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Evaluación de la inestabilidad coloidal en los vinos tintos: resultados del proyecto Vintegro

Francesca Borghini et al., ISVEA Siena (Italia)

Francesca Borghini y Stefano Ferrari

ISVEA srl, Via Basilicata 1-3-5 
Loc Fosci, Poggibonsi (Siena) 
Contactos: f.borghini@isvea.it, s.ferrari@isvea.it

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INTRODUCCIÓN

En el marco de la submedida 16.2 del Plan de Desarrollo Rural de la Región de Toscana-Asociación Europea para la Innovación, el proyecto Vintegro se ha centrado, durante más de dos años, en el estudio de la integridad y la estabilidad del vino toscano, en particular en la evaluación de la inestabilidad macromolecular (flavanoles, flavonoles, pigmentos, polisacáridos, proteínas), que en la fase de puesta en marcha resultó ser la más necesitada de innovación según la opinión de los representantes del sector vinícola toscano. Las macromoléculas del vino se encuentran en un estado de equilibrio metaestable, y permanecen en solución hasta que se rompe el equilibrio debido a las reacciones e interacciones entre ellas y que dependen de las condiciones ambientales y la composición. En la estabilidad del vino influyen multitud de factores, tanto intrínsecos (variedad, propiedades y concentración de solutos) como extrínsecos (temperatura, oxígeno, humedad y luz). Si el equilibrio se rompe cuando el vino ya se ha lanzado al mercado, se forman precipitados evidentes en la botella que, aunque son completamente inofensivos, no son bien aceptados por los consumidores. El vino es entonces objeto de contestaciones o rechazo, con importantes consecuencias económicas y comerciales. Para evitar riesgos, dado que aún no es posible predecir si un vino dará lugar a precipitados, el técnico puede tender a realizar tratamientos estabilizadores excesivos, que podrían despojar al vino de sus componentes típicos y que, en cualquier caso, tienen importantes costes económicos y medioambientales. El objetivo del proyecto Vintegro era también desarrollar una prueba de predicción de la inestabilidad de un vino, mediante un protocolo rápido y barato aplicable a un vino en diferentes fases del proceso de producción.  

Para estudiar la estabilidad coloidal y del color, el proyecto se desarrolló a través de diferentes fases (véase también la figura 1): vinos de diferentes variedades en pureza y mezclas (CBS Cabernet Sauvignon, CBF Cabernet Franc, SG Sangiovese, MRL Merlot y Syrah), en diferentes fases de producción (preestabilización, preembotellado y embotellado), se sometieron a diferentes pruebas, tanto tradicionales como no tradicionales (pruebas de frío y calor, ciclos de temperatura en cámara climática y adición de peróxido de hidrógeno) y luego se sometieron a un amplio panel de análisis químicos. A continuación, se aplicaron técnicas estadísticas multivariantes para seleccionar tanto la prueba como las variables a medir para evaluar la estabilidad macromolecular de los vinos tintos. Además, durante los dos años del proyecto, se realizaron tratamientos en la bodega con diferentes productos enológicos para verificar la estabilidad de las muestras.

Figura 1. Estructura del Proyecto Vintegro para el estudio de la estabilidad coloidal y colorante.

El análisis PCA realizado de las muestras tal cual (diferentes variedades y fases), estresadas a diferentes temperaturas, en cámara climática y con peróxido de hidrógeno muestra una clara agrupación de las muestras según la variedad de uva y no según el tratamiento (Figura 2). Las SG se encuentran todas en los cuadrantes de la izquierda del gráfico de puntuación y se distinguen de las demás por los parámetros de color de Cielab y un perfil antociánico peculiar. Los Syrah presentan una distribución más dispersa, se situan en los cuadrantes opuestos al SG y se caracterizan por las mayores concentraciones de antocianos y fenoles; los LMR forman un grupo compacto cerca del centro del gráfico. Estas últimas tienen altas concentraciones de flavonoles, tanto libres como unidos a azúcares y ácido glucurónico, así como de resveratrol, todos ellos compuestos con alto poder antioxidante; las CBS, por el contrario, tienen mayores concentraciones de taninos y antocianos complejos.

Figura 2.  PCA: score plot (arriba) e loading plot (abajo) de las muestras ANT. CBF: cabernet franc; CBS: cabernet sauvignon; CBT: mezcla de cabernet sauvignon y franc; MRL: merlot; SG: sangiovese; SYR: syrah.

