Aplicación de la extracción con agua subcrítica para la valoración del orujo de vinificación
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Título: Aplicación de la extracción con agua subcrítica para la valoración del orujo de vinificación
Autor: Sáez Montesinos, Ana María
Resumen:
[ES] En el contexto actual, la industria alimentaria emerge como el sector manufacturero predominante en la Unión Europea, contribuyendo con el 14,3% de los ingresos totales. España, con su extensa superficie de viñedos, se destaca como un actor significativo en este ámbito. A pesar de los desafíos climáticos, la producción vinícola en el período 2022 - 2023 experimentó un aumento con respecto a la temporada anterior, generando anualmente entre 2 y 3 millones de toneladas de residuos, siendo los orujos de uva el subproducto principal (62%). La gestión sostenible de estos residuos se ha vuelto esencial para avanzar hacia una economía circular y abordar los desafíos medioambientales mediante la contribución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) como parte de la Agenda 2030. La relevancia de los orujos de uva se encuentra en su elevado contenido de compuestos fenólicos, que poseen amplias propiedades bioactivas como la capacidad antioxidante. En línea con los principios de la Química Sostenible, se propone la extracción con agua subcrítica como una técnica innovadora para el fraccionamiento y valorización del orujo. Para ello, se estudió el proceso de extracción a diferentes temperaturas (120, 140 y 160 ºC), analizando los rendimientos, y los contenidos en fenoles y antocianos y capacidad antioxidante de los extractos y residuos de extracción, en comparación con los valores de la materia prima. Los mejores resultados se obtuvieron a 120 °C y 1,3 bar. Los extractos presentaron un rendimiento destacado de 61 g /100 g de sólidos de orujo, una riqueza fenólica de 4,1 g GAE/100 g de extracto y una capacidad antioxidante equiparable a la de antioxidantes típicos puros como el ácido ascórbico o el α-tocoferol. Adicionalmente, el residuo resultante de este proceso (38 g/100 g de sólidos de orujo) se presenta como un subproducto valioso, caracterizado por un alto contenido de fibras y un considerable contenido fenólico (10 g GAE/100 g de residuo) y alta capacidad antioxidante. Por tanto, el fraccionamiento del orujo con agua subcrítica a 120 ºC permitió la obtención de ingredientes de alto valor; uno soluble y otro rico en fibras insolubles, ambos con gran potencial para su aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica o cosmética, subrayando la viabilidad y sostenibilidad del proceso sin utilización de solventes tóxicos.
[EN] In the current context, the food industry emerges as the predominant manufacturing sector in the European Union, contributing 14,3% of total revenues. Spain, with its extensive vineyard area, stands out as a significant contributor in this field. Despite climatic challenges, wine production in the period 2022-2023 experienced an increase compared to the previous season, generating between 2 and 3 million tonnes of waste annually, with grape marc being the main by-product (62%). Sustainable management of this waste has become essential to move towards a circular economy and address environmental challenges by contributing to the Sustainable Development Goals (SDGs) as part of the 2030 Agenda. The relevance of grape pomace lies in its high content of phenolic compounds, which possess broad bioactive properties such as antioxidant capacity. In line with the principles of Sustainable Chemistry, subcritical water extraction is proposed as an innovative technique for the fractionation and valorisation of grape pomace. To this end, the extraction process was studied at different temperatures (120, 140 and 160 ºC), analysing the yields, phenol and anthocyanin contents and antioxidant capacity of the extracts and extraction residues, in comparison with the values of the raw material. The best results were obtained at 120 °C and 1,3 bar. The extracts showed an outstanding yield of 61 g/100 g pomace solids, a phenolic richness of 4,1 g GAE/100 g extract and an antioxidant capacity comparable to that of typical pure antioxidants such as ascorbic acid or α-tocopherol. Additionally, the residue resulting from this process (38 g/100 g pomace solids) is presented as a valuable by-product, characterised by a high fibre content and a considerable phenolic content (10 g GAE/100 g residue) and high antioxidant capacity. Therefore, fractionation of the pomace with subcritical water at 120 ºC allowed for obtaining high value ingredients; one soluble and the other rich in insoluble fibres, both with great potential for application in the food, pharmaceutical or cosmetic industry, underlining the viability and sustainability of the process without the use of toxic solvents.
