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Cuaderno Nº 22  

Biotecnología tradicional: La fabricación del vino
 

La producción de bebidas alcohólicas es, al igual que la fabricación del pan, un proceso que se remonta a las civilizaciones más antiguas (ver Cuadernos Nº 1, 7, 13, 53). Aun así, el mecanismo en que se basan estos procesos se descubrió mucho más tarde. Hoy se sabe que en estos procesos intervienen microorganismos que transforman componentes del jugo de frutas o de cereales en alcohol, en el proceso de fermentación. Desde entonces, el hombre pudo intervenir y obtener una variedad más amplia de productos.
La mayoría de los jugos de frutas son fermentados por levaduras “salvajes” presentes naturalmente en las frutas, muchas de ellas pertenecientes a la especie Saccharomoyces cerevisiae.  A partir de esas fermentaciones naturales, se han ido seleccionando levaduras para llevar a cabo procesos más controlados, y actualmente la producción del vino y otras bebidas alcohólicas es una industria extensa en todo el mundo.
Las bebidas alcohólicas más importantes son: el vino, producto de la fermentación de jugos frutales, la cerveza, producto de la fermentación de granos malteados, y las bebidas destiladas, productos de la concentración por destilación del alcohol obtenido de una fermentación.

¿Qué es el vino?

El vino es aquella bebida que se obtiene por fermentación alcohólica (por levaduras) de jugos frutales u otras materias con alta cantidad de azúcares, y tiene un contenido de alcohol mínimo del 7% (v/v a 20°C). Prácticamente todo el vino se produce a partir de la uva (cuyo nombre científico es Vitis vinifera). Es por ello que la denominación vino se refiere al producto resultante de la fermentación del jugo de uva.
En los vinos no fortificados, el contenido final de alcohol varía entre el 8 y el 14%. En los vinos fortificados, como el jerez, el contenido de alcohol puede alcanzar el 20%. En estos casos, esa concentración del alcohol se logra con el agregado de bebidas alcohólicas destiladas como el brandy.
La fabricación de vino existe en cada lugar del mundo donde se puedan cultivar vides de manera económicamente favorable. Entre los países con mayor producción de vino se encuentran Italia, Francia, Argentina, España, Portugal y Estados Unidos.

La historia del vino

Los historiadores creen que, probablemente, el vino fue descubierto accidentalmente en el área fértil entre el Nilo y el Golfo Pérsico entre los años 4000 y 3000 a.C. Las culturas antiguas estaban familiarizadas con las uvas, según demuestran dibujos en las paredes de cavernas ancestrales. Los historiadores creen que las uvas fermentaron en una primera etapa por accidente, debido a las levaduras que debían estar presentes en la piel de las uvas almacenadas.
Alrededor del año 3000 a.C., los egipcios y los persas parecían tener métodos sencillos para la fabricación del vino. Los egipcios crecían las uvas en la zona fértil próxima al río Nilo, y preparaban un vino blanco con la variedad de uva que hoy se conoce como uva Muscat de Alejandría.  Estrujaban y fermentaban las uvas en grandes tinas, y atribuían la bebida resultante al Dios Osiris, por lo que era utilizada en los rituales funerarios. En Persia, también creían que el vino era un regalo divino. De todas formas, se cree que los fenicios, maestros de la navegación, fueron el pueblo responsable de esparcir las técnicas para preparar el vino por toda la región Mediterránea y eventualmente Europa, conjuntamente con el conocimiento de la fabricación del vino.
Mientras que el vino era popular en Roma,  estaba prohibido por el Islam, y por ende las áreas bajo control musulmán, como el sur de España, norte de África y norte de India, dejaron de producirlo. En cambio, la fabricación de vino prosperó enormemente con la Iglesia Católica y con ella en la Europa cristiana. Eventualmente, la práctica se extendió a Inglaterra. Los monjes cristianos de Francia y norte de Italia guardaron registros de sus prácticas relacionadas con el cultivo de la vid y la fabricación del vino. Los mismos ayudaron a varias regiones a encontrar las mejores variedades de uva para sus tierras, y gracias a ello, para el año 1800 d.C. Francia sería reconocida como la mejor región productora de vino del mundo.
Pero, no solo en Europa se producía vino. La viticultura chilena comienza en el siglo XVI, la surafricana en el siglo XVII, la estadounidense en el XVIII y la australiana en el siglo XIX. La tradición de los vinos franceses llegó a América junto con los españoles, que transportaban durante la Conquista las especies vegetales mas importantes para ellos: la higuera, el olivo y la vid. A la Argentina la vid llegó desde Chile junto a los primeros colonizadores.

