Determinación del alcohol en vino y otras bebidas alcohólicas derivadas

Foto del producto Ebullómetro Automático de TDI

Determinación del alcohol en vino y otras bebidas alcohólicas derivadas

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Introducción

El alcohol etílico, también denominado etanol, es uno de los componentes principales del vino. Se origina a partir de la fermentación de los azúcares contenidos en las uvas, mediada a través de la presencia de las levaduras. Su función en el vino es sumamente importante ya que impacta en el aroma y el sabor del mismo, afecta a su capacidad de envejecimiento y a su estabilidad. Pero no sólo es un índice de calidad, sino que también repercute a nivel impositivo: varios países del mundo gravan las bebidas alcohólicas de acuerdo a su contenido porcentual en etanol. Por estas razones, es el parámetro físico-químico más comúnmente analizado y más fuertemente regulado de todos aquellos existentes en el vino.

Usualmente, el contenido alcohólico se expresa en Grado Alcohólico Volumétrico (GAV, en % vol.) que se podría definir como el número de litros de etanol puro contenidos en 100 litros de vino, siendo ambos volúmenes medidos a una temperatura de 20 °C.

En 1824 Gay Lussac publicó una monografía sobre el alcoholímetro centesimal, sentando así las bases de la determinación del grado alcohólico por medición de la densidad. El alcoholímetro desarrollado por Gay Lussac y fabricado por Collardeau-Duheaume era un areómetro: un instrumento que constaba de un cilindro hueco con un bulbo pesado en uno de sus extremos y que podía hundirse en mayor o menor medida en el líquido de medición, permitiendo obtener la densidad del líquido a través del Principio de Arquímides. Este instrumental tan sencillo poseía una escala de lectura graduada en centésimas de grado alcohólico. Luis XVIII, rey de Francia, firmó ese mismo año la reglamentación que obligaba al pago de impuestos en base al grado alcohólico obtenido por este método.

A Gay Lussac le costó 6 meses, con la ayuda de un alumno, poder determinar la relación existente entre la densidad, la temperatura y la composición de las mezclas etanol-agua. De aquí surge la primera limitación del método, sólo servía para mezclas etanol-agua, por lo cual era necesario un paso previo a la determinación propia del grado alcohólico: la destilación de la muestra.

Durante las décadas siguientes y hasta la actualidad se han seguido realizando trabajos para mejorar y simplificar la determinación del grado alcohólico en el vino y en otras bebidas. Todos estos trabajos dieron lugar a un elevado número de técnicas y procedimientos, que podríamos dividir sencillamente en dos grandes grupos: aquellos que requieren un paso de destilación previa y los que no. A continuación, se describen los principales métodos aplicados hoy en día en laboratorios y bodegas.

Métodos de determinación del grado alcohólico que requieren destilación previa

Este tipo de métodos se encuentran oficializados por la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) en su Compendio Internacional de Métodos de Análisis (OIV-MA-AS312-01).

El primer paso de la determinación consiste en la obtención de un destilado a partir del vino o bebida a analizar. Para llevar a cabo la misma, lo más usual es utilizar un equipo de destilación por arrastre de vapor, para evitar el calentamiento directo que podría dejar residuos dentro del balón de vidrio. Sin embargo, el destilador usado debe estar compuesto de un generador de vapor, un balón de vidrio, una columna de rectificación y un condensador tales que cumplan con un requisito que exige la normativa OIV: después de 5 destilaciones sucesivas de una solución hidroalcohólica al 10% vol. no se puede encontrar un resultado menor a 9,9% vol. Expresado de otra manera, las pérdidas de alcohol durante cada destilación no pueden ser mayores a 0,02% vol.

Cualquier destilador (por arrastre de vapor o por calor directo) que cumpla este requisito puede ser utilizado para la destilación. TDI comercializa con mucho éxito desde hace ya varios años el DE-2000, un destilador por arrastre de vapor conforme a normas europeas y OIV, no sólo para la determinación del grado alcohólico, sino también aplicable a la determinación de la acidez volátil y del ácido sórbico de acuerdo a sus respectivas normativas OIV. El DE-2000 posee un generador de vapor de aluminio con calefacción eléctrica; inyección por bomba dosificadora del agua necesaria al evaporador; precalentamiento automático del generador, y barboteador en acero inoxidable, con resistencia complementaria, que permite la destilación de la muestra sin aumento del volumen inicial de la misma. Es el equipo ideal para laboratorios oficiales y bodegas que busquen la máxima precisión y ajuste a las normativas oficiales. En condiciones normales, el DE-2000 permite obtener el destilado de la muestra en aproximadamente 5 minutos, dotando así al laboratorio de rapidez a la hora de determinar el grado alcohólico de una muestra.

La muestra normalmente no necesita ningún tratamiento previo, excepto la eliminación del dióxido de carbono que pudiera estar presente. El procedimiento es sencillo: en un matraz aforado de 200 mL se mide la muestra a analizar (en lo posible que esté atemperada a la temperatura del aforo, usualmente 20 °C) y se coloca en el balón de destilación, arrastrando la muestra que podría haber quedado en el matraz con pequeñas cantidades de agua destilada. Posteriormente, se agregan 10 mL de lechada de cal y, opcionalmente, material poroso y/o líquido antiespumante para mejorar la destilación. En otro matraz aforado se recogen 198-199 mL de destilado y se enrasa a 200 mL con agua destilada asegurando que la temperatura de la muestra esté a 20 °C.

Obtenido el destilado de la muestra en análisis, la normativa OIV permite realizar la determinación de la densidad de esta mezcla hidroalcohólica para el posterior cálculo del grado alcohólico a través de 4 métodos que han avanzado bastante en relación al antiguo alcoholímetro de Gay-Lussac. Los primeros tres métodos son de tipo I, es decir, son el método de referencia para la OIV, mientras que el cuarto es un método común que puede utilizarse como rutina.

– Picnometría: requiere de la utilización de un picnómetro de vidrio pyrex, una balanza con cuatro decimales de precisión y la utilización de sustancias de calibración. Comparando los pesos del destilado a analizar con el peso de las sustancias de calibración, se pueden obtener el volumen del picnómetro y la densidad del destilado. Finalmente, a partir de las tablas publicadas en la normativa OIV, se puede realizar el cálculo final del grado alcohólico en función de la densidad determinada.

– Densimetría electrónica: este tipo de equipos se basa en la determinación de la densidad por el uso de un oscilador de frecuencia. Un tubo capilar en forma de U conteniendo la muestra a analizar se coloca bajo una estimulación electromagnética y comienza a oscilar con un período cuyo valor al cuadrado es directamente proporcional a la densidad de la muestra. Usualmente, se necesita una calibración a dos puntos con fluidos de densidad conocida (aire y agua, por ejemplo). La temperatura del capilar a la que se realizan las mediciones debe ser constante e igual a 20 °C. Un equipo bien diseñado que cumpla todas estas condiciones puede dar rápidamente el valor de densidad y grado alcohólico de la mezcla hidroalcohólica obtenida después de la destilación y, por consiguiente, de la muestra analizada. Este tipo de equipos, particularmente los que entregan resultados de densidad con cinco decimales, son los más precisos del mercado y permiten obtener resultados de grado alcohólico con dos decimales de forma muy rápida. EL ALM-155, concebido y fabricado con tecnología japonesa, y comercializado en forma exclusiva por TDI, es posiblemente el densímetro de mejor relación calidad-precio del mercado. Su software, exclusivo para enología, permite leer los resultados directamente en grado alcohólico, sin necesidad de recurrir a tablas de conversión.

