Estabilización Proteica de Vinos Blancos Mediante Adsorción con Óxido de Circonio Soportado en Alúmina Porosa

Abstract

La presencia de turbidez en las botellas de vino blanco es un defecto relevante para los consumidores, aun cuando no afecta su calidad. La turbidez en vinos es causada principalmente por proteínas inestables relacionadas con la patogénesis de la uva, que permanecen estables durante el proceso de vinificación, pero que pueden precipitar debido a cambios bruscos de temperatura después del embotellado. Existen métodos para reducir las proteínas en el vino, pero se sigue investigando la manera más adecuada de eliminarlas selectivamente. Tradicionalmente, se utiliza bentonita, pero este proceso es lento, genera pérdidas de vino y residuos perjudiciales para el medio ambiente. Además, es intensivo en mano de obra, difícil de automatizar, costoso y afecta negativamente el color y aroma del vino, ya que no es específico para las proteínas inestables. Por ello, se necesitan procedimientos alternativos que mejoren el proceso convencional en varios aspectos.

El óxido de circonio (ZrO₂) elimina eficazmente las proteínas sin afectar las características del vino. Sin embargo, la producción de materiales de ZrO₂rentables con capacidades eficientes de eliminación de proteínas representa un desafío significativo. Este proyecto investiga una manera más económica y eficaz de aprovechar el potencial del óxido de circonio mediante su impregnación en alúmina de bajo costo y gran superficie activa. El adsorbente óptimo logró una notable reducción en la turbidez, disminuyendo el ΔNTU de 42 a 18, junto con una significativa reducción del 44 % en el contenido total de proteínas, y una reducción de proteínas en el rango de peso molecular de 10 a 70 kDa. Este resultado se atribuye a la modificación de las propiedades texturales de ZrO₂/Al₂O₃, caracterizadas por la reducción de sitios ácidos, el aumento de los diámetros de poro de 4,81 a 7,74 nm y la aparición de cúmulos de circonia en la superficie del soporte poroso.

Alternate abstract:

The presence of haze in bottles of white wine is a defect that is relevant to the consumer, although it does not affect its quality. Haze in wine is mainly caused by unstable proteins related to the pathogenesis of the grape, which remain stable during the winemaking process but can precipitate due to sudden temperature changes after bottling. There are methods to reduce proteins in wine, but the most suitable way to selectively remove them is still under investigation. Traditionally, bentonite is used, but this process is slow, causes wine losses, and produces environmentally harmful waste. Additionally, it is also labor-intensive, difficult to automate, costly, and negatively affects the wine’s color and aroma, because it is not specific for unstable proteins. Therefore, alternative stabilization methods that improve various aspects of the conventional process are needed.

Zirconium oxide (ZrO₂) effectively removes proteins without affecting the wine’s characteristics. However, producing cost-effective ZrO₂materials with efficient protein removal capabilities represents a significant challenge. This project investigates a more economical and efficient way to exploit the potential of zirconium oxide by impregnating it into low-cost alumina with a high active surface area. The optimal adsorbent achieved a notable reduction in haze, decreasing the ΔNTU from 42 to 18, along with a significant 44 % reduction in total protein content and a reduction of proteins in the molecular weight range of 10 to 70 kDa. This result is attributed to the modification of the textural properties of ZrO₂/Al₂O₃, characterized by the reduction of acidic sites, the increase in pore diameters from 4.81 to 7.74 nm, and the appearance of zirconia clusters on the surface of the porous support.