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Método electroquímico para la medición en tiempo real de los polifenoles durante la vinificación

C. Pascal, N. Champeau, E. Charpentier, J. B. Diéval, S. Vidal; Vinventions, équipe œnologie, France

Resumen:

Se conoce la importancia de los polifenoles en la oxidación de los mostos, así como su papel en la evolución y la oxidación del vino. Sin embargo, son difíciles de medir en la bodega debido a las tecnologías disponibles y, por lo tanto, los enólogos no pueden tomar decisiones en tiempo real basándose en la composición fenólica durante la vinificación.

Por esta razón, hemos desarrollado un método electroquímico, basado en la voltametría de barrido lineal, con electrodos desechables, que no requieren preparación previa de muestra y que permite estimar, en tiempo real, el contenido en polifenoles en mosto y vino.

En este artículo se describen ejemplos de aplicación, obtenidos en situaciones reales. Primero, se describirán los seguimientos del prensado de uva blanca, acompañados de consideraciones con respecto a la separación de las prensas. También se presentarán ejemplos de toma de decisión con respecto a la estabilización precoz de los mostos blancos en relación con la oxidación. Y para terminar, se comentarán los seguimientos de maceraciones en uva tinta.

Palabras clave: polifenoles, electroquímica, tiempo real, prensas, clarificación, oxigenación, maceración tradicional.

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Se conoce la importancia de los polifenoles en la oxidación de los mostos, así como su papel en la evolución y la oxidación del vino (Wildenradt et al. 1974, Singleton et al. 1985, Singleton 1987, Cheynier et al. 1988).

Sin embargo, los polifenoles son difíciles de medir en bodega, sobre todo debido a los métodos disponibles, la espectrofotometría y la cromatografía (HPLC), que presentan varios inconvenientes

  • Exige una larga preparación de las muestras (filtración, dilución y acidificación).
  • Difíciles de realizar en bodega, ya que requiere equipos específicos y personal cualificado para efectuarlos.
  • Los resultados obtenidos por HPLC son muy detallados, pero difíciles de interpretar para tomar actuar en el momento.

 

Por lo tanto, los enólogos no pueden tomar decisiones rápidas basándose en los en polifenoles durante la vinificación.

Otra técnica de la electroquímica, ha sido utilizada por investigadores para estudiar la oxidación de los polifenoles (Lunte et al. 1988, Hapiot et al. 1996, Makhotkina et al. 2013), la composición fenólica de los vinos (Kilmartin et al. 2002, De Beer et al. 2004, Makhotkina et al. 2012) y la extracción de los polifenoles durante la vinificación (Zou et al. 2002, Makhotkina et al. 2012).

Sin embargo, cuando se practica con electrodos habituales, el método es difícil de realizar ya que no permite obtener resultados rápidamente, a causa de una los restos acumulados en cada medición, que requieren una minuciosa limpieza del electrodo. La oxidación de los polifenoles conlleva que queden restos en la superficie del electrodo, lo que obliga a limpiarlo bien entre mediciones, como se indica en la descripción de los métodos en todas las publicaciones mencionadas anteriormente. La solución para evitar la limpieza de los electrodos en cada medición consiste en usar electrodos desechables (Avramescu et al. 2002).

Hemos desarrollado la elaboración de este tipo de electrodos de carbono para analizar los compuestos fenólicos en los mostos y vinos, así como su oxidación (Ugliano et al. 2013, 2015a, 2015b, 2015c, 2016). Se utilizan con el NomaSense PolyScan P200 (Wine Quality Solutions), un potenciometro que analiza por voltametría de barrido lineal.

Esta técnica electroquímica consiste en aplicar potenciales crecientes a una muestra. A cada paso del potencial, se oxidan diferentes compuestos y, por tanto, se liberan electrones que generan una corriente. La curva de intensidad vs potencial resultante (Figura 1) es una «huella digital» de los compuestos oxidables de la muestra, que evoluciona a lo largo de la vinificación.

Figura 1: Ejemplo de curva de intensidad vs potencial obtenida en una muestra de vino

Figura 1: Ejemplo de curva de intensidad vs potencial obtenida en una muestra de vino

Para facilitar la interpretación de los datos en tiempo real y ayudar a tomar decisiones a los enólogos, el aparato calcula índices, a partir de dicha curva, que son los dos siguientes:

  • PhenOx: contenido en polifenoles totales (en mg/L equivalente al ácido gálico) en correlación con el índice Folin-Ciocalteu.
     
  • EasyOx: compuestos fácilmente oxidables.
     

