Í;,:'i,' i.íi1ii:i ::ii:i:::i,i :ii1i. :iiìi1i!
Giorqio Nicolini
Robeito lqrcher
Dqnielq Bedoldi
Christiqn
Puether
Fondazione Edmund Mach Istituto Asrario di S. Michele all' Adipe C2nt ro Sperimentale,
D io. dualità A sro - Alim e ntare,'Sln Michelè all'Adige (TN)
Parole chiave: vino, vinilfe-noli, etilfevinilfe-noli, 4-etilcateco-lo, Brettanomyces
Tra i composti responsabi-li di deviazioni organoletti-che dei vini organoletti-che, benché no-ti ai ricercatori da una qua-rantina d'anni (Webb, 1967; Dubois e Brulè, 1970), negli ultimi anni sono saliti all'at-tenzione di molti enologi ci sono i cosiddetti "fenoli vo-latili". Questi composti, soli-tamente presenti in concen-trazioni variabili da qualche decina a diverse centinaia di microgrammi per litro, in vi-ni indiscutibilmente ed
irri-mediabilmente difettati Pos-sono arrivare anche a tenori di qualche milligrammo de-terminando sentori che nel loro complesso vengono de-finiti come fenolici, da me-dicinale, da farmacia, da fu-mo, da spezie (Montedoro e Bertuccioli, 1 986; Chatonnet e t a l . , 1 9 9 2 , 1 9 9 3 ; R a p P e Versini, 1996).
Nei "fenoli volatili" si in-cludono solitamente comPo-sti che - in rclazione al loro significato tecnologico, alla loro origine e presenza nelle d i v e r s e t i p o l o g i e d i v i n i
-Da sinistra: G. Nicolini L. Larcher
possono essere ricondotti a 2 categorie, quella dei vinilfe-noli e quella degli etilfevinilfe-noli. La prima comprende Princi-palmente il 4-vinilfenolo ed il 4-vinilguaiacolo, mentre la s e c o n d a c o m p r e n d e l e r i -spettive forme ridotte 4-etil-f e n o l o e 4 - e t i l g u a i a c o l o
(Fie. 1).
Significato sensoriale. In termini di contributo senso-riale, il 4-vinilfenolo tende a mascherare le note fruttate dei vini bianchi anche quan-do presente al di sotto della
FENOH
VOlAflU
DEI
UlNl:
INEÍODI
RAPIDI
PER
CONTROLLI
ENOCHilNH
DI PROCESSO
I controlli
enochimici
di processo richiedono
metodi accurati,.
precisi,
ma soprattutto
rapidi e òconomici.
Nel caso dei fenoli volatili
sono éra disponibili
tre nuovi metodi HPLC privi-di preparativa
per I'analisi
di 4-etilfenolo,
4-etilguaiacolo,.4-vinilfenolo,
4-viniguaiacolo
e, per la prima volta, del 4-etilcatecolo.
lhtroduzione
fiq. | - Strulturo
dei nrindnuli fenoli volutili
re-sp-onsqbili
di possibilt orr-irarn:r dei vini rossi
('sopra)
e biaichi 1sc'utoy
tribuire con una aroma defi-n i t o , s e m m a i , u defi-n p o ' p i ù "dolciastro" (Etievant, l99l; Meilgaard, 1915).
