Silvia Mottaa, Massimo Guaitaa, Claudio Cassinob, Antonella Bossoa,
a Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria – Centro di Ricerca Viticoltura ed Enologia, via P. Micca 35, 14100 Asti, Italy
b Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica, Università degli Studi del Piemonte Orientale, Viale T. Michel 11, 15121 Alessandria, Italy
*Corresponding author: silvia.motta@crea.gov.it
Artículo extraído de la presentación de Silvia Motta en Enoforum Web Conferencce (23-25 de febrero de 2021)
Introducción
Los taninos enológicos se pueden dividir en dos grandes grupos en función de su estructura química: taninos condensados y taninos hidrolizables.
Los taninos condensados son oligómeros o polímeros de flavan-3-oles, se diferencian entre sí por la proporción de unidades monoméricas y el grado de polimerización. También se denominan proantocianidinas porque, en un ambiente ácido y caliente (reacción de Bate-Smith), liberan carbocationes muy inestables que se transforman en pigmentos rojos (Celzard et al., 2015).
Los taninos hidrolizables incluyen los galotaninos (ésteres glucosídicos del ácido gálico) y los elagitaninos (ésteres glucosídicos del ácido elágico o hexahidroxidifénico) (Versari, du Toit y Parpinello, 2013).
Como consecuencia de la esterificación o la reticulación oxidativa de los grupos hidroxilo, se pueden encontrar formas más complejas (Hagerman, 2002).
Los taninos enológicos se extraen de diferentes partes de la planta (tallo, hojas, fruto, agallas) y de diferentes especies botánicas, entre ellas: roble, castaño, quebracho, tara, uva.
La composición química de los taninos comerciales, y en consecuencia sus propiedades químicas y tecnológicas, están fuertemente influenciadas por el origen botánico, por la parte de la planta utilizada (Vivas, Vivas De Gaulejac, & Nonier, 2002) y por la técnica de extracción (Bosso, Guaita, & Petrozziello, 2016).
Las propiedades atribuidas a la amplia gama de taninos comerciales son diversas; recientemente se ha prestado gran interés a la actividad antioxidante, cualidad interesante, especialmente de cara a la elaboración de vinos con un contenido reducido de anhídrido sulfuroso.
Sin embargo, a pesar del gran interés mostrado por los enólogos por este aspecto y de las múltiples investigaciones realizadas, aún quedan algunos aspectos por esclarecer sobre la acción beneficiosa de los taninos utilizados como antioxidantes.
La ausencia de información unívoca deriva tanto de la variabilidad de los taninos enológicos presentes en el mercado como de la dificultad para estudiar la capacidad antioxidante, por la ausencia de un método estándar, la complejidad del proceso oxidativo y la variabilidad de la matriz vino.
De hecho, la actividad antioxidante se debe a varias propiedades: capacidad para capturar radicales superóxido (Farhadi, Esmaeilzadeh, Hatami, Forough, & Molaie, 2016), capacidad para consumir oxígeno disuelto (Pascual et al., 2017; Vignault et al., 2018), capacidad reductora frente al Fe(III), y efecto quelante frente al Fe(II) con la consiguiente capacidad para prevenir la evolución oxidativa basada en la reacción de Fenton (Perez, Wei, & Guo, 2009).
Por lo tanto, dado que las diferentes pruebas a disposición para evaluar la capacidad antioxidante se basan en diferentes mecanismos relacionados con el proceso oxidativo, a menudo brindan resultados diferentes y, en ocasiones, contradictorios (Magalhaes et al., 2014).
Por esta razón, con el fin de conseguir una caracterización completa y correcta, es fundamental utilizar diferentes pruebas químicas basadas en diferentes mecanismos de acción antioxidante (Magalhaes et al., 2014), y completar estas pruebas con la medición del consumo de oxígeno (Pascual et al., 2017).
