La industria alimentaria constituye la principal actividad industrial de la Unión Europea dedicada a la transformación de materias primas. Como consecuencia, se generan una gran cantidad de residuos cuya eliminación supone serios problemas de tipo económico y medioambiental. Debido a que algunos de ellos son una fuente de componentes muy valiosos, su aprovechamiento supone un aspecto de sumo interés al contribuir a la estrategia de la economía circular que, entre otros objetivos, persigue reducir la generación de residuos mediante su uso para distintas aplicaciones.

La elaboración de vino y cerveza conlleva la generación de grandes cantidades de residuos debido a los enormes volúmenes de producción de las bodegas y cerveceras. La biomasa de levadura que se genera durante la etapa de fermentación constituye el segundo principal residuo de estas industrias. Se estima que se generan alrededor de 2 kg de biomasa de levadura por cada 1000 litros de vino o cerveza obtenidos. Estas levaduras contienen tanto en su citoplasma (proteínas, vitaminas, ácidos nucleicos, minerales, glutatión, polifenoles) como en las paredes celulares (manoproteínas, β-glucanos) biomoléculas con diferentes aplicaciones en la industria alimentaria, farmacéutica o cosmética (Figura 1). A partir de los componentes solubles del citoplasma se obtiene el extracto de levadura que se utiliza como potenciador del sabor en la industria alimentaria o como fuente de nitrógeno en medios de cultivo para el crecimiento microbiano. Los componentes mayoritarios de la pared celular de las levaduras son los β-glucanos, un tipo de fibra dietética con buenas propiedades tecnológicas para la industria alimentaria y cuyos efectos beneficiosos para la salud han sido reconocidos por la Comisión Europa al incluirlos en la lista de nuevos alimentos (Reglamento 258/97 del parlamento europeo).

Las manoproteínas, por otro lado, tienen efectos muy positivos en el vino ya que contribuyen a su estabilidad y a mejorar sus propiedades sensoriales. A pesar del valor que tiene la biomasa de levaduras procedentes de los procesos fermentativos, tradicionalmente se ha empleado para usos que no aportan el valor que las empresas necesitan para reforzar su competitividad como la alimentación del ganado, fertilizantes, o sustratos agrícolas.

El proyecto PEFRev, financiado por la Agencia Estatal de Investigación, tiene como objetivo desarrollar un proceso innovador para la revalorización de la biomasa de levadura generada en la industria cervecera y enológica. El uso de la tecnología denominada Pulsos Eléctricos de Alto Voltaje (PEF) permitirá el diseño de un proceso secuencial para la obtención de un espectro de productos comercializables a partir del aprovechamiento integral de los componentes de interés de las levaduras (Figura 2).

El tratamiento PEF consiste en la generación intermitentemente, en forma de pulsos de una duración de la millonésima parte de un segundo, de una diferencia de potencial de miles de voltios. A pesar de los alto voltajes aplicados, los requerimientos energéticos del procesado son bajos debido a la corta duración de los tratamientos. El tratamiento PEF provoca un fenómeno denominado electroporación que consiste en la formación de aberturas en las envolturas celulares a través de las cuales pueden salir los componentes de interés localizados en el interior de las células. Recientemente, nuestro grupo de investigación ha demostrado que la electroporación además de facilitar la extracción de componentes intracelulares, desencadena la autolisis celular.

A través de las aberturas producidas por el tratamiento PEF en las envolturas de las levaduras, en una primera etapa, se obtendrán los componentes encerrados en el interior de las levaduras (extracto de levadura). Una vez obtenido el extracto de levadura, en etapas posteriores se obtendrán los componentes de la pared celular (manoproteínas y β-glucanos) tras su degradación por las propias enzimas de las levaduras activadas como consecuencia del tratamiento PEF (Figura 3). Una vez obtenidos los distintos componentes de interés se procederá a su caracterización química y funcional, y los resultados se validarán en un proceso a escala de planta piloto con la propia biomasa de levadura generada en una cervecera y en una bodega.

El espectro de productos comercializables que se obtendrán con este proceso innovador contribuirá a generar una nueva cadena de valor competitiva tanto para el sector enológico y cervecero como para las compañías biotecnológicas que producen y comercializan biomoléculas a partir de levaduras.

PEFRev trata de contribuir a dar respuesta a uno de los mayores desafíos globales de nuestros tiempos, como es proporcionar alimentos sostenibles en tiempos de cambio climático a una población mundial en crecimiento a través del desarrollo de nuevas tecnologías y procesos que mejoren la eficiencia del uso de los recursos disponibles.