Diversificación del aprovechamiento de los orujos de la uva

En la uva, los compuestos polifenólicos se encuentran en un 10% en la pulpa, 30% en la piel, y 60% restante en las pepitas. Una parte de estos compuestos polifenólicos son cedidos al vino durante la fermentación alcohólica aunque no se produce una extracción del contenido polifenólico total. En general, la capacidad de extracción de los compuestos polifenólicos de la uva es del 30-40% [1] por lo que el 60% restante se encuentra retenido en el orujo.

El orujo de uva (constituido por la piel de la uva y las pepitas) es el principal subproducto de la vinificación y supone entre un 10-20% del peso total [2]. En base a lo expuesto anteriormente, después de la vinificación, se obtienen unos orujos con un amplio espectro de material polifenólico que puede ser extraído tras la vinificación.
Según datos del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente recogidos por el Observatorio Español del Mercado del Vino, en la campaña 2013-2014 España se convirtió en el mayor productor de vino del mundo con 50,5 millones de hectolitros, un 41% más que en la campaña anterior. Por tanto, se obtuvieron aproximadamente 600 millones de kilogramos de orujo. Estos orujos suelen ser utilizados para alimentación del ganado o como abono para el suelo.

El proyecto llevado a cabo por el Grupo Matarromera ha logrado la optimización del proceso de secado del extracto polifenólico de uva tinta y blanca, reduciendo al máximo la pérdida de la capacidad antioxidante

El interés de Grupo Matarromera se encuentra en la recuperación y reutilización de los compuestos polifenólicos presentes en los orujos de uva [3] con demostrada evidencia científica en la prevención de patologías crónicas como ateroesclerosis, artritis, demencias y cáncer, enfermedades asociadas a estrés oxidativo [4].
Uno de los proyectos llevados a cabo en esta línea de investigación es el proyecto Diana: Diseño de Ingredientes a base de Antioxidantes Naturales y estudio de su comportamiento en diversas matrices alimentarias.

Como muestra del compromiso del Grupo Matarromera por la investigación y el desarrollo de productos innovadores, dos de sus empresas participaron en este proyecto (Bodega Matarromera y Abro Biotec). Bodega Matarromera estudió la posibilidad de aplicar antioxidantes de origen natural como aditivo alimentario y Abro Biotec se centró en la adaptación y cualificación de los extractos para su incorporación en la industria alimentaria.

Extracción y pruebas de extrusionado

La metodología empleada para la recuperación de los orujos de uva se ha basado en el empleo del proceso de obtención descrito en la patente ES2319032. Este procedimiento se basa en la recogida de los orujos residuales tras el proceso de vinificación, los cuales son sometidos a un proceso de extracción sólido-líquido por difusión continua a contracorriente. La reutilización se ha llevado a cabo aplicando la técnica de extrusión mediante extrusor de doble tornillo. A partir de estos procesos se obtiene un producto de alto valor añadido.

Para optimizar el proceso de extracción y secado de polifenoles de orujos de uva, se realizó un estudio comparativo de distintas técnicas de secado empleando diferentes soportes (sílice, maltodextrina, etc.) con el fin de obtener un producto estable en el tiempo y con unas cualidades funcionales determinadas.

Una vez obtenido el extracto polifenólico de uva estable, se procedió al estudio de su inclusión en diferentes matrices alimentarias. Una de las matrices estudiadas fue la pasta alimenticia. Para la elaboración de este producto, se llevaron a cabo la caracterización y análisis de todas las materias primas, el desarrollo de las fórmulas y procesos de elaboración de pasta seca y fresca, se determinó la calidad de las pastas y se realizó un seguimiento en el tiempo de la vida útil. Otro de los ensayos de aprovechamiento realizados se basó en el contenido en fibra antioxidante de los orujos tras la vinificación. Se realizaron pruebas de extrusionado de orujos para su aprovechamiento como fibra alimentaria.

Para la realización de estas pruebas, en primer lugar se llevó a cabo una caracterización analítica de los orujos (humedad, proteínas, grasa, hidratos de carbono, cenizas, fibra dietética total, fibra dietética soluble, fibra dietética insoluble y capacidad antioxidante). Posteriormente, se realizaron ensayos de extrusión de los orujos secos y molidos variando las condiciones de proceso (flujo de agua en la alimentación, temperatura de proceso y velocidad de giro del tornillo), para estudiar las posibles modificaciones que inducen sobre el orujo de uva en los componentes elementales y en la capacidad antioxidante.

Obtención de extracto polifenólico

En las condiciones estudiadas en el proyecto, se ha logrado estandarizar un extracto de uva en varias campañas consecutivas utilizando como parámetro control el porcentaje de riqueza de polifenoles totales del extracto y la capacidad antioxidante, obteniéndose un producto apto para incorporarse en matrices alimentarias y cosméticas.

