{"id":4022,"date":"2016-10-04T17:05:15","date_gmt":"2016-10-04T20:05:15","guid":{"rendered":"http:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/?p=4022"},"modified":"2016-10-04T17:12:09","modified_gmt":"2016-10-04T20:12:09","slug":"nuevas-aplicaciones-de-la-nanotecnologia-en-la-industria-del-vino","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/2016\/10\/04\/nuevas-aplicaciones-de-la-nanotecnologia-en-la-industria-del-vino\/","title":{"rendered":"Nuevas aplicaciones de la nanotecnolog\u00eda en la industria del vino"},"content":{"rendered":"

\"nano2\"<\/a>En los \u00faltimos a\u00f1os, la nanotecnolog\u00eda ha avanzado r\u00e1pidamente a nivel mundial, proporcionando un aumento imparable en el desarrollo de productos con beneficios en distintas \u00e1reas, incluyendo la electr\u00f3nica, la informaci\u00f3n y las comunicaciones, la energ\u00eda y el medio ambiente, el transporte, la construcci\u00f3n, los textiles, la biotecnolog\u00eda, la salud, la agricultura y la alimentaci\u00f3n. Y tambi\u00e9n el vino.<\/p>\n

Podemos definir la nanotecnolog\u00eda como \u2018la investigaci\u00f3n y el desarrollo tecnol\u00f3gico a escala at\u00f3mica, molecular o macromolecular que conduce a la creaci\u00f3n y el uso de estructuras, dispositivos y sistemas controlados con un intervalo de longitudes comprendido entre 0,1 y 100 nan\u00f3metros (nM)\u2019. Para dar un ejemplo de lo que esto significa, 1 nm es la longitud de una cadena de 5 a 10 \u00e1tomos, y un cabello humano tiene aproximadamente 80.000 nm de di\u00e1metro. Ciertamente el nan\u00f3metro es una cantidad peque\u00f1\u00edsima, que incluso resulta dif\u00edcil de imaginar.<\/p>\n

El principal inter\u00e9s de los nanomateriales se basa en nuevas propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas derivadas del peque\u00f1o tama\u00f1o de las part\u00edculas, tales como aumento de la reactividad qu\u00edmica debido a una mayor \u00e1rea de superficie (aumentando de esta manera el n\u00famero de \u00e1tomos que se ubican en su superficie), mayor poder de penetraci\u00f3n, y un efecto m\u00e1s r\u00e1pido (Serena Domingo, 2010). Estas propiedades confieren diferentes efectos a los nanomateriales, y hacen de la nanotecnolog\u00eda, una ciencia multidisciplinar con capacidad de crear nuevos productos en muchas \u00e1reas de aplicaci\u00f3n, y que pr\u00e1cticamente no deja sectores productivos que se puedan escapar de esta nueva tecnolog\u00eda, que promete una gran avalancha de materiales, dispositivos y productos, con el consiguiente impacto econ\u00f3mico y social.<\/p>\n

En la actualidad, se considera que ya hay m\u00e1s de 1.000 productos comerciales que cuentan con componentes nanoestructurados de alg\u00fan tipo. Existe, adem\u00e1s, toda una red de empresas de base tecnol\u00f3gica que fabrican productos \u2018nano\u2019 o que hacen sus productos con nanotecnolog\u00eda. En este sentido, se puede destacar que todas las grandes industrias tienen una divisi\u00f3n de nanotecnolog\u00eda, en la que se han generado innovadores productos.<\/p>\n

Nanotecnolog\u00eda y \u2018nanoalimentos\u2019<\/p>\n

La aplicaci\u00f3n de la nanotecnolog\u00eda en la agricultura y en la industria alimentaria, se trat\u00f3 por primera vez en el Departamento de Agricultura de EE UU (USDA) en septiembre de 2003. El t\u00e9rmino de \u2018nanoalimentos\u2019, que se refiere a aquellos que contienen nanopart\u00edculas, se utiliz\u00f3 por primera vez en 1998, por el investigador Dongmyong Kim, profesor de la Universidad Nacional de Seul y presidente de la International Nanofood Research Society. El ejemplo m\u00e1s claro de c\u00f3mo operan las nanopart\u00edculas es la salsa k\u00e9tchup. Las part\u00edculas fueron alteradas para modificar los fluidos y darle nuevas caracter\u00edsticas de viscosidad. De no tener nanopart\u00edculas, al voltear el envase de cabeza, el l\u00edquido se desplomar\u00eda como leche. Hoy en d\u00eda, se estima que en los supermercados circulan alrededor de 500 productos que contienen nanopart\u00edculas.<\/p>\n

