Susete Fernanda de Sousa Rodrigues
EFEITO DA DESOXIGENAÇÃO NA QUALIDADE
DO VINHO
EFFECT OF DEOXYGENATION ON WINE QUALITY
2º Ciclo em Enologia
Orientadores: Professora Doutora Fernanda Cosme Assistente Convidado Luís Filipe Ribeiro
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vila Real, 2012
Susete Fernanda de Sousa Rodrigues
EFEITO DA DESOXIGENAÇÃO NA QUALIDADE
DO VINHO
EFFECT OF DEOXYGENATION ON WINE QUALITY
2º Ciclo em Enologia
Orientadores: Professora Doutora Fernanda Cosme Assistente Convidado Luís Filipe Ribeiro
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vila Real, 2012
I Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Mestrado em Enologia
Efeito da desoxigenação na qualidade do vinho Susete Fernanda de Sousa Rodrigues
Professora Doutora Fernanda Cosme Assistente Convidado Filipe Ribeiro
Instituição Curso Título Autor Orientadores
II Este trabalho foi expressamente elaborado como dissertação original para o efeito de obtenção de grau de mestre em Enologia
III “As doutrinas apresentadas no presente trabalho são da exclusiva responsabilidade do autor”
IV
Resumo
Compreender a forma como o oxigénio afeta o vinho nas diferentes operações de produção é um fator determinante para a elaboração de vinhos com um elevado nível de qualidade. Numa perspetiva química a presença de oxigénio dissolvido no vinho poderá resultar numa oxidação, diminuindo a sua qualidade e consequentemente o seu tempo de vida útil. Controlar as etapas nas quais há uma maior probabilidade de entrada de oxigénio no vinho é importante, assim como o controlo dos níveis de oxigénio dissolvido.
O transporte de vinho a granel é uma etapa na qual o oxigénio pode entrar em contacto com o vinho. Por isso, é muito importante manter os níveis de oxigénio dissolvido reduzidos, mas por outro lado é muito difícil que esse contacto não se verifique e que não haja um aumento do oxigénio dissolvido durante a trasfega de vinho da adega para a cisterna de transporte e na descarga. Assim, o principal objetivo deste estudo foi efetuar a monitorização das concentrações de oxigénio dissolvido presentes no vinho antes do transporte (Etapa 0), depois do transporte (Etapa 1) e após desoxigenação (Etapa 2); bem como o acompanhamento dos vinhos durante um período de nove meses. Assim, foi avaliado o impacto do transporte e da desoxigenação (substituição do oxigénio através do azoto), ao longo do tempo, nos compostos fenólicos, características cromáticas e sensoriais de dois vinhos brancos (monovarietal loureiro e vinho de lote).
Os resultados mostram que o transporte diminui significativamente os níveis de dióxido de enxofre livre e ao mesmo tempo aumenta significativamente os níveis de oxigénio dissolvido, contudo o processo de desoxigenação diminui esses níveis para valores próximos de zero (0.09 mg/L O2). O vinho sujeito ao processo de desoxigenação independentemente do tempo de amostragem apresentou sempre valores de cor (A420nm) inferiores. Além disso, mostrou também uma menor capacidade de acastanhamento. A análise sensorial revelou que o vinho monovarietal loureiro desoxigenado foi o mais pontuado quanto ao descritor frutado no terceiro e nono mês. A análise em componentes principais dos dados da análise sensorial permitiu discriminar, no tempo inicial, em ambos os vinhos em estudo, o submetido ao processo de desoxigenação dos vinhos antes e depois do transporte. Contudo, a evolução do vinho além dos níveis de oxigénio é função do seu perfil fenólico. Este estudo mostra o impacto negativo do transporte na qualidade do vinho branco porém o processo de desoxigenação pode ser uma boa prática para minimizar este problema.
V
Abstract
For high quality wine production it is important to understanding how oxygen could affect the different operations of winemaking. From a chemical point of view the presence of dissolved oxygen in the wine may probably result in possible oxidation, reducing its quality and consequently its shelf-life. Controlling all the stages in which oxygen could come in contact with the wine, is an important point for monitoring the levels of dissolved oxygen.
Wine transport is a stage in which oxygen can come into contact with the wine, therefore it is very important to sustain dissolved oxygen levels reduced; on the other hand it is very difficult to avoid the contact with oxygen and consequently an increase of dissolved oxygen during the loading of a wine tanker.
Hence, the main objective of this study was to monitor the concentrations of dissolved oxygen present in the wine before (Stage 0) and after transport (Stage 1) and deoxygenation process (Stage 2), that occur between the transport cistern and the wine vessel, as well as follow the wines during a period of nine months. The impact of the level of dissolved oxygen during transport and after deoxygenation process (continuous replacement of oxygen by nitrogen) of two wines (loureiro monovarietal wine and blend wine) was carried out on their phenolic composition, chromatic and sensorial characteristics.
The results obtained show that transport decrease significantly the levels of free sulphur dioxide and at the same time a significantly increase in the levels of dissolved oxygen. However the deoxygenated process decreases the levels of oxygen to values near zero (0.09 mg/L O2). The wine submitted to the deoxygenation process, independently of the time showed always lower colour values. Furthermore these wines also presented a lower browning capacity. The sensorial analysis showed that the deoxygenated loureiro monovarietal wine were more scored for the fruity descriptor at the third and ninth months. Principal component analysis of the sensorial analysis data allowed discriminating in both wines, at initial time, the submitted to the deoxygenation process from the wines before and after transport. The evolution of the wine beyond the level of oxygen is also a function of the wine phenolic profile. This study showed the negative impact of wine transport on white wine quality, however, the deoxygenation process could be a good practice to minimize this problem.
VI
ÍNDICE GERAL
Resumo ………..……… IV
Abstract………...………...………. V
ÍNDICE GERAL……… VI
ÍNDICE DE FIGURAS………..………...………. VIII
ÍNDICE DE QUADROS…..……….…………...….………. IX
Agradecimentos……….. X
I. INTRODUÇÃO GERAL……….……...………... 1
1.1 Importância do oxigénio em enologia……..…..……….. 2
1.2 A oxidação………...………. 3
1.3 Os antioxidantes……….………. 6
1.4 Objetivos do trabalho……...………..……….. 11
Referências Bibliográficas……….. 12
II. EFFECT OF TRANSPORT AND DEOXYGENATION ON WHITE WINE QUALITY………. 18
Abstract……….………. 19
2.1 Introduction………...……….. 20
2.2 Materials and methods…………...………. 22
2.2.1 Wine sample………...……… 22
2.2.2 Experimental design…………...……….………. 22
2.2.3 Analysis of conventional oenological parameters………..……… 23
2.2.4 Total phenols, non-flavonoid and flavonoid phenols……… 23
2.2.5 Total phenol index………..……….………. 23
2.2.6 Total tannins………..………..……….. 23
2.2.7 Gelatine index………...………....…. 24
2.2.8 Colour and chromatic characteristics……….……….. 24
2.2.9 Browning potential ………..……….……….. 24
2.2.10 Acetaldehyde……….………..………. 24
2.2.11 Dissolved oxygen………..………...……… 25
2.2.12 Phenolic acids and flavonoids………..……… 25
2.2.13 Sensorial analysis……….………….……….……… 25
2.2.14 Statistical analysis……….………….……….……… 25
2.3 Results and discussion……….……….…………... 26
2.3.1Effect of transport and deoxygenation on wine general physicochemical characteristics……….…………...……… 26
2.3.2Effect of transport and deoxygenation on dissolved oxygen and acetaldehyde………..………. 29
VII
2.3.3 Effect of transport and deoxygenation on wine phenolic compounds ……… 30
2.3.4 Effect of transport and deoxygenation on wine phenolic acids and flavonoids…….…… 33
2.3.5 Effect of transport and deoxygenation on wine colour and chromatic characteristics… 36 2.3.6 Effect of transport and deoxygenation on wine sensorial characteristics……….. 39
2.4 Conclusions……….. 45
References……….………. 46
VIII
