Estudi de l'aplicació del nas electrònic i de la cromatografia de gasos-olfactimetria a l'anàlisi de l'aroma de vins i aiguardents

Abstract

L'aroma és un factor de qualitat de la majoria dels aliments, ja que en depèn, en gran mesura, que el consumidor accepti o rebutgi el producte. En el vi i en les begudes alcohòliques esdevé, però, un dels factors més importants, ja que aquests productes no es consumeixen pel seu valor nutritiu, sinó pel plaer que en proporciona la degustació.<br/>L'anàlisi de l'aroma del vi no és un problema senzill de resoldre si es consideren els centenars de compostos volàtils que poden intervenir en la seva configuració aromàtica i els baixos nivells de concentració en què es troben molts d'ells. El treball d'investigació realitzat en aquesta tesi ha consistit en l'estudi i la caracterització de l'aroma del vi mitjançant l'aplicació de dues tècniques molt importants en aquest àmbit: la cromatografia de gasos amb detecció olfactimètrica (GCO) i el nas electrònic.<br/>La GCO és una tècnica imprescindible en l'estudi de l'aroma que, utilitzant el nas humà com a detector cromatogràfic, permet identificar, d'entre tots els compostos volàtils de la mostra, aquells que presenten olor i que, per tant, són susceptibles de participar en l'aroma. El treball més rellevant dut a terme amb aquesta tècnica ha estat el desenvolupament d'un mètode, per a caracteritzar l'aroma del vi, que utilitza la microextracció en fase sòlida (SPME) com a tècnica de pretractament de la mostra i que permet l'avaluació de la intensitat aromàtica dels diferents compostos mitjançant una nova modalitat de la tècnica de dilució AEDA (Aroma Extract Dilution Analysis).<br/>Els instruments coneguts com a nassos electrònics es van desenvolupar amb la finalitat d'imitar el nas humà en el control de qualitat que, des de temps immemorials, s'ha dut a terme mitjançant l'anàlisi sensorial. En l'anàlisi de begudes alcohòliques, però, els nassos electrònics han estat poc utilitzats degut als problemes de saturació que causa l'elevat contingut d'etanol als sensors de gasos que conformen la majoria d'aquests instruments. En aquesta tesi s'ha estudiat l'aplicació d'un nas electrònic basat en l'espectrometria de masses al control de qualitat del vi i de les begudes alcohòliques, concretament brandies i aiguardents de canya de sucre, ja que, a priori, l'etanol no suposa una limitació per a l'ús d'aquest instrument. La major part dels estudis realitzats s'han dirigit a l'avaluació del potencial d'aquesta tècnica en el control de la qualitat del vi. Amb aquest objectiu s'han dut a terme amb èxit diferenciacions de vins segons diversos paràmetres enològics, com són l'origen, la varietat o el temps d'envelliment. Per altra banda, s'ha fet un seguiment de la maduració del raïm i del procés d'elaboració del vi per tal d'avaluar la capacitat d'aquesta tècnica en el control d'aquests dos processos. Una altra aplicació estudiada ha estat la determinació de compostos amb un impacte sensorial important, com els defectes aromàtics no desitjats, mitjançant el calibratge multivariant. En aquesta línia s'han desenvolupat dos mètodes per a la determinació del 2,4,6-tricloroanisole, un compost que es troba en alguns vins a causa de contaminacions externes i que és el principal responsable del defecte aromàtic conegut com a "gust de suro". Per últim, s'ha estudiat també l'aplicació de l'instrument al control de qualitat dels aiguardents de canya de sucre amb el desenvolupament d'un mètode per a determinar el temps d'envelliment dels aiguardents en bótes de fusta de roure, així com també s'ha estudiat la correlació entre les dades obtingudes en l'anàlisi dels aiguardents amb el nas electrònic i les intensitats de diferents descriptors aromàtics avaluades per un panel de tastadors en una anàlisi sensorial de les mostres.

Aroma is an important factor in quality control and quality assurance of foods, but in wines and in alcoholic beverages, this factor is possibly the most important. Wine aroma analysis is not an easy task to perform because aroma is composed of complex mixtures of hundreds of volatile compounds with different sensory and chemical properties and, moreover, the concentration levels of most of them are very low.<br/>The research work carried out in this thesis lay in the study and the characterisation of wine aroma by two very important techniques in this field: gas chromatography olfactometry (GCO) and electronic nose. <br/>GCO is a very useful technique in the study of wine aroma that makes it possible to identify, among all the volatile compounds, the odorous volatile compounds of the sample by using the human nose as chromatographic detector. The most important study carried out in this thesis by GCO was the development of a method for the characterisation of wine aroma that uses the solid-phase microextraction technique (SPME) as a sample pre-treatment technique. This method evaluates the aromatic intensity of the odorous compounds by a new approach of the aroma extract dilution analysis (AEDA) technique.<br/>Quality control of food has been carried out by sensory analysis since immemorial time. However, sensory analysis by a panel of experts is a costly process for industries because it requires trained people who can work for only relatively short periods of time. The purpose of the development of electronic noses was to achieve an instrument that could mimic the human sense of smell and provide rapid sensory information (e.g., differences and similarities among samples, presence of aromatic defects, etc.). Food analysis is probably the field in which the greatest number of applications using electronic noses have been developed. However, in wine and alcoholic beverage research, few studies have been performed with this type of instrumentation because of the problems that ethanol causes in the gas sensors which compose most of the electronic noses. <br/>In this thesis, the application of a mass spectromety (MS) based electronic nose to wine analysis has been studied because, a priori, ethanol does not interfere in the analysis by this instrument. Some applications have also been carried out with alcoholic beverages as sugar cane spirits and brandies. The purpose of these studies was to evaluate the potential application of this technique in the quality control of this kind of samples. <br/>In wine analysis, this technique was successfully applied to differentiate and classify wines according to their origin, variety and ageing. It was also evaluated its capacity in the monitoring of the aroma profile evolution during grape ripening and alcoholic fermentation in order to study the potential use of this technique in the control of these processes. Other application studied was the determination of compounds with an important sensory impact, such as the off-flavours, by multivariate calibration. Two methods were developed to determine 2,4,6-trichloroanisole which is the main responsible of the aromatic defect known as "cork taint". <br/>In the quality control of sugar cane spirits, a method to determine the ageing time of these samples in oak wood barrels was developed. It was also studied the correlation between the electronic nose data and the intensity of several odour attributes evaluated by a panel of experts in a sensory analysis of the spirits.