A pesar del gran avance que la tecnolog\u00eda est\u00e1 teniendo, se considera que est\u00e1 a\u00fan en fase de despegue en el terreno alimentario. Sus principales aplicaciones se relacionan con la conservaci\u00f3n, envasado y empaquetado de alimentos, y especialmente en sector de envases activos y envases inteligentes, que permiten la liberaci\u00f3n de conservantes a demanda. El procesado de alimentos, como es la gelatinizaci\u00f3n, la obtenci\u00f3n de espumas y emulsiones, y como potenciadores del sabor y textura; por ejemplo, la utilizaci\u00f3n de nanopart\u00edculas de az\u00facar y\/o sal, con mayor \u00e1rea de superficie, para conseguir el mismo sabor pero con menor producto. Otro uso es la encapsulaci\u00f3n y liberaci\u00f3n controlada de ingredientes biactivos (por ejemplo \u00e1cidos omega-3), as\u00ed como el empleo de biosensores y antimicrobianos con fines de calidad y seguridad alimentaria.<\/p>\n

Aplicaciones de la nanotecnolog\u00eda en bodega<\/p>\n

Las ventajas que presentan los nanomateriales y nanobiosensores les ha convertido en una herramienta de inter\u00e9s para su utilizaci\u00f3n en los procesos de la industria del vino con diferentes prop\u00f3sitos, desde la preparaci\u00f3n de la materia prima, fermentaci\u00f3n del mosto y la fabricaci\u00f3n de vino, y el seguimiento de la conservaci\u00f3n, incluyendo el control de calidad del producto y del proceso, y pasando por asegurar la seguridad del vino (Monge y Moreno-Arribas, 2016).<\/p>\n

\"nano1\"<\/a>El empleo de nanomateriales para la degradaci\u00f3n o eliminaci\u00f3n de contaminantes en las aguas residuales como resultado de la trituraci\u00f3n y el prensado de la uva, y las pr\u00e1cticas de limpieza de las bodegas, incluyen nanopart\u00edculas de oro, obtenidas mediante un enfoque electroqu\u00edmico combinado, e incluso soportadas en el biopol\u00edmero quitosano, que han mostrado su utilidad para la degradaci\u00f3n de acetaldeh\u00eddo. Como consecuencia del per\u00edodo de trabajo y las tecnolog\u00edas de vinificaci\u00f3n, los vol\u00famenes y las cargas de contaminaci\u00f3n var\u00edan mucho a lo largo del a\u00f1o. El agua residual puede contener altas concentraciones de compuestos fen\u00f3licos, que dificultan el tratamiento a trav\u00e9s de procesos biol\u00f3gicos. Un tipo muy conocido de nanomaterial utilizado para la degradaci\u00f3n de contaminantes son las nanopart\u00edculas de di\u00f3xido de titanio (TiO2). Este tipo de nanoestructura es capaz de fotocatalizar la degradaci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos, adem\u00e1s ofrece numerosas ventajas, por su bajo coste y es altamente estable, desde un punto de vista qu\u00edmico, y de f\u00e1cil acceso. Se ha utilizado con \u00e9xito para la degradaci\u00f3n de distintos tipos de polifenoles, en particular \u00e1cido p-cum\u00e1rico, que puede ser un contaminante de las aguas residuales de vino.<\/p>\n

Otra interesante clase de nanomateriales utilizados para el tratamiento de aguas residuales de bodega son los nanocompuestos de arcilla. El uso de arcillas, arcillas org\u00e1nicas (minerales arcillosos tratados con organocationes) y nanocompuestos (minerales de arcilla en combinaci\u00f3n con pol\u00edmeros) en el tratamiento del agua y la remediaci\u00f3n ambiental se considera un \u00e1rea emergente de la nanotecnolog\u00eda aplicada, y por haber sido ampliamente utilizados para la adsorci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos. Los minerales de arcilla constituyen una clase de filosilicatos de aluminio hidratados con agua con cationes met\u00e1licos en sus estructuras. La estructura cristalina de los minerales de arcilla se compone de l\u00e1minas bidimensionales de (AlSi)3O4, dando lugar a una pila de capas (plaquetas) separadas por capas intermedias.<\/p>\n