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1.1 - Mecanismo simplificado da reação do oxigénio com os componentes do vinho…...……. 4 Fig. 1.2 - Oxidação não-enzimática de um composto fenólico…..………….……….……... 5 Fig. 1.3 - Principais compostos fenólicos que participam nas reações de acastanhamento em
vinhos brancos………....……….. 7 Fig. 1.4 - Mecanismos de oxidação dos compostos fenólicos por ação da tirosinase, em uvas ….… 7 Fig. 1.5 -Estrutura química dos pigmentos derivados da condensação entre antocianinas e
flavonóides mediada pelo acetaldeído ………. 8 Fig. 1.6 - Interação do dióxido de enxofre com o oxigénio……….…… 10 Fig. 2.1 - Experimental design for transport and deoxygenation process……….……….. 23 Fig. 2.2 - Sensory profile of the loureiro monovarietal wine (A) and the blend wine (B) before and
after transport and deoxygenation during nine months………...….…..…….……. 41 Fig. 2.3 - Phenogram obtained by clusters analysis of sensorial data of the loureiro monovarietal
wine (A) and the blend wine (B) before and after transport and deoxygenation during nine months……….………. 42 Fig. 2.4 - Loureiro monovarietal wine (A) and blend wine (B) in two-dimensional coordinate
IX
ÍNDICE DE QUADROS
Table 1A - Physicochemical characteristics of the loureiro monovarietal wine before and after transport and deoxygenation during nine months ………... 27 Table 1B - Physicochemical characteristics of the blend wine before and after transport and
deoxygenation during nine months ……….……..……….. 28 Table 2 - Dissolved oxygen and acetaldehyde of the loureiro monovarietal wine and the blend
wine before and after transport and deoxygenation during nine months ……….. 29 Table 3A - Phenolic compounds of the loureiro monovarietal wine before and after transport
and deoxygenation during nine months……… 31 Table 3B -Phenolic compounds of the blend wine before and after transport and deoxygenation
during nine months………. 32
Table 4A - Flavonoid and phenolic acids (% area) of the loureiro monovarietal wine before and after transport and deoxygenation during nine months……….………… 34 Table 4B - Flavonoid and phenolic acids (% area) of the blend wine before and after transport
and deoxygenation during nine months…..……...……….…….………. 35 Table 5A - Colour and chromatic characteristics for the loureiro monovarietal wine before and
after transport and deoxygenation during nine months.…….……….……….. 37
Table 5B - Colour and chromatic characteristics for the blend wine before and after transport and deoxygenation during nine months.…….………….………. 38
Table 6 -Mean scores for each descriptors after sensorial evaluation of the loureiro monovarietal wine and blend wine during nine months……… 40
X
Agradecimentos
Em primeiro lugar gostaria de agradecer à Caves do Monte – Vinhos SA, nas pessoas de Ana Silva e Agostinho Freitas, não só pelo apoio e pelos meios facultados para a realização deste estudo, mas também pela simpatia e amizade sempre manifestadas.
Agradeço também à Professora Doutora Fernanda Cosme, orientadora desta dissertação, pelo enorme e incansável acompanhamento, pelos imprescindíveis ensinamentos, apoios, e também por estar sempre disponível ao longo da realização deste trabalho.
Ao Assistente Convidado, Filipe Ribeiro, orientador desta dissertação, desejo expressar o meu agradecimento pela orientação, apoio e em especial pela imprescindível ajuda com o painel de provadores.
À Professora Doutora Alice Vilela pela participação no painel de provadores.
Ao Professor Doutor Fernando Milheiro Nunes pela ajuda na realização das análises dos ácidos fenólicos por HPLC.
Agradeço à minha mãe e irmãos, o incondicional apoio ao longo da minha vida.
De forma muito especial agradeço ao meu marido pelo apoio, pela paciência, e acima de tudo pela compreensão com o tempo que dispensei para realização deste trabalho.
XI
1
2
1.1 Importância do oxigénio em enologia
Em 1873 Luís Pasteur, foi o primeiro a estudar os efeitos do oxigénio no desenvolvimento do vinho. Segundo Pasteur, o oxigénio faz o vinho, mas também o pode degradar (Pasteur, 1873).
A importância do oxigénio na vinificação é bem conhecida, no entanto, a sua gestão requer o conhecimento da quantidade de oxigénio dissolvido, da cinética e da sua redução em soluções hidroalcoólicas (Atanasova et al., 2002).
No início da fermentação alcoólica, o mosto está saturado com oxigénio, não sendo, normalmente, necessário fazer qualquer adição. Contudo, no final da fase de crescimento das leveduras estas ainda poderão necessitar entre 5 a 10 mg/L de oxigénio, sendo este o momento adequado para a sua adição. Se o oxigénio for adicionado anteriormente, a levedura irá usá-lo apenas para a multiplicação e não para a formação de compostos desejáveis (Zoecklein, 2007). A taxa de dissolução do oxigénio no mosto varia entre 0.5 mg/L e 4.6 mg/L a 25°C, com uma média de 2.0 mg/L (Boulton et al., 1998), podendo aumentar quando estão presentes fenómenos de oxidação enzimática. Neste caso, o oxigénio dissolvido atinge valores entre 4.3 mg/L e 28.2 mg/L (Moutounet et al., 1990). Uma correta adição de oxigénio pode conferir uma maior resistência da levedura ao etanol e uma maior capacidade de fermentação, diminuindo a produção de compostos de enxofre e o tempo necessário para completar a fermentação alcoólica (Du Toit et al., 2006). O oxigénio permite a síntese de esteróis, componente essencial da membrana celular e fator de sobrevivência da levedura durante a fase estacionária (Ribéreau-Gayon et al., 2006).
A evolução do vinho está extremamente dependente da quantidade de oxigénio dissolvido (Godden et al., 2005). O oxigénio é essencial na transformação do vinho e desempenha um papel importante durante o processo de vinificação, como já foi referido anteriormente, mais tarde influencia o envelhecimento, a estabilização da cor, a atenuação do carácter vegetal e a remoção de compostos de gosto reduzido (Lemaire, 1995), ou seja, o oxigénio influencia a cor, o aroma e o sabor do vinho. No entanto, quando o oxigénio está presente em certas etapas da produção ou em níveis elevados, pode provocar efeitos negativos, tais como a estimulação do crescimento de microrganismos indesejáveis, e pode também provocar alterações importantes na cor e no aroma do vinho (Caillé et al., 2010).
A introdução do oxigénio pode ocorrer durante as operações de transferência, o estágio em barricas de madeira, a filtração e antes do engarrafamento (Godden et al., 2005). Existem
3 alguns dados sobre o nível de oxigénio que um vinho pode absorver como consequência de diferentes operações tecnológicas, mas geralmente as medições foram efetuadas num número limitado de amostras (Vivas et al., 1993; Moutounet & Mazauric, 2001). Num estudo realizado em 2004 por Castellari et al., (2004) no qual foi monitorizada a dissolução do oxigénio no vinho em diferentes processos tecnológicos, tais como bombagem, filtração, centrifugação e trasfega, os investigadores concluíram que muitas práticas enológicas aumentam os níveis de oxigénio dissolvido para valores indesejáveis.
O impacto do oxigénio na etapa do engarrafamento foi objeto de estudo de vários investigadores entre os quais Wirth et al., (2010), que estudaram o efeito de diferentes níveis de oxigénio dissolvido aquando do engarrafamento na evolução dos compostos fenólicos de vários tipos de vinho durante 10 meses. Num outro estudo semelhante, foi avaliado o impacto de diferentes níveis de oxigénio aquando do engarrafamento nas características sensoriais de um vinho da casta Grenache (Caillé et al., 2010). Também, Musteatã et al., (2011) realizaram um estudo de desoxigenação de vinho tinto com azoto, concluindo que associando o processo de desoxigenação à adição de ácido ascórbico, o potencial redox pode diminuir até 44.4%. Outro estudo, que contemplou também a etapa da receção do vinho a granel os investigadores concluíram, entre outras, que a utilização de gases inertes como o azoto para substituir o ar é o procedimento mais adequado para evitar possíveis oxidações (Vidal et al., 2001).