[ES] En el contexto actual, la industria alimentaria emerge como el sector manufacturero predominante en la Unión Europea, contribuyendo con el 14,3% de los ingresos totales. España, con su extensa superficie de viñedos, se destaca como un actor significativo en este ámbito. A pesar de los desafíos climáticos, la producción vinícola en el período 2022 - 2023 experimentó un aumento con respecto a la temporada anterior, generando anualmente entre 2 y 3 millones de toneladas de residuos, siendo los orujos de uva el subproducto principal (62%). La gestión sostenible de estos residuos se ha vuelto esencial para avanzar hacia una economía circular y abordar los desafíos medioambientales mediante la contribución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) como parte de la Agenda 2030. La relevancia de los orujos de uva se encuentra en su elevado contenido de compuestos fenólicos, que poseen amplias propiedades bioactivas como la capacidad antioxidante. En línea con los principios de la Química Sostenible, se propone la extracción con agua subcrítica como una técnica innovadora para el fraccionamiento y valorización del orujo. Para ello, se estudió el proceso de extracción a diferentes temperaturas (120, 140 y 160 ºC), analizando los rendimientos, y los contenidos en fenoles y antocianos y capacidad antioxidante de los extractos y residuos de extracción, en comparación con los valores de la materia prima. Los mejores resultados se obtuvieron a 120 °C y 1,3 bar. Los extractos presentaron un rendimiento destacado de 61 g /100 g de sólidos de orujo, una riqueza fenólica de 4,1 g GAE/100 g de extracto y una capacidad antioxidante equiparable a la de antioxidantes típicos puros como el ácido ascórbico o el α-tocoferol. Adicionalmente, el residuo resultante de este proceso (38 g/100 g de sólidos de orujo) se presenta como un subproducto valioso, caracterizado por un alto contenido de fibras y un considerable contenido fenólico (10 g GAE/100 g de residuo) y alta capacidad antioxidante. Por tanto, el fraccionamiento del orujo con agua subcrítica a 120 ºC permitió la obtención de ingredientes de alto valor; uno soluble y otro rico en fibras insolubles, ambos con gran potencial para su aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica o cosmética, subrayando la viabilidad y sostenibilidad del proceso sin utilización de solventes tóxicos.
[EN] In the current context, the food industry emerges as the predominant manufacturing sector in the European Union, contributing 14,3% of total revenues. Spain, with its extensive vineyard area, stands out as a significant contributor in this field. Despite climatic challenges, wine production in the period 2022-2023 experienced an increase compared to the previous season, generating between 2 and 3 million tonnes of waste annually, with grape marc being the main by-product (62%). Sustainable management of this waste has become essential to move towards a circular economy and address environmental challenges by contributing to the Sustainable Development Goals (SDGs) as part of the 2030 Agenda. The relevance of grape pomace lies in its high content of phenolic compounds, which possess broad bioactive properties such as antioxidant capacity. In line with the principles of Sustainable Chemistry, subcritical water extraction is proposed as an innovative technique for the fractionation and valorisation of grape pomace. To this end, the extraction process was studied at different temperatures (120, 140 and 160 ºC), analysing the yields, phenol and anthocyanin contents and antioxidant capacity of the extracts and extraction residues, in comparison with the values of the raw material. The best results were obtained at 120 °C and 1,3 bar. The extracts showed an outstanding yield of 61 g/100 g pomace solids, a phenolic richness of 4,1 g GAE/100 g extract and an antioxidant capacity comparable to that of typical pure antioxidants such as ascorbic acid or α-tocopherol. Additionally, the residue resulting from this process (38 g/100 g pomace solids) is presented as a valuable by-product, characterised by a high fibre content and a considerable phenolic content (10 g GAE/100 g residue) and high antioxidant capacity. Therefore, fractionation of the pomace with subcritical water at 120 ºC allowed for obtaining high value ingredients; one soluble and the other rich in insoluble fibres, both with great potential for application in the food, pharmaceutical or cosmetic industry, underlining the viability and sustainability of the process without the use of toxic solvents.
URI: http://hdl.handle.net/10251/203169
Fecha: 2024-03-28
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ETSIAMN - Trabajos académicos [3278]
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural