Revalorización de residuos vitivinícolas como fuente de conservantes naturales en productos cárnicos

Resumo

Actualmente, los cambios en el estilo de vida y la mayor concienciación por el medioambiente han ocasionado el desarrollo de desafíos para lograr la sostenibilidad de la cadena alimentaria. Para ello, se han promovido políticas y estrategias que permitan alcanzar un elevado rendimiento económico durante las diferentes etapas de producción dentro de un marco sostenible, salvaguardando a la vez el ecosistema. De este modo, uno de los principales retos de la industria agroalimentaria consiste en el aprovechamiento y revalorización de los residuos, particularmente de origen vegetal, que son generados en grandes cantidades a lo largo de la cadena de suministro, y los cuales poseen una elevada riqueza de compuestos con diferentes propiedades de interés. Cabe destacar la industria vitivinícola, cuyas actividades relacionadas con el cultivo de uva (Vitis vinífera) y la elaboración del vino implican que dicha industria sea una de las más extendidas en todo el mundo. Sin embargo, todos los procesos que abarca suponen la formación de elevadas cantidades de residuos procedentes de la poda, vinificación y la práctica tonelera, los cuales podrían ser revalorizados debido a su compleja composición química para la obtención de compuestos con diversas funcionalidades. Para la recuperación de estos compuestos es conveniente llevar a cabo un proceso de extracción que permita su aislamiento de una forma eficaz y selectiva. Existen técnicas convencionales que se han empleado de forma tradicional para la extracción de estos compuestos; no obstante, en los últimos años, están emergiendo nuevas metodologías dirigidas a la minimización de los inconvenientes que presentan estas técnicas convencionales mediante el desarrollo de procesos sostenibles con grandes ventajas económicas. En este sentido, en la Parte I de la presente Tesis Doctoral se muestra una caracterización de la fracción volátil y fenólica, así como de la capacidad antioxidante, de los principales subproductos generados en la industria vitivinícola. Para ello, se han empleado técnicas green como la extracción con líquidos presurizados (PLE) y la extracción con fluidos supercríticos (SFE), además de disolventes GRAS (Generally Recognized as Safe). Previamente, se efectuó un proceso de optimización de cada metodología para la obtención de las mejores condiciones de extracción en función de diferentes factores, para la posterior utilización y caracterización de dichos compuestos de interés. Para llevar a cabo el estudio se emplearon técnicas cromatográficas como CG-MS y UHPLC-ESI-qTOF-MS, así como técnicas espectrofotométricas. En base a los resultados obtenidos, la técnica PLE mostró un buen poder de extracción de compuestos volátiles con una elevada capacidad antioxidante en los subproductos vitivinícolas. Asimismo, los disolventes agua y mezcla etanol/agua (80:20) bajo condiciones subcríticas, utilizados en el proceso de optimización, permitieron la obtención de extractos aromáticos con capacidad antioxidante en la madera de roble, cuya concentración incrementó con la temperatura. Sin embargo, se seleccionó el agua como disolvente para la recuperación de los compuestos de interés debido a sus beneficios para su aplicación en la industria alimentaria. Como resultado, los extractos con agua presurizada de los diferentes subproductos de poda, vinificación y tonelería estudiados mostraron un amplio espectro aromático, siendo las maderas de tonelería las que presentaron una mayor riqueza en compuestos volátiles. Fue notable la capacidad antioxidante, mediante los métodos ABTS y DPPH, que exhibieron todos los subproductos vitivinícolas, principalmente las maderas de roble y las granillas, estando en correlación con su contenido fenólico. Por otro lado, la metodología SFE empleando una mezcla de etanol/agua (50:50) como modificador en la extracción logró unos resultados prometedores para la recuperación de compuestos fenólicos en los subproductos vitivinícolas. De acuerdo con estos hallazgos, la SFE permitió la extracción y caracterización de la fracción fenólica en estas matrices, destacando un mayor contenido de ácidos y aldehídos fenólicos en las maderas de tonelería, mientras que los subproductos de poda y vinificación mostraron más flavan-3-oles y estilbenos en su composición. Gracias a las distinguidas funcionalidades que presentan los subproductos vitivinícolas, la Parte II de este trabajo de investigación consistió en aplicar varias de estas matrices en diferentes derivados cárnicos con el fin de incrementar su vida útil, posibilitando la