Las tecnologías no térmicas de procesado de alimentos son cada vez más habituales en las diferentes industrias alimentarias, y en concreto en el sector enológico, por su versatilidad, potencial, eficacia, sostenibilidad ambiental y respeto a las características nutricionales y sensoriales del alimento. Dentro de ellas, se contemplan técnicas como: Altas Presiones Hidrostáticas (HHP), Ultra Homogeneización a Alta Presión (UHPH), Campos Eléctricos Pulsados (PEF), Radiación Ultravioleta (UV), Luz Pulsada (PL), Irradiación con electrones acelerados (βIrrad), Ultrasonidos (US), Plasmas Fríos (CP) (Morata et al., 2017, Morata et al., 2021, Morata et al., 2023, Comuzzo et al., 2023). Dependiendo de la tecnología se puede aplicar a: uva, antes o después de estrujar, a mosto, o a vinos. Su uso está dirigido a mejorar la extracción (antocianos, taninos, aromas, polisacáridos), eliminar o reducir microbiota nativa facilitando la implantación de cultivos iniciadores emergentes (levaduras no-Saccharomyces y bacterias no-Oencoccus), mejorar biotecnologías de fermentación (coinoculaciones levadura-bacteria), controlar enzimas oxidativas, o modular/acelerar procesos de crianza y envejecimiento de vinos (oxidativos o crianza sobre lías) (Morata et al., 2017, Morata et al., 2021, Comuzzo et al., 2023). La Tabla 1 condensa los principales parámetros, condiciones y características de procesado de estas tecnologías emergentes no térmicas (Morata et al., 2017, Gómez-López et al., 2021).
En la actualidad el uso de HHP, US, UHPH, y PEF está aprobado por la OIV para aplicaciones de uso enológico, para mejorar la extracción (RESOLUTION OIV-OENO 594A-2019, RESOLUTION OIV-OENO 616-2019, RESOLUTION OIV-OENO 634-2020) y en algunos casos para controlar la carga microbiana (RESOLUTION OIV-OENO 594A-2019, RESOLUTION OIV-OENO 594B-2020), por lo que se pueden utilizar como prácticas enológicas aceptadas. Además, diversas compañías a nivel nacional e internacional están implicadas en el desarrollo y optimización de equipos que aplican estas tecnologías en el procesado de la uva, del mosto, o en el tratamiento de los vinos.
Estas tecnologías tienen como punto en común ser no térmicas provocando su utilización, en las condiciones descritas, modificaciones muy pequeñas de la temperatura de la uva, mosto o vino, y por tanto teniendo un impacto sensorial muy pequeño en el color, aroma y sabor. Distintos estudios han revisado su efecto protector sobre antocianos, terpenos, tioles (Morata et al., 2017, 2021, 2023). Por otra parte, la mayoría de estas técnicas (HHP, UHPH, PEF, US, βIrrad) producen distorsiones a nivel molecular en la pared y membrana de las células de tejidos vegetales y de sus estructuras subcelulares facilitando la extracción de antocianos, taninos, y aromas varietales. Estos efectos se producen por diferentes mecanismos, dependiendo de la técnica, como compresión-descompresión, impacto, esfuerzos cortantes, turbulencia o cavitación que promueven la rotura, permeación o poración de envueltas celulares, y globalmente suponen una aceleración de la maceración. Esto permite extracciones significativas en tiempos de minutos.
Además, la mayoría de ellas (HHP, UHPH, PEF, βIrrad, UV, LP, CP) tienen un buen potencial antimicrobiano y pueden utilizarse para pasteurizar (en algunos casos esterilizar) uvas, mostos o vinos. Se consigue de este modo una mejor implantación de inóculos de levaduras Saccharomyces, y el uso de biotecnologías especiales como las coinoculaciones levadura-bacteria o el uso de no-Saccharomyces. Adicionalmente algunas de estas tecnologías (UHPH) tienen capacidad de inactivación de enzimas oxidativas (PPO) con lo cual permiten ser opciones interesantes para sustituir al SO2, total o parcialmente.
