engineering. November 14-17, 2011, Santiago-Chile.
http://www.ciiq2011.cl/
López-Vázquez C., Garcia Llobodanin L., Pérez-Correa J.R., López F., Blanco P., Orriols, I.
(2012). Aromatic Characterization of Pot Distilled Kiwi Spirits. Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 60, 2242-2247.
Sensidoni A., Da Porto C., Dalla Rosa M., Testolin R. (1997) Utilization of reject kiwifruit fruit
for alcoholic and non-alcoholic beverages, Acta Horticulturae, 444, 663−670.
Soufleros E.H., Pissa I., Petridis D., Lygerakis M., Mermelas K., Boukouvalas G., Tsimitakis E.
(2001) Instrumental analysis of volatile and other compounds of Greek kiwi wine, sensory
evaluation and optimisation of its composition, Food Chemistry, 75, 487-500.
Soufleros E. H., Mygdalia A. S., Natskoulis P. (2004) Characterization and safety evaluation
of the traditional Greek fruit distillate ″Mouro″ by flavor compounds and mineral analysis.
Food Chemistry, 86, 625−636.
Soufleros E. H., Mygdalia A. S., Natskoulis P. (2005). Production process and
characterization of the traditional Greek fruit distillate ‘‘Koumaro’’ by aromatic and
mineral composition. Journal of Food Composition and Analysis, 18, 699−716.
Schehl B., Müller C., Senn T., Heinisch J. J. (2004) A laboratory yeast strain suitable for spirit
production. Yeast, 21, 1375-1389.
Versini G., Franco M. A., Moser S., Barchetti P., Manca G. (2009) Characterisation of apple
distillates from native varieties of Sardinia island and comparison with other Italian
products. Food Chemistry, 113, 1176−1183.