– Balanza Hidrostática: basa su funcionamiento en el Principio de Arquímedes “un cuerpo sólido que se sumerge en un líquido recibe un empuje igual al del peso del fluido desplazado”. Consiste, como su nombre indica, en una balanza que funciona con un sistema similar a la palanca para determinar la fuerza de empuje sobre un flotador de volumen conocido. Este flotador se sumerge completamente dentro de un cilindro lleno del destilado a analizar y, después de unos segundos de estabilidad, se lee directamente la densidad del líquido o su grado alcohólico si el equipo lo permite. Si bien es un equipamiento muy sencillo, para obtener un nivel de precisión adecuado se requiere una balanza con 3-4 decimales y seguir unos procedimientos de limpieza estrictos entre muestra y muestra, tanto del cilindro como del flotador.

– Hidrometría y Refractometría: comprende la utilización de un alcoholímetro centesimal que cumpla los requisitos de la clase I o II definidos por la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) o de un refractómetro con capacidad para medir índices de refracción entre 1,330 y 1,346. En ambos casos, será necesario medir también la temperatura del destilado a analizar para poder hacer las correcciones pertinentes. El termómetro debe tener una escala de al menos 0,05 °C. Es un método menos preciso, pero que puede utilizarse como de rutina al faltar algunos de los otros equipamientos antes nombrados.

Métodos de determinación del grado alcohólico que no requieren destilación previa

El avance de la tecnología desde la invención de Gay Lussac trajo un sinnúmero de métodos que pueden aplicarse a la determinación del grado alcohólico en vino y otras bebidas, y no requieren del paso previo de destilación de la muestra. Entre estas técnicas podríamos mencionar: ebullometría, oxidación química, métodos enzimáticos, biosensores, potenciometría, electroforesis capilar, cromatografía gaseosa, cromatografía líquida, espectroscopía infrarroja, etc. Por diversos motivos que incluyen coste del equipamiento, volumen de muestra necesario, toxicidad de los reactivos empleados, baja repetitividad y precisión; muy pocos de estos métodos se utilizan a diario en bodegas y laboratorios oficiales. Las tres herramientas más importantes que se utilizan en rutina para determinar el grado alcohólico de vinos y otras bebidas son: la ebullometría, la espectroscopía de IR cercano (NIR) y la espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR). A continuación, se describen cada uno de estos métodos.

Ebullometría

Es una técnica basada en la medición precisa del punto de ebullición de una muestra líquida a una presión determinada. En mezclas puras de alcohol y agua, el descenso de la temperatura de ebullición respecto a la del agua pura está relacionado con la cantidad de alcohol en la muestra. Existen tablas que permiten predecir con exactitud la composición de una mezcla etanol-agua a partir de su temperatura de equilibrio líquido-vapor para una cierta presión atmosférica. En el vino, la presencia de otras sustancias distintas al etanol (azúcares, ácidos, polifenoles) afecta a esta predicción porque cada una de ellas puede generar un ascenso o descenso del punto de ebullición diferente al que genera el etanol en el agua. Sin embargo, para vinos secos muchas de estas sustancias, en concentraciones normales, compensan las subidas con las bajadas, resultando así que la ebullometría puede aplicarse perfectamente en estas bebidas con una exactitud de ±0,1% vol. Para vinos semi-dulces y dulces, es necesario realizar correcciones de acuerdo al contenido de sustancias disueltas de cada muestra.

El equipamiento es muy sencillo. Consiste en un recipiente donde se encuentra la muestra de vino y un termómetro de precisión para determinar el punto de ebullición exacto, además de un medidor de la presión atmosférica para realizar las correcciones pertinentes. Un punto crítico de la técnica es que es necesario que en todo momento la ebullición se haga bajo reflujo total. De esta manera se evitan las pérdidas de vapor de etanol y la pérdida consiguiente de precisión en la determinación. Para obtener el reflujo total, es necesario un condensador por el cual circule un refrigerante (agua fría, por ejemplo) que mantenga en todo momento la temperatura lo suficientemente baja para condensar todo el vapor.