Anforas de arcilla horneadas al sol en Ica, Perú.
Fuente:  http://www.lifeinitaly.com/wines/history.asp

En América, antes de la llegada de los españoles, se empleaban estas grandes ánforas de arcilla  para preparar distintas bebidas alcohólicas basadas en maíz, molle, y otros (figura 1). En épocas de la conquista y desde las primeras cosechas de la vid, la extracción de los mostos o jugos de uva se depositaron en ese tipo de vasijas.

Durante la primera mitad del siglo XX, los conflictos políticos y las guerras afectaron la viticultura y la fabricación de vino, incluyendo la adulteración, el fraude y la sobreproducción, problemas controlados parcialmente a partir de 1930. Para la segunda mitad del siglo XX, se observaron grandes avances tecnológicos tanto en el cultivo de la vid como en la fabricación del vino, junto con la globalización de su producción, aumentando la variedad y la calidad de la oferta.

El proceso de la fermentación


Antes de los descubrimientos de Luis Pasteur vinculados con la presencia de microorganismos, se interpretaba la fermentación como un proceso de descomposición espontánea del mosto (producto del prensado de la uva). Hoy se sabe que esta labor de transformar el azúcar del jugo de la uva en alcohol y otras sustancias, la realizan las levaduras, microorganismos formados por una sola célula. Cuando las condiciones en bodega son óptimas las levaduras comienzan a reproducirse, y en ausencia de oxígeno transforman los azúcares por un proceso fermentativo.
La fermentación es el proceso mediante el cual las células obtienen energía de los nutrientes en ausencia de oxígeno, es decir, de manera anaeróbica. Existen diferentes tipos de fermentación, según el organismo que la realiza:

fermentación láctica: la realizan bacterias y se emplean industrialmente durante la fabricación del yogurt, y de otros lácteos. También ocurre la fermentación láctica en las células musculares que deben actuar y no tienen suficiente suministro de oxígeno.

fermentación alcohólica: realizada por células eucariotas y procariotas. En el caso de la fabricación de bebidas alcohólicas, el proceso es realizado por levaduras. En ambientes ricos en azúcares como la mayoría de los jugos de frutas y néctares, las levaduras pueden llevar a cabo también el proceso de respiración celular por el cual obtienen energía en presencia de oxígeno. El cambio de metabolismo aeróbico a anaeróbico es crucial, por lo que se debe tener mucho cuidado, al fabricar bebidas alcohólicas, para asegurar que el aire no ingrese al tanque de fermentación.
El proceso de la fermentación se puede representar mediante la siguiente ecuación:


Durante la fermentación alcohólica, y como lo indica la ecuación, se libera energía (proceso exotérmico). Por ello es necesario controlar la temperatura en la producción del vino, porque si supera los 25-30º, se inhibe el crecimiento de las levaduras, y por ende la fermentación. Otro de los compuestos obtenidos durante la fermentación es el dióxido de carbono (CO2) que provoca burbujeo y un aroma característico durante la fermentación.

Tipos de levaduras

Hay dos tipos de levaduras que se utilizan en la fabricación del vino:

las levaduras “salvajes”, que están presentes naturalmente en el campo y en la fruta, y que son transferidas al jugo,
la levadura del vino cultivada, de la especie Saccharomyces cerevisiae que es adicionada al jugo de uva para comenzar la fermentación.