El presente monográfico sobre tecnologías emergentes no térmicas recopilará una serie de artículos de revisión realizados por expertos con experiencia amplia a nivel de laboratorio y de su implementación a escala industrial. Los siguientes temas estarán incluidos:
-Aplicaciones de la Homogeneización a Presión Ultra Alta (UHPH) en enología. Antonio Morata et al. UPM
-Ultrasonidos de alta potencia, una tecnología innovadora y versátil de fácil implantación en bodegas. Encarna Gómez et al. UMu
-Los pulsos eléctricos de alto voltaje: una herramienta para mejorar la competitividad de las bodegas. Javier Raso et al. UniZar
-Aplicación de Plasma Atmosférico Frio en la elaboración de vinos. Ana Rosa Gutiérrez et al. UR
-Altas presiones hidrostáticas para acelerar la maceración, mejorar la implantación y reducir el SO2. Antonio Morata et al. UPM
Referencias
Morata, A., Loira, I., Vejarano, R., González Chamorro, C., Callejo, M. J., Suárez-Lepe, J. A.: “Emerging preservation technologies in grapes for winemaking”. Trends in Food Science & Technology, 2017, 67, 36-43. http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2017.06.014
Morata, A., Escott, C., Loira, I., López, C., Palomero, F., González, C.: “Emerging Non-thermal Technologies for the Extraction of Grape Anthocyanins”. Antioxidants, 2021, 10, 1863. https://doi.org/10.3390/antiox10121863
Morata, A., del Fresno, J. M., Gavahian, M., Guamis, B., Palomero, F., López, C.: “Effect of HHP and UHPH High-Pressure Techniques on the Extraction and Stability of Grape and Other Fruit Anthocyanins”. Antioxidants, 2023, 12, 1746. https://doi.org/10.3390/antiox12091746
Comuzzo, P., del Fresno, J. M., Voce, S., Loira, I., Morata, A.: “Emerging biotechnologies and non-thermal technologies for winemaking in a context of global warming”. Front. Microbiol. 2023, 14, 1273940. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1273940
Gómez-López, V. M., Pataro, G., Tiwari, B., Gozzi, M., Meireles, M. Á. A., Wang, S., Guamis, B., Pan, Z., Ramaswamy, H., Sastry, S., Kuntz, F., Cullen, P. J., Vidyarthi, S. K., Ling, B., Quevedo, J. M., Strasser, A., Vignali, G., Veggi, P. C., Gervilla, R., Kotilainen, H. M., Pelacci, M., Viganó, J., Morata, A.: “Guidelines on reporting treatment conditions for emerging technologies in food processing”. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2021, 62, 5925-5949. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1895058
Morata, A., Loira, I., Vejarano, R., Bañuelos, M. A., Sanz, P. D., Otero, L., Suárez-Lepe, J. A.: “Grape processing by high hydrostatic pressure: effect on microbial populations, phenol extraction, and wine quality”. Food and Bioprocess Technology, 2015, 8, 277-286. http://dx.doi.org/10.1007/s11947-014-1405-8
Morata, A., Guamis, B.: “Use of UHPH to Obtain Juices With Better Nutritional Quality and Healthier Wines With Low Levels of SO2”. Front. Nutr. 2020, 7, 598286. http://dx.doi.org/10.3389/fnut.2020.598286
Puértolas, E., López, N., Condón, S., Álvarez, I., Raso, J.: “Potential applications of PEF to improve red wine quality”. Trends in Food Science & Technology, 2010, 21, 247-255. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2010.02.002
Feng, Y., Yang, T., Zhang, Y., Zhang, A., Gai, L., Niu, D.: “Potential applications of pulsed electric field in the fermented wine industry.” Front. Nutr. 2022, 9, 1048632. http://dx.doi.org/10.3389/fnut.2022.1048632
Rizzotti, L., Levav, N., Fracchetti, F., Felis, G. E., Torriani, S.: “Effect of UV-C treatment on the microbial population of white and red wines, as revealed by conventional plating and PMA-qPCR methods”. Food Control, 2015, 47, 407-412. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.07.052
Santamera, A., Escott, C., Loira, I., del Fresno, J.M., González, C., Morata, A.: “Pulsed Light: Challenges of a Non-Thermal Sanitation Technology in the Winemaking Industry”. Beverages, 2020, 6, 45. https://doi.org/10.3390/beverages6030045
Escott, C., Vaquero, C., del Fresno, J.M., Bañuelos, M. A., Loira, I., Han, S.-y., Bi, Y., Morata, A., Suárez-Lepe, J. A.: ”Pulsed Light Effect in Red Grape Quality and Fermentation”. Food Bioprocess Technol. 2017, 10, 1540–1547. https://doi.org/10.1007/s11947-017-1921-4
Morata, A., Bañuelos, M.A., Tesfaye, W., Loira, I., Palomero, F., Benito, S., Callejo, M. J., Villa, A., González, M. C., Suárez-Lepe, J.A.: “Electron Beam Irradiation of Wine Grapes: Effect on Microbial Populations, Phenol Extraction and Wine Quality”. Food Bioprocess Technol. 2015, 8, 1845–1853. https://doi.org/10.1007/s11947-015-1540-x
Natolino, A., Celotti, E.: “Ultrasound treatment of red wine: Effect on polyphenols, mathematical modeling, and scale-up considerations”. LWT, 2022, 154, 112843. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112843
Gavahian, M., Manyatsi, T. S., Morata, A., Tiwari, B. K.: “Ultrasound-assisted production of alcoholic beverages: From fermentation and sterilization to extraction and aging”. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2022, 21, 5243–5271. https://doi.org/10.1111/1541-4337.13043
Sainz-García, E., López-Alfaro, I., Múgica-Vidal, R., López, R., Escribano-Viana, R., Portu, J., Alba-Elías, F., González-Arenzana, L.: “Effect of the Atmospheric Pressure Cold Plasma Treatment on Tempranillo Red Wine Quality in Batch and Flow Systems”. Beverages, 2019, 5, 50. https://doi.org/10.3390/beverages5030050