1.2 A oxidação
O termo oxigenação refere-se normalmente à exposição controlada de um vinho ao oxigénio e implica geralmente um impacto positivo na sua qualidade. Em contraste, o termo oxidação (ou oxidado) é frequentemente associado às consequências negativas da exposição excessiva ao oxigénio (Blackburn, 2004).
A oxidação é um processo pelo qual a transferência de eletrões tem lugar entre espécies redutoras e espécies oxidantes. O oxigénio é o principal responsável (Fig.1.1), que é reduzido para certos intermediários e eventualmente para o peróxido de hidrogénio e água (Gómez-Plaza & Cano-López, 2011).
A degradação oxidativa é principalmente devida à reação promovida pelo oxigénio em si, o que é bastante diferente do que acontece durante o envelhecimento, em que as alterações
4 na composição são devidas a vários tipos de reações. Os vinhos diferem na sua vulnerabilidade em relação à degradação oxidativa: alguns podem degradar-se em semanas, enquanto outros resistem ao processo muito mais tempo. A incidência de uma rápida degradação parece ser maior nos vinhos produzidos em regiões mais quentes, mas mesmo dentro dessas regiões alguns vinhos são mais suscetíveis do que outros (Ferreira et al., 2002).
Fig. 1.1 - Mecanismo simplificado da reação do oxigénio com os componentes do vinho (A- Antocianina;
F-Flavanol) (Adaptado de Carlton et al., 2007).
A degradação oxidativa do vinho é dependente de vários fatores, incluindo a composição do vinho (Vivas et al.,1993), a concentração de oxigénio dissolvido, o pH, a temperatura de armazenamento, a concentração e os tipos de compostos fenólicos, bem como a presença de antioxidantes exógenos, tais como o dióxido de enxofre (SO2) e o ácido ascórbico (Wildenradt & Singleton, 1974; Singleton & Kramling, 1976; Vivas et al., 1993).
As oxidações bioquímicas têm como catalisadores enzimas oxidantes, tais como a tirosinase e lacase (Usseglio-Tomasset, 1998), responsáveis pelo acastanhamento do mosto. Esta enzima está localizada nos tecidos vegetais da uva (Usseglio-Tomasset, 1998), e a sua atividade é muito variável, dependendo da casta e do grau de maturação do bago (Ribéreau-Gayon et al., 2006). A taxa de consumo de oxigénio no mosto e a natureza dos produtos formados é função da concentração inicial em ácido caftárico, glutatião, ácido ascórbico e flavonóides (Ribéreau-Gayon et al., 2006).
A maior diferença entre as oxidações enzimáticas e as não enzimáticas é a forma como a quinona é produzida. O processo não enzimático (Fig.1.2) é semelhante à oxidação enzimática no qual o catalisador da reação é um ião metálico e não uma enzima (Danilewicz, 2003).
5 Fig. 1.2 - Oxidação não-enzimática de um composto fenólico (Adaptado de Scollary, 2002).
A oxidação dos vinhos brancos leva a uma perda dos seus atributos sensoriais. O processo oxidativo conduz a uma perda das características aromáticas dos vinhos jovens, ou seja, dos aromas florais e frutados (Singleton & Kramling, 1976; Escudero et al., 2000), que pode induzir à formação de aldeídos e off-flavours (Lemaire, 1995). A cor evolui para uma tonalidade acastanhada (acastanhamento não enzimático) (Lemaire, 1995). A degradação aromática ocorre antes da alteração cromática. Para evitar a oxidação progressiva que provocará, como já foi referido, a perda dos aromas florais e frutados bem como o acastanhamento e a eventual presença de off-flavours, os vinhos brancos não devem ser conservados durante muito tempo em garrafa (Singleton & Kramling, 1976; Escudero et al., 2000).
Várias investigações tentaram reproduzir em laboratório a degradação aromática associada ao envelhecimento oxidativo. Estes estudos focaram-se nos efeitos da temperatura e do oxigénio sobre a formação de off-flavours (Simpson, 1978; Marais & Pool, 1980; Ferreira et
al., 1997). Escudero et al., (2002) realizaram um estudo com o objetivo de avaliar as
diferenças químicas e sensoriais em vinhos brancos expostos ao oxigénio durante uma semana, tendo concluído que houve diferenças no perfil aromático do vinho, mas os níveis de acetaldeído não sofreram alterações significativas.
Segundo Cejudo-Bastante et al., (2011), um mosto branco submetido a hiperoxigenação conduz a uma diminuição do teor de compostos fenólicos (ácidos hidroxicinâmicos e flavonóis).
Contrariamente aos vinhos brancos, os vinhos tintos são geralmente envelhecidos durante mais tempo na garrafa. O consumo de oxigénio inicial pode ter efeitos positivos, como a melhoria da cor, resultante da formação de novos pigmentos estáveis (Fulcrand et al., 1998; Revilla et al., 1999; Escribano-Bailon et al., 2001); a diminuição da adstringência (Llaudy et
6 riscos de oxidação associados podem, no entanto, reduzir a qualidade do vinho (Atanasova,
et al., 2002).
1.3 Os antioxidantes
A monitorização do oxigénio no vinho é importante para maximizar a sua qualidade. Na perspetiva química, a sua presença em excesso resultará numa possível oxidação, diminuindo a sua qualidade e consequentemente o seu tempo de vida útil, shelf-life.
O tempo de vida útil de um vinho é uma preocupação primordial em enologia, a vida útil de um vinho está diretamente relacionada com a sua resistência à oxidação. Na verdade, o vinho contém um grande número de antioxidantes naturais pertencentes a diferentes famílias de compostos fenólicos (Escudero et al., 2002). Um elevado número de constituintes do vinho podem ser facilmente oxidados, tais como, iões de ferro, ácido ascórbico, compostos fenólicos e etanol (Boulton et al., 1996).
Os compostos fenólicos são responsáveis pelas diferenças entre vinhos tintos e brancos, especialmente em relação à cor e ao sabor (Ribéreau-Gayon et al., 2006), uma vez que influenciam determinantemente as propriedades organoléticas (Ribéreau-Gayon et al., 2006; Kennedy et al., 2006;), como adstringência, cor e aroma (Kennedy, 2008).
Os compostos fenólicos mais importantes em mostos e vinhos brancos, tanto em termos de quantidade como de capacidade de participar em reações redox, são os ácidos hidroxicinâmicos, por exemplo o ácido trans-caftárico (Fig. 1.3) e os flavonóides, por exemplo a catequina (Fig. 1.3).
O teor de compostos fenólicos totais num vinho branco seco pode variar entre 50 a 250 mg/L (Ribéreau-Gayon et al., 2006), os ácidos cinâmicos podem atingir 20 mg/L em função da casta (Togores, 2003; Ribéreau-Gayon et al., 2006). O ácido cafeico e o seu conjugado ácido caftárico, bem como a catequina, epicatequina e seus derivados (proantocianidinas), podem ser considerados como potenciais agentes de acastanhamento ao originarem produtos de oxidação (Cilliers & Singleton, 1989; Cilliers & Singleton, 1990).
7
Ácido trans-caftárico Catequina
Fig. 1.3 - Principais compostos fenólicos que participam nas reações de acastanhamento em vinhos brancos
(Adaptado de Sioumis et al., 2005).
A atividade enzimática em mostos brancos ocorre, preferencialmente, sobre os ácidos hidroxicinâmicos, Fig.1.4 (1), que são a maioria dos compostos fenólicos presentes no mosto. As quinonas produzidas, Fig.1.4 (2), podem condensar com flavonóides. A tonalidade do pigmento formado é função do grau de condensação (Singleton, 1987). Também possuem a capacidade de reação com o glutatião, composto abundante durante a vindima, formando o GRP (Grape Reaction Product), Fig.1.4 (3), que é incolor e não é oxidável pela tirosinase, impedindo a formação de compostos acastanhados. O glutatião é um tripéptido que limita as oxidações, mas, no momento em que desaparece do mosto, as moléculas de GRP podem ser novamente oxidadas por novas orto-quinonas (Usseglio-Tomasset, 1998).
