Evaluación de la tecnología de pulsos eléctricos de alto voltaje para la mejora de distintos procesos de extracción

Resumen

La extracción de compuestos de interés del interior celular tanto de células vegetales como de microorganismos es un proceso que ocurre en muchas operaciones de la industria alimentaria y biotecnológica. La presencia de una membrana citoplasmática intacta que actúa como una barrera semipermeable dificulta la salida de estos compuestos. Existe un interés industrial en aumentar la velocidad de extracción y, como consecuencia, en reducir el tiempo de procesado con objeto de incrementar la productividad, mejorar la conservación de las propiedades físico-químicas y nutricionales de los compuestos y reducir los costes de procesado. Se ha demostrado que la tecnología de los Pulsos Eléctricos de Alto Voltaje (PEAV) es una técnica efectiva y poco costosa energéticamente para aumentar la permeabilidad de las membranas celulares sin incrementar la temperatura. Este aumento de la permeabilidad de las membranas provocado por los PEAV se denomina electroporación y es consecuencia de la formación de poros en la membrana citoplasmática de la célula. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar las potenciales ventajas de la tecnología de los PEAV para extraer compuestos con poder antioxidante (polifenoles y carotenoides) de subproductos de la industria alimentaria (piel de naranja y tomate), pigmentos (clorofilas y carotenoides) de microalgas (Chlorella vulgaris) y compuestos fenólicos de la piel de la uva durante la etapa de maceración en el proceso de elaboración de vino tinto a escala industrial. Los resultados obtenidos en esta tesis demostraron el potencial de la tecnología de PEAV para mejorar la extracción de polifenoles de la piel de naranja y carotenoides de la piel de tomate. La electroporación de las células aumentó el rendimiento de la extracción y/o redujo el tiempo de extracción requerido para obtener una determinada cantidad de estos compuestos. Por otro lado, la aplicación de un tratamiento de PEAV a la piel de tomate permitió reducir la cantidad de hexano en el medio de extracción sin afectar el rendimiento del proceso. La electroporación de las células de C. vulgaris también mejoró la extracción de carotenoides y de clorofila a y b. La temperatura de aplicación de los PEAV influyó en el grado de permeabilización causado a las células de C. vulgaris y, por lo tanto, en el rendimiento de extracción de luteína, el mayor carotenoide producido por esta microalga. El tratamiento de PEAV en continuo a escala industrial mejoró la extracción de compuestos fenólicos de la piel de la uva permitiendo reducir el tiempo de maceración a la mitad. El análisis sensorial reveló que los catadores preferían el vino obtenido de uvas tratadas con PEAV con la mitad de días de maceración. Finalmente, aunque los pulsos con una duración de milisegundos y microsegundos resultaron eficaces para mejorar la extracción de carotenoides y clorofila a y b de las células de C. vulgaris, y de betanina de las células de remolacha roja, los tratamientos de PEAV aplicados en el rango de microsegundos requirieron menos energía para obtener rendimientos de extracción similares.