Tecnologia inovadora para a quantificação não destrutiva em tempo realde 2,4,6-tricloroanisol (TCA) em rolhas de cortiça natural em escala nível industrial

Abstrato

A contaminação do vinho pelo 2,4,6-tricloroanisol (TCA) causa perdas económicas significativas na indústria vitivinícola. Há mais de 50 anos foi identificada a cortiça como a principal causa deste problema. O limiar de percepção humana para o TCA é extremamente baixo: 1-2 ng/L já torna o vinho inaceitável para o paladar . Contaminação abaixo de 0,5 ng /L é geralmente considerada insignificante. Um método para evitar contaminação do TCA seria a triagem preventiva dos bonés. A necessidade de um método analítico rápido e não destrutivo para quantificar a contaminação por tricloroanisol em rolhas de cortiça é de enorme urgência . Os métodos analíticos e sensoriais convencionalmente utilizados apresentam baixa fiabilidade e elevado número de erro . Neste artigo, propomos uma abordagem analítica inovadora baseada em espectrometria de massa de tempo de voo de ionização química (CI-TOF) utilizando o sistema “ Vocus ”. Esta técnica provou ser capaz de quantificar o TCA numa rolha em apenas 2 segundos, sem destruir a rolha, com uma sensibilidade abaixo do limiar de percepção. O método é capaz de analisar e quantificar o TCA em aproximadamente 10 milhões de rolhas num ano. Nós demonstramos sua aplicabilidade no ambiente industrial e a correlação com métodos padrão para quantificação de TCA liberável.

Introdução

O chamado sabor a rolha, causado principalmente pelo 2,4,6-tricloroanisol (TCA), representa uma ameaça significativa para a indústria do vinho, causando perdas anuais superiores a 10 mil milhões de dólares (Taylor et al., 2000). Apesar da complexidade do vinho, devido à presença de centenas de compostos aromáticos, mesmo alguns ng/L de TCA podem comprometer o aroma. (Tarasov et al., 2017). A descoberta do TCA como responsável por anomalias olfactivas remonta ao início da década de 1980 e, apesar de quatro décadas de investigação, a compreensão completa da sua presença no vinho ainda não é totalmente clara (Buser et al., 1982; Sefton e Simpson, 2005). .

Embora o TCA seja o composto que representa o maior problema, outros contaminantes da cortiça também podem levar à contaminação de um vinho, por exemplo cloro ou bromoanisóis (Chatonnet et al., 2004). As origens do TCA na cortiça permanecem desconhecidas, com possíveis ligações a biocidas clorofenólicos ou a compostos naturais da madeira submetida a cloração e reações microbianas (Simpson e Sefton , 2007). Observou-se que a incidência do TCA é maior nas florestas
de sobreiro não controladas: esta observação justificaria uma ligação entre as condições ambientais e a contaminação microbiológica (Simpson e Sefton , 2007).

A análise do TCA em rolhas é um desafio devido à sua forte localização e os métodos atuais são muitas vezes trabalhosos e destrutivos (Prescott et al., 2005). A análise do TCA libertável, de acordo com a norma ISO 20752:2014, envolve a maceração das rolhas de cortiça num solvente hidroálcoolico (simulador de vinho) e posterior quantificação através da técnica GCMS. Esses métodos são usados principalmente como padrões em laboratório.

A análise sensorial continua a ser uma técnica amplamente utilizada, mas estes métodos tradicionais são subjetivos, demorados e propensos a erros (Rolhas – Análise Sensorial , ISO 22308:2005). A necessidade de métodos rápidos e não destrutivos levou à exploração da espectrometria de massa de ionização química (CI-MS) como uma nova abordagem (Lopez-Hilfiker et al., 2017).

Este estudo apresenta o reator Vocus baseado em ionização química (CI-MS), excluindo a cromatografia e utilizando espectrometria de massa de alta resolução por separação em tempo voo (TOF) dossinais de TCA daqueles de outros compostos voláteis emitidos por rolhas naturais (Cappellin et al., 2020 ). O instrumento Vocus demonstrou a capacidade de detectar concentrações de TCA abaixo dos limites sensoriais em apenas 2 segundos, estabelecendo ao mesmo tempo uma boa correlação com determinações de TCA liberáveis (Taylor et al., 2000; ISO 20752:2023). O método foi ainda validado num cenário industrial simulado, analisando 10.100 rolhas naturais em apenas algumas horas.

A importância do novo método reside na sua rapidez, natureza não destrutiva e correlação com os padrões estabelecidos, oferecendo um possível avanço para o rastreio de TCA em grande escala na indústria da cortiça.

Materiais e métodos

Amostras de rolhas

Amostras de rolhas de cortiça natural, com diâmetro de 24 mm e comprimento de 49 mm, foram obtidas diretamente de diversos fabricantes. As classificações visuais da cortiça variaram de Flor a II com base em orientações internacionais. As tampas não foram revestidas, portanto isentas da presença de substâncias sintéticas. Calibrações, testes do novo método e comparações com outras técnicas de análise de TCA foram realizadas em rolhas naturais de diferentes lotes. Os testes industriais envolveram um lote misto composto por 100 rolhas de cortiça natural de diferentes fabricantes e dois lotes homogéneos, cada um composto por 5000 rolhas de cortiça natural do mesmo fabricante.

Analisador de Cortiça Vocus (VCA)

O VCA , desenvolvido pela TOFWERK, empresa técnico-científica sediada na Suíça, inclui um espectrómetro de massa de ionização química de alta resolução Vocus 2R combinado com um amostrador automático headspace dinâmico específico para rolhas de cortiça. O Vocus 2R atinge resolução de massa de até am/dm = 15.000. A fonte de ionização foi ajustada na pressão de cerca de 2 mbar e gera íons reagentes a partir de ar sintético (Alphagaz 1 Air, Air Liquide). A câmara de reação é operada a uma pressão de 1,5 mbar e a uma temperatura de 150°C. A ionização química (CI), por transferência de protão, produz íons TCA com fragmentação insignificante dos íons da amostra. O amostrador automático de rolhas possui cavidades individuais para evitar contaminação cruzada. O TCA é medido durante 1,2 segundos em cada cavidade aspirando ar a uma taxa de fluxo de 1 litro padrão por minuto através de uma linha de amostra de PTFE aquecida (1/8 pol. i.d.) a 120°C. Após ser lido o TCA, durante cerca de 0.8 segundos uma linha de ar limpo é usada entre as cavidades das rolhas com o mesmo fluxo, resultando em um tempo de 2 segundos para cada rolha.

Uma mistura de BTEX (Benzeno, tolueno e xileno) em azoto puro é misturada na corrente de ar da amostra com dois objectivos: calibração de massas do TOF e normalização do sinal de TCA (padrão interno) e por isso para monitorar a estabilidade dos íons primários. A intensidade do sinal dos picos espectrais em 209,940 Th , 211,937 Th e 213,934 Th expressos em contagens por segundo ( cps ), e, correspondentes aos isótopos C7H5Cl3O+, são somados e usados como sinal para o TCA. O sinal de benzeno C6H6+ é usado como padrão interno para corrigir qualquer desvio de sensibilidade. A conversão para TCA liberável equivalente, expressa em ng/L, é realizada por calibração em relação ao método padrão.

Análise de TCA liberável de acordo com métodos padrão

O TCA libertável em rolhas naturais foi determinado seguindo as normas ou padrões OIV-MA-AS315-16 e ISO 20752:2023, mas com uma pequena modificação. Uma rolha de cortiça foi imersa numa solução hidroalcoólica (teor alcoólico 12% v/v) durante 24 horas. Os compostos voláteis no headspace foram coletados usando microextração em fase sólida, e um sistema GC-MS detectou TCA e TCA-d5. O método, amplamente utilizado na indústria da cortiça, é crucial para demonstrar a contaminação por TCA em rolhas de cortiça, mesmo em contextos legais, e será doravante designado por “ISO”.

Resultados e discussão