Objetivo del trabajo
En este trabajo se compararon siete taninos de diferentes orígenes botánicos, analizando, mediante diferentes técnicas, su contenido polifenólico y su capacidad antioxidante.
El objetivo era estudiar las correlaciones entre los diferentes parámetros estudiados e identificar los parámetros más correlacionados con la cinética de consumo de oxígeno.
materiales y métodos
el estudio se realizó considerando los siguientes siete taninos:
- E1A: elagitaninos de roble americano sin tostar;
- E2F: elagitaninos de roble francés sin tostar;
- GT: Tanino gálico de Tara;
- Lb: tanino de madera de mimosa (no enológico);
- C1Sd: tanino condensado de pepitas de uva;
- C2Sk: tanino condensado de hollejos de uva;
- C3Sd: tanino condensado obtenido en el laboratorio en CREA-VE en Asti a partir de pepitas de uva Grignolino.
El contenido de polifenoles y taninos se determinó mediante métodos espectrofotométricos para medir polifenoles totales con el Folin Ciocalteu (GAE%), índice de polifenoles totales (TPI%), índice de proantocianidinas totales (PC%) (Di Stefano et al., 1989); HPLC (floroglucinólisis) para medir el contenido en taninos condensados (CT%), su grado medio de polimerización (mDP), y el porcentaje de unidades monoméricas (Guaita et al., 2017), y por último mediante análisis gravimétrico (método OIV%) de conformidad con la resolución de la OIV 574-217.
La capacidad antioxidante se determinó considerando la capacidad de captación de radicales libres (DPPH%) (Carmona Jimenez et al., 2014), poder reductor frente al hierro férrico (FRAP) (Benzie and Strain, 1999), propiedades redox mediante voltametría de barrido lineal (LSV1200mV, LSV600mV y R600%) (Kilmartin et al., 2001; Sanchez-Arribaz et al., 2012). Esta técnica electroquímica aplica una rampa de potencial creciente a la muestra que provoca la oxidación progresiva de los compuestos según su potencial de oxidación. Se mide la corriente que circula en el sistema debida a la oxidación en este caso de los polifenoles.
Dado que las propiedades antioxidantes de los polifenoles están ligadas a su capacidad de donar electrones, integrando el área bajo el voltamograma, que se obtiene registrando la intensidad de la corriente generada por las oxidaciones en función de la diferencia de potencial aplicada, podemos obtener tanto información sobre el contenido de polifenoles totales (área de 0 a 1200 mV) como del contenido de polifenoles fácilmente oxidables (área de 0 a 600 mV), es decir, aquellos que contienen grupos galoílo y/o catecol (Sánchez Arribas et al., 2012) .
Para la prueba de consumo de oxígeno, se utilizó una solución modelo similar al vino (12% v/v EtOH; pH 3,5) que contenía los metales de transición (5 mg/L Fe2+, 0,15 mg/L Cu2+) para simular mejor el proceso de oxidación real que tiene lugar en el vino.
Después de oxigenar la solución modelo hasta la saturación, se agregaron los siete taninos en tres concentraciones diferentes (250, 500, 1000 mg/L). Se añadieron 40 mg/L de SO2 durante el embotellado. También se consideró una muestra sin taninos (Control). A continuación, las botellas se cerraron con un tapón corona y se conservaron a 20°C. El oxígeno se determinó en diversos momentos utilizando una tecnología no invasiva basada en luminiscencia (NomaSenseTM O2 Trace – PreSens GmbH, Regensburg, Alemania).
La adición de SO2 a la solución modelo se realizó por la necesidad de acelerar la velocidad de consumo de oxígeno y, por lo tanto, acortar la duración de la prueba. De hecho, el SO2 reacciona con las formas oxidadas de los polifenoles (quinonas) reduciéndolas a la forma fenólica correspondiente, con la consiguiente aceleración de la velocidad de consumo de oxígeno (Danilewicz et al., 2008).