Microscopía electrónica de Saccharomyces cerevisiae. Fuente: http://www.torinoscienza.it/


Una diferencia importante entre estos dos tipos de levaduras es su tolerancia al alcohol. La mayoría de las levaduras salvajes puede tolerar un 4% de alcohol, y cuando durante el proceso de fabricación se alcanza esta concentración, la fermentación se detiene. En cambio, las levaduras provenientes de cultivos pueden llegar a tolerar hasta un 14% de alcohol antes de que su crecimiento se detenga completamente. Además de la baja tolerancia al alcohol, las levaduras salvajes no producen algunos de los compuestos aromáticos deseables para el producto final, y por ello la presencia y el crecimiento de las levaduras salvajes durante la fermentación es indeseado.

La fabricación del vino

Todas las operaciones mediante las cuales se transforma la uva en vino se denominan "vinificación". En términos generales, aunque los sistemas difieren de un lugar a otro y según se trate de uvas blancas o tintas, consta de las siguientes etapas:

Estrujado o prensado: obtención del líquido de la uva, o mosto. Las uvas son prensadas en una máquina, obteniéndose un jugo denominado mosto. Dependiendo de las uvas utilizadas y de cómo se procesa el mosto, se puede obtener vino blanco o tinto.  El vino blanco es aquel producido a partir de uvas blancas, o a partir del jugo de uvas rojas a las cuales se les removió la piel con los pigmentos. En cambio, cuando se produce vino tinto, se deja la pulpa (piel, semillas y restos de tallo) durante la fermentación. Aparte de la diferencia en color, el vino tinto tiene un sabor más intenso y fuerte que el blanco,  debido a la presencia de grandes cantidades de compuestos denominados taninos, extraídos desde la piel hasta el jugo durante la fermentación. El mosto es enviado a tanques donde se produce la fermentación.

Fermentación alcohólica: Durante los primeros estadios, hay presencia de aire en el líquido favoreciendo un rápido crecimiento aeróbico de las levaduras. Una vez que el aire es consumido, comienzan las condiciones anaeróbicas y con ellas la producción de alcohol. La fermentación puede llevarse a cabo en cubas o tanques construidos con roble, cemento, piedra o metal. Un parámetro muy importante durante la fermentación es la temperatura, ya que el calor producido durante la fermentación puede impedir el crecimiento de las levaduras. Por esto, la temperatura debe mantenerse por debajo de los 29ºC, y eso se logra mediante el uso de tanques a través de los cuales se hace circular agua fría.  El fermentador es llenado con mosto hasta completar el 80-90% de su capacidad, dejando un espacio para la espuma que se formará durante la fermentación. En su parte superior se colocan “válvulas de fermentación”  que permiten liberar el dióxido de carbono producido por la fermentación y, a la vez, impedir la entrada de oxígeno y de otros microorganismos. En el caso de un vino tinto, luego de 3-5 días de fermentación, la extracción de taninos y color de la piel y otros restos (pulpa) ya es suficiente, por lo que el vino es trasvasado a otro tanque para seguir fermentando una o dos semanas más. Además del azúcar, otras sustancias presentes en el mosto son transformadas por acción de los microorganismos presente durante el proceso de fermentación. Algunos microorganismos aerobios presentes durante el desarrollo de la uva y en las etapas iniciales de la fermentación, pueden producir compuestos indeseables, como acetaldehído, perjudicando las características finales del producto. Para evitarlo, en muchas bodegas, se suele eliminar las levaduras salvajes presentes en el mosto mediante el agregado de dióxido de sulfuro (en las etiquetas suele denominarse “sulfitos”). La levadura del vino cultivada que se adiciona durante la elaboración del vino es resistente a tales niveles de dióxido de sulfuro.

Separación del vino, Clarificación, Filtración, Estabilización: el vino es separado del sedimento que contiene levaduras y precipitados orgánicos, para luego ser almacenado a una temperatura menor (tratamiento en bodega) para el proceso de añejado, desarrollo del sabor y mayor clarificación. El agregado de algunos compuestos como caseína o procesos de filtrado a través de tierra de diatomeas y otros, conducen a la clarificación final (otorgándole un aspecto translúcido y brillante).