G e n e s i . I v i n i b i a n c h i possono presentare vinilfe-noli e solitamente non hanno etilfenoli mentre I'opposto si verifica nei vini rossi e tale quadro compositivo è dovu-to alla genesi delle 2 classi di fenoli volatili. I vinilfeno-li infatti sono prodotti duran-te il processo fermentativo da lieviti detti POF+ (Phe-nolic Off Flavour positive) in grado di realizzare la de-c arbos sil azione stereo spede-ci- speci-tica delle forme trans degli acidi p-cumarico e ferulico (Albagnac, 197 5; Chatonnet et al., 1993; Grando et al., 1993). Le proantocianidine oligomere inibiscono la cin-namato decarbossilasi dei S. cerevisiae (Chatonnet et al., 1990) e questa è la ragione per la quale si trovano solo limitati contenuti di vinilfe-noli nei vini rossi. Gli etilfe-noli sono invece prodotti per decarbossilazione enzimatica dei citati acidi cinnamici e successiva riduzione dei vi-nilfenoli esclusivamente da p a r t e d i l i e v i t i d e l g e n e r e Brettanomyces / Dekkera, se si escludono piccole quantità che potrebbero essere forma-te, in particolari condizioni a m b i e n t a l i , d a a l c u n i a l t r i l i e v i t i e b a t t e r i l a t t i c i ( e s . L a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m ) ( C h a t o n n e t e t a l . , 1 9 9 5 ; Couto et al., 2006; Barata et al., 2006). Diversamente dai S. cerevisiae, Brettanomyces è dotato di vinilfenolo ridut-tasi e le sue decarbossilasi non sono inibite dalle proan-tocianidine.
A p p r o c c i a n a l i t i c i . D a l p u n t o d i v i s t a t e c n o l o g i c o I'incidenza dei fenoli volatili sulla qualità dei vini è rite-n u t a p i u t t o s t o i m p o r t a rite-n t e . Un ampio campionamento realizzato su vini commer-ciali in Francia alcuni anni fa ha mostrato che circa un terzo dei vini rossi analizzati presentava contenuti di etil-fenoli al di sopra della so-glia organolettica (Chatonnet et al., 1993) e chi, anche in anni più recenti, ha
assag-giato molti rossi della regio-ne bordolese può sicuramen-te confermarlo.
Tale situ azione evidenzia come sia quanto mai oppor-tuno disporre di uno strin-gente controllo analitico in cantina che si affianchi alle ormai note precauzioni eno-logiche (adeguati inoculi di lieviti e batteri, pulizia e sa-nitizzazione, sostituzione dei "legni"
infetti, solfitazioni adeguate ...).
Gli approcci chimico-ana-litici per la misura dei fenoli volatili vedono in primo luo-go la gascromatografia (GC) con vari detector - olfatto-m e t r i c o , a i o n i z z a z i o n e d i fiamma (GC-FID) o a spet-trometria di massa (GC-MS) - applicata a campioni pre-v e n t i pre-v a m e n t e p u r i f i c a t i e concentrati con processi di estrazione liquido-liquido o su fase solida (SPE), o con microestrazione (SPME) an-che in spazio di testa (HSS P M E ) ( C h a t o n n e t e B o i -d r o n 1 9 8 8 ; G r a n -d o e t a I . , 1993, Moio et aI. 1994; Ia-rauta et al. 2005; Boido er a l . , 2 0 0 3 ; F a r i f r a e t a l . 2007). In alternativa è stata utllizzata anche la tecnica in cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) con i de-tector MS-MS, Diode Array e fluorimetro (Caboni et al. 2007).
Risultsti
e
L a a
t lsfusstone
Nuovi metodi. La
possibi-lità di applicare metodiche
chimico-analitiche
nei
con-trolli enologici di processo
passa
attraverso
la
disponibi-lità di metodi accurati e
pre-cisi, ma soprattutto
rapidi e
p o s s i b i l m e n t e
e c o n o m i c i .
Poiché nel caso dei fenoli
volatili tale possibilità era di
fatto inesistente,
I'Unità di
R i c e r c a d i E n o l o g i a e d i l
Laboratorio del
Dipartimen-to Qualità Agro-Alimentare
dell'Istituto Agrario di San
M i c h e l e a l l ' A d i g e , c o n l a
collaborazione
di Cavit S.C.,
si sono mosse per ovviare a
tale problema.
A r i g u a r d o , s o n o s t a t e
messe a punto 3 metodiche
analitiche in HPLC
isocrati-Iig. 2 - Biorhimismo
di fonnozione
del tt+tikuierolo
sua soglia olfattiva. Apporta odori che, nella letteratura internazionale, vengono de-scritti come "da band-aid" o " d a p i t t u r a " , a n c h e s e , i n funzione della sua concen-trazione ed in combinazione con il 4-vinilguaiacolo, può contribuire alla note floreali tipo ginestra dei vini Char-donnay ed a quelle speziate d e l T r a m i n e r a r o m a t i c o . Contribuisce inoltre alle tipi-che note olfattive di alcune birre, ad esempio le Weizen bavaresi. Il 4-etilfenolo è in-vece responsabile di sentori "da
scudeîia", "da cavallo", "da
cuoio". e miscele dei 2 etilfenoli determinano odori "animali", "da
stalla" cui il 4-etilguaiacolo sembra
Iiq. 3 - Distribuzione
dei tontenuti
di 4-etilfenolo
in-vini rossi itulioni
co, pubblicate o in fase di pubblicazione, per:
l a d e t e r m i n a z i o n e c o n -giunta di 4-etilfenolo (4-EF), 4-etilguaiacolo (4-EG), 4-vi-nilfenolo (4-VF) e 4-vinil-guaiacolo (4-VG) (Larcher et al.200l),
la determinazione del solo 4-EF (Nicolini et al. 2001),
la determinazione del 4-etilcatecolo (4-EC) (Larcher e t a L . 2 0 0 8 ) .
A n a l i s i s i m u l t a n e a . L a prima metodica usa una co-lonna Purospher Cl8e ed un d e t e c t o r c o u l o m e t r i c o e consente la quantificazione simultanea dei 4 fenoli vo-latili in soli 15 minuti, sen-za alcuna preparativa del campione.
Validata secondo il proto-collo previsto dall'OIV, è li-neare fino a 2000 pgll-, con 'limiti
di quantificazione di 3 Vgfi, ed elevati livelli di pre-cisione testimoniati da RSD percentuali inferi ori al 3% per concentrazioni dei com-posti maggiori di 4-7 V\gfi,.
L ' u t i l i z z o d e l d e t e c t o r coulometrico consente di ri-solvere elettrochimicamente i possibili problemi di coe-luizione cromatografia, ga-rantendo al metodo elevate prestazioni in termini di ac-curatezza e sensibilità, assi-curando in ogni caso tempi-stiche di separazione molto strette.
- Distribuzione
dei rontenuti
di 4etiltuletolo
fossi itolioni
Jig'.4.
ln unl
La metodica trova appli-cabilità sia nel caso dei vini b i a n c h i c h e i n q u e l l o d e i rossi poiché misura sia vinil che etil-fenoli.
II solo 4-etilfenolo. La se-conda metodica - anch'essa
senza preparativa del cam-pione - usa una colonna Zor-bax Eclipse Plus C18 e mi-sura senza problemi di coe-luizione il solo 4-etilfenolo, ma in meno di 5 minuti.
Utllizza un detector fluo-r i m e t fluo-r i c o c h e , fluo-r i s p e t t o a quello della metodica prece-dente, è sicuramente meno costoso e di maggior diffu-sione nei laboratori enologi-c i p o i enologi-c h é r o u t i n a r i a m e n t e applicato nell'analisi di po-lifenoli, micotossine e, dopo deriv atizzazione, di aminoa-cidi e ammine biogene.
L a m i s u r a d e l 4 - E F c o n questo metodo è lineare fi-no a 2000 Wg/l-, con detec-t i o n l i m i detec-t d i 4 . 0 1detec-t"{L e RSD percentuali inferiori al 3 Vo per concentrazioni di 4-EF maggiori di 20 WglL. Mirata all'analisi del fenolo volatile negativamente più i m p a t t a n t e d e i v i n i r o s s i , trova in questi il suo prima-rio campo di applicazione.
Queste nuove metodiche HPLC riducono a circa un decimo, un quindicesimo i tempi normalmente necessa-ri per quantificare gli stessi composti in GC.