Fig. 1.4 - Mecanismos de oxidação dos compostos fenólicos por ação da tirosinase, em uvas (Adaptado de
8 O teor de compostos fenólicos totais em vinhos tintos pode atingir 3500 mg/L (Pazourek et
al., 2005). Os principais compostos fenólicos são: os ácidos fenólicos (hidroxibenzóico e
hidroxicinâmicos, tais como ácido gálico e cumárico, respectivamente); os estilbenos (por exemplo, trans-resveratrol), os flavonóis (por exemplo, miricetina e quercetina), os flavanóis (por exemplo, (+)-catequina e (-)-epicatequina); as antocianinas (por exemplo, malvidina-3-glucósido), e as proantocianidinas ou taninos condensados [por exemplo, procianidinas (epicatequina-catequina)] (Monagas et al., 2005; Alcalde-Eon et al., 2006). Os teores de ácidos fenólicos presentes em vinhos tintos podem variar entre 100 e 200 mg/L, os flavonóis podem atingir os 100 mg/L, as antocianinas podem variar entre 100 e 1500 mg/L podendo diminuir até valores próximos de zero com o envelhecimento (Ribéreau-Gayon et
al., 2006).
Dois tipos de condensação fenólica ocorrem normalmente durante a maturação de vinhos tintos: o primeiro é descrito como uma condensação entre antocianinas e (+)-catequina, (-)-epicatequina ou taninos (Baranowski & Nagel, 1983; Guerra & Glóries, 1996), o segundo é a autoxidação do etanol e a formação do acetaldeído (Fig. 1.5). O acetaldeído pode ser envolvido na polimerização entre antocianinas e outros flavonóides ou estruturas poliméricas já formadas por condensação direta (Timberlake & Bridle, 1977; Somers & Evans, 1986). Esta polimerização pode melhorar a intensidade e a estabilidade corante (Ribéreau-Gayon et al., 1983), mesmo se a concentração de antocianinas diminuir (Bakker
et al., 1993). A co-polimerização entre antocianinas e taninos provoca um grande aumento
do grau de condensação dos taninos, induzindo uma transformação favorável a nível sensorial. Portanto, a baixa capacidade de oxigenação é geralmente considerada um fator positivo para a evolução de vinhos tintos (Ribéreau-Gayon et al., 1983).
Fig. 1.5 - Estrutura química dos pigmentos derivados da condensação entre antocianinas e flavonóides
9 Os compostos fenólicos são os principais substratos para o oxigénio. A nível individual os compostos fenólicos podem reagir de forma muito diferente, no entanto a concentração de compostos fenólicos totais é uma medida aproximada da sua capacidade antioxidante e da sua capacidade de alteração quando expostos ao oxigénio (Singleton, 1987).
A composição do vinho e as suas propriedades organoléticas são muito dependentes da casta e do processo de vinificação. Obviamente, os fatores que regem a extração de compostos fenólicos, incluindo as antocianinas (isto é, os pigmentos vermelhos), flavan-3-ol monómeros [(+)-catequina, (-)-epicatequina] e polímeros (proantocianidinas, isto é, taninos condensados), no processo de vinificação são particularmente importantes para a qualidade do vinho (Somers, 1971).
Os vinhos, independentemente da idade, não contêm oxigénio em dissolução, quando estão em repouso algum tempo ao abrigo do ar. Por dissolução o oxigénio entra em contacto com o vinho e combina-se (Peynaud, 1981). A solubilidade do oxigénio do ar em vinho saturado à pressão atmosférica é de cerca de 6.0 a 8.0 mg/L, dependendo da composição e temperatura do vinho (Singleton, 1987), pelo que a solubilidade do oxigénio num vinho a 20ºC pode variar entre 6.0 a 8.6 mg/L, enquanto a 12ºC varia de 9.0 a 9.6 mg/L (Usseglio-Tomasset, 1998). A taxa de absorção do oxigénio é função dos mecanismos oxidativos, tais como: reações enzimáticas e autocatalíticas, polimerização dos taninos e das ligações antocianina-tanino promovidas pela formação de acetaldeído (Singleton, 1987; Lopes et al., 2005). As interações fenólicas (isto é, a sua oxidação e polimerização) são iniciadas e promovidas pela absorção de oxigénio pelo vinho, mesmo se a taxa de progressão de monómero para as formas de pigmentos poliméricos dependa em grande parte da temperatura (Somers & Evans, 1986).
Os vinhos tintos podem tolerar mais do que trinta saturações de oxigénio (257 mg O2/L) antes de apresentarem um perfil oxidado (Singleton, 1987). Após estas saturações já não existem no vinho mais substâncias oxidáveis em quantidades suficientes para poder reagir com mais oxigénio e este passará então a apresentar um perfil oxidado (Gómez-Plaza & Cano-López, 2011).
O dióxido de enxofre (SO2) pode ser considerado um consumidor significativo de oxigénio, mas, nas condições prevalecentes no vinho, só reage rapidamente com oxigénio na forma livre e na presença de iões férricos (Ribéreau-Gayon, 1933). O mecanismo de interação do dióxido de enxofre com o oxigénio tem sido exaustivamente estudado ao longo dos últimos cem anos, numa matriz como o vinho, o SO2 é hidratado e existe principalmente
10 como o ião bissulfito (HSO3-). Duas moléculas de SO2 reagem com uma de oxigénio para produzir dois iões de sulfato, e tem sido proposto que a mesma reação ocorra no vinho. Quando o SO2 reage com o oxigénio protege os constituintes do vinho vulneráveis à oxidação (Clarke & Bakker, 2004).
O dióxido de enxofre é um antioxidante e interfere com muitas das principais reações de oxidação: por exemplo, reage com peróxido de hidrogénio e acetaldeído, que são necessários para as reações de condensação; também reage com antocianinas, inibindo a produção de pigmentos poliméricos (Gómez-Plaza & Cano-López, 2011).
A interação de SO2 com oxigénio é de facto bastante complexa (Fig.1.6). Trata-se de uma reação catalisada por um metal na qual as formas oxidadas de metais de transição tais como Fe (III) iniciam o processo de oxidação de bissulfito para os radicais de sulfito (SO3-). Este radical reage rapidamente com o oxigénio, produzindo a espécie oxidante peroximonossulfato (SO5-), que, por reação com bissulfito através de duas vias (A e B na Fig. 1.6), produzem sulfato e sulfito capazes de regenerar radicais para continuar o processo (Brandt et al., 1994; Brandt &Van-Eldik 1995; Connick et al., 1995). Neste sentido, foi realizado um estudo no qual foi analisada a relação entre os níveis de sulfuroso e de oxigénio comparando as suas respetivas evoluções, tendo sido concluído que há uma relação direta entre os dois, as perdas de sulfuroso livre são diretamente proporcionais aos níveis iniciais de oxigénio dissolvido (Jacobs, 1976).
Fig. 1.6 - Interação do dióxido de enxofre com o oxigénio(Adaptado deDanilewicz et al.,2008).
A gestão do oxigénio representa o maior desafio a nível enológico, quer uma excessiva exposição quer uma excessiva proteção contribuem para formação de defeitos sensoriais (Caillé et al., 2010).
11
1.4 Objetivos do trabalho
O contacto do vinho com oxigénio pode afetar a sua qualidade, pelo que monitorizar e controlar os níveis de oxigénio nas diferentes etapas é de extrema importância (Castellari et
al., 2004, Lopes et al., 2009, Wirth et al., 2010).
O transporte de vinho a granel é também uma etapa crítica, na qual o oxigénio pode entrar em contacto com o vinho de forma descontrolada. São transportados diariamente milhares de litros de vinhos a granel, e possivelmente haverá alternativas para a remoção eficaz do oxigénio em tempo útil, contribuindo assim para uma eventual melhoria da sua qualidade e um aumento considerável do seu tempo de vida útil. Na literatura consultada, não se encontrou nenhum estudo sobre o efeito da desoxigenação dos vinhos nesta etapa do processamento, pelo que o objetivo da presente dissertação será avaliar o efeito do transporte e do processo de desoxigenação na qualidade dos vinhos. Para realizar este estudo, foram selecionados dois vinhos brancos com diferentes características físico-químicas. Para cada vinho foi efetuada a monitorização dos níveis de oxigénio antes e depois do transporte e após o processo de desoxigenação, bem como o seu acompanhamento durante um período de nove meses. O impacto dos níveis de oxigénio dissolvido durante o transporte, após desoxigenação e a sua evolução durante um período de nove meses físico-químico foi estudado na composição fenólica, nas características cromáticas e sensoriais. Assim crê-se que os resultados obtidos neste trabalho poderão ser úteis para a indústria vitivinícola otimizar a operação de transporte de vinho.