Los dendr\u00edmeros son nanosistemas moleculares tambi\u00e9n constituyen una interesante clase de nanomateriales aplicados en varios campos, especialmente como agentes de encapsulaci\u00f3n. Entre ellos, se han utilizado dendr\u00edmeros para la encapsulaci\u00f3n y la eliminaci\u00f3n de \u00e1cido tart\u00e1rico de vinos. La uni\u00f3n de \u00e1cido tart\u00e1rico en el interior del dendr\u00edmero forma un complejo de \u00e1cido tart\u00e1rico-dendr\u00edmero, que puede ser separada de que las muestras de vino o se invierte a trav\u00e9s de procesos de di\u00e1lisis de ultrafiltraci\u00f3n.<\/p>\n

Con el r\u00e1pido desarrollo de la nanotecnolog\u00eda, las nanopart\u00edculas han mostrado aplicaciones potenciales en el campo de la biotecnolog\u00eda, incluyendo los microorganismos del vino, entre los que destaca el desarrollo de nanomateriales relacionados con la inmovilizaci\u00f3n o vectorizaci\u00f3n de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Entre los materiales utilizados, la nanocelulosa, y m\u00e1s espec\u00edficamente la celulosa nanotubular, ha mostrado su utilidad como soporte de las levaduras durante la fermentaci\u00f3n alcoh\u00f3lica, disminuyendo la energ\u00eda de activaci\u00f3n y aumentando el rendimiento de la fermentaci\u00f3n.<\/p>\n

Nanopart\u00edculas de plata: hac\u00eda su empleo c\u00f3mo antimicrobianos en enolog\u00eda<\/p>\n

Desde hace a\u00f1os, existe un claro inter\u00e9s en minimizar el contenido de di\u00f3xido de azufre (SO2) en alimentos y bebidas, incluido el vino, debido al aumento de problemas para la salud humana y a una legislaci\u00f3n cada vez m\u00e1s estricta sobre los conservantes alimentarios (Du Toit y Pretorius, 2000; Santos et al., 2012). Sin embargo, el uso de SO2 en la elaboraci\u00f3n del vino, se considera indispensable, por sus propiedades enol\u00f3gicas que incluyen una serie de mecanismos antioxidantes (incluyendo la inhibici\u00f3n de enzimas oxidasas y de eliminaci\u00f3n de ox\u00edgeno), la actividad antimicrobiana y la participaci\u00f3n en la estabilizaci\u00f3n del color (Guerrero y Cantos-Villar, 2015). Por ende, hay un claro inter\u00e9s en la b\u00fasqueda de alternativas capaces de sustituir o complementar la acci\u00f3n del SO2 para reducir su nivel en el producto final lo que ha marcado una l\u00ednea de investigaci\u00f3n que hasta el momento ha permitido el estudio, y en algunos casos el lanzamiento al mercado, de diferentes tratamientos alternativos (Garc\u00eda-Ruiz et al., 2008; Gil-S\u00e1nchez et al., 2016). Entre los tratamientos f\u00edsicos cabe destacar las altas presiones, ultrasonidos de alta presi\u00f3n y campos el\u00e9ctricos pulsados, y entre los qu\u00edmicos, dicarbonato de dimetilo (DMDC), polifenoles y el uso de lisozima. Finalmente, cabe destacar a la plata y sus derivados como una alternativa altamente plausible debido a su gran poder antimicrobiano.<\/p>\n

Los potenciales beneficios de la nanotecnolog\u00eda como agentes antimicrobianos en vinificaci\u00f3n, desde la materia prima hasta el producto final, as\u00ed como en todo el conjunto del proceso de elaboraci\u00f3n del vino, han convertido este tema en una l\u00ednea de investigaci\u00f3n a potenciar, con un inter\u00e9s manifiesto tanto por parte de los Organismos competentes, como la Organizaci\u00f3n Internacional de la Vi\u00f1a y el Vino (OIV) y la Uni\u00f3n Europea, como de las bodegas. Sin embargo, hasta el momento los estudios sobre el empleo de la plata como antimicrobiano en la elaboraci\u00f3n del vino son escasos y se dispone de pocos datos sobre el efecto de estos productos en el crecimiento de los distintos microorganismos del vino, y su modo de acci\u00f3n. No obstante, cabe destacar que hay equipos de investigaci\u00f3n espa\u00f1oles que llevan ya alg\u00fan tiempo trabajando en productos de plata, en particular, en un complejo caol\u00edn-plata cuyo potencial antimicrobiano se ha evaluado en diferentes experimentos de vinificaci\u00f3n (Izquierdo-Ca\u00f1as et al., 2012; Garde-Cerd\u00e1n et al., 2014).<\/p>\n

