Revalorització de les lies del cava com a nova estratègia de formulació per a aliments fermentats

Abstract

[cat] La indústria alimentària genera una gran quantitat de residus durant la producció d’aliments, entre els que s’hi troba el vi escumós, com és el Cava. De cada 100 kg de raïm que entra en un celler, es generen 25 kg de residu, on el 25% són lies. Les lies són els llevats naturalment plasmolitzats durant la criança en ampolla del Cava que, tot i ser rics en polisacàrids, fibra i proteïnes, no tenen cap ús, pel que necessiten esser gestionats, el que comporta un cost econòmic i mediambiental. Per aquest motiu, la tendència dels últims anys és la de re-introduir-los en la mesura del possible, a la cadena de producció, passant d’una economia lineal a una de circular. En aquest sentit, i d’acord amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS), la indústria i la comunitat científica estan desenvolupant estratègies de revalorització per a aquest tipus de subproductes.

Per tot això, l’objectiu principal d’aquesta tesi era la valorització de les lies del Cava com a ingredient per afavorir el procés de fermentació de la massa mare i el pa, i avaluar-ne la capacitat prebiòtica. En concret, s’han avaluat tres àmbits relacionats amb les lies del Cava: I) la valoració in vivo de la seguretat alimentària i de les lies i el seu efecte sobre la microbiota intestinal en model animal; II) la caracterització de les lies des d’un punt de vista organolèptic; i III) l’avaluació de l’efecte sobre la fermentació i la fracció volàtil de la massa mare i el pa.

Primerament, en avaluar la seguretat alimentària i la capacitat prebiòtica de les lies del Cava, no es van trobar diferències significatives entre els grups (control i amb suplementació de lies) respecte els paràmetres d’observació de les rates de l’estudi in vivo (pes, ingesta d’aliments o aigua), hematologia, proves bioquímiques, histopatologia, immunogenicitat o necrosi, pel que s’infereix la seguretat alimentària de l’ingredient. Quan a la capacitat prebiòtica, es va observar un augment significatiu de l’abundància relativa de bacteris potencialment probiòtics. Per tot això, les lies del Cava presenten un potencial efecte prebiòtic sobre la microbiota intestinal tot i que s’haurien de realitzar més estudis per confirmar aquests resultats preliminars.

Seguidament, les lies es van caracteritzar, mostrant un alt contingut d’èsters, tenint un perfil molt similar al del Cava del que provenien. A més, en augmentar el temps de criança amb les lies, presentaven un perfil de volàtils més ric i complex. Això suposaria que les lies retindrien diversos compostos a la seva superfície, i podrien acabar tenint un efecte sobre l’aliment on s’utilitzin.

En efecte, quan es van afegir les lies a la formulació tant de massa mare com de pa, aquestes van modificar el corresponent perfil volàtil. Per una banda van augmentar la concentració dels compostos característics dels productes del pa però alhora també van aportar volàtils propis del Cava. De fet, aquest increment dels volàtils podria relacionar-se amb l’augment de la viabilitat dels microorganismes fermentadors de la massa mare i del pa formulat amb

lies. Tot això aportaria arguments positius cap a la revalorització de les lies com a nou ingredient en aliments fermentats, com la massa mare i el pa.

En conclusió, l’ús a la indústria alimentària de les lies del Cava com a ingredient seria una bona estratègia de revalorització d’aquest subproducte, contribuint a una economia circular, amb un menor impacte sobre el medi ambient i potenciant el compliment dels ODS fixats per les Nacions Unides.

[eng] The food industry generates a large amount of waste during food production, including Cava (sparkling wine). For every 100 kg of grapes that come into the winery, 25 kg of waste are generated, and 25% of such residue are lees. Lees are yeasts naturally plasmolyzed during the ageing of Cava that are rich in polysaccharides, fiber, and proteins. Since lees have no added value, their waste management results in economic and environmental costs. Nevertheless, there is a trend to re-introduce residues in the production chain, changing from a linear economy to a circular one. In this sense, and in accordance with the Sustainable Development Goals (SDG), the food industry and the scientific community are developing new strategies to revalorize these types of by-products.

For that, the main objective of this thesis was the revalorization of Cava lees as an ingredient to favor the fermentation process of sourdough and bread and evaluate its potentially prebiotic capacity. To that end, it was divided in three major areas: I) in vivo evaluation of the food safety and effect of lees on the intestinal microbiota in an animal model; II) characterization of Cava lees from an organoleptic point of view; and III) effect of lees on fermentation and the volatile fraction of sourdough and bread.

When lees were administered to Wistar Han rats, no significant differences were found between the groups (control and with lees supplementation) regarding different parameters of the studied animals such as weight, food or water intake, hematology, biochemical tests, histopathology, immunogenicity or necrosis, by which the food safety of the ingredient was inferred. Regarding the prebiotic capacity, a significant increase was observed in the relative abundance of potentially probiotic bacteria. Therefore, Cava lees show a potential prebiotic effect on the intestinal microbiota, although more studies should be performed to confirm these preliminary results.

Then, Cava lees were characterized, showing a high content of esters, similar to Cava. In addition, when increasing the ageing time lees presented a richer and more complex volatile profile. Therefore, lees can retain several compounds on their surface, which could end up influencing the product.

Indeed, when lees were added to sourdough and bread formulations, they promoted the growth of the fermenting microbiota and modified the corresponding volatile profile. Lees increased the concentration of the characteristic compounds of bakery products, but at the same time also contributed with volatiles specific to Cava. Moreover, that increase could be related to an incremented viability of the fermenting microorganisms in sourdough and bread with lees. That would provide positive arguments towards the revalorization of lees as a new ingredient in fermented foods such as sourdough and bread.

In conclusion, the use of Cava lees as an ingredient in the food industry would be a good strategy to revalorize this by-product, contributing to a circular economy, with a lower impact on the environment and promoting the fulfillment of the SDG set by the United Nations.