12
Referências Bibliográficas
Alcalde-Eon, C., Escribano-Bailon, M. T., Santos-Buelga, C., Rivas-Gonzalo, J. C. 2006. Changes in the detailed pigment composition of red wine during maturity and aging: A comprehensive study. Analytica Chimica Acta, 563, 238 - 254.
Atanasova, V., Fulcrand, H., Cheynier, V., Moutounet, M. 2002. Effect of oxygenation on polyphenol changes occurring in the course of winemaking. Analytica Chimica Acta, 458, 15-27.
Bakker, J., Piccinelli, A., Bridle, P. 1993. Model wine solution: colour and composition changes during aging. Vitis, 32, 111-112.
Baranowski, E. S., Nagel, C. W. 1983. Kinetics of malvidin-3-glucoside condensation in wine model system. Journal of Food Science, 48, 419-422.
Blackburn, D. 2004. Micro-oxygenation. Lessons from a decade of experience. Practical
Winery and Vineyard, 2, 32-39.
Brandt, C., Van-Eldik, R. 1995. Transition metal-catalysed oxidation of sulphur (IV) oxides. Atmospheric - relevant processes and mechanisms. Chemical Reviews, 119-190.
Brandt, C., Fábián, I., Van-Eldik, R. 1994. Kinetics and mechanism of the iron (III)-catalysed autoxidation of Sulphur (IV) oxides in aqueous solution. Evidence for the redox cycling of iron in the presence of oxygen and modelling of the overall reaction mechanism. Inorganic Chemistry, 33, 687-701.
Boulton, R. B., Singleton, V. L., Bisson, L.F., Kunkee, R. E. 1996. Principles and Practices of Winemaking. Chapman and Hall, pp 406 - 414.
Boulton, R. B., Singleton, V. L., Bisson, L. F., Kunkee, R. E. 1998. Principles and Practices of Winemaking. Aspen Publisher, pp 82.
Caillé, S., Samson, A., Wirth, J., Diéval, J., Vidal, S., Cheynier, V. 2010. Sensory characteristics changes of red Grenache wines submitted to different oxygen exposures pré and post bottling. Analytica Chimica Acta, 310, 35-36.
Castellari, M., Simonato, B., Tornielli, G. B., Spinelli, P., Ferrarini, R. 2004. Effects of different oenological treatments on dissolved oxygen in wines. Italian Journal of Food
13 Carlton, W. K., Gump, B., Fuselgang, K., Hasson, A. S. 2007. Monitoring Acetaldehyde Concentrations during Micro-oxygenation of Red Wine by Headspace Solid-Phase Microextration with On-Fiber Derivatization. Journal of Agricultural and Food
Chemistry, 55, 5620-5625.
Cejudo-Bastante, M. J., Hermosín-Gutiérrez, I., Castro-Vásquez, L. I., Pérez-Coello, M. S. 2011. Hyperoxygenation and Bottle Storage of Chardonnay White Wines: Effects on Color-Related Phenolics, Volatil Composition and Sensory Characteristics. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 59, 4171-4182.
Clarke, R. J., Bakker, J. 2004. Wine Flavour Chemistry. Blackwell.
Cilliers, J. J. L., Singleton, V. L. 1989. Non enzymic autoxidative phenolic browning reactions in a caffeic acid model system. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 37, 890–896.
Cilliers J. J. L., Singleton V. L. 1990. Browning development in white wines: dependence on compositional parameters and impact on antioxidant characteristics. American Journal
of Enology and Viticulture, 41, 84-86.
Connick, R. E., Zhang, Y. X., Lee, S., Adamic, R., Chieng, P. 1995. Kinetics and mechanism of the oxidation of HSO3- by O2. The uncatalysed reaction. Inorganic
Chemistry, 34, 4543-455.
Danilewicz, J. C. 2003. Review of reaction mechanisms of oxygen and proposed intermediate reduction products in wine: central role of copper and iron. American
Journal of Enology and Viticulture, 54, 73-85.
Danilewicz, J. C., Seccombe, J. T., Whelan, J. 2008. Mechanism of Interaction of Polyphenols, Oxygen and Sulfur Dioxide in Model Wine and Wine. American Journal of
Enology and Viticulture, 59, 2 -11.
Dharmadhikari, M. 1993. Dangers of oxidation in table wines. Vineyard & VintageView, 8, 6-7.
Du Toit, W. J., Marais, J., Pretorius, I. S., du Toit, M. 2006. Oxygen in must and wine: A review. South African Journal of Oenology and Viticulture, 27, 76–94.
Escribano-Bailon, T., Alvarez-Garcia, M., Rivas-Gonzalo, J. C., Heredia, F. J., Santos-Buelga, C. 2001. Color and stability of pigments derived from acetaldehyde-mediated
14 condensation between malvidin-3-O-glucoside and (+)-catechin. Journal of Food
Agriculture and Food Chemestry, 49, 1213-1217.
Escudero, A., Hernandez-Orte, P., Cacho, J. E., Ferreira, V. 2000. Clues about the role of methional as a character impact odorant of some oxidized wines. Journal of Agriultural
and Food Chemistry, 48, 4268-4272.
Escudero, A., Asensio, E., Cacho, J., Ferreira, V. 2002. Sensory and chemical changes of young white wines stored under oxygen. An assessment of the role played by aldehydes and some other important odorants. Food Chemistry, 77, 325–331.
Ferreira, V., Escudero, A., Fernandez, P. E., Cacho, J. 1997. Changes in the profile of volatile compounds in wines stored under oxygen and their relationship with the browning process. European Food Research. and Technology, 205, 392-396.
Ferreira, A. C. S., Pinho, P. G., Rodrigues, P., Hogg, T. 2002. Kinetics of Oxidative Degradation of White Wines and How They Are Affected by Selected Technological Parameters. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, 5919-5924.
Fulcrand, H., Benabdeljalil, C., Rigaud, J., Cheynier, V., Moutounet, M. 1998. A new class of wine pigments generated by reaction between pyruvic acid and grape anthcyanins.
Phytochemistry, 47, 1401-1407.
Godden, P., Lattey, K., Francis, L., Gishen, M., Cowey, G., Holdstock, M., Robinson, E., Waters, E., Skouroumounis, G., Sefton, M., Capone, D., Kwiatkowski, M., Field, J., Coulter, A., D’Costa, N., Bramley, B. 2005. Towards offering wine to the consumer in optimal condition; the wine, the closures and other packaging variables. Australian &
New Zealand Wine Industry Journal, 20, 20-30.
Gómez-Plaza, E., Cano-López, M. 2011. A review on micro-oxygenation of red wines: Claims, benefits and the underlying chemistry. Food Chemistry, 125, 1131-1140.
Guerra, C., Glories, Y. 1996. Rôle des flavan-3-ols, des anthocyanes et de l’éthanal dans la formation de complexes colorés. ENOLOGY 95, 5e Symposium International
d’Oenologie, pp 424.
Jacobs, D. D. 1976. Effect of dissolved oxygen on free sulphur dioxide in red wines,
15 Kennedy, J. A., Saucier, C., Glories, Y. 2006. Grape and wine phenolics: History and
perspective. American Journal of Enology and Viticulture, 57, 239–248.
Kennedy, J. A. 2008. Grape and wine phenolic: Observations and Recentindings, Ciência e
Investigacion Agrária, 35, 107-120.
Llaudy, M. C., Canals, R., Goncalez-Manzano, S., Canals, J. M., Santos Buelga, C., Zamora, F. 2006. Influence of micro-oxygenation treatment before oak aging on phenolic compounds composition, astringency, and color of red wine. Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 54, 4246-4252.
Lemaire, T., 1995. La micro-oxygenation des vins. Thesis École National Supérieure
Agronomique, Montpellier, France.