Maduración. El envejecimiento del vino en barricas, o maduración, provoca cambios significativos del vino en su desarrollo hacia la madurez. Es importante el tiempo y el tipo de madera de los toneles. El tratamiento en bodega (añejamiento) es un paso muy importante en la elaboración del vino. Puede durar varios años en condiciones de baja temperatura (10-15ºC) en ausencia de oxígeno. Durante el añejamiento, ocurren en el vino cambios químicos complejos, incluyendo la reducción de compuestos amargos, mejorando así el sabor y el aroma, características conocidas como bouquet, además de generarse compuestos que ayudan a su conservación y estabilización.

Embotellado. Por último, el vino es embotellado para mayor añejamiento o para su venta. El vino tinto es usualmente añejado por varios años luego del embotellamiento, a diferencia del vino blanco que usualmente es vendido sin realizar dicho proceso. 



Fermentadores y Toneles. A la izquierda se observan los tanques de fermentación, construidos en metal en este caso. A la derecha, se observan las barricas o toneles construidos en madera (roble, etc.) para la etapa de tratamiento en bodega (añejamiento). Tomado de http://www.familiabarberis.com/

Diferentes clases de vino

Existen muchas clases de vinos, que varían en su calidad y características:

Vinos secos: en los cuales la fermentación de los azúcares es casi completa
Vinos dulces: se obtienen debido a que parte del azúcar permanece sin fermentar, o se agrega exógenamente.
Vinos fortificados: se les agrega una cantidad extra de alcohol, que puede provenir de un brandy u otra bebida alcohólica luego de la fermentación, alcanzando un porcentaje de alcohol del 14 al 23%.  El jerez es el más conocido y más popular de los vinos fortificados. El Vermouth es un vino aromático al cuál se le han adicionado determinadas hierbas. Los aperitivos, bebidas que se toman antes de las comidas, se incluyen dentro de los vinos aromáticos.
Vinos espumantes: son aquellos que contienen una cantidad considerable de dióxido de carbono, debido a una fermentación final por levaduras en la botella. Un ejemplo es el champagne.

Producción de vinos espumantes

La elaboración del champán o vinos espumantes comienza con una fermentación similar a la del vino, pero se utiliza como mosto el primer producto de aspecto claro obtenido luego del estrujado. El mismo es pobre en nitrógeno, taninos y fosfatos, dificultando el crecimiento de bacterias y permitiendo el de levaduras. La fermentación continúa hasta alcanzar un porcentaje de alcohol entre el 9 y 11%, allí se interrumpe por agregado de sulfitos, y se vuelve a filtrar. A continuación se agrega entre un 2-5% de azúcar en forma de jugo de uva concentrado y, por el adicionado de levaduras especiales para champán, se lleva a cabo una nueva fermentación en botellas de vidrio con paredes gruesas cerradas, o en tanques metálicos resistentes a la presión. Estas nuevas levaduras pueden fermentar incluso a altas concentraciones de alcohol y dióxido de carbono disuelto.
El champán de consumo corriente se fermenta en tanques cerrados a presión, cuya temperatura se ajusta mediante refrigerantes. Es posible lograr una fermentación a gran escala si se controlan temperatura y presión. El proceso culmina con un enfriamiento a -5ºC, se añaden diferentes de licor (“dosificación”), se filtra bajo presión de dióxido de carbono y se embotella automáticamente.
El champán de calidad se fermenta en botellas, a pesar que el procedimiento es más laborioso porque requiere llenar las botellas con el vino filtrado, azucarado e inoculado, dejándolas fermentar y manipulándolas individualmente. La fermentación ocurre a temperaturas bajas, alrededor de 10ºC, para evitar que la presión sea demasiado elevada y haga estallar las botellas; y dura aproximadamente 2 semanas. Luego se giran las botellas para lograr que las levaduras se depositen en el corcho, para posteriormente sumergir el cuello de las botellas en un baño frío favoreciendo la formación de una capa de hielo sobre el corcho que engloba las levaduras. Finalmente el corcho se elimina junto con las levaduras, se añaden cantidades diferentes de licor (en función del sabor que se quiera conseguir), proceso denominado “dosificación” con un contenido de azúcar del 1-5% y se vuelve a colocar un nuevo corcho.
 
 

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