Recientemente, nuestro grupo de investigaci\u00f3n ha evaluado la capacidad de nanopart\u00edculas de plata biocompatibles para controlar el crecimiento de las principales especies de bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas del vino en medios de cultivo, incluyendo el estudio del mecanismo de inhibici\u00f3n celular (Garc\u00eda-Ruiz et al., 2015a, b). Uno de los objetivos en la obtenci\u00f3n de estos nanomateriales era poder emplearlos como agentes bactericidas anclados a la superficie de un sustrato para evitar su dispersi\u00f3n en el medio. Por ello, se realiz\u00f3 la producci\u00f3n de nanomateriales basados en nanopart\u00edculas de plata y estabilizados por agentes qu\u00edmicos (pol\u00edmeros o mol\u00e9culas) que fueran biocompatibles con el vino. As\u00ed, se eligieron el pol\u00edmero polietilenglicol (PEG-Ag) y la mol\u00e9cula glutati\u00f3n (GSH-Ag) como agentes estabilizantes de las nanopart\u00edculas.<\/p>\n

\"nano3\"<\/a>En una primera fase, se realizaron ensayos de actividad antimicrobiana de las nanopart\u00edculas de plata sobre bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas procedentes de vinos, incluyendo en total 11 cepas de bacterias l\u00e1cticas de distintas especies presentes en el vino (Pentococcus pentosaceus CIAL-16, P. pentosaceus CIAL-49, Lactobacillus casei CIAL-51, L. casei CIAL-52, P. pentosaceus CIAL-85, P. pentosaceus CIAL-86, L. casei CIAL-92, L. plantarum CIAL-121, Oenococcus oeni CIAL-117, O. oeni CIAL-118 y O. oeni CIAL-119), y 2 cepas de bacterias ac\u00e9ticas (Acetobacter aceti CECT-298 y Gluconobacter oxydans CECT-360). La actividad antimicrobiana de los materiales frente a las distintas bacterias se ha evaluado como: a) inhibici\u00f3n del crecimiento bacteriano a trav\u00e9s del par\u00e1metro IC50 (concentraci\u00f3n que inhibe el crecimiento bacteriano al 50%), y b) inactivaci\u00f3n bacteriana a trav\u00e9s del par\u00e1metro de supervivencia MBC (concentraci\u00f3n m\u00ednima bactericida; concentraci\u00f3n m\u00e1s baja que es capaz de inactivar al 99,9% de los microorganismos presentes en el in\u00f3culo inicial). En el caso del par\u00e1metro IC50, tambi\u00e9n se ha considerado dos tiempos de medida o fases del crecimiento bacteriano: a) fase exponencial y b) fase estacionaria. Los estudios se han realizado en medios de cultivo espec\u00edficos adicionados de etanol al 6%, con el objetivo de simular condiciones pr\u00f3ximas a las del vino.<\/p>\n

Adem\u00e1s se ha evaluado la actividad antimicrobiana del metabisulfito pot\u00e1sico (SO2) frente a las mismas bacterias, para poder establecer una comparativa de la eficacia de los materiales de plata como alternativa al empleo de este agente antimicrobiano en enolog\u00eda. Entre los resultados obtenidos, se ha confirmado el efecto de nanopart\u00edculas con recubrimientos a base de pol\u00edmeros solubles (polietilenglicol) y una concentraci\u00f3n de plata del 20%, y de nanopart\u00edculas estabilizadas con glutati\u00f3n para inhibir el crecimiento de las principales bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas del vino (Garc\u00eda-Ruiz et al., 2015a).<\/p>\n

Mediante el empleo de microscopia de epifluorescencia, se ha confirmado la capacidad de los materiales de plata (PEG-Ag NPs y GLU-Ag NPs) de inhibir el crecimiento y la viabilidad celular de cepas de bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas del vino, y se ha corroborado la mayor sensibilidad de las bacterias ac\u00e9ticas a la exposici\u00f3n de materiales de plata que de las bacterias l\u00e1cticas, lo que puede explicarse por las diferencias en la estructura de la pared celular (Figura 1). En general, estos resultados muestran la efectividad de los nanomateriales de plata espec\u00edficamente obtenidos para este estudio, para inhibir el crecimiento de las principales especies de bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas del vino (Garc\u00eda-Ruiz et al., 2015a).<\/p>\n