Dentro de la gama de productos diseñados surge Vinesenti, un ingrediente alimenticio elaborado a partir de extracto polifenólico de la uva, diseñado para ser aplicado en cocina confiriendo a los alimentos aspectos organolépticos y diferenciadores. Gracias a su contenido en polifenoles de uva, tiene poder antioxidante (8% de polifenoles. ORAC 3.500 μmol TE/g) y, además, aporta fibra. Vinesenti está en línea con las nuevas tendencias en la gastronomía, al ser un producto de origen natural, innovador y acorde a un estilo de vida saludable, que supondrá una oportunidad de negocio para Abro Biotec.

Diseño de pasta alimenticia enriquecida

Se desarrolló pasta alimenticia seca tipo espagueti y otra fresca tipo fettuccini incorporando extracto polifenólico de uva. Tras definir los ingredientes y el porcentaje más adecuado de polifenoles de uva para incorporar en la fórmula, se llevó a cabo un estudio comparativo de la pasta patrón (sin polifenoles) y las pastas enriquecidas con polifenoles de uva tinta y de uva blanca.

Se determinó un seguimiento microbiológico de los distintos tipos de pasta envasada en el tiempo, con el fin de testar que se trataba de alimentos estables desde el punto de vista microbiológico. Los análisis microbiológicos a determinar se basaron en la Reglamentación Técnico Sanitaria vigente para estos productos (enterobacterias, mohos y levaduras, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus y Salmonella). Los resultados más significativos se obtuvieron en el seguimiento de la vida útil realizado a la pasta fresca enriquecida (Tabla 1).

Como se observa en la tabla, la adición de polifenoles en la pasta produce inhibición frente al desarrollo de las enterobacterias (familia bacteriana que engloba importantes microorganismos patógenos como Salmonella, Shigella y Proteus. En consecuencia, se ha demostrado que la incorporación de extracto de uva en la pasta alimenticia permite incrementar la vida útil del producto una semana respecto a la muestra patrón.

Ensayos de extrusión de orujos de uva

Los orujos se someten a procesos de extrusión en cinco condiciones determinadas (1-5). Tras este proceso, se observa un incremento considerable en el valor de la fibra dietética total (FDT) y fibra dietética soluble (FDS) de los orujos (Figura 2). Este aumento es debido, en parte, a la solubilización de la fibra dietética insoluble (FDI) y, en parte, a la formación de complejos durante el proceso de extrusión.

Por otro lado, se observa un aumento de la capacidad antioxidante y del contenido de compuestos fenólicos en los orujos respecto al original después del extrusionado. Este hecho puede deberse a la formación de compuestos con actividad antioxidante fruto de la formación de pigmentos de la reacción de Maillard. También puede haber tenido lugar la liberación de compuestos con actividad antioxidante atrapados en el entramado celular de los orujos y pepitas.

Conclusiones

Las principales conclusiones extraídas de los resultados del proyecto son las siguientes:
Se ha logrado la optimización del proceso de secado del extracto polifenólico de uva tinta y blanca, reduciendo al máximo la pérdida de la capacidad antioxidante.

Microbiológicamente, se ha demostrado cómo en la pasta fresca, los polifenoles (tanto tintos como blancos) ejercen un efecto inhibidor frente a las enterobacterias.
El proceso de extrusión para las condiciones establecidas aumenta el contenido de FDT y de la capacidad antioxidante en orujo de uva.

Ángela García Álvarez. Técnico del Departamento de I+D+i de Grupo Matarromera

Agradecimientos
Este artículo se ha podido llevar a cabo gracias al proyecto cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional FEDER y la Junta de Castilla y León, dentro del programa de Proyectos de Impulso en sectores Estratégicos Regionales (PRIMER)  y al apoyo de la Fundación CARTIF y del Centro Tecnológico de Cereales de Castilla y León por las labores de investigación llevadas a cabo.

Bibliografía
[1]Frankel EN, Waterhouse AL, Teissedre PL: Principal phenolic phytochemicals in selected Californian wines and their antioxidant activity in inhibiting oxidation of human low-density lipoproteins. J Agric Food Chem 1995; 43: 890-894.
[2] Nair, S. and Pullammanappallil, P. (2003) Value added products from vineyard wastes - a review. In: ORBIT 2003 Organic Recovery and Biological Treatment Proceedings of the Fourth International Conference of ORBIT Association on Biological Processing of Organics: Advances for a Sustainable Society, 30 April - 2 May 2003, Perth, Western Australia.
[3] Kinsella JE, Frankel E, German B, Kanner J: Possible mechanisms for the protective role of antioxidants in wine and plant foods. Food Technology 1993; 85-89.
[4] Infante R: Polifenoles del vino y oxidabilidad de las lipoproteínas ¿Blanco o tinto? Clin. Invest. Arteriosclerosis 1997; 9: 19-22.