Ácido succínico a partir de subproductos vitivinícolas
Producción de ácido succínico a partir de sarmientos de poda y mosto excedente.
EL PROYECTO BIOVINO CONSIGUE PRODUCIR ÁCIDO SUCCÍNICO A PARTIR DE SARMIENTOS DE PODA Y MOSTO EXCEDENTE
¿Qué es el ácido succínico?
El ácido succínico es un ácido orgánico dicarboxílico de cuatro átomos de carbono que está presente en la naturaleza en frutas, hongos, bebidas fermentadas y en la resina del ámbar naranja. Este ácido se puede obtener mediante procesos petroquímicos y también utilizando microorganismos en procesos de fermentación. Algunas bacterias del rumen, como Actinobacillus succinogenes y Basfia succiniproducens, son capaces de transformar diversos azúcares en ácido succínico.
¿Para qué sirve el ácido succínico?
El ácido succínico se utiliza como detergente, anticorrosivo, acidulante alimentario, ingrediente de fármacos y materia prima en la industria química.
Los sarmientos de poda: un subproducto vitivinícola lignocelulósico
Los sarmientos son el subproducto vitivinícola más importante en cuanto a volumen generado, pues representan el 93% de los residuos sólidos originados en la viticultura y su producción asciende a 1,4-2,0 t/ha. En el año 2020, España dedicó 933.107 ha al viñedo (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación), mientras que Portugal contaba con 192.401 ha (Instituto da Vinha e do Vinho, IVV). España y Portugal ocupan los puestos primero y décimo a nivel mundial, respectivamente, en términos de área dedicada al cultivo vitivinícola (FAO, 2019).
Los sarmientos, como biomasa vegetal lignocelulósica, están constituidos principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa y la hemicelulosa son fibras de naturaleza polisacarídica, es decir, se trata de largas cadenas de moléculas de azúcares. Los eslabones de estas cadenas se pueden separar mediante un pretratamiento físico-químico o enzimático, liberando así los azúcares que las componenen (glucosa, xilosa, arabinosa, etc.).
El problema de los excedentes de vino
La producción mundial de vino alcanzó los 29.200 ML en 2018, de acuerdo con la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV). En la campaña de 2020, España generó unos 4.070 ML de vino y 796 ML de zumo de uva y mosto (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación) y Portugal produjo 641 ML de vino (Instituto da Vinha e do Vinho, IVV). Según los informes de la FAO, en 2018, España era el tercer productor mundial de vino y Portugal era el decimotercero. La Unión Europea ha intentado evitar los excedentes de vino mediante regulaciones legales (Reglamento (CE) n° 1493/1999 del Consejo; Reglamento (CE) n° 479/2008 del Consejo), porque provocan importantes desequilibrios comerciales. Este excedente se suele gestionar mediante destilación controlada y almacenamiento para vino de mesa o zumo de uva.
¿Qué son las lías del vino?
Las lías son un residuo líquido y viscoso compuesto de agua y de los materiales decantados durante la fermentación del vino. Equivalen a un 1,5% del peso de la uva procesada y están formadas por una cantidad importante de levaduras agotadas. Contienen en torno a 10 g/L de nitrógeno total (NT), por lo que podrían utilizarse como fuente de nitrógeno orgánico para diversos procesos microbianos.
Producción de ácido succínico a partir de sarmientos y mosto excedente
En el proyecto Biovino se evaluó la producción de ácido succínico a partir de sarmientos de poda y mosto tinto utilizando dos especies de bacterias: Actinobacillus succinogenes y Basfia succiniproducens.
Los sarmientos se sometieron a un pretratamiento ácido y a una hidrólisis enzimática para obtener un caldo con 35-40 g/L de azúcares. Ambos microorganismos produjeron 18-21 g/L de ácido succínico a partir de este hidrolizado en 120 h, lo cual es insuficiente desde el punto de vista industrial.
Por el contrario, la fermentación del mosto con A. succinogenes resultó muy exitosa. En condiciones óptimas (usando extracto de levadura como fuente de nitrógeno para las bacterias), se produjeron 89 g/L de ácido succínico en 96 h, con un consumo de azúcares del 97%. Asimismo, se probó el uso de lías de vino tinto y lías de vino blanco como fuentes de nitrógeno alternativas al extracto de levadura, pero se obtuvieron resultados insatisfactorios.
Conclusiones
Los sarmientos no parecen una biomasa adecuada para la biosíntesis de ácido succínico a nivel industrial, dada la baja concentración final de producto en el caldo de fermentación, lo que exigiría costosos procesos de recuperación. Sin embargo, el mosto excedente es una materia prima muy prometedora para la producción de ácido succínico mediante fermentación. Aunque las circunstancias actuales de los mercados no permiten la viabilidad económica del bioproceso de producción de ácido succínico a partir de mosto excedente, la situación podría cambiar en el futuro en función de la evolución de los precios y de las tecnologías disponibles.
Más información
Enlace al artículo en la revista: https://doi.org/10.1007/s00253-022-12063-1.
Enlace al repositorio de acceso abierto (prepublicación): https://doi.org/10.5281/zenodo.6882486.