Obtención de productos de alto valor añadido a partir de residuos de la vid y de la industria vinícola

Resumen

RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE Dª María del Pilar Delgado de la Torre OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO A PARTIR DE DESECHOS DE LA VID Y DE LA INDUSTRIA VINÍCOLA El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis: 1. Introducción o motivación de la tesis La finalidad de la investigación desarrollada es, en primer lugar, obtener una información analítica lo más completa posible sobre desechos de la vid y de la industria vinícola que han suscitado poco o nulo interés hasta la fecha: Los sarmientos y las lías de vinificación. En segundo lugar se pretende aprovechar los desechos de la forma más racional posible que se deduzca de su composición y características analíticas. Los objetivos que motivaron la realización de la tesis fueron diferentes en función de la materia de estudio: 1. El estudio en profundidad de los métodos existentes para el análisis de la fracción polar y de polaridad media de la fracción volátil de los sarmientos de vid y de las virutas comerciales de roble considerando las características y las propiedades de las diferentes familias que las componen. 2. El estudio sensorial y la caracterización de un vino tinto envejecido en presencia de virutas comerciales de roble o de sarmientos de vid. 3. Optimización de métodos de análisis orientado y global para la identificación y cuantificación de compuestos con potencial nutracéutico en lías de vinificación y en el vino embebido en ellas. 2. Contenido de la investigación El contenido de la investigación presentada ha implicado: i) Adquirir una formación suficiente sobre las vías de obtención de los compuestos de interés a partir de las materias primas consideradas. ii) Comparar métodos basados en diferentes técnicas de extracción (más propiamente de lixiviación) para obtener compuestos de interés existentes en sarmientos de forma efectiva y rápida. iii) Conocer las semejanzas y diferencias de composición entre los sarmientos pertenecientes 18 cultivares de vid y 5 variedades de virutas de roble a través de los perfiles de sus extractos obtenidos mediante cromatografía líquida¿detección de masas en la modalidad de tiempo de vuelo (LC¿TOF/MS). iv) Evaluar de forma comparativa los componentes de los extractos de sarmientos y de virutas de roble obtenidos mediante líquidos sobrecalentados, utilizando como herramienta analítica un cromatógrafo de gases conectado a un detector de masas de trampa de iones (GC¿IT/MS) y el pertinente tratamiento quimiométrico de los datos obtenidos. v) Establecer semejanzas y diferencias en los perfiles de volátiles de los sarmientos y los de las virutas de roble utilizando las muestras sólidas en un dispositivo de espacio de cabeza calentado a diferentes temperaturas (entre 120 y 200 ºC) y a diferentes tiempos de tostado. vi) Conocer los datos proporcionados por un excelente panel de cata con respecto a un vino envejecido en presencia de sarmientos de la vid o virutas de roble, así como tratarlos, presentar los resultados de la actuación y ratificar/desmitificar/ampliar la información proporcionada por el panel de cata mediante el correspondiente estudio analítico utilizando un equipo GC¿IT/MS. vii) Realizar una identificación tentativa de los componentes de las lías procedentes de 18 bodegas, tanto de la fracción sólida y seca como del vino embebido en el sólido. Identificar, mediante LC¿TOF/MS, los compuestos representativos de las lías secas y el vino embebido en ellas y realizar un análisis estadístico para constatar el grado de similitud de ambas fracciones con vistas a una explotación conjunta de ambas o separada. viii) Llevar a cabo un estudio más concreto y exhaustivo de los componentes considerados de mayor interés en las lías (a saber, antocianidinas, proantocianidinas y antocianinas), mediante acoplamiento de una estación automatizada de extracción en fase sólida con un LC y un MS. Suplir la ausencia de patrones comerciales para muchos de estos compuestos mediante la aplicación de métodos de adquisición de datos basados en la versatilidad del triple cuadrupolo para confirmar su presencia. 