Il 4-etilcatecolo. Questo fenolo volatile deriva dall'at-tività dei Brettanomyces sul-I'acido caffeico secondo un biochimismo analogo a quel-lo noto per gli etilfenoli già citati (Edlin et al., 1995; Por-ret et al., 20A4) (Fig. 2). In letteratura sono riportate solo poche informazioni sia relati-vamente al ruolo sensoriale di questo composto che alla sua presenza nei vini al com-mercio. La prima misura del 4-EC nei vini si è avuta in-fatti solamente per GC nel 2004 (Hesford et al. 2004) in conseguenza dei problemi analitici determinati dall'alta p o l a r i t à d e l c o m p o s t o c h e causava allargamenti e sco-damenti del picco cromato-grafico. Il metodo di Hesford prevedeva la deriv atizzazio-n e d e l f e atizzazio-n o l o c o atizzazio-n a l d e i d e acetica dopo estrazione liqui-do-liquido. Nel 2007 Carillo e Tena hanno proposto una variante in GC-MS con uti-lizzo della microestrazione su fibra in spazio di testa.
La terza metodica da noi proposta per la quantifica-zione di fenoli volatili è mi-ruta all'analisi diretta, per la prima volta, del 4-etilcateco-lo per HPLC. La misura vie-ne effettuata con strumentaz i o n e e c o n d i strumentaz i o n i s o s t a n -z i a l m e n t e s i m i l i a q u e l l e previste per I'analisi elettro-chimica dei 4 principali fe-noli volatili. La
zione è accurata, rapida (6 m i n ) , e f i n a l m e n t e s e n z a l'aggravio di fasi preparative di derivatizzazione ed estra-zione previste dalle metodi-che GC. Il metodo è lineare fino a 1500 WgIL, con detec-tion limit inferiore ai 2 TtgtL ed RSDTo inferiori al3Vo.
Vini italiani. La messa a punto di nuovi metodi rapi-di ha pernesso I'applicazio-ne degli stessi all'analisi di un discreto numero di vini italiani, finalizzando i con-trolli ai vini rossi - giusta-mente considerati più a ri-schio rispetto alla presenza di off-flavours da fenoli vo-latili - ed in particolare al 4-EF. In letteratura questo composto è riportato incide-re negativamente sulla qua-lità sensorialmente percepi-bile quando presente al di sopra dei 430 WgtL circa. Si deve pertanto dedurre dal-I'osservazione della Fig. 3 che una percentuale non ir-rilevante dei quasi 800 vini analizzati, pressoché esclu-sivamente a Doc ed Igt, era con molta probabilità senso-rialmente interferita o pena-lizzata in modo più o meno marcato dalla presenza di 4-EF.
La prima indagine nume-ricamente significativa mai r e a l i z z a t a s u l 4 - E C c i h a consentito di osservare (Fig. 4) che nei vini rossi questo c o m p o s t o è p r e s e n t e i n quantità solitamente inferio-ri ai 200 gt glL circa, rag-giungendo peraltro contenu-ti dell'ordine del WgtL in vi-n i m a r c a t a m e vi-n t e d i f e t t a t i anche per presenza congiun-t a d e g l i a l congiun-t r i e congiun-t i l f e n o l i . E stato peraltro trovato anche i n v i n i b i a n c h i e p a s s i t i , benché più raramente ed in concentr azioni s olitamente inferiori a qualche decina di W g l L . D a l p u n t o d i v i s t a sensoriale è riportata in let-teratura una soglia organo-l e t t i c a d i c a . 5 0 7 t g / L ; a questo riguardo, nostre os-servazioni hanno evidenzia-to che erano percepiti come differenti vini bianchi e ros-si nei quali il 4-EC era stato aggiunto in quantità minime varianti tra 100 e 400 WglL, ragionevolmente in
relazio-ne con la minore o maggio-re ricchezza e complessità aromatica dei vini di parten-za. L'apporto aromatico del 4-EC non è apparso comun-que essere particolarmente negativo, contribuendo piut-tosto alla aromaticità com-plessiva - per concentrazio-ni attorno alla soglia di dif-fercnza o anche superiori, in qualche caso fino al p"glL, -con note speziate, balsami-che, legnose e talvolta lon-tanamente da fumo.
