Obtención de ingredientes naturales a partir del orujo de uva para la conservación de productos cárnicos

Se considera subproducto a todo producto no principal obtenido en un determinado proceso y que puede tener determinadas aplicaciones o aprovechamientos. La producción vitivinícola es actualmente una de las actividades agrícolas más importantes en el mundo y que más subproductos genera, se estima que 100 kg de uva procesada generan alrededor de 25 kg de subproductos. El principal subproducto de la vinificación es el orujo de uva, y supone el 62% del total de estos (García-Lomillo y cols., 2017).

El orujo en la elaboración de vinos blancos es el subproducto formado por semillas, hollejos, raspones y restos de pulpa que quedan después de las operaciones de prensado de la uva para extraer el mosto, mientras que el orujo de vinos tintos se obtiene tras el proceso de fermentación-maceración (Figura 1). El contenido de polifenoles de los orujos depende de diversos factores. En general, el contenido polifenólico es mayor en la uva tinta que en la blanca (Nassiri-Asl y Hosseinzadeh, 2016). Estos compuestos tienen una importante actividad antioxidante y antimicrobiana (Delgado-Adámez y cols., 2012), por lo que podrían tener aplicación en otros sectores agroalimentarios.

Procesos de valorización de subproductos

La adopción de estrategias de bioeconomía y economía circular emerge como un pilar fundamental para el desarrollo sostenible en la Unión Europea en los próximos años. En este contexto, se ha estudiado la aplicación de nuevos métodos de procesado no térmicos para la reutilización de subproductos. De todas ellos, las altas presiones hidrostáticas se presentan como una de las tecnologías de interés para la valorización de los subproductos de la industria vitivinícola (Barba y cols., 2016). Igualmente, la tecnología podría ser interesante para la valorización de subproductos de la industria hortofrutícola, ya que por su composición (pH, Aw y elevado contenido en compuestos bioactivos), estos productos resultan muy atractivos para ser preservados con éxito mediante esta tecnología.

En el ámbito alimentario, la tecnología de altas presiones está adquiriendo últimamente gran relevancia ya que permite la reducción/inactivación de microorganismos alterantes y patógenos en los alimentos, al tiempo que se evitan las consecuencias negativas de los tratamientos térmicos convencionales (García-Parra y Ramírez, 2019). La aplicación del tratamiento de alta presión, por lo general, mantiene adecuadamente los niveles de compuestos con actividad antioxidante tras el tratamiento (Wang et al., 2023).

La aplicación de nuevos métodos de procesado no térmicos para estabilizar el producto a nivel microbiológico y enzimático, y, de este modo, favorecer la conservación de los componentes bioactivos del producto original es una línea de investigación muy novedosa. De entre las tecnologías no térmicas, las altas presiones hidrostáticas son una alternativa interesante frente a los métodos de conservación tradicionales que producen una mayor degradación de los compuestos bioactivos de interés.

Por otra parte, el sector cárnico lleva desde hace años investigando cómo mejorar la composición nutricional de los productos cárnicos mediante la reducción/sustitución de los aditivos sintéticos por otros ingredientes de origen vegetal, debido a los efectos toxicológicos de algunos aditivos sintéticos sobre la salud. Por estos motivos, el principal objetivo de este proyecto de investigación fue el desarrollo de ingredientes bioactivos a partir de orujo de uva blanca y tinta con la finalidad de ser aplicados a productos cárnicos para mejorar su conservación por sus propiedades antioxidantes y antimicrobianas.

Material inicial. Los orujos de uva tinta procedentes del descubado de vinificaciones en tinto de uvas tempranillo. Los orujos de uva blanca proceden de uvas mezcla cayetana, pardina y montúa.

Proceso de valorización:

- Escaldado. Los orujos fueron sometidos a un proceso de escaldado con vapor de agua a 100 ºC durante 1 minuto previamente a su molturación. El tratamiento se llevó a cabo en la planta piloto de Intaex en una escaldadora a vapor Exhauster.