También se llevó a cabo un análisis de correlación para identificar cuáles de los parámetros analizados se correlacionaban positiva o negativamente con la inestabilidad de las muestras definidas por las empresas partner del proyecto. El enturbiamiento determinado por la prueba de estabilidad al calor  (equivalente a la prueba utilizada normalmente para evaluar la estabilidad proteica de los vinos blancos) se correlaciona positivamente con la inestabilidad teórica; el enturbiamiento presenta a su vez una correlación positiva y estadísticamente significativa con los complejos antociano-tanino y también con los polisacáridos. Estos últimos, a su vez, están significativamente correlacionados con los taninos (Figuras 3-5), mientras que no se encontró ninguna correlación entre la turbidez y el contenido de proteínas en los vinos tintos.

Figura 3. Correlación entre la turbidez de la prueba de estabilidad al calor y la inestabilidad de la muestra definida por el productor.

Figura 4. Correlación entre la turbidez de la prueba de estabilidad al calor y los complejos antocianos-taninos.

Figura 5. Correlación entre la turbidez de la prueba de estabilidad al calor y los polisacáridos

Por tanto, el análisis estadístico parece indicar que las relaciones entre los antocianos y los taninos y su polimerización son fundamentales para definir la estabilidad de un vino. Basándose en estas consideraciones, se desarrolló un índice de inestabilidad, definido como la relación entre los complejos antocianos-taninos (medidos mediante un índice espectrofotométrico en Unidades de Absorbancia) y los taninos totales (Atc/T). En concreto, cuando este índice es inferior a 1, las muestras son estables. También fue interesante la evaluación de la relación entre antocianos libres y taninos.

En función de las pruebas de estabilidad al calor, las muestras fueron estables para valores de ΔNTU inferiores a 2. La figura 6 muestra la correlación entre la turbidez de la prueba de estabilidad al calor y el índice.

Figura 6. Correlación entre la  turbidez de la prueba de estabilidad al calor y los polisacáridos

En cuanto a las pruebas realizadas en bodega, considerando el mismo tratamiento enológico, la respuesta depende de la variedad considerada, A modo de ejemplo, se muestran los resultados de la prueba de estabilidad al calor de muestras de Cabernet y Sangiovese sometidas a la adición de tanino de hellojos (B), de castaño (C), solos o en combinación con dos derivados de levadura (A1 y A2).

Figura 7.Turbidez tras la prueba de estabilidad al calor de muestras de cabernet (CBS) y sangiovese (SGV) sometidas a diversos tratamientos enológicos en bodega.

El Cabernet como tal es inestable (ΔNTU>3) y su estabilidad parece mejorar cuando se trata con taninos, especialmente en combinación con derivados de la levadura. Si estudiamos en detalle cómo cambian los antocianos y los taninos en las muestras tratadas, observamos que tanto los antocianos, en todas sus formas, como los taninos disminuyen considerablemente en las muestras tratadas, al igual que el índice Atc/T (Figura 8), probablemente debido a la precipitación de antocianos y taninos por los tratamientos con taninos. Esto se refleja en una fuerte pérdida de intensidad colorante en las muestras tratadas con taninos, especialmente si son de cataño (Figura 8). En cambio, la adición de derivados de la levadura por sí sola estabiliza las muestras sin afectar al color.

Figura 8. Evolución del índice Atc/T y de la intensidad colorante en muestras de cabernet sometidas a distintos tratamientos enológicos en bodega.

En Sangiovese, las muestras como tales son estables (Fig. 7) cuando se someten a la prueba de estabilidad al calor y sólo se desestabilizan cuando se tratan con tanino de castaño. En estas muestras, sin embargo, no se observan fenómenos que afecten a los antocianos y a los taninos, por lo que no hay variaciones significativas en la intensidad colorante, pero sí una disminución de los polisacáridos totales.

Entre las innovadoras técnicas analíticas ensayadas durante el proyecto, se obtuvieron interesantes resultados con las mediciones del Potencial ζ, que es una medida de las fuerzas de repulsión entre las partículas, no tanto considerando sus valores absolutos, sino sus variaciones en relación a los tratamientos enológicos aplicados. En teoría, el aumento de los valores del potencial indica una mayor repulsión entre los coloides en solución y, por tanto, una mayor estabilidad. Los resultados del Potencial ζ confirman los de la prueba de estabilidad al calor y las indicaciones de la relación antocianos/taninos acomplejados en las mismas muestras: las muestras tratadas con taninos, especialmente si son de castaño y en combinación con derivados de levadura, son más estables.

El potencial ζ muestra correlaciones estadísticamente significativas con los complejos antociano-tanino.

 

CONCLUSIONES

Aunque la prueba de estabilidad al calor parece parece ser en general válida, las magnitudes que se han encontrado destacadas en la descripción de la dinámica coloidal de los vinos tintos dependen estrictamente de la matriz y, sobre todo, de la variedad. Los fenómenos observados son fácilmente atribuibles a las propiedades de los polifenoles, los polisacáridos y las macromoléculas en general, aunque muchos de sus aspectos aún deben ser definidos con más detalle. 

Las evaluaciones realizadas tienen como objetivo estimar la estabilidad coloidal intrínseca de los vinos, pero también pueden ser útiles a la hora de estudiar los coloides de origen exógeno (por ejemplo, clarificaciones de proteínas, gomas, etc.); en estos casos, se deben tener en cuenta controles específicos centrados en los productos/formulados utilizados. En este sentido, antes de utilizar determinados coadyuvantes se recomienda siempre verificar la estabilidad del vino.


MATERIALES Y MÉTODOS

  • Tratamientos de bodega
    En el primer año del proyecto, tres vinos (un Sangiovese, un Merlot y un Cabernet Sauvignon) fueron tratados con tanino de hollejoso con autolisado de levadura. En el segundo año, se probaron dos tipos de taninos (hollejos y castaño) y dos derivados de levadura en un sangiovese y un cabernet sauvignon, mientras que sólo se probaron los derivados de levadura en un merlot (Tabla 1).

Tabla 1. Esquema de los tratamientos enológicos a los que se sometieron Sangiovese, Cabernet y Merlot.

 

  • Análisis químico
    Todas las muestras fueron sometidas a una amplia gama de análisis químicos mediante enfoques analíticos diversificados, tanto tradicionales como innovadores. En concreto, en los laboratorios de Isvea srl (SI) se han llevado a cabo 
     
    • análisis del perfil químico de base y del colorimétrico mediante técnicas analíticas tradicionales de tipo destructivo (Métodos OIV)
    • Los nálisis del color se realizaron mediante técnicas de tipo UV-Vis;
    • Análisis del perfil polifenólico y antociánico mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (HPLC-HRMS) y fotodiodarray (PDA);
    • El potencial ζ: La principal razón para medir el potencial ζ es predecir la estabilidad coloidal.
      Las interacciones entre las partículas desempeñan un papel importante en la estabilidad coloidal. El uso del potencial ζ para predecir la estabilidad del sistema es un intento de cuantificar estas interacciones. El potencial ζ es una medida de las fuerzas de repulsión entre partículas. Como la mayoría de los sistemas coloidales acuosos se estabilizan por repulsión electrostática, la probabilidad de que las fuerzas de repulsión entre las partículas se unan y formen un complejo será bastante difícil. Así, un coloide será más estable. El potencial ζ deriva de la medición de la distribución de movilidad de una dispersión de partículas cargadas cuando se somete a un campo eléctrico. Esta movilidad se define como la velocidad de una partícula por unidad de campo eléctrico y se mide aplicando un campo eléctrico a la dispersión de partículas y midiendo su velocidad media.
       
  • Análisis estadístico

El gran número de parámetros químicos analizados hizo inevitable el tratamiento de los datos mediante algoritmos estadísticos multivariantes. Esto se hizo con el fin de seleccionar tanto la prueba que se utilizará para la evaluación de la inestabilidad coloidal de los vinos tintos como las variables significativas que se medirán. En particular, se decidió aplicar el análisis de componentes principales (ACP) para la evaluación cualitativa de los datos. Los datos se normalizaron previamente. El ACP es una técnica de reducción de la dimensionalidad de los datos cuya idea central es reducir un número más o menos elevado de variables (que representan otras tantas características de los objetos analizados y que están más o menos correlacionadas entre sí), en un número de variables latentes no correlacionadas, que expresan la mayor parte posible de la varianza presente en los datos (denominadas "componentes principales"). Esto se consigue mediante una transformación lineal de las variables, que proyecta las originales en un nuevo sistema cartesiano, en el que la nueva variable con mayor varianza se proyecta en el primer eje, la nueva variable, segunda en tamaño de varianza, en el segundo eje, y así sucesivamente. La reducción de la complejidad se consigue simplemente analizando las principales (por cuota de varianza expresada) entre las nuevas variables obtenidas. 
 

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Vintegro es un proyecto financiado en el marco de la Asociación Europea para la Innovación y el Plan de Desarrollo Rural de la Región de Toscana (medidas activadas 16.2, 1.1, 1.2, 1.3).
Socios del grupo operativo Vintegro: Antinori, Col d'Orcia, Avignonesi, ISVEA, Universidad de Florencia, Vinidea, CAICT.
Trabajó en la integridad y la estabilidad del vino toscano. 
El proyecto Vintegro prevé la producción de vinos con el menor uso de prácticas enológicas aditivas y/o sustractivas, reduciendo el impacto medioambiental y económico, y pretende abordar el problema de la inestabilidad del vino y, en particular, el de la inestabilidad macromolecular. El grupo operativo ha estado trabajando en una prueba de predicción de la inestabilidad del vino, mediante un protocolo rápido y barato que puede aplicarse al vino en varias etapas del proceso de producción.

PSR Toscana

Publicado el 02/05/2022
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