Lopes, P., Saucier, C., Glories, Y. 2005. Non-destructive colorimetric method to determine the oxygen diffusion rate through closures used in winemaking. Journal of Agricultural
and Food Chemistry, 53, 6967-6973.
Lopes, P., Silva, A. M., Pons, A., Tominaga, T., Lavigne, V., Saucier, C., Darriet, P., Teissedre, P., Dubourdieu, D. 2009. Impact of oxygen dissolved at bottling and transmitted through closures on the composition and sensory properties of a Sauvignon Blanc wine during bottle storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57, 10261-10270.
Marais, J., Pool, H. J. 1980. Effect of storage time and temperature on the volatile composition and quality of dry white table wines. Vitis, 19, 151-164.
Moutounet, M., Rigaud, J., Souquet, J. M., Cheyner, V. 1990. Influence de quelques paramètres sur l’oxydation des moûts de raisin. Interprétations technologiques. Revue
Française d’Oenologie, 124, 32-42.
Moutounet, M., Mazauric, J. P. 2001. L’oxygène dissous dans les vins. Revue Française
d’Oenologie, 186, 12-15.
Monagas, M., Bartolome, B., Gomez-Cordoves, C. 2005. Updated knowledge about the presence of phenolic compounds in wine. Critical Reviews. Food Science and Nutrition, 45, 85-118.
Musteatã, G., Popov, V., Ursu, S. 2011. Deoxygenation of red wine by treatment with nitrogen. Journal of Agroalimentary Process and Technologies, 17, 431-433.
16 Pasteur, L. 1873. Etudes sur le Vin: Ses Maladies, Causes Qui les Provoquent, Procédés
Nouveaux Pour les Conserver et Pour les Vieillir. Imprimerie Royale, pp 264.
Pazourek, J., Gajdosova, D., Spanila, M., Farkova, M., Novotna, K., Havel, J. 2005. Analysis of polyphenols in wines: Correlation between total polyphenolic content and antioxidant potential from photometric measurements: Prediction of cultivars and vintage from capillary zone electrophoresis fingerprints using artificial neural network. Journal
of Chromatography A, 1081, 48-54.
Peynaud, E. 1981. Connaissance et Travail du Vin. Dunod, pp 239.
Revilla, I., Perez-Magariño, S., Gonçalez-San Jose, M. L., Berltran, S. 1999. Identification of anthocyanin derivates in grape skin extracts and red wines by LC-DAD-MS. Journal
of Chromatography A, 847, 83-90.
Ribéreau-Gayon, P., Pontallier, P., Glories, Y. 1983. Some interpretation of colour changes in young red wines during their conservation. Journal of Science and Food Agriculture, 34, 505-516.
Ribéreau-Gayon, J. 1933. Contribution a l’etude des oxidations et reductions dans les vins. Application et etude de Vieillissement et des Casses. Delmas.
Ribéreau-Gayon, P., Glories, Y., Maujean, A., Dubourdieu, D. 2006. Handbook of Enology.Vol. 1 e 2, John Wiley & Sons, Ltd.
Salgues, M., Cheynier, V., Gunata, Z., Wylde, R. 1986. Oxidation of grape juice 2-S-glutathionyl caffeoyl tartaric acid by Botrytis cinerea laccase and characterization of a new substance: 2,5-di-S-glutahio-nyl caffeoyl tartaric acid. Journal of Food Science, 51, 1191-1194.
Scollary, G. R. 2002. Factors determining wine oxidation: the critical role of ascorbic acid. Final report to grape and wine researched & development corporation. National Wine &
Grape Industries Centre, 8, 186-195.
Singleton, V. L., Kramling, T. E. 1976. Browning of white wines and accelerated test for browning capacity. American Journal of Enology and Viticulture, 27, 157-160.
Singleton, V. L. 1987. Oxygen with phenols and related reactions in musts, wines and model systems: observation and practical implications. American Journal of Enology and
17 Simpson, R. F. 1978. Aroma and compositional changes in wine with oxidation, storage and
aging. Vitis, 17, 274-287.
Somers, T. C. 1971. The polymeric nature of wine pigments. Phytochemistry, 10, 2175-2186.
Somers, T. C., Evans, M. E. 1986. Evolution of red wine. Ambient influences on colour composition during early maturation. Vitis, 25, 31-39.
Sioumis, N., Kallithraka, S., Tsoutsouras, E., Makris, D. P., Kefalas, P. 2005. Browning development in white wines: dependence on compositional parameters and impact on antioxidant characteristics. European Food Research and Technolology, 220, 326-330. Timberlake, C. F., Bridle, P. 1977. Anthocyanins: colour augmentation with catechin and
acetaldehyde. Journal of Science and Food Agriulture, 28, 539-544. Togores, H. T. 2003. Tratado de Enologia. Ediciones Mundi-Prensa. Usseglio-Tomasset, L. 1998. Química Enológica. Ediciones Mundi-Prensa.
Vivas, N., Zamora, F., Glories, Y. 1993. Incidence de certains facteurs sur la consommation de l’oxygéne et sur le potencial d’oxydoreduction dans les vins. Journal International de
la Vigne et du Vin, 27, 23-34.
Vidal, J. C., Dufourq, T., Moutounet, M. 2001. Les apports d’oxygène au cours des traitements des vins. Revue Française d’Oenologie, 190, 24-31.
Wildenradt, H. L. E., Singleton, V. L. 1974. The production of aldehydes as a result of oxidation of polyphenolic compounds and its relation in wine aging. American Journal of
Enology and Vitiulture, 25, 119-126.
Wirth, J., Morel-Salmi, C., Souquet, J. M., Dieval, J. B., Aagaard, O., Vidal, S., Fulcrand, H., Cheynier, V. 2010. The impact of oxygen exposure before and after bottling on the polyphenolic composition of red wines. Food Chemistry, 123, 107-116.
Zamora, F. 2003. Consideraciones sobre el embotellado y la evolución del vino en la botella. Elaboración y crianza del vino tinto. Ed. A. Madrid.
Zoecklein, B. 2007. Factors impacting Sulphur-like off odors in wine and winery options. 8th
18
II. EFFECT OF TRANSPORT AND
DEOXYGENATION ON WHITE WINE QUALITY
19
Abstract
Oxygen is an essential component in wine development, playing an important role in several winemaking processes. White wine production involves a great effort to avoid extensive contact with oxygen, which might be adverse in terms of colour, aroma and eventually decline of the shelf-life.
The objective of this work was to verify the impact of oxygen in white wine (loureiro monovarietal and blend) during the bulk transport and after deoxygenation on wine phenolic composition, chromatic and sensorial characteristics. Trials were performed at three different stages: before transport (Stage 0); after transport (Stage 1) and after deoxygenation (Stage 2), during nine months.
The results obtained show that the levels of free sulphur dioxide decrease significantly (p < 0.05) after transport, increasing significantly the levels of dissolved oxygen. Moreover the deoxygenation process lowered the dissolved oxygen in 4.14 mg/L and 4.21 mg/L for the loureiro monovarietal wine and for the blend wine, respectively achieving values near zero. The colour evolution is significantly higher (p < 0.05) in the non deoxygenation wine samples. Generally phenolic compounds decreased significantly (p < 0.05) during the nine months. The cinamic acids showed a tendency to decrease throughout the time in both wines. There are no significant differences in almost of the sensorial attributes evaluated, but the wines after transport showed more oxidative character (oxidized, acetaldehyde). It was also observed that the deoxygenated loureiro monovarietal wine were more scored for the fruity descriptor at the third and ninth months and in both wines a lower score after the third month for the bitter descriptor which could be related to a decrease of catechin. Principal component analysis of the sensorial analysis data allowed discriminating in both wines, at initial time, the submitted to the deoxygenation process from the wines before and after transport.
This study show the negative impact of the bulk transport on the white wine quality, however the deoxygenation could be a good practice to minimize those aspects and preserve the wine. Moreover the evolution of the wine beyond the level of oxygen is also a function of the wine phenolic profile.
