Manitol a partir de excedentes vitivinícolas
Producción de manitol a partir de excedentes de mosto y lías de vinificación.
EL PROYECTO BIOVINO HA PRODUCIDO MANITOL A PARTIR DE EXCEDENTES DE MOSTO Y LÍAS DE VINO
¿Qué es el manitol?
El manitol es un poliol de seis átomos de carbono que está presente de manera natural en muchos organismos, como bacterias, hongos, algas, líquenes y plantas. Existen varias tecnologías para producir manitol: a) catálisis química a presión y temperatura altas a partir de mezclas de glucosa y fructosa, b) extracción de algas pardas y fresnos y c) producción biológica con microorganismos.
Las bacterias heterofermentativas del ácido láctico son capaces de transformar fructosa, sacarosa, inulina y mezclas de fructosa-glucosa y fructosa-sacarosa en manitol. Algunas especies típicas que producen manitol son Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus intermedius y Lactobacillus fermentum. Para producir manitol, estas bacterias necesitan un sustrato rico en fructosa, una fuente de nitrógeno orgánico y sales minerales. El principal inconveniente de esta ruta de biotransformación es el elevado coste de los sustratos de fructosa empleados.
¿Para qué sirve el manitol?
Este poliol tiene diversas aplicaciones como edulcorante y estabilizante en la industria alimentaria, gracias a su naturaleza hipocalórica y no cariogénica, así como a su tolerancia por personas diabéticas. Además, el manitol se utiliza frecuentemente con fines médicos y farmacéuticos.
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). España dedicó 933.107 ha al viñedo en 2020, las cuales produjeron unos 4.070 ML de vino y 796 ML de zumo de uva y mosto (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación). En el año 2020, Portugal contaba con 192.401 ha dedicadas al viñedo y 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. El uso de mosto para la biosíntesis de manitol podría representar una oportunidad de negocio, pues permitiría a la industria vitivinícola ofrecer un nuevo producto final (el manitol). Asimismo, se podrían evitar los problemas de mercado relacionados con los excedentes de vino y mosto.
¿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. Están formadas por una cantidad importante de levaduras agotadas y equivalen a un 1,5% del peso de la uva procesada. 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 manitol a partir de mosto de uva y lías de vino
La producción de manitol mediante bacterias del ácido láctico se realiza a partir de fructosa pura o mezclas de fructosa:glucosa (2:1), lo cual supone un coste elevado, debido al precio de la fructosa. Sin embargo, el uso de residuos o subproductos azucarados de las industrias alimentarias podría reducir de manera significativa los costes del proceso. El mosto de baja calidad y el mosto excedente podrían ser materias primas interesantes para la biosíntesis de manitol, como ya se ha mencionado anteriormente. La concentración total de azúcares en el mosto está en torno a 180-220 g/L, con una proporción de fructosa:glucosa cercana a 1:1.
En el proyecto Biovino se evaluó la viabilidad de producir manitol a escala de laboratorio a partir de dos tipos de mosto: mosto tinto (variedad Garnacha) y mosto blanco (variedad Verdejo). Se comprobó experimentalmente que la bacteria Lactobacillus intermedius solamente necesitaba que se adicionasen al mosto dos nutrientes: extracto de levadura (fuente de nitrógeno) y una sal de manganeso. De este modo, se alcanzaron concentraciones de manitol de 69 g/L con el mosto tinto y de 80 g/L con el mosto blanco en apenas 48 h.
Además, para reducir aún más los costes del proceso, el extracto de levadura se sustituyó por lías de vino tinto y lías de vino blanco. Las lías de vino tinto dieron un mejor resultado y condujeron a la obtención de concentraciones de manitol de 59 g/L con el mosto tinto y 66 g/L con el mosto blanco en 144 h.
Conclusiones
Las concentraciones de manitol obtenidas a partir de los dos mostos en el proyecto Biovino son muy prometedoras, ya que son superiores a los valores alcanzados con otros subproductos agroalimentarios. Además, el empleo de lías como fuente de nitrógeno para el proceso microbiano podría permitir un ahorro importante en el coste de los reactivos. Por ello, tanto el mosto excedente como las lías del vino podrían ser materias primas interesantes para la obtención de manitol, lo cual permitiría a las cooperativas vinícolas y a las bodegas ampliar su nicho de mercado. No obstante, antes de que se puedan implantar biorrefinerías donde se aplique este tipo de proceso, aún es necesario perfeccionar el método de operación para llevarlo a escala industrial.
Más información
Enlace al artículo en la revista: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112083
Enlace al repositorio de acceso abierto (prepublicación): https://doi.org/10.5281/zenodo.5091840