A continuación, figuran varios ejemplos de aplicación de esta técnica como ayuda a la toma de decisión durante la vinificación.

SEGUIMIENTO DE LA EXTRACCIÓN DE POLIFENOLES EN MOSOTOS BLANCOS

Uno de los principales desafíos técnicos en las primeras fases de la vinificación en blanco es la estabilización frente la oxidación. Para hacerlo, habría que elimina el exceso de polifenoles con clarificantes o mediante oxigenación de los mostos. El enólogo debe evaluar lo antes posible la concentración en polifenoles que hay en el mosto:

  • O bien durante el prensado para poder separar en diferentes depósitos, los mostos con menos polifenoles de las que tengan más polifenoles.
  • O bien con el desfangado y el inicio de la fermentación alcohólica para poder decidir si es necesario clarificar o/y oxigenar el mosto.

 

El seguimiento de la concentración de los polifenoles permite optimizar los ciclos de prensado para separar las prensas según su estructura fenólica. Trasvasando a tanques de desfangado diferentes, haciendo una selección. Cuando no se observe ningún aumento significativo de esta concentración durante el prensado (Figura 2), se puede cambiar el programa de prensado, reduciendo la presión, por ejemplo, el número de prensas o reduciendo el tiempo de maceración. Al contrario, cuando el nivel de polifenoles es estable al principio del prensado y después aumenta como se indica en la evolución del índice PhenOx en la Figura 3, se puede separar los mostos al principio de la fase a 800 mbar cuando se observa un aumento de 100 unidades.

Figura 2: Evolución del índice PhenOx durante un ciclo de prensado de Sauvignon Blanc que debe mejorar separando los mostos según su contenido en polifenoles.

Figura 2: Evolución del índice PhenOx durante un ciclo de prensado de Sauvignon Blanc que debe mejorar separando los mostos según su contenido en polifenoles.

Figura 3: Evolución del índice PhenOx durante el prensado de Sauvignon Blanc, que muestra una fracción de mosto baja en polifenoles con índice PhenOx estable (escurrido hasta 600 mbar) y otra más alta polifenoles con índice PhenOx creciente (800 mbar final del prensado).

Figura 3: Evolución del índice PhenOx durante el prensado de Sauvignon Blanc, que muestra una fracción de mosto baja en polifenoles con índice PhenOx estable (escurrido hasta 600 mbar) y otra más alta polifenoles con índice PhenOx creciente (800 mbar final del prensado).

El uso diario de la técnica, para separar las prensas no siempre se puede plantear, sobretodo en bodegas que elaboran grandes volúmenes.

En estos casos, una vez mejorados los ciclos de prensa, se pueden realizar las mediciones solamente en los mostos desfangados. Mezclar las prensas antes del desfangado se basa entonces en un análisis químico de la calidad y, asimismo, el itinerario de vinificación puede adaptarse a cada calidad de mosto (mayor protección frente al oxígeno para mostos con menos polifenoles, clarificación u oxigenación para los mostos con más polifenoles).

Es lo que muestra el ejemplo siguiente observado en una cooperativa francesa donde se usan varios métodos de prensado, con varias prensas neumáticas de 150 hL para prensado directo, varios depósitos horizontales de escurrido y un depósito de escurrido continuo. La vendimia previamente escurrida se prensa después en una neumática de 480 hL. Cada día, se rellena una gran cantidad de depósitos de desfangado. La mezcla de mostos por calidades y la adaptación del proceso según su estructura es difícil de realizar sin disponer de datos. El uso de la voltametría de barrido lineal para medir el contenido en polifenoles en los mostos desfangados es conveniente para ayudar a tomar decisiones en cada situación. En el ejemplo anterior, durante una jornada, se han identificado tres calidades de mosto (Tabla 1):

  • Mosto de baja concentración en polifenoles procedente del escurrido de la prensa neumáticas de 150 hL y de los depósitos de escurrido. Para estos depósitos se ha elegido una vinificación sin clarificación, con sulfitado e inertización, por bajo riesgo de oxidación del vino.
     
  • Mosto de concentración media procedente de la prensa neumáticas de 150 hL y del mosto yema y las primeras prensas de la prensa de 480 hL. Estos mostos han sido clarificados con dosis moderadas de clarificantes (PVPP o proteínas vegetales).
     
  • Mosto de alta concentración en polifenoles correspondiente a los últimos mostos de la prensa de 480 hL. Se han clarificado con dosis altas de clarificante (PVPP y carbón).

 

Tabla 1: Niveles de EasyOx y de PhenOx con diferentes perfiles de mosto de Sauvignon Blanc.