Considerszioni
conclusive
La frequenza con la quale i fenoli volatili sono presenti a livelli tali da interferire nella qualità dei vini, in par-ticolare rossi, giustifica un attento monitoraggio della presenza di tali composti e della loro eventuale evolu-zione. Le prestazioni delle nuove metodiche rapide in cromatografia liquida sono adeguate sia per quantificare i fenoli presenti oltre le con-centrazioni di soglia organo-lettica sia per mettere preco-cemente in evidenza inqui-namenti da Brettanomyces non ancora sensorialmente individuabili, ossia quando i composti sono ancora pre-senti a livello di pochi mi-crogrammi per litro.
La disponibilità dei nuovi m e t o d i d i s i c u r o i n t e r e s s e per I'industria enologica per-mette oggi di portare final-mente la quantificazione di vari fenoli volatili dal campo d e l l a r i c e r c a a p p l i c a t a a quello del controllo di pro-cesso.
Riqssunlo
Si presentano le prestazio-n i a prestazio-n a l i t i c h e d i 3 m e t o d i H P L C p e r I ' a n a l i s i , s e n z a preparazione dei vini, di etilfenolo, etilguaiacolo, 4-vinilfenolo, 4-vinilguaiacolo e, per la prima volta, 4-etil-catecolo. I metodi sono par-ticolarmente rapidi (3-15 mi-nuti) ed adatti a quantificare anche pochi lLgI- consenten-do, nel caso degli etilfenoli, I'individuazione precoce di inquinamenti da
Brettano-myces.
Misurato in circa 150 vini rossi, il 4-etilcatecolo è ri-s u l t a t o e ri-s ri-s e r e p r e ri-s e n t e i n quantità solitamente inferiori ai 200 WglL circa, raggiun-gendo peraltro contenuti del-I ' o r d i n e d e l p g / L i n v i n i m a r c a t a m e n t e d i f e t t a t i . E p r e s e n t e t a l o r a a n c h e i n bianchi e passiti, benché in concentr azioni s olitamente inferiori a qualche decina di WglL. L' apporto aromatico del solo 4-etilcatecolo, con soglia olfattiva in vino tra 100 e 400 ytg/L, non è ap-p a r s o c o s ì n e g a t i v o c o m e quello di altri fenoli, contri-buendo piuttosto alla aroma-ticità complessiva con note speziate, balsamiche, legno-se e talvolta lontanamente da fumo.
Abstrqrt
Volatile phenols in wine. R a p i d c h e m i c a l m e t h o d s for process control.
Key words: wine, vinylp h e n o l s , e t h y l vinylp h e n o l s , 4 ethylcatechol, B rettanomy -ces.
T h e p a p e r p r e s e n t s t h e analytical performance of 3 new HPLC methods for the q u a n t i f i c a t i o n o f 4 e t h y l -phenol, ethylguaiacol, 4-vinylphenol, 4-vinylguaia-col and, for the first time, 4-ethylcatechol. No sample preparation is required. The m e t h o d s a r e r a p i d ( 3 - 1 5 mins) and suitable for quan-tifying even a few pg/L. In the case of ethylphenols this allows early recognition of contamination by Brettano-myces. When measured in a r o u n d 1 5 0 r e d w i n e s , 4 -e t h y l c a t -e c h o l w a s u s u a l l y below 200 gtgtL, sometimes being I-2 mglL in defective wines. It was also present in white and raisin wines, at a l e v e l u s u a l l y b e l o w a f e w dozen WglL.When close to its sensory threshold in wi-ne (100-400 pgll-), 4-ethyl-catechol would appear to be less negative than other vo-latile phenols, contributing to the overall aroma of wi-n e w i t h s p i c y , b a l s a m i c , woody and vaguely smoky scents.
I
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Ríngraziamentí. Si rin-grazia iI Ch.mo Prof. Fran-co Magno dell'Università dí Padova per la fattiva colla-borazione e Cavit S.C. per iI supporto ftnanziario.