3-Alquil-2-metoxipirazines en mostos i vins: determinació analítica i estudi de la influència d'alguns factors vitivinícoles

Abstract

Les 3-alquil-2-metoxipirazines es troben en moltes plantes, entre les quals hi ha Vitis vinifera. Les més importants pel que fa a la seva presència i potencial influència en l'aroma del vi són la 3-isobutil-, la 3-sec-butil- i la 3-isopropil-metoxipirazina. Aquests compostos es troben entre les aromes varietals del Cabernet sauvignon, però també del Merlot noir, el Sauvignon blanc i el Cabernet franc, entre d'altres.<br/>El caràcter 'vegetal' que les 3-alquil-2-metoxipirazines aporten als vins es considera generalment un factor de baixa qualitat, ja que s'associa a la manca de maduresa del raïm al moment de la verema. El seguiment dels continguts d'aquests compostos en raïm, most i vi durant la maduració del raïm i l'elaboració del vi és d'interès per als productors, ja que podria permetre ajustar la poda, l'exposició al sol, el premsat, la maceració i fins i tot el cupatge dels vins per tal d'obtenir un producte final de la màxima qualitat.<br/>L'objectiu d'aquest treball ha estat el desenvolupament d'un mètode basat en la cromatografia de gasos amb detector de nitrògen-fòsfor per a poder quantificar les 3-alquil-2-metoxipirazines d'interès enològic en mostos i en vins, i fer-ne un seguiment dels seus nivells durant la maduració del raïm i l'elaboració del vi. Finalment, s'ha estudiat la possible influència de certes condicions de creixement i maduració del raïm: exposició a la llum solar, irrigació, poda i conducció de la vinya, i densitat de plantació.<br/>Les 3-alquil-2-metoxipirazines es troben a nivells d'ultra-traça (ng/L) en mostos i vins, dins de matrius molt complexes. Malgrat aquests continguts tan baixos, poden influir en l'aroma i la qualitat del vi perquè els seus llindars de percepció sensorial són al mateix nivell. Així doncs, la seva determinació analítica exigeix la màxima sensibilitat i selectivitat.<br/>En condicions òptimes, els límits de detecció del detector de nitrògen-fòsfor per injecció directa són de 0,1-0,2 ng/mL. Donat que els límits de detecció requerits per a l'anàlisi d'aquests compostos en raïm, most i vi són inferiors a 1 ng/L, l'aplicació de la cromatografia de gasos amb aquest detector requereix un factor de concentració de 10.000 o superior. La tècnica de la microextracció en fase sòlida de l'espai de cap (HS-SPME) resulta idònia, ja que proporciona aquest nivell de sensibilitat, així com una excel·lent neteja d'interferències. Els procediments desenvolupats, basats en aquesta tècnica, permeten la determinació de les 3-alquil-2-metoxipirazines en mostos i vins a nivells de ng/L, proporcionant uns percentatges de recuperació de 80- 94% i uns límits de detecció de 0,1-0,3 ng/L.<br/>La 3-isobutil-2-metoxipirazina és la de major interès enològic ja que s'ha trobat generalment a concentracions més altes i probablement és la que té més impacte sensorial al vi. Els continguts d'aquest compost en raïm oscil·len entre 2,6 i 42,5 ng/L, mentre que els nivells en vi final són d'entre 4,6 i 15,5 ng/L. La concentració d'aquesta pirazina disminueix amb la maduresa del raïm, sobretot als estadis inicials de maduració. En canvi, els seus continguts en mostos incrementen molt després d'un dia de maceració, probablement degut a l'extracció de les parts sòlides del raïm, i augmenten lleugerament al llarg de la fermentació alcohòlica, però no pas després del descubat.<br/>Els continguts mitjans de 3-isobutil-2-metoxipirazina trobats als vins procedents de les vinyes emparrades són significativament més alts que els de les vinyes podades en vas. La protecció de la llum del sol pot resultar en un nivell significativament més baix d'aquest compost als vins finals. Les vinyes regades poden produir raïms i vins amb un nivell significativament més elevat d'aquesta pirazina. Finalment, les vinyes amb una densitat de plantació més elevada, de 4.000 plantes per hectàrea, poden donar lloc a vins amb continguts significativament més alts de 3-isobutil-2-metoxipirazina que les vinyes de 3.000 o 2.000 plantes per hectàrea.

3-alkyl-2-methoxypirazines are found in many plants, Vitis vinifera among them. The most important ones regarding theire presence and potential influence on the flavor of wine are: 3-isobutyl-, 3-sec-butyl, and 3-isopropyl-2-methoxypyrazine. Those compounds can be found amongh the varietal aromas of Cabernet sauvignon, but also in Merlot noir, Sauvignon blanc and Cabernet franc, among other.<br/>The 'vegetative' character that the 3-alkyl-2-methoxypirazines provide to wines is generally considered a low quality factor, since it is associated to the lack of maturity of the grapes at harvest. The possibility of monitoring the contents of those compounds in grapes, must and wines during ripening and winemaking is interesting to producers, since it could allow them to optimize the parameters of pruning, sunlight exposure, press, fermentation and even coupage of wines in order to obtain a final product with the maximum quality.<br/>The objective of this work is the development of a method based on gas chromatography with nitrogen-phosphorous detection, in order to quantify the 3-alkyl-2-methoxpyrazines with oenology interest, in musts and wines. The levels of those compounds have been monitored during grape ripening and wine making of experimental samples. Finally, the possible influence of certain ripening conditions has been studied: sunlight exposure, irrigation, vine training and plantation density. <br/>3-alkyl-2-methoxypyrazines are found at the ultra-trace level (ng/L) in musts and wines, in a complex matrix. Despite those low levels, they can have an influence on wine quality because their sensory percepcion thresholds are at the same level. Therefore, their analysis demands the maximum selectivity and sensitivity. <br/>In optimum conditions, the detection limits of the nitrogen-phosphorous detector by direct injection are 0.1-0.2 ng/mL. Since the detection limits required for the analysis of those compounds in grapes, musts and wines are lower than 1 ng/L, the analysis by gas chromatography with this detector requires a concentration factor of 10,000 or higher. The head-space solid phase microextraction technique (HS-SPME) is suitable, since it provides this level of sensitivity and an excellent clean up. The methods developed, based on this technique, allow the quantification of the 3-alkyl-2-methoxypirazines in musts and wines at the ng/L level, providing percentages of recovery of 80- 94%, and detection limits of 0.1-0.3 ng/L.<br/>3-isobutyl-2-methoxypirazine is the most interesting pyrazine from the oenologic point of view, since it has been generally found at higher contents than the other and it is probably the one with the highest sensory impact in wine. The contents of this compound in grapes are of 2.6 - 42.5 ng/L, whereas the levels in the final wines are of 4.6 - 15.5 ng/L. The levels of this pyrazine decrease with the increasing maturity of the grape, mainly at the begining of ripening. However, these contents increase a lot after one day of maceration, probably due to the extraction of the solid parts of the grapes, and increase slightly along the alcoholic fermentation, but not after racking.<br/>The average contents of 3-isobutyl-2-methoxypyrazine found in the wines from the trellised-trained vines are significantly higher than the ones of the goblet-trained vines. Sunlight protection can result on a significantly lower level of this compound in final wines. Irrigated vines can produce grapes and wines with a significantly higher level of this pyrazine. Finally, vines with a higher plantation density, of 4,000 plants per hectarea, can produce wines with significantly higher contents of 3-isobutyl-2-methoxypirazine than vines with lower plantation densities of 3,000 or 2,000 plants per hectarea.