3. Conclusión La investigación ha permitido: -El desarrollo de la metodología más apropiada para la caracterización de las fracciones polar y de polaridad media, de la fracción volátil de los sarmientos de vid y de las virutas comerciales de roble, teniendo en cuenta el tipo de muestra, ha llevado a demostrar que: a) En el caso de compuestos polares y de polaridad media de ambas matrices, la extracción mediante líquidos sobrecalentados es mucho más eficaz que la asistida por otras energías; b) el perfil de compuestos polares y de polaridad media de los extractos de sarmientos de vid es similar al perfil de las virutas de roble comerciales que se utilizan en el proceso de envejecimiento del vino; c) el contenido total de fenoles (determinado mediante el método de Folin-Ciocalteu) y la medida de la capacidad antioxidante de los extractos (determinada mediante el ensayo ORAC) se relacionan directamente con el contenido de compuestos fenólicos individuales. -La comparación de la fracción volátil de distintas variedades de sarmientos de vid y de virutas de roble ha llevado a concluir que: a) La extracción mediante líquidos sobrecalentados proporciona extractos muy ricos en compuestos volátiles de interés; b) tanto la fracción volátil de extractos de sarmientos y de virutas de roble, como la fracción aromática obtenida por tostado de ambos materiales y el análisis del espacio de cabeza obtenido son muy similares, siendo ambas muy abundantes en compuestos muy apreciados desde el punto de vista enológico. -Los sarmientos de vid son residuos muy abundantes y con escaso o nulo valor económico que pueden considerarse una posible fuente de compuestos de interés. La identificación mediante análisis por LC¿MS/MS y GC¿MS de los compuestos que componen las distintas fracciones de los sarmientos de vid muestran su similitud con las virutas de roble, actualmente utilizadas en el proceso de envejecimiento del vino, por lo que son susceptibles de ser utilizadas para tal fin. - El estudio de un vino tinto envejecido en presencia de virutas comerciales de roble o de sarmientos de la vid, ha permitido concluir que: a) Los sarmientos de la vid producen vinos con buenas características sensoriales y con bouquets ligeramente diferentes a los obtenidos en presencia/-ausencia de virutas de roble. El desarrollo de métodos de comparación multivariante permitió establecer semejanzas entre los vinos obtenidos en función de las condiciones de envejecimiento, poniendo de manifiesto qué sarmientos proporcionan al vino características similares o diferentes a las que confiere el envejecimiento en o con madera de roble, lo que permite utilizar los primeros para conseguir en el envejecimiento un perfil tradicional o innovador. b) La comparación del perfil de los vinos obtenido mediante GC¿MS y el apropiado uso de las correspondientes herramientas analíticas permitió elucidar las diferencias significativas en cuanto a la composición de los vinos obtenidos, por lo que se puede concluir que a medida que aumentó el tiempo de envejecimiento del vino hubo una mayor concentración en compuestos muy apreciados organolépticamente en aquellos vinos que se trataron con virutas de roble, no siendo la diferencia significativa con los envejecidos en presencia de sarmientos para los vinos envejecidos a tiempos más cortos. - El análisis no orientado de extractos de lías de vinificación por LC¿MS/MS en modo de alta resolución ha proporcionado el perfil de compuestos polares y de polaridad media de lías, así como la identificación de las entidades moleculares más representativas mediante comparación de espectros MS/MS, con lo que se han identificado 70 compuestos, todos ellos de gran interés. - La anterior estrategia analítica permitió la comparación de los perfiles de compuestos polares y de polaridad media de las lías de vinificación con los obtenidos de los correspondientes vinos embebidos, poniendo de manifiesto que: a) Los extractos de lías secas son mucho más ricos en compuestos de polaridad media que los vinos embebidos, lo que se explica por el carácter adsorbente de las lías. A pesar de poseer una gran cantidad de compuestos comunes, hay diferencias significativas en la composición de cada fracción, ambas son ricas en compuestos de interés desde el punto de vista nutracéutico. - El análisis del contenido en antocianinas, antocianidinas y proantocianidinas de extractos de lías de vinificación y de vinos embebidos en ellas mediante un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo (QqQ) en sus distintas modalidades de trabajo ha mostrado que: a) La sensibilidad, selectividad y precisión de la espectrometría de masas la convierten en una técnica clave para el análisis confirmatorio y cuantitativo de antocianinas, antocianidinas y proantocianidinas, aún en ausencia de patrones analíticos, siendo la versatilidad del triple cuadrupolo en sus distintas modalidades de trabajo (¿data dependent methods¿) clave para este fin; b) el uso de un sistema automatizado de SPE acoplado a un equipo de LC¿MS/MS permite mejorar la detección de antocianos de forma limpia, sencilla y muy reproducible, eliminando los problemas derivados de trabajar con una matriz tan compleja como las lías de vinificación.