A pesar de las limitaciones expuestas, la ebullometría es un método clásico, rápido, económico y sencillo para determinar el grado alcohólico de la mayoría de los vinos en bodega. El Ebullómetro automáticoEbullómetro automático para artículo técnico comercializado por TDI es el más avanzado tecnológicamente hablando a día de hoy. La pantalla táctil, el control automático de la potencia de calefacción, la medición precisa de la temperatura gracias a su sonda calibrable y la determinación automática de la presión at- mosférica (evitando el engorroso uso de discos y tablas de corrección) hacen que en sólo dos pasos y en menos de 5 minutos, cualquier usuario pueda determinar el grado alcohólico de su vino o bebida.

Espectroscopía NIR y FTIR

Los métodos que utilizan técnicas espectroscópicas vibracionales, como NIR o FTIR, se caracterizan por ser rápidos, directos, simples y sin necesidad de utilizar reactivos químicos para la determinación del grado alcohólico. Eliminan no sólo la necesidad de la destilación previa de la muestra, sino que también todas las manipulaciones que son necesarias realizar durante las determinaciones con otras técnicas, reduciendo por tanto el margen de error y aumentando la repetitividad.

Usualmente, los equipos NIR suelen ser más pequeños, portables y económicos que los FTIR. El campo de longitudes de onda de trabajo en los analizadores NIR va de 750 a 2500 nm. Esta zona del espectro se relaciona con sobretonos y vibraciones de combinación de moléculas con enlaces C-H, N-H y O-H. Ciertas zonas del espectro pueden ser utilizadas para la determinación específica del contenido en alcohol. Por ejemplo, el analizador NIR Alcoquick 4000 comercializado por TDIFoto del producto Alcoquick de TDI utiliza una serie de longitudes de onda escogidas especialmente en el espectro NIR de
la muestra que permiten la determinación directa del grado alcohólico en menos de un minuto,
siendo necesario sólo unos 40 mL de vino. Este sistema, desarrollado
y patentado en Alemania, permite una medición exacta (±0,1% vol.) y muy repetitiva (±0,05% vol.). Opcionalmente, el Alcoquick 4000 puede venir complementado con un tubo en U oscilante que permite la medición simultánea de la densidad y el cálculo del extracto seco a partir de los datos obtenidos.

Por otra parte, los equipos FTIR son más avanzados en cuanto a calidad y capacidad analítica respecto a los NIR, lo que también hace que sean de mayor precio. En la espectroscopía FTIR se aplica el espectro completo del infrarrojo (entre 7800-350 cm-1) mejorando la velocidad del análisis y los límites de detección. Con la información obtenida de todo el espectro y, combinando herramientas de análisis de regresión multicomponente y quimiometría, se consiguen obtener calibraciones para determinar un gran número de parámetros. Por ejemplo, el analizador Bacchus 3, Bacchus 3 Multispec automatico para artículo técnicocomercializado por TDI, permite obtener toda la información necesaria de una muestra en medio minuto, determinando los siguientes parámetros de importancia en enología como: ácido málico, áci- do láctico, glucosa + fructosa, acidez volátil, pH, acidez total, densidad y, por supuesto, el grado alcohólico del vino. De esta manera, el mayor coste se explica por la amplia cantidad de parámetros que pueden obtenerse de manera simultánea a partir de una misma muestra.

Conclusión

La determinación fiable y precisa del grado alcohólico es hoy una realidad al alcance de todo tipo de laboratorios. Un asesoramiento legítimo y capaz como el que ofrece TDI le permite al cliente conocer todas las opciones disponibles y elegir aquella que mejor se ajuste a sus necesidades y presupuesto.

Los métodos oficiales con destilación y determinación de la densidad del destilado (preferiblemente, a través de densitometría electrónica) serán la opción preferente para laboratorios que deben dar resultados oficiales y acreditables. En este caso, la combinación del destilado DE-2000 con el densímetro ALM-155, permitirá tener rapidez, precisión, exactitud y confiabilidad tanto al operador del equipo, como al proveedor de resultados y al usuario.

Por otra parte, las bodegas podrían beneficiarse de la utilización de un equipo NIR para la medida del alcohol. El Alcoquick 4000 es la mejor solución si se busca rapidez, economía y sencillez. Si la determinación del grado alcohólico es sólo una más de varios parámetros, la opción de un analizador FