Composición odorante de vinos Malbec. Clasificación quimiométrica según su origen geográfico

Transcripción

1 Laboratorio de Aromas y Sustancias Naturales Estación Experimental Agropecuaria Mendoza Composición odorante de vinos Malbec. Clasificación quimiométrica según su origen geográfico Dra. Viviana Jofré 18 de septiembre 2014 jofre.viviana@inta.gob.ar

2 Malbec Cepaje tinto emblemático de Argentina SITUACION ACTUAL COMPORTA- MIENTO AGRONOMICO APTITUD ENOLOGICA Argentina: > ha Mendoza: > ha (80% del total) Cultivada en distintas zonas de Mendoza Maduración media (marzo) Productividad media a baja (10000 kg/ha promedio) Porte erecto (sistema de conducción vertical) Cepaje vigoroso, reducida plasticidad Sensible a heladas, menos sensible a enfermedades Vinos tintos jóvenes y de guarda Vinos rosados, espumantes Vista: color intenso, matices azules, violetas, negros Nariz: fruta (ciruela, cereza, mora), tinta, violeta, anís Boca: taninos suaves y robustos, poco astringentes

3 huella dactilar característicos del cepaje zonas agroecológicas prácticas culturales estado sanitario * varietales procesos metabólicos de la vid AROMAS DEL VINO * prefermentativos degradación enzimática oxidativa de ácidos grasos insaturados * fermentativos metabolismo de microorganismos fermentativos

4 componentes mayoritarios * fermentativos alcoholes superiores compuestos azufrados ácidos grasos ésteres cetonas AROMAS DEL VINO acetato de 2-feniletilo miel 3-metilbutanol crema de almendras hexanoato de etilo manzanas 3-metiltiopropanol papa cocida * prefermentativos * varietales

5 compuestos varietales * volátiles aldehídos terpenos terpenoles pirazinas limoneno naranja norisoprenoides neral limón dulce -damascenona violetas nerol jacinto, magnolia, lima metoxipirazinas pimiento verde * no volátiles (precursores) glicósidos derivados cisteínicos

6 aromas del vino secuencia de reacciones químicas rutas biológicas rutas bioquímicas rutas tecnológicas compuestos químicos volátiles concentraciones desde ng L -1 a mg L -1 solución hidroalcohólica que contiene: # macromoléculas # compuestos químicos ionizados por efecto del ph # compuestos iónicos # compuestos neutros

7 HS-SPME/GC-MS Microextracción en fase sólida en espacio de cabeza La extracción se realiza empleando una fibra de sílice fundida recubierta de un material adsorbente muy utilizada para determinar distintos compuestos volátiles en vinos vaporización exposición fibra extracción desorción

8 Malbec UVAS zonas agroecológicas de Mendoza Lujan de Cuyo n=9 Agrelo n=8 Lunlunta n=9 Valle de Uco n=4 microvinificaciones HS-SPME/CG-MS 3 réplicas Análisis estadísticos ( =0.05) - comparación múltiple: Tuckey HD acondicionamiento extracción 10.0 ml vino (vial 20 ml) 3 g NaCl 25 L (25.31 g ml -1 ) SI PDMS/DVB (2 cm) 40ºC, 1000 rpm, 30 min. análisis CG/MS

9 Alcoholes superiores Liberados al medio como productos secundarios del metabolismo de las levaduras, y están relacionados a los aromas fermentativos de los vinos La formación de alcoholes superiores es altamente dependiente del contenido de nitrógeno del mosto y está relacionada con el metabolismo de aminoácidos. Los alcoholes superiores son biosintetizados por las levaduras a través de dos posibles rutas metabólicas: a) catabolismo de aminoácidos (mediante descarboxilación, transaminación y reducción de -cetoácidos) b) b) anabolismo de aminoácidos (a través de -cetoácidos provenientes de los azúcares). Los alcoholes superiores representan el 16% del total de analitos volátiles determinados en los vinos Malbec analizados

10 1-hexanol ( ng ml -1 ) 3-metil-1-butanol ( ng ml -1 ) alcohol bencílico ( ng ml -1 ) -feniletanol ( ng ml -1 ) Z-3-hexen-1-ol ( ng ml -1 ) E-3-hexen-1-ol ( ng ml -1 ) 1-hexanol, alcohol bencílico, Z-3-hexen-1-ol y E-3-hexen-1-ol no presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los vinos analizados. Alcohol bencílico, Z-3-hexen-1-ol y E-3-hexen-1-ol mostraron OAV de 0.83, 0.37 y 0.23, respectivamente, relacionados a aromas de moras y de hierbas frescas -feniletanol el alcohol más abundante y su concentración superó 2 veces su umbral de percepción Este alcohol tiene un rol sensorial importante en los vinos Malbec, pues contribuye con aromas complejos como especias, miel, lilas, y rosas. Fue el único compuesto que presentó diferencias estadísticamente significativas entre los vinos experimentales Malbec. Este resultado podría deberse a que las uvas, de acuerdo a su origen geográfico, presentan distintas concentraciones de -fenilalanina (su aminoácido precursor) y. en consecuencia, las levaduras biosintetizan este alcohol de manera diferencial entre los vinos de distintas zonas agroecológicas.

11 Esteres Los ésteres son producidos durante la fermentación por etanólisis enzimática de la acil-coa. Su producción es afectada por diversos factores: - la cepa de levadura, - la temperatura de fermentación, - el contenido de azúcares - el grado de aireación del mosto Los ésteres representaron el 32.14% del total de analitos volátiles determinados en los vinos experimentales Malbec. Los ésteres metílicos, etílicos y hexílicos presentaron concentraciones en el intervalo de 1.26 a ng ml -1, excepto decanoato de etilo y trans-4-decenoato de etilo que se encontraron entre y ng ml -1. Los acetatos se hallaron en los intervalos de: ng ml -1 (acetato de hexilo), ng ml -1 (acetato de 3-metillheptilo) y ng ml -1 (acetato de 2- feniletilo).

12 - Los ésteres que no presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los vinos experimentales Malbec de distintas zonas agroecológicas fueron dodecanoato de etilo, 3- metilbutanoato de etilo, pentanoato de etilo, hexanoato de etilo, trans-4-decenoato de etilo, acetato de hexilo y acetato de 2-feniletilo. - Los ésteres que presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los vinos experimentales Malbec de distintas zonas agroecológicas: Octanoato de etilo y decanoato de metilo sólo fueron encontrados en los vinos de Luján de Cuyo y Lunlunta. Los vinos de Valle de Uco mostraron diferencias estadísticamente significativas con Luján, Agrelo y Lunlunta: 2-metilpropanoato de etilo, butanoato de etilo, 2-metilbutanoato de etilo y 2-hexenoato de etilo. 2-metilpropanoato de hexilo, heptanoato de etilo, decanoato de etilo, dodecanoato de etilo y acetato de 3-metilheptilo no presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los vinos de Luján de Cuyo y de Valle de Uco.

13 De todos los ésteres analizados, sólo 10 compuestos podrían contribuir al aroma de los vinos Malbec, porque las concentraciones determinadas son superiores a las correspondientes a sus umbrales de percepción. 2-metilpropanoato de hexilo butanoato de etilo 2-metilbutanoato de etilo 3-metilbutanoato de etilo pentanoato de etilo hexanoato de etilo heptanoato de etilo octanoato de etilo decanoato de etilo acetato de 2-feniletilo Los compuestos mencionados están asociados a los aromas frutales (ananá, banana, frutilla, manzana verde, pera) y florales (rosa, violeta) que han sido descriptos en vinos Malbec jóvenes

14 Acidos orgánicos Su producción es afectada por diversos factores: - la cepa de levadura, - la temperatura de fermentación, - el contenido de azúcares - el grado de aireación del mosto Son generados durante la fermentación por hidrólisis enzimática de la acil-coa. Esta fracción volátil estuvo compuesta por los ácidos 2-metilbutanoico ( ng ml -1 ) 3-metilbutanoico ( ng ml -1 ) octanoico ( ng ml -1 ) decanoico ( ng ml -1 ) Todos los ácidos, a excepción del ácido octanoico, mostraron diferencias estadísticamente significativas entre los vinos de Lunlunta comparados con los otros. Esta familia de compuestos se presentó en concentraciones inferiores a sus respectivos umbrales de percepción, y no contribuyeron potencialmente al aroma de los vinos experimentales Malbec.

15 Compuestos terpénicos Los derivados terpénicos están presentes en uvas en forma libre o como glicósidos. Las concentraciones de estos compuestos varietales dependen de -variedad de uva - prácticas culturales - factores biológicos y climáticos Los compuestos terpénicos representaron el 37.50% del total de los analitos determinados en los vinos experimentales Malbec. Se observó que la composición de esta fracción volátil en los vinos fue dependiente de la zona agroecológica de procedencia de las uvas. De todos los compuestos terpénicos analizados, sólo -linalol, citronelol y cis-rosa óxido se encontraron en concentraciones superiores a sus correspondientes umbrales de percepción. Estos compuestos están asociados a los aromas especiados, descriptos para vinos Malbec