diversificación de la industria cárnica. Este hecho es debido a que la carne y los derivados cárnicos son ampliamente considerados como una parte fundamental de la dieta, lo que conlleva una relevante importancia del sector cárnico en la industria alimentaria. Sin embargo, estos productos son bastante perecederos a causa de su composición nutricional, lo que implica una elevada susceptibilidad frente a los fenómenos de oxidación (lípidos, proteínas y pigmentos) y el deterioro microbiano, estando en detrimento de sus propiedades nutricionales y organolépticas. Por lo tanto, el empleo de aditivos, principalmente de origen sintético, ha sido comúnmente utilizado para su conservación. No obstante, existe una creciente tendencia hacia la utilización de conservantes naturales, sobre todo de fuentes vegetales, ya que se han demostrado sus propiedades funcionales. Además, el elevado contenido de colesterol y grasas saturadas que pueden poseer los derivados cárnicos ha motivado el desarrollo de nuevos productos más saludables y funcionales, que muestren una imagen más atractiva del sector cárnico, contemplando las necesidades de los consumidores. En este sentido, los subproductos vitivinícolas se plantean como una alternativa natural para la conservación de derivados cárnicos frente a un aditivo habitual, el ascorbato sódico, modificando a su vez las propiedades sensoriales de forma positiva, lo que conlleva la oportunidad de desarrollar nuevos productos con un valor añadido. Para llevar a cabo las diferentes experiencias, se realizaron diversas determinaciones físico-químicas, análisis microbiológicos, análisis instrumentales mediante CG-MS y análisis sensorial. La sustitución del ascorbato sódico por las diferentes matrices vitivinícolas supuso un incremento de la vida útil en los derivados cárnicos estudiados, además de la detección de atributos de olor y sabor distinguidos, apreciados de forma positiva por los catadores. El extracto de madera de roble aplicado en hamburguesas de cerdo aumentó su contenido fenólico y la capacidad antioxidante. En consecuencia, redujo la oxidación lipídica y la concentración de los compuestos volátiles derivados de dicha oxidación. Asimismo, se observó un efecto antimicrobiano empleando las concentraciones más elevadas, y las propiedades sensoriales se vieron mejoradas debido a la aparición de nuevas notas sensoriales de especias dulces y roble. Un comportamiento similar fue mostrado tras la adición de lías de vino, en este caso aplicadas en hamburguesas de ciervo. Además, las lías protegieron frente a la oxidación proteica (no estudiada en la experiencia anterior), manteniendo la concentración de los aldehídos, originados en la oxidación lipídica. Las lías aportaron nuevos atributos de olor y sabor descritos como brandy/pasas y vino. Por otro lado, la utilización de extractos de raspón y sarmiento en un sistema modelo de carne de cerdo cocida exhibió una disminución de la oxidación lipídica y proteica a causa del elevado contenido en compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante, especialmente en las muestras con sarmiento. De este modo, los compuestos volátiles procedentes de las reacciones de oxidación sufrieron una drástica reducción, impidiendo la percepción a rancio en dichas muestras, pero aparecieron otras notas sensoriales como herbáceo y amaderado. La adición de levadura seca inactiva en el salchichón curado mantuvo los parámetros físico-químicos y los recuentos microbianos, permitiendo un proceso de maduración típico de este tipo de derivados cárnicos. No obstante, se observó un comportamiento similar a lo observado en las experiencias anteriores, reduciendo los valores de la oxidación lipídica y proteica y manteniendo estable el contenido fenólico y la capacidad antioxidante a lo largo del proceso. Asimismo, utilizando las concentraciones más elevadas se vieron disminuidos los compuestos volátiles relacionados con la oxidación de los lípidos. Se detectó un nuevo atributo descrito como pan/levadura, cuyas diferencias no fueron apreciadas por los consumidores en la calidad global del producto. Por lo tanto, la revalorización de subproductos vitivinícolas podría suponer una opción competitiva en la industria alimentaria para la obtención de compuestos volátiles y fenólicos con una elevada capacidad antioxidante, pudiendo ser extraídos mediante técnicas sostenibles y etanol o agua como disolventes. En consecuencia, su aplicación como conservantes en diferentes derivados cárnicos implica la mejora de la vida útil y el desarrollo de nuevos productos con propiedades funcionales que puedan ser de interés en un mercado cada vez más exigente.