Keywords: Oxygen, white wine, deoxygenation process, phenolic compounds, chromatic
20
2.1 Introduction
Oxygen management in wine is important to guarantee high quality, since wine evolution is extremely dependent on the amount of oxygen (Godden et al., 2005) and it is an essential component in wine development, playing an important role in several winemaking processes such as promoting yeast multiplication, wine maturation, wine colour stabilization, vegetable character attenuation or removal of reduced taste compounds (Lemaire, 1995). However, when oxygen is present at the wrong stages or in higher levels as recommended could provoke negative effects on wine, such as growth stimulation of undesirable microorganisms or important changes in wine colour and aroma (Caillé et al., 2010).
During the different wine manipulation processes oxygen picking-up could occur during wine transfer operations (racking, pumping), filtration, stabilization or bottling (Vidal et al., 2001; Vidal et al., 2003; Godden et al., 2005).
White wine production involves a great effort to avoid extensive contact with oxygen, which might be adverse in terms of colour and eventually decline of the overall quality and marketability. Oxygen is often considered to be the enemy of white wines, because the oxidation of substances in white wine can occur at any time during winemaking (Ribéreau-Gayon et al., 2006). It is recognized that the aromatic decline occurs prior to the chromatic changes (Singleton & Kramling, 1976; Escudero et al., 2000).
Excessive oxygen exposure can induce some typical aldehyde and maderized off-flavours and also lead to the development of a brownish colour (Lemaire, 1995). Precautions are taken to protect the fruity aromas of young wine and to avoid browning. It is well established that the relevant reactions that lead to browning development in white wines are mainly dependent on the wine polyphenolic composition (Rossi & Singleton, 1966; Gonzales-Cartagena et al., 1994). Oxygen also promotes the development of a reduction bouquet in premium wines during bottle aging.
The oxidative degradation of white wines rapidly leads to a loss of their sensorial quality. From an aromatic point of view, this phenomenon leads to a loss of characteristic aromas of young wines, namely the floral and fruity aromas, and subsequently leads to the formation of new aromas characteristic of older wines or atypical aromas associated with the degradation of the product (Singleton & Kramling, 1976; Singleton et al., 1979; Escudero et
al., 2000). Regarding colour, there is a development of a brownish colour (nonenzymatic
21 The contact between wine and oxygen may be considered as a critical point during the winemaking process, because oxygen can significantly influence the wine quality and its evolution during maturation and aging (Ribéreau-Gayon, et al., 2006).
Solubility of oxygen from air into wine saturated at atmospheric pressure is about 6 or 8 mg/L, depending on wine composition and temperature (Singleton, 1987). Phenolic interactions (i.e. their oxidation and polymerization) are initiated and are further promoted by the absorption of oxygen by wine, even if the rate of progression from monomeric to polymeric pigment forms depends largely upon temperature (Somers & Evans, 1986).
In the atmosphere as in wine, sulphur dioxide (SO2) is hydrated and exists mainly as the bisulphite ion (HSO3-). Two SO2 molecules react with one of oxygen to produce two sulphate ions, and it has long been proposed that the same reaction occurs in wine. Consequently, it was envisaged that, by reacting with oxygen, SO2 protected vulnerable wine constituents from oxidation (Clarke & Bakker, 2004; Ribéreau-Gayon et al., 2006). However, the reaction rate of oxygen with SO2 is quite slow relative to that which can occur in wine, and it has been argued that the main antioxidant action of SO2 is to react with hydrogen peroxide produced as a result of polyphenol oxidation (Boulton et al., 1996). The rate of oxygen absorption depends on the oxidative mechanisms: enzymatic and auto-catalytic reactions; tannin polymerisation; anthocyanin-tannin direct and mediated by acetaldehyde condensation (Lopes et al., 2005).
Under wine oxidation conditions, phenolic compounds are one of the primary reactants with oxygen and more precisely with reactive species of oxygen which are the activated oxygen species formed during oxygen (O2) reduction in the presence of metals (Singleton, 1987; Danilewicz, 2003). Oxygen management represents a major challenge in oenology as both excessive exposure and excessive protection lead to sensory defects (Caillé et al., 2010). However, several studies have focused their attention on the effect of oxygen on wine characteristics but there are very few works on the effect of wine deoxygenation.
Furthermore, as far as we can determine there is lack information on the effect of deoxygenation on wine phenolic compounds, chromatic and sensory characteristics. A better knowledge of the deoxygenation process on white wine characteristics could lead to an enhanced control and thus to optimize the oxygen management. Therefore, the main goal of this work was to undertake a comparative study on the effect of transport and deoxygenation on white wine quality.
22
2.2 Material and methods
2.2.1 Wine Samples
Two different white wines were used; a monovarietal wine (loureiro grape variety from the Vinhos Verdes region, vintage 2010) and one blend wines (vintage 2010). The sample code provides three different informations: Wine: B - Blend wine, L - Loureiro monovarietal wine; Stage: 0 - Before transport, 1 - After transport, 2 - Deoxygenation; Time: T0 (Initial time), T1 (First month), T3 (Third month), T6 (Sixth month) and T9 (Ninth month).
2.2.2 Experimental design
Two white wines were used to study the impact of transport and deoxygenation process during 9 month. The wines were collected in triplicate in three different stages, before transport (Stage 0), after transport (Stage 1) and after deoxygenation (Stage 2). The physicochemical analysis were performed in triplicate at initial time (T0), first month (T1), third month (T3), sixth month (T6) and ninth month (T9). The sensorial analyses were carried out at initial time (T0), third month (T3) and ninth month (T9).
For the deoxygenation process the wine was submitted to continuous nitrogen (purity > 99, 5%) diffusion from the transport cistern vat to the wine vessel. The amount of nitrogen injected was about 10% of the transfer pump flow. They were stored in 750 mL glass bottles (bordelaise prestige, antic colour) with a head space around 6 mm and with a free sulphur dioxide at 40 mg/L. The bottles were closed with a cork (Twin Top) due to low rate of oxygen diffusion (Lopes et al., 2006) during the study, 9 months. The samples were placed for 12 hours in vertical position and stored during ninth months in the horizontal position at 20˚C.
23 Fig. 2.1 - Experimental design for wine transport and deoxygenation process.
2.2.3 Analysis of conventional oenological parameters
Alcohol content, total acidity, volatile acidity, fixed acidity, pH, free and total sulphur dioxide, density at 20°C, were measured according to standard methods of Organization International de la Vigne et du Vin (OIV, 2012)
2.2.4 Total phenols, non-flavonoid and flavonoid phenols
Determination of the phenolic content of wines was carried out by absorbance measurement at 280 nm before and after precipitation of the flavonoids through reaction with formaldehyde according to Kramling and Singleton (1969), leading to a quantification of non-flavonoid compounds in the wine.
2.2.5 Total phenol index
Determination was carried out by a spectrophotometric method and expressed as a total phenol index (TPI=A280nmX dilution factor) according with Riberéau-Gayon et al., (2006).
2.2.6 Total tannins
The total tannin content was determined according to Riberéau-Gayon and Stonestreet (1966).
24
2.2.7 Gelatine index
The gelatine index of tannins was measured by the method proposed of Glories (1984) using 50 mL of wine and 5 mL of a gelatine solution (70 g/L).
2.2.8 Colour and chromatic characterization
Colour was determined by measuring absorbance at 420 nm (10-mm cell) in line with OIV (2006). The wine chromatic characteristics were determined by the absorption spectra of the wine samples scanned over the range 380-770 nm using quartz cells of 1-cm path length. Data were collected at 10 nm intervals, and referenced to 1-cm path length, to calculate L* (lightness), a* (measure of redness), b* (measure of yellowness), coordinates using the CIELab method (OIV, 2012). The spectrophotometer incorporates the software required to calculate the CIElab parameters directly. The Chroma [C* = [(a*)
2 + (b*)
2 ]
1/2
] and the hue-angle [hº = tang -1
(a*/b*)] were also calculated. To differentiate the colour more precisely, the colour difference was obtained using the following expression: ΔE* = [(ΔL*)
2 + (Δa*) 2 + (Δb*) 2 ] 1/2 , in CIELab units. It quantifies the overall colour difference of a sample when compared to a reference sample. Two colours can be distinguished by the human eye when the difference between ΔE* values is greater than 2 units (Spagna et al., 1996).