Tabla 1: Niveles de EasyOx y de PhenOx con diferentes perfiles de mosto de Sauvignon Blanc.

 

En este ejemplo, además se ha obtenido una ventaja económica, ahorrando gracias a:

  • La adaptación de dosis de productos enológicos en función de la concentración en polifenoles, que permite evitar clarificar en exceso, alterando el perfil organoléptico.
  • La recuperación de volúmenes adicionales de mosto de concentraciones medias en polifenoles que habitualmente se desechan en los últimos ciclos de la prensa de 480 hL.
  • La estabilización precoz de los vinos de prensa frente a la oxidación, que permite juntarlos con el mosto yema, sin arriesgarse a obtener una oxidación precoz de la mezcla.


Las mediciones que se presentan aquí se han realizado en Sauvignon Blanc, pero se ha hecho un seguimiento de muchas otras variedades (Chardonnay, Garnacha Blanca, Colombard, Gros Manseng, Muscat...) obteniendo resultados similares.

SEGUIMIENTO DE LA EXTRACCIÓN DE POLIFENOLES EN LA MACERACIÓN TRADICIONAL DE LOS VINOS TINTOS

El seguimiento de la extracción de los polifenoles en la maceración del tinto tradicional es útil para:

  • Determinar el final de la extracción y proceder al descube y prensado. Esto es importante cuando la bodega quiere mejorar la rotación de depósitos para alojar nuevas entradas de vendimia.
  • Comparar la concentración y la composición fenólica de cada depósito de tintos para adaptar la crianza y comparar las añadas (Bolkan, 2017).

 

Las figuras 4 y 5 muestran la extracción de los polifenoles durante maceraciones tradicionales de Tempranillo. En el primer caso (Figura 4), con un inicio de la fermentación alcohólica inmediato, la extracción empieza desde el primer día para estabilizarse a partir de 6.º día. En el segundo depósito (Figura 5), la extracción empieza al sexto día, es decir, después de la maceración prefermentaria en frío, que no permite una extracción de polifenoles tan rápida como el inicio de la fermentación alcohólica. Cuando se alcanza la estabilidad, se puede decidir la fecha del descube si hay necesidad de liberar depósitos.

Figura 4: Seguimiento de la evolución de los índices EasyOx y PhenOx durante una maceración tradicional de Tempranillo cuya fermentación alcohólica empieza inmediatamente.

 

Figura 4: Seguimiento de la evolución de los índices EasyOx y PhenOx durante una maceración tradicional de Tempranillo cuya fermentación alcohólica empieza inmediatamente.

Figura 5: Seguimiento de la evolución de los índices EasyOx y PhenOx durante una maceración tradicional de Tempranillo, precedida por una maceración prefermentaria en frío de cuatro días.

Figura 5: Seguimiento de la evolución de los índices EasyOx y PhenOx durante una maceración tradicional de Tempranillo, precedida por una maceración prefermentaria en frío de cuatro días.

Cuando la extracción de los antocianos se supervisa con el método de Puissant Léon (método espectrofotométrico que requiere clarificación y dilución con ácido de las muestras) en paralelo a las mediciones voltamétricas, se observa un perfil de evolución similar con los dos métodos (Figura 6). Por lo tanto, la medición mediante voltametría de barrido lineal permite que el enólogo tome decisiones según una base similar, pero simplificando la medición ya que la técnica se practica con electrodos desechables y no requiere preparación de las muestras.

Figura 6: Seguimiento de la evolución de la concentración de antocianos determinada mediante el método Puissant Léon y el índice EasyOx durante la maceración de Tempranillo.

Figura 6: Seguimiento de la evolución de la concentración de antocianos determinada mediante el método Puissant Léon y el índice EasyOx durante la maceración de Tempranillo.

Además, medir el nivel de EasyOx y PhenOx al final de la fermentación alcohólica permite comparar depósitos entre sí, pero también comparar sus niveles con los valores de índice habitualmente medidos.

Por ejemplo, una medición electroquímica realizada al final de la fermentación alcohólica en 17 depósitos de una misma variedad (Tempranillo en este caso) de una misma bodega (Figura 7), revela diferentes concentraciones fenólicas con índices PhenOx que van de 500 a 700 y EasyOx de 190 a 270. La composición fenólica de estos depósitos también es diferente: el Nº 13 tiene un nivel de EasyOx por encima de la media y un nivel de PhenOx parecido a la media. Al contrario, el Nº 7 tiene un PhenOx por encima de la media y un índice EasyOx cerca de la media. Esto revela una diferencia de los tipos de compuestos oxidables presentes en los vinos y hay estudios en curso para determinar si esta diferencia tiene un impacto sobre la evolución de los vinos como puede tenerla la ratio tanino/antociano (Durner et al., 2015, Gambuti et al. 2017).