16 Limoneno y -linalol se presentaron en todos los vinos analizados en concentraciones similares. isocitronelol, cis- -terpineol, eucaliptol, cis-óxido de linalol, 1-(R)- -pineno, cis-rosa óxido, p-ment-8-en-3-ol, p-cimeno, óxido de nerol y ocimeno estuvieron presenten sólo en los vinos de Valle de Uco -terpineno y terpinoleno no se encontraron en vinos de Valle de Uco. acetato de 4-terpineol, acetato de linalilo y cis-mirtanol, se hallaron en los vinos de Luján de Cuyo y Lunlunta, mostrando diferencias estadísticamente significativas entre ambas zonas. En el caso de los compuestos que mostraron variaciones en su concentración en función de la zona agroecológica, se observó que -terpineno ( ng ml -1 ), terpinoleno ( ng ml -1 ), -terpineol ( ng ml -1 ), nerol ( ng ml -1 ) y citronelol ( ng ml -1 ) presentaron diferencias estadísticamente significativas entre todos los vinos analizados. En los vinos de Lunlunta se determinó nerolidol en una concentración 3 veces superior a la encontrada en los vinos de Luján de Cuyo y Agrelo.

17 Norisoprenoides Los carotenoides están presentes en las uvas, y su concentración y perfil de compuestos dependen del cepaje y de las condiciones agroclimáticas de la zona donde está implantado el viñedo. Los carotenoides, durante el período de maduración de las bayas, se transforman mediante reacciones químicas y enzimáticas- en norisoprenoides (compuestos de 9 a 13 átomos de carbono). Estos compuestos varietales, igual que los derivados terpénicos, se mantienen inalterados durante el proceso fermentativo Alfa-ionona ( ng ml -1 ) y -damascenona ( ng ml -1 ) fueron encontrados en todos los vinos analizados, y sus concentraciones mostraron diferencias estadísticamente significativas de acuerdo a la zona agroecológica de procedencia de las uvas. -ciclocitral y 3-oxo- -ionona fueron determinados sólo en los vinos de Valle de Uco. Todos los derivados de carotenoides encontrados se presentaron en concentraciones 20 veces superiores a sus umbrales de percepción, relacionados a aromas de azafrán, violetas, fresas, frambuesas

18 varietales 44.64% norisoprenoides 4 compuestos terpénicos compuestos volátiles matriz multidimensional de datos ácidos orgánicos 4 ésteres 19 alcoholes superiores 9 ANALISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES (análisis exploratorio) fermentativos 55.36% El análisis de componentes principales (PCA) se emplea para tener una visualización parcial de los datos en un gráfico de dimensiones reducidas. Los componentes principales, o eigenvectors, resultan de la combinación lineal de las variables originales y son ortogonales entre si.

19 Análisis de componentes principales de vinos experimentales Malbec provenientes de diferentes zonas agroecológicas Zonas agroecológicas de Mendoza: L Luján de Cuyo, Lt Lunlunta, A Agrelo, VU Valle de Uco Se observa la separación natural de los vinos experimentales Malbec provenientes de las 4 zonas agroecológicas, en el espacio formado por los eigenvectors PCA, en el espacio dimensional de 21 variables, muestra una visión reducida de los analitos que sirven para separar las muestras de acuerdo al origen geográfico.

20 nerol citronelol isocitronelol -ciclocitral cis- -terpineol -ionona -damascenona -terpineno terpinoleno acetato de linalilo -terpineol terpenoides variables independientes ANALISIS CANONICO DISCRIMIANATE (clasificación supervisada) norisoprenoides COMPUESTOS VARIETALES

21 Funciones discriminantes obtenidas para vinos experimentales Malbec Funciones a Varianza explicada porcentual Correlación canónica Wilks Lambda Valor de probabilidad (p value ) a Significativo cuando p value <0.05 F1 = 2.735xC cis- -terpineol xC -terpineol xC acetato de linalilo xC nerol xC -damascenona xC -terpineno xC citronelol xC terpinoleno xC -ionona xC -ciclocitral xC isocitronelol verificar fortaleza de la función de discriminación vinos Malbec comerciales

22 Funciones lineales aplicadas para discriminar vinos experimentales (EW) y vinos comerciales (CW) Malbec de distintas zonas agroecológicas Valle de Uco Lunlunta Luján de Cuyo Agrelo

23 Conclusiones sobre la clasificación quimiométrica de vinos El análisis de componentes principales mostró que los vinos se separan en 4 grupos definidos por zonas agroecológicas. Los compuestos volátiles proveyeron información suficiente para desarrollar sistemas de clasificación para diferenciar vinos Malbec de distintos orígenes geográficos. En el análisis canónico discriminante se construyeron modelos lineales a partir de 11 variables predictoras (compuestos varietales) que fueron exitosamente aplicados para discriminar 17 vinos comerciales Malbec de diferentes zonas geográficas. Este estudio mostró que la combinación de los métodos de análisis químicos y quimiométricos es un instrumento útil para diferenciar vinos Malbec producido con uvas provenientes de distintas zonas agroecológicas.

24 Muchas gracias