Identificación de levaduras nativas y caracterización de compuestos volátiles de mezcal producido con agave inaequidens

Abstract

RESUMEN: El mezcal, es el producto obtenido de la fermentación de los azúcares extraídos de la piña cocida de diferentes agaves. En cada estado donde se produce el mezcal se utilizan las variedades de agave que tienen a su disposición, y aunque el proceso de producción de esta bebida es similar en todos ellos, las características que determinan su calidad son diferentes en cuanto olor y sabor. En el estado de Michoacán, se encuentran distribuidas principalmente dos especies de agave: Agave inaequidens y Agave cupreata, las cuales probablemente se han utilizado desde hace miles de años para extraer aguamiel, producir pulque, mezcal y para consumo como alimento. El procedimiento para la producción de mezcal consta de cinco etapas: selección y corte de materia prima, cocción, molienda, fermentación y destilación. El proceso de fermentación es uno de los pasos más importantes en la producción de mezcal, pues durante dicha etapa se liberan compuestos volátiles que son producidos por levaduras, estos compuestos otorgan las características organolépticas de olor y sabor a la bebida, sin embargo, en la producción de mezcal artesanal la fermentación ocurre de forma espontánea (sin la inoculación de cepas de levaduras) por lo cual la fermentación es llevada a cabo por los microorganismos presentes en la materia prima o en el ambiente de la mezcalería, por lo que las características organolépticas de cada lote de producción son diferentes. El objetivo de este trabajo fue determinar qué levaduras están implicadas en la producción del mezcal producido con Agave inaequidens, así como los compuestos volátiles que generan y contribuyen a dar las principales características del mezcal. Para cumplir este objetivo se llevó a cabo un muestreo, aislamiento y selección de levaduras, fermentación, destilación y se caracterizaron los compuestos volátiles por medio de la técnica de microextracción en fase sólida y la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas, para comparar resultados se determinaron los compuestos volátiles del jugo de agave sin fermentar y de un tequila blanco (Centenario Plata). Se lograron identificar 15 levaduras del jugo de A. inaequidens, de las cuales dos están relacionadas filogenéticamente a la especie Hanseniospora uvarum, dos a Kluyveromyces marxianus, dos a Clavispora lusitaniae y nueve a Pichia sp. Con base a los criterios de selección, una cepa de la especie Kluyveromyces marxianus tuvo una capacidad fermentativa mayor, y una cepa de la especie Clavispora lusitaniae que tuvo una resistencia mayor a concentraciones de etanol. Se lograron identificar más de 20 compuestos volátiles en cada una de las muestras. Se logró determinar con base en el análisis de componentes principales que los compuestos producidos por las cepas relacionadas a Clavispora y Kluyveromyces están correlacionados, los volátiles obtenidos a partir del destilado de la fermentación espontánea son muy similares con los encontrados con el tequila Centenario Plata; el jugo sin fermentar tiene poca relación con las otras muestras, esto puede deberse a que los principales compuestos volátiles de la bebida se producen durante la fermentación.

ABSTRACT: Mezcal is the product obtained from the fermentation of the sugars extracted from the cooked pineapple of different agaves. In each state where the mezcal is produced, the varieties of agave that are available are used, and although the production process of this beverage is similar in all of them, the characteristics that determine its quality are different in terms of smell and taste. In the state of Michoacán, two species of agave are mainly distributed: Agave inaequidens and Agave cupreata, which have probably been used for thousands of years to extract aguamiel, produce pulque, mezcal and for consumption as food. The procedure for production of mezcal consists of five stages: selection and cutting of raw material, cooking, grinding, fermentation and distillation. The fermentation process is one of the most important steps in the production of mezcal, since during this stage volatile compounds are released that are produced by yeasts, these compounds give the organoleptic characteristics of smell and flavor to the drink, however, in the production of traditional mezcal fermentation occurs spontaneously (without the inoculation of yeast strains) so that the fermentation is carried out by the microorganisms present in the raw material or in the environment of the mezcaleria, so that the organoleptic characteristics of each production lot are different. The objective of this work was to determine which yeasts are involved in the production of the mezcal produced with Agave inaequidens, as well as the volatile compounds that generate and contribute to give the main characteristics of mezcal. To achieve this goal, sampling, isolation and selection of yeasts, fermentation, distillation and volatile compounds were characterized by means of the solid phase microextraction technique and gas chromatography coupled to mass spectrometry, to compare results the volatile compounds of unfermented agave juice and a white tequila (Silver Centennial) were determined. We identified 15 yeasts of A. inaequidens juice, of which two are phylogenetically related to Hanseniospora uvarum, two to Kluyveromyces marxianus, two to Clavispora lusitaniae and nine to Pichia sp. Based on the selection criteria, one strain of the Kluyveromyces marxianus had a higher fermentative capacity, and one strain of the species Clavispora lusitaniae was the most resistant to ethanol concentrations. It was possible to identify more than 20 volatile compounds in each of the samples. It was determined based on the analysis of the main components that the compounds produced by the strains related to Clavispora and Kluyveromyces are correlated, the volatiles obtained from the distillate of spontaneous fermentation are very similar to those found with Centenario Plata tequila; the unfermented juice has little relation with the other samples, this may be due to the fact that the main volatile compounds of the beverage are produced during fermentation.