Resumen de Técnicas bioquímicas y físicas para limitar la interacción o promover la desorción de polifenoles ligados a las paredes celulares de la uva
- español
La composición fenólica de los vinos tintos es uno de los factores determinantes de su calidad. Comparada con su concentración en uvas, la concentración de compuestos fenólicos de los vinos es baja. Entre otras causas, esta baja transferencia es debida a que parte de esos compuestos fenólicos son adsorbidos por las paredes celulares de la pulpa y el hollejo, que al principio de la elaboración están en grandes cantidades en suspensión en el mosto. Por tanto, una extracción efectiva de compuestos fenólicos va a depender de la habilidad para limitar esas adsorciones o para liberar los compuestos adsorbidos. Por todo ello, el objetivo global de esta tesis doctoral es estudiar la aplicación de técnicas bioquímicas y físicas (adición de enzimas y adición de polisacáridos solubles y aplicación de ultrasonidos de alta potencia) para limitar las interacciones de los taninos y antocianos con las paredes celulares presentes en el mosto recién estrujado o promover su desorción cuando ya se han producido las uniones. Cada una de estas técnicas se probó inicialmente en solución modelo, con el objetivo de seleccionar las mejores condiciones de trabajo y las técnicas más efectivas que, posteriormente, pudieran ser aplicadas en vinificaciones reales Así, los siguientes ensayos se realizaron en solución modelo: - Estudios de adsorción y desorción de taninos de hollejo y semilla con paredes celulares de hollejo de uva Monastrell y Syrah en presencia de enzimas que degradan la pared celular vegetal. - Estudio de reactividad de taninos y paredes celulares en presencia de polisacáridos solubles (manano y pectina de alto grado de esterificación). - Estudios de desorción de antocianos y taninos de lías liofilizadas de una vinificación tinta con la aplicación de ultrasonidos y enzimas (pectín liasa y β-glucanasa). Y los siguientes ensayos se llevaron a cabo en vinificaciones reales: - Vinificaciones en las que se adicionaron cockails enzimáticos con diferentes actividades enzimáticas predominantes. - Vinificaciones en las que se adicionaron polisacáridos solubles antes de la etapa de maceración. - Vinificaciones en las que se aplicaron US y enzimas, en solitario o en combinación en diferentes momentos del periodo de vinificación. Se analizó la composición de taninos de los vinos y los ensayos en soluciones modelo mediante floroglucinólisis (HPLC) y cromatografía de exclusión por tamaño (GPC), además de los polisacáridos solubles por GPC y la composición cromática y polifenólica de los vinos por espectrofotometría. Los enzimas fueron capaces de disminuir las interacciones entre paredes celulares y taninos, sobre todo cuando se utilizaban estos enzimas de forma individual, siendo la pectín liasa el enzima que más degradación produjo en la pared celular y la que más limitó la adsorción de taninos. Sin embargo, los enzimas apenas fueron capaces de liberar taninos ya unidos a las paredes celulares. El uso combinado de un enzima rico en actividad pectín liasa y los ultrasonidos de alta potencia lograron, tanto incrementar la extracción de compuestos fenólicos durante la maceración de un vino tinto, como disminuir las interacciones entre estos y las paredes celulares en suspensión durante esta etapa. Además, la utilización de este enzima generó una gran cantidad de lías y de material fenólico unido a éstas, fenómeno que de forma inesperada tuvo un efecto positivo en la composición cromática y fenólica del vino ya que favoreció la generación de un gradiente más pronunciado de compuestos fenólicos de la uva al mosto/vino, aumentando de esta forma su extracción. Por otra parte, la combinación de enzimas (β-glucanasa y pectín liasa) y ultrasonidos, pueden liberar antocianos y taninos ligados a las paredes celulares vegetales y de levaduras presentes en lías de vino tinto. La adición de polisacáridos solubles tanto en soluciones modelo como en vinificaciones reales logró que más cantidad de compuestos fenólicos permaneciera en solución, por lo tanto, sí que son capaces de competir con las paredes celulares al interaccionar con estos. En conclusión, todas las técnicas empleadas consiguieron limitar las interacciones entre los compuestos fenólicos y las paredes celulares, sin embargo, todas ellas debían aplicarse con especificaciones para aumentar su efectividad.
- English
The phenolic composition of red wines is one of the principal factors of their quality. Compared to its concentration in grapes, the concentration of phenolic compounds in wines is low. Among other causes, this low transfer is due to the adsorption of part of these phenolic compounds by the cell walls of the pulp and skin, which, at the beginning of the vinification, are in large quantities, suspended in the must. Therefore, an effective extraction of phenolic compounds will depend on the ability to limit these adsorptions or to release the adsorbed compounds. For all these reasons, the overall objective of this thesis is to study the application of biochemical and physical techniques (addition of enzymes, addition of soluble polysaccharides and high power ultrasound) to limit the interactions of tannins and anthocyanins with the cell walls present in the freshly crushed must or promote their desorption when the bindings have already taken place. Each of these techniques was initially tested in wine model solution, with the aim of selecting the best working conditions and the most effective techniques that could later be applied in real vinifications. In this way, we conducted the following tests in model solution: - Studies of adsorption and desorption of skin and seed tannins with cell walls of Monastrell and Syrah grape skins in the presence of enzymes that degrade the plant cell wall. - Study of the reactivity of tannins and cell walls in the presence of soluble polysaccharides (mannan and pectin with a high degree of esterification). - Studies of desorption of anthocyanins and tannins from freeze-dried lees from a red vinification with the application of ultrasound and enzymes (pectin lyase and β-glucanase). In the same way, in real vinifications: - Vinifications in which enzymatic cockails with different predominant enzymatic activities were added. - Vinifications in which soluble polysaccharides were added before the maceration stage. - Vinifications in which US and enzymes were applied, alone or in combination at different times of the vinification period. The tannin composition of the wines and the assays in model solutions were analysed by phloroglucolysis (HPLC) and size exclusion chromatography (GPC), in addition to soluble polysaccharides by GPC and the chromatic and polyphenolic composition of the wines by spectrophotometry. The enzymes were able to reduce the interactions between cell walls and tannins, especially when these enzymes were used individually, pectin lyase being the enzyme that produced the largest degradation of the cell wall and the one that limited the most the adsorption of tannins. However, the enzymes were barely able to release tannins already bound to the cell walls. The combined use of an enzyme rich in pectin lyase activity and high-power ultrasound were able to both increase the extraction of phenolic compounds during the maceration of a red wine, and decrease the interactions between them and the cell walls in suspension during this stage. In addition, the use of this enzyme generated a large amount of lees and phenolic material attached to them, a phenomenon that unexpectedly had a positive effect on the chromatic and phenolic composition of the wine, since it favoured the generation of a more pronounced gradient of phenolics from the grape to the must/wine, thus increasing its extraction. On the other hand, the combination of enzymes (β-glucanase and pectin lyase) and ultrasound can release anthocyanins and tannins linked to plant and yeast cell walls present in red wine lees. The addition of soluble polysaccharides both in model solutions and in real vinifications achieved that more phenolic compounds remained in solution, therefore, they are capable of competing with cell walls by interacting with them. In conclusion, all the techniques used were able to limit the interactions between the phenolic compounds and the cell walls, however, all of them had to be applied with specifications to increase their effectiveness.