- Molturación. Los orujos se molturaron en equipo Ultra Centrifugal Mill hasta obtener un producto finamente picado. Posteriormente se envasaron en bolsas a vacío.

- Tratamiento con altas presiones. Los orujos se procesaron en un equipo semiindustrial de Hiperbaric (6000/55, Hiperbaric, S.A., Burgos, España) con una vasija con capacidad de 55 L. Se aplicó un tratamiento de 600 MPa durante 5 minutos.

Metodología:

- Análisis microbiológico. Se efectuaron recuentos de los principales grupos microbianos mesófilos (PCA, 30 ºC, 72h), mohos y levaduras (YGC, 25 ºC, 5 días), y enterobacterias (VRBG, 37 ºC, 24-48h). Todos los recuentos microbianos se expresaron como unidades formadoras de colonias (UFC) por g de peso de la muestra (log UFC g-1).

- Contenido total de compuestos fenólicos. La determinación se realizó utilizando el reactivo de Folin–Ciocalteu. Los resultados se expresaron en mg de ácido gálico equivalente (GAE) en 100 g muestra.

- Actividad de la enzima polifenoloxidasa. La actividad de la enzima se cuantificó como porcentaje relativo a la actividad observada en las muestras de control.

Composición centesimal, pH y Aw de los orujos: Los análisis de humedad, proteína y grasa se determinaron conforme la metodología AOAC (2005) y la fibra según el método Southgate modificado (Villanueva, M. J.; Barragán, 1985). El perfil de ácidos grasos se analizó mediante cromatografía de gases-FID.

El proceso de valorización optimizado combina diferentes tratamientos: escaldado, molienda, envasado y procesado mediante alta presión, con la finalidad de estabilizar el orujo (a nivel microbiológico y enzimático). La combinación de estos procesos ha permitido obtener ingredientes bioactivos (D’Arrigo y cols., 2024, Ramírez y cols., 2023), con un elevado contenido en compuestos fenólicos y con actividad antioxidante, que pueden ser incorporados a los productos cárnicos y así mejorar su conservación (Figura 2).

La Tabla 1 resume los cambios en el orujo a nivel de compuestos fenólicos totales, recuentos microbianos y actividad de la enzima polifenol oxidasa. El objetivo del proceso de valorización es mantener al máximo los niveles iniciales de compuestos fenólicos, al tiempo que se reduce la actividad de la enzima polifenoloxidasa y los recuentos de microorganismos.

La tecnología de altas presiones aplicada para la valorización de subproductos debe combinarse en algunos casos (dependiendo de las características de la matriz) con un tratamiento térmico suave de escalado, como es el caso del orujo; ya que la actividad enzimática de la polifenoloxidasa en este subproducto se mantuvo activa tras el tratamiento de alta presión (D’Arrigo y cols., 2024, Ramírez y cols., 2023). Sin embargo, el tratamiento térmico es bastante efectivo para reducir la actividad de esta enzima (Martín-Mateos y cols., 2023). Por este motivo, en este caso se aplicó un tratamiento de escaldado previo al tratamiento de alta presión.

Estudios llevados a cabo en el proyecto (D’Arrigo y cols., 2024, Ramírez y cols., 2023) demuestran que la actividad de la enzima polifenoloxidasa limita el contenido en polifenoles del orujo y, por tanto, su inactivación es clave para mantener altos niveles de compuestos bioactivos. Este factor limita la vida útil de los subproductos por la oxidación de los compuestos fenólicos. Por ello, el proceso de valorización incluye un escaldado inicial del orujo para reducir la actividad de la enzima polifenoloxidasa previo al tratamiento de alta presión.

Otro proceso clave del proceso de valorización optimizado es la molturación del orujo, puesto que este incluye semillas, pulpa, raspón y hollejos. Es muy importante que el producto final quede finamente molido (figura 3) y no se perciba durante la masticación al ser añadido como ingrediente en los productos cárnicos.

Seguidamente, tras el escaldado y la molienda, se aplica el tratamiento de altas presiones hidrostáticas, aunque previamente, el ingrediente debe ser envasado a vacío, para mantener las condiciones higiénico-sanitarias alcanzadas tras el procesado (Figura 2). Las condiciones de tratamiento elegidas han sido 600 MPa/5 min, puesto que permiten una conservación prolongada del producto tras el tratamiento. En estas condiciones se consigue mantener los compuestos fenólicos y del orujo al tiempo que se reduce la carga microbiana (Tabla 1).

Cabe señalar que el proceso de valorización aplicado no necesita la utilización de disolventes ya que no se obtienen “extractos” y permite la completa utilización del subproducto, por tanto, el proceso optimizado no genera residuos y podría considerarse un proceso limpio y sostenible desde el punto de vista medioambiental (D’Arrigo y cols., 2024, Ramírez y cols., 2023). Este proceso permite además obtener un ingrediente con una vida útil prolongada. Puede alcanzar hasta un año en condiciones de refrigeración, y algo menos de tiempo (3-6 meses) a temperatura ambiente (D’Arrigo y cols., 2024; Ramírez y cols., 2023). Este es un aspecto importante ya que el orujo procedente de la vinificación es un subproducto muy estacional y sólo se produce de una vendimia a otra.

El ingrediente natural obtenido a partir del orujo de uva tinta y blanca tiene un pH cercano a 4 y una Aw variable dependiendo del grado de desecación del orujo (Tabla 2). Estos factores permiten que el ingrediente tenga una vida útil larga y, por su acidez y baja humedad, limite de forma natural el crecimiento de microorganismos.

El nivel de fibra suele ser elevado y varía según la proporción de semilla, pulpa, raspón y hollejo. El nivel de grasa es bajo (5-6%) y su origen está principalmente en la semilla. Destaca por su elevado contenido en ácidos grasos poliinsaturados de gran valor nutricional. Ambos ingredientes desarrollados a partir de uva tinta y blanca muestran elevados niveles de compuestos fenólicos con actividad antioxidante. Esto hace que sean muy adecuados para su aplicación como ingrediente/aditivo natural en la elaboración de productos cárnicos.

En general, la aplicación del proceso de valorización optimizado para el orujo ha permitido obtener ingredientes, tanto de uva tinta (var. tempranillo) como de uva blanca (mezcla var. cayetana, pardina y montúa), con elevados niveles de compuestos fenólicos y actividad antioxidante. La aplicación de un proceso de escaldado en los orujos logró la inactivación de la enzima polifenoloxidasa, principal responsable de las reacciones que conllevan a la pérdida de compuestos fenólicos, y por tanto posibilita la conservación de los compuestos bioactivos del orujo.

Con la aplicación de un tratamiento de altas presiones posterior al escaldado, se consiguió la estabilización del producto a nivel microbiológico. De este modo, podemos obtener un ingrediente estable y seguro a nivel microbiológico y enzimático a partir de los orujos. Por tanto, la combinación de los procesos de escaldado y alta presión permitiría desarrollar a partir del orujo de uva tinta y blanca un ingrediente rico en fibra y en compuestos bioactivos para su aplicación en los productos cárnicos.

Autores del artículo: Mª Jesús Martín, Esperanza Valdés, Jonathan Delgado-Adámez, Matilde D’Arrigo, Miriam Sánchez-Ordoñez, Jesús J. García, Rosario Ramírez de CICYTEX (Centro de investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura).

Concepción Ayuso, Ana Isabel Carrapiso de UEx (Universidad de Extremadura, Escuela Ing. Agrarias).

Agradecimientos: Los resultados mostrados se han obtenido gracias al proyecto ‘Valorización de los subproductos de la industria enológica mediante tecnologías alternativas a las convencionales para mejorar la conservación de los productos cárnicos’ (IB20073) financiado por la Junta de Extremadura y Fondos FEDER.