Posteriormente, se evalu\u00f3 la capacidad de los nanomateriales para el control microbiol\u00f3gico de un vino tinto que se contamin\u00f3 con una cepa de Brettanomyces bruxellensis. El tratamiento con la nanopart\u00edcula PEG-Ag result\u00f3 efectivo tras 15 d\u00edas de contacto con los vinos, disminuyendo la poblaci\u00f3n inicial de Brettanomyces del vino en torno a dos unidades logar\u00edtmicas (de 5.104 a 1,2.102 UFC\/mL). En lo que se refiere a la nanopart\u00edcula con recubrimiento de glutati\u00f3n (GLU-Ag), tambi\u00e9n se comprob\u00f3 su eficacia para disminuir el crecimiento de Brettanomyces en el vino contaminado a los 15 d\u00edas de tratamiento, aunque con una disminuci\u00f3n de la poblaci\u00f3n ligeramente inferior a la observada para PEG-Ag, con valores de UFC\/mL de 6\u00b7104 en el vino inicial que se redujeron hasta 3,5\u00b7102 en el vino tratado con GSH-Ag (Gil-S\u00e1nchez et al., manuscrito en preparaci\u00f3n).<\/p>\n

Finalmente, se llevaron a cabo en ensayos de aptitud antimicrobiana de las nanopart\u00edculas en estudio en un vino blanco elaborado industrialmente. Tras finalizar la fermentaci\u00f3n alcoh\u00f3lica, el vino se recibi\u00f3 en el laboratorio y se someti\u00f3 a los distintos tratamientos, para lo que se a\u00f1adieron las nanopart\u00edculas PEG-Ag y GSH-Ag, as\u00ed como metabisulfito pot\u00e1sico, para obtener un vino control. Para seleccionar la dosis de las dos nanopart\u00edculas empleadas en este ensayo (0,5 mg\/L de PEG-Ag 20 y 1 mL\/L para GSH-Ag), se tuvieron en cuenta los valores IC50 frente a la cepa L. plantarum CIAL-121.<\/p>\n

Se realiz\u00f3 un seguimiento de la poblaci\u00f3n de bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas en los vinos tratados, a lo largo del tiempo (0, 24 y 72 horas, 7, 14 y 30 d\u00edas), y como resultados m\u00e1s relevantes cabe destacar que la nanopart\u00edcula PEG-Ag 20 logr\u00f3 una reducci\u00f3n casi completa del crecimiento de bacterias l\u00e1cticas y ac\u00e9ticas a las 24h de contacto con el vino, y ambas NNP exhibieron una inhibici\u00f3n completa de ambos grupos bacterianos, tras siete d\u00edas de tratamiento con el vino, incluso en el tratamiento combinado con la mitad de la dosis habitual de SO2.<\/p>\n

Conclusiones
\nLos resultados obtenidos hasta el momento han confirmado el potencial de estas nanopart\u00edculas para controlar los procesos microbiol\u00f3gicos que se producen durante la elaboraci\u00f3n y conservaci\u00f3n del vino. No obstante, se requieren nuevos ensayos experimentales a mayor escala y en distintos tipos de vino. Teniendo en cuenta que todav\u00eda existe una barrera normativa en relaci\u00f3n a la definici\u00f3n de los productos de la nanotecnolog\u00eda, y especialmente en el etiquetado, otro de los desaf\u00edos en la actualidad pasa por estudios que garanticen la inocuidad y seguridad alimentaria de estos nanomateriales.
\n(interempresas.net)<\/p>\n

Autores:
\nIrene Gil-S\u00e1nchez, Bego\u00f1a Bartolom\u00e9, M.Victoria Moreno-Arribas, Instituto de Investigaci\u00f3n en Ciencias de la Alimentaci\u00f3n (CIAL), CSIC-UAM (Universidad Aut\u00f3noma de Madrid).<\/p>\n

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En los \u00faltimos a\u00f1os, la nanotecnolog\u00eda ha avanzado r\u00e1pidamente a nivel mundial, proporcionando un aumento imparable en el desarrollo de productos con beneficios en distintas \u00e1reas, incluyendo la electr\u00f3nica, la informaci\u00f3n y las comunicaciones, la energ\u00eda y el medio ambiente, el transporte, la construcci\u00f3n, los textiles, la biotecnolog\u00eda, la salud, la agricultura y la alimentaci\u00f3n.…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4023,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[23],"tags":[],"class_list":["post-4022","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticias"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4022","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4022"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4022\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4027,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4022\/revisions\/4027"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4023"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4022"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4022"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.todovinos.cl\/wp2\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4022"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}