Resultados
La Figura 1 muestra la cinética de consumo de oxígeno del Control y de los siete taninos a las tres concentraciones diferentes durante tres semanas, el tiempo que tarda el tanino más rápido en reducir el oxígeno para consumir todo el oxígeno disuelto.
El tanino E2F se destaca de todos los demás por la mayor velocidad de consumo de oxígeno, mientras que la menor velocidad, entre los taninos enológicos, se observó con el galotanino, resultado que concuerda con la bibliografia (Pascual et al. 2017).
Tres semanas después del embotellado, E2F fueron las únicas muestras con un contenido de oxígeno disuelto inferior a 1 mg/L, tanto para la dosis media (0,50 g/L) como para la dosis alta (1 g/L); en las muestras con la dosis más alta el contenido de oxígeno disuelto se aproximó a cero, mientras que para la dosis más baja (0,25 g/L) el contenido de oxígeno fue de 1,2 mg/L. En el ensayo con galotanino (GT), tres semanas después del embotellado, el oxígeno disuelto fue de 1,8 mg/L para la dosis más alta, 2,5 mg/L para la dosis media y 3,0 mg/L para la dosis más baja, respectivamente. En cuanto a los taninos con un comportamiento intermedio, C1Sd y C2Sk fueron más rápidos en consumir oxígeno que los otros dos, con un comportamiento similar entre ellos, superponible al E2F a la dosis de 1 g/L.
La evolución del consumo de oxígeno en todas las pruebas (Control y todos los taninos estudiados con las tres dosis) se puede describir durante los 21 días de duración de la prueba mediante una ecuación cuadrática y, solo para los primeros 5 días, mediante una ecuación lineal. A continuación, se calcularon tres índices para determinar el consumo de oxígeno para cada dosis: OCR21 para los 21 días, OCR5 para los primeros 5 días y OCRd como índice de la tasa promedio de consumo de oxígeno diario.
En general, la velocidad de consumo de oxígeno aumenta a medida que aumenta la dosis de taninos, de acuerdo con lo reportado en la literatura (Danilewicz et al., 2008). En particular, la influencia de la dosis de tanino en la velocidad de consumo de oxígeno varía con el origen botánico del tanino: se han observado interacciones significativas entre el tipo y la dosis de tanino. Más precisamente: se observó un aumento similar en la velocidad de consumo de oxígeno con todos los taninos al pasar de la dosis de 0,25 a 0,5 g/L; por el contrario, se observó un pequeño aumento al pasar de 0,50 g/L a 1 g/L, solo para algunos taninos; mientras que no se observó aumento para los dos taninos elágicos E2F y E1A (Fig. 2).
La Tabla 1 muestra la correlación entre todos los índices calculados para expresar la velocidad de consumo de oxígeno durante 21 y 5 días (Tabla 1a), y la correlación entre todos los parámetros estudiados para determinar el contenido de polifenoles y taninos, actividad antioxidante y velocidad de consumo de oxígeno (Tabla 1b).
Todos los índices utilizados para expresar la velocidad de consumo de oxígeno, calculados para cada dosis, presentan una correlación directa entre sí: la evolución observada en los primeros 5 días revela lo que sucederá en el período más largo de 21 días. Este resultado sugiere la posibilidad de reducir el tiempo de la prueba de consumo de oxígeno a 5 días.
Examinando todos los parámetros estudiados, se observaron correlaciones significativas entre el contenido polifenólico (GAE%, TPI% y método OIV%) y el poder antirradicálico (DPPH%), entre la velocidad de consumo de oxígeno (OCRd_0.25, OCRd_0.5 OCRd_1 ) y las propiedades redox (LSV1200mV), entre la capacidad reductora frente al hierro férrico (FRAP) y las propiedades redox. Además, se observaron buenas correlaciones entre los resultados de FRAP y la velocidad de consumo de oxígeno, probablemente debido a que ambas pruebas se basan en el proceso de oxidación de polifenoles por Fe(III).
(1)*, ** representa la significatividad a p ≤ 0,05 y 0,01, respectivamente.
El análisis factorial calculado para GAE%, TPI%, método OIV, PC%, CT%, DPPH%, FRAP, LSV600mV, LSV1200mV, R600%, OCR21_0.25 y OCRd_0.25 identificó tres causas de variabilidad entre taninos (3 Factores) y los parámetros analíticos que los describen.
La Figura 2 muestra los loadings y scores en el espacio descrito por el primer y segundo factor y por el primer y tercer factor. El primer factor expresa el 34,02% de la variabilidad total de los datos y está asociado a la riqueza en polifenoles (método OIV, GAE%, TPI%) y la capacidad antirradicálica (DPPH%). El segundo factor expresa el 27,4% de la variabilidad de todos los datos, está asociado al tipo de tanino y distingue los taninos condensados de los hidrolizables. El segundo factor se correlaciona positivamente con el contenido de taninos condensados (PC% y CT%), mientras que se correlaciona negativamente con los resultados de la voltamperometría de barrido lineal que expresan el contenido de moléculas fácilmente oxidables (LSV600mV y R600%), más abundantes en los taninos hidrolizables. El tercer factor expresa el 30% de la variabilidad total de los datos y está asociado a la cinética del consumo de oxígeno. El tercer factor se correlaciona positivamente con los índices que expresan la cinética de consumo de oxígeno (OCRd_0.25 yb_0.25), el LSV1200mV y el FRAP. Por lo tanto, la velocidad de consumo de oxígeno está asociada a la capacidad de los polifenoles para reducir Fe(III) a Fe(II) (índice FRAP) y al contenido total de moléculas electroactivas (LSV1200mV).
Conclusiones y perspectivas de futuro
En general, estos datos confirman que las diferentes pruebas de antioxidantes producen resultados diferentes (Magalhaes et al., 2014), no siempre correlacionados con la velocidad de consumo de oxígeno (Pascual et al., 2017). De acuerdo con la literatura (Magalhaes et al., 2014; Ricci et al., 2016), se observa una correlación significativa entre el contenido de polifenoles (GAE%, TPI%, método OIV%) y la capacidad antioxidante determinada por la prueba DPPH , probablemente debido al hecho de que las cuatro pruebas determinan el número total de grupos fenólicos presentes en la muestra, en lugar de su reactividad. El parámetro más correlacionado con la velocidad de consumo de oxígeno resultó ser LSV1200mV, propuesto por Kilmartin et al. (2001) para determinar el contenido de polifenoles oxidables totales presentes en el vino. Esta evidencia sugiere la posibilidad de utilizar este índice como prueba rápida para medir la capacidad de consumo de oxígeno. Por el contrario, no se observaron correlaciones significativas entre el OCR y el índice de contenido de polifenoles totales determinado con el método de Folin-Ciocalteu (GAE%), probablemente porque la velocidad de consumo de oxígeno está influenciada por el contenido de polifenoles susceptibles a la oxidación, mientras que el GAE % no es específico para estos compuestos, ya que oxida, por lo tanto, cuantifica también los grupos fenólicos que no son oxidables al aire (Danilewicz, 2015).
Por último, se puede obtener información sobre las propiedades antioxidantes de los taninos objeto de este estudio: los elagitaninos (taninos de roble) son excelentes consumidores de oxígeno con una alta capacidad reductora frente al hierro férrico, los galotaninos (extraídos de la tara) tienen una baja capacidad para consumir oxígeno pero un alto poder antirradicálico y buena capacidad reductora frente al hierro férrico, los taninos condensados (de uva) son buenos consumidores de oxígeno con alto poder antirradicálico.
La perspectiva futura es extender este estudio a un mayor número de taninos y estudiar simultáneamente su capacidad antioxidante en el vino.
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Esta investigación se realizó gracias a una Beca de Investigación financiada por la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV, 2017).
