Manitol a partir de excedentes vitivinícolas

O PROJETO BIOVINO PRODUZIU MANITOL A PARTIR DE EXCEDENTES DE MOSTO E BORRAS DE VINHO

O que é o manitol?

O manitol é um poliol com seis átomos de carbono que está naturalmente presente em muitos organismos, como bactérias, fungos, algas, líquens e plantas. Existem várias tecnologias para produzir manitol: a) catálise química a pressão e temperatura altas a partir de misturas de glucose e frutose, b) extração de algas castanhas e freixos e c) produção biológica com microrganismos.

As bactérias heterofermentativas do ácido láctico são capazes de transformar frutose, sacarose, inulina e misturas de frutose-glucose e frutose-sacarose em manitol. Algumas espécies típicas que produzem manitol são Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus intermedius e Lactobacillus fermentum. Para produzirem manitol, estas bactérias precisam de um substrato rico em frutose, uma fonte de azoto orgânico e sais minerais. A principal desvantagem desta rota de biotransformação é o elevado custo dos substratos de frutose utilizados.

Para que serve o manitol?

Este poliol tem diversas aplicações como adoçante e estabilizante na indústria alimentar, graças à sua natureza hipocalórica e não-cariogénica, bem como à sua tolerância por pessoas diabéticas. Além disso, o manitol é frequentemente utilizado com fins médicos e farmacêuticos.

O problema dos excedentes de vinho

Segundo a Organização Internacional da Vinha e do Vinho (OIV), em 2018 a produção mundial de vinho atingiu 29200 milhões de litros, com Espanha e Portugal a ocuparem os 3º e 13º lugares no ranking de produtores, respectivamente. Na campanha de 2020, Espanha dedicou 933107 hectares ao vinhedo, produzindo no total cerca de 4.070 milhões de litros de vinho, enquanto que a quantidade gerada de sumo de uva e mosto foi de cerca de 796 milhões de litros (Ministério Espanhol de Agricultura, Pesca e Alimentação). Nessa mesma campanha, Portugal dedicou 192401 hectares ao vinhedo, produzindo 641 milhões de litros de vinho (Instituto da Vinha e do Vinho, IVV). A União Europeia tentou evitar os excedentes de vinho através de regulamentações legais (Regulamento (CE) n° 1493/1999 do Conselho; Regulamento (CE) n° 479/2008 do Conselho), uma vez que provocam graves desequilíbrios comerciais. Este excedente é normalmente controlado através da sua destilação e armazenagem para utilização como vinho de mesa ou sumo de uva.

O uso de mosto para a biossíntese de manitol pode representar uma oportunidade de negócio, já que permite à indústria vitivinícola oferecer um novo produto final (o manitol) e evitar os problemas associados aos excedentes de vinho e mosto.

O que são as borras de vinho?

As borras são um resíduo líquido e viscoso composto por água e materiais decantados durante a fermentação do vinho. Este resíduo possui também uma quantidade importante de leveduras que equivalem a 1,5% do peso da uva processada. Além disso, contêm cerca de 10 g/L de azoto total (NT), e por isso poderiam utilizar-se como fonte de azoto orgânico para diversos processos microbianos.

Produção de manitol a partir de mosto de uva e borras de vinho

A produção de manitol através da conversão de frutose pura ou misturas de frutose:glucose (2:1) por bactérias do ácido láctico pressupõe um custo elevado, atendendo ao custo da frutose. No entanto, o uso de resíduos ou subprodutos açucarados das indústrias alimentares pode reduzir de forma significativa os custos do processo. O mosto de baixa qualidade e o mosto excedente podem ser matérias primas interessantes para a biossíntese de manitol, uma vez que a concentração total de açúcares no mosto é aproximadamente de 180-220 g/L, com proporções de frutose:glucose perto de 1:1.

No projeto Biovino avaliou-se a viabilidade de produzir manitol à escala laboratorial a partir de dois tipos de mosto: mosto tinto (variedade Garnacha) e mosto branco (variedade Verdejo). Demonstrou-se experimentalmente que a bactéria Lactobacillus intermedius precisava apenas da adição de dois nutrientes ao mosto: extracto de levedura (fonte de azoto) e um sal de manganês. Assim, atingiram-se concentrações de manitol de 69 g/L com o mosto tinto e de 80 g/L com o mosto branco em apenas 48 h.

Além disso, para reduzir ainda mais os custos do processo, o extracto de levedura foi substituído por borras de vinho tinto e borras de vinho branco. As borras de vinho tinto produziram um melhor resultado e conduziram à obtenção de concentrações de manitol de 59 g/L com o mosto tinto e 66 g/L com o mosto branco, em 144 h.

Conclusões

As concentrações de manitol obtidas a partir dos mostos no projeto Biovino são muito promissoras, uma vez que são superiores aos valores observados utilizando outros subprodutos agroalimentares. Além disso, a utilização de borras como fonte de azoto para o processo microbiano pode permitir uma poupança importante no custo dos reagentes. Desta forma, tanto o mosto excedente como as borras de vinho podem ser matérias-primas interessantes para a obtenção de manitol, o que permitiria às cooperativas vitivinícolas e às bodegas ampliar o seu nicho de mercado. No entanto, a implantação de sistemas de biorrefinaria à escala industrial para a produção de manitol com o processo descrito requer ainda a otimização e melhoramento das condições do processo.

Mais informação

Link para o artigo na revista: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112083

Link para o repositório de acesso aberto (prepublicação): https://doi.org/10.5281/zenodo.5091840