2.2.9 Browning potential
Test tubes were filled to 75% with the wine to be tested. Controls were sparged thoroughly with nitrogen and test samples sparged with oxygen. All tubes were sealed hermetically and maintained at 55ºC for 5 days. This test was performed as recommended by Singleton & Kramling (1976).
2.2.10 Acetaldehyde
Determination of acetaldehyde concentrations was performed using the spectrophotometric enzyme assay Kit (Boehringer, r-biopharm, Germany). This consists in oxidation of acetaldehyde to acetic acid in the presence of aldehyde dehydrogenase (AI-DH) in the presence of nicotinamide-adenine dinucleotide (NAD+). The amount of NADH, which is proportional to the amount of acetaldehyde, is determined by observance at 340nm.
25
2.2.11 Dissolved oxygen
Dissolved oxygen was quantified using a selective membrane (OXI 45P, Crison). The oxygen diffuses trough the permeable membrane and reacts at the cathode generating a proportional current to the concentration of dissolved oxygen (DO). The equipment transforms this current in mg/L of DO.
2.2.12 Phenolic acids and flavonoids profile by HPLC
Phenolic acids and flavonoids identification were performed by HPLC (Ultimate 3000, Dionex) with a diode-array detector (PDA100, Dionex). The column was a reverse phase C-18 column (25 cm length, 4.5 mm diameter, 5 µm particles, ACE). Eluent A was 5% aqueous formic acid and eluent B was HPLC grade methanol. The elution program was the following: 5% B from zero to 5min followed by a linear gradient up to 65% B until 65min and from 65 to 67 min down to 5% B. The flow was 1mL/min and column temperature was maintained at 35ºC during the run. Detection was performed from 200 to 650 nm with injection volume 25µL. The phenolic acids and flavonoids identification were based on the retention time and visible ultra-violet spectra of the standard.
2.2.13 Sensorial analysis
The sensorial analysis was performed by a trained panel with extensive wine tasting experience composed of six judges. The samples were stored at appropriate light and temperature conditions. Samples were presented to the panel in tasting glasses marked with two digit numbers and in a randomized order. Fifteen attributes were selected: visual (colour intensity, colour limpidity, limpidity and oxidized); aroma (fruity, floral, herbaceous, spicy, acetaldehyde); taste (bitter, sweetness, persistency, acidity, body, balance). The attributes were quantified using a ten-point intensity scale (ISO 4121, 2003). A total sensory score was calculated for each wine as the sum of an average score of visual perception, aroma and taste attributes.
2.2.14 Statistical analysis
The data are presented as means ± standard deviation. Both physicochemical and sensory data were statistically tested by analysis of variance (ANOVA) using the Statistica 7 software (Statsoft, OK, USA). Tukey high significance differences (HSD, 5% level) test was applied to physicochemical data to determine significant differences between
26 physicochemical parameters analysed. Duncan´s multiple range test (MRT) was applied to sensory data to determine significant differences. The model was statistically significant when p values were less than 0.05.
2.3 Results and discussion
2.3.1 Effect of transport and deoxygenation on wine general physicochemical characteristics
In both wines alcohol content and density are not significantly different during the experiment (Table 1A and 1B). As expected, volatile acidity increased and the levels of free sulphur dioxide decreased. Volatile acidity increased significantly in both wines before transport (Stage 0), for loureiro monovarietal wine, from 0.28 g/L to 0.39 g/L, and for blend wine, from 0.31 g/L to 0.44 g/L, during the nine months of bottle storage. In opposite, the deoxygenated wine (Stage 2) showed a less increase in volatile acidity (Table 1A and 1B). In the deoxygenated loureiro monovarietal wine, a significantly increase in volatile acidity was only detected after nine months (T9L2), and after six months for blend wine (T6B2). However, for the non deoxygenated loureiro monovarietal wine (Stage 1), a significantly increase in volatile acidity was observed after the third month.
As shown in Table 1A and 1B after transport (Stage 1) the level of free sulphur dioxide decreased significantly, but at the same time the dissolved oxygen increased significantly (Table 3), which could explained the decrease of free sulphur dioxide. These results are in accordance to Jacobs (1976), which verified a relation between the decrease of free sulphur dioxide and the presence of dissolved oxygen.
The decreased of free sulphur dioxide was higher in the first month, which could be related with the higher levels of dissolved oxygen in this step (Table 3), these results are in agreement to Wirth et al., (2010), that also verified a relation between wine oxygen exposure and sulphite consumption.
27
Table 1A - Physicochemical characteristics of the loureiro monovarietal wine before and after transport and deoxygenation during nine months
(mean ± SD). Alcohol content hjdshfjkds (%vol) Titratable acidity (g/L expressed as tartaric acid) Volatile acidity (g/L expressed as acetic acid) Total acidity (g/L expressed as tartaric acid) Free sulphur dioxide (mg/L) Total sulphur dioxide (mg/L) Density ρ20 jhfjhkfhsdh (g/cm3 ) pH
Loureiro monovarietal wine
T0L0 9.0±0.0a 10.4±0.0c 0.28±0.01a 10.1±0.0c 44±1g 127±0a 0.9955±0.000a 2.80±0.01a T0L1 9.0±0.0a 10.4±0.0c 0.29±0.01a 10.1±0.0c 39±1f 123±0a 0.9960±0.0001a 2.81±0.01a T0L2 9.0±0.0a 10.4±0.0c 0.28±0.01a 10.1±0.0c 37±1e 128±1b 0.9958±0.000a 2.81±0.06a T1L0 9.0±0.0a 10.4±0.0c 0.29±0.01a 10.1±0.0c 35±1d 125±0a 0.9960±0.0001a 2.81±0.01a T1L1 8.9±0.0a 10.4±0.0c 0.29±0.00a 10.1±0.0c 31±1c 122±1a 0.9960±0.0001a 2.81±0.01a T1L2 9.0±0.0a 10.3±0.0b 0.28±0.01a 10.0±0.0c 32±0c 126±1a 0.9959±0.0001a 2.81±0.01a T3L0 9.0±0.0a 10.2±0.0a 0.31±0.01a 9.9±0.0b 26±1b 126±1a 0.9962±0.0002a 2.90±0.01a T3L1 9.0±0.0a 10.3±0.0a 0.34±0.01b 10.0±0.0b 25±0b 122±2a 0.9962±0.0001a 3.00±0.03b T3L2 9.0±0.0a 10.3±0.0b 0.31±0.02a 10.0±0.0c 30±0c 128±2b 0.9961±0.0001a 2.99±0.01b T6L0 9.0±0.0a 10.2±0.0a 0.34±0.01b 9.8±0.0b 22±0a 131±1b 0.9963±0.0001a 2.99±0.03b T6L1 9.0±0.0a 10.2±0.0a 0.37±0.01c 9.8±0.0b 20±1a 124±1a 0.9962±0.0001a 2.98±0.02b T6L2 9.0±0.0a 10.1±0.0a 0.33±0.01a 9.8±0.0b 26±0b 130±1b 0.9960±0.0002a 2.98±0.02b T9L0 9.0±0.0a 10.1±0.0a 0.39±0.01c 9.8±0.0a 18±0a 127±1a 0.9960±0.000a 2.97±0.02b T9L1 9.0±0.0a 10.2±0.0a 0.37±0.01c 9.8±0.0b 17±1a 132±0b 0.9962±0.0001a 3.03±0.01c T9L2 9.0±0.0a 10.1±0.0a 0.34±0.01b 9.8±0.0a 21±1a 132±0b 0.9960±0.000a 2.99±0.01b T r a n sp o r t a n d D e o x y g e n a ti o n In it ia l ti m e Fi r st m o n th T h ir d m o n th S ix th m o n th N in th m o n th
Time: T0 (Initial time), T1 (First month), T3 (Third month), T6 (Sixth month), T9 (Ninth month). Wine: L - Loureiro monovarietal wine. Stage: 0 - Before transport, 1 - After transport, 2 - Deoxygenation. Means within a column followed by the same letter are not significantly different according to Tukey test (p < 0.05).