Figura 7: Niveles de EasyOx y PhenOx de 17 depósitos de Tempranillo del mismo productor. La línea naranja corresponde a la media de los valores del índice observada en esta variedad en este estado del proceso. La flecha naranja identifica el depósito Nº 7 que dispone de un nivel de PhenOx por encima de la media y un nivel de EasyOx parecido a la media. La flecha verde indica el Nº 17 cuyo nivel de PhenOx está cerca de la media y el nivel de EasyOx por encima de la media.

Figura 7: Niveles de EasyOx y PhenOx de 17 depósitos de Tempranillo del mismo productor. La línea naranja corresponde a la media de los valores del índice observada en esta variedad en este estado del proceso. La flecha naranja identifica el depósito Nº 7 que dispone de un nivel de PhenOx por encima de la media y un nivel de EasyOx parecido a la media. La flecha verde indica el Nº 17 cuyo nivel de PhenOx está cerca de la media y el nivel de EasyOx por encima de la media.

Además del seguimiento del Tempranillo presentado en estos ejemplos, se han obtenido resultados similares en diferentes variedades como el Merlot, Cabernet Sauvignon, Syrah, Garnacha o Monastrell.

Conclusión

La evolución de los mecanismos de oxidación en mosto y vino sigue siendo difícil de evaluar para los enólogos mediante métodos analíticos tradicionales. Sin embargo, el seguimiento en tiempo real de los polifenoles y su oxidación puede facilitar la toma de decisión para adaptar el proceso de vinificación al objetivo del producto buscado. La voltametría de barrido lineal con electrodos desechables permite supervisar de forma sencilla la evolución de la concentración y la calidad de los polifenoles, especialmente durante sus primeras etapas de vinificación como se ha mostrado, tras más de 5 años de uso de la técnica en el terreno.

Otras aplicaciones están en curso de preparación, para ampliar el uso de este método en otras etapas de vinificación.

Acaba de lanzarse una nueva prueba para evaluar la sensibilidad a la oxidación de los vinos.


Para más información sobre el test de Tendencia de Evolución visite nuestra web.

Referencias

Avramescu A., Noguer T., Avramescu M., Marty J.L. Screen-printed biosensors for the control of wine quality based on lactate and acetaldehyde determination Anal Chim Acta, 2002, 458, 203–213

Bolkan T., Red wine quality analysis and decision making from phenolic extractions, Am Soc Enol Vitic congress 2017, Seattle.

Cheynier V. Osse C., Rigaud J. Oxidation of grape juice phenolic compounds in model solutions. J. Food Sci, 1988, 53, 1729-1732.

De Beer D., Harbertson J., Kilmartin P.A., Roginsky V., Barsukova T., Adams D.O., Waterhouse A.L. Phenolics: a comparison of diverse analytical methods, Am. J. Enol. Vitic. 2004 55, 389-400.

Durner D., Nickolaus P., Weber F., Trieu, H, Fisher, U. Evolution of anthocyanin-derived compounds during micro-oxygenation of red wines with different anthocyanin – flavanol ratios, 253-274, In Advances in Wine Research, Volume 1203, 2015, Ed. Ebeler S., Sacks

G., Vidal S., Winterhalter P.

Gambuti A., Siani T., Picariello L., Rinaldi A., Lisanti M.T., Ugliano M., Dieval J.B., Moio L. Oxygen exposure of tannins-rich red wines during bottle aging. Influence on phenolics and color, astringency markers and sensory attributes, Eur. Food Res. Technol., 2017, 243, 669–680.

Hapiot T.P., Neudeck, A., Pinson, J., Fulcrand H., Neta P., Rolando C. Oxidation of caffeic acid and related hydroxycinnamic acids, J. Electroanal. Chem. 1996, 405, 169-170.

Kilmartin P.A., Zou H., Waterhouse A.L. Correlation of Wine Phenolic Composition versus Cyclic Voltammetry Response, Am. J. Enol. Vitic. 2002, 53, 294-302.

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Makhotkina O., Kilmartin P.A. The phenolic composition of Sauvignon blanc juice profiled by cyclic Voltammetry, Electrochimica Acta 2012, 83, 188– 195. Makhotkina O. and Kilmartin P. A., Electrochemical oxidation of wine polyphenols in the presence of sulfur dioxide, J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 5573−5581.

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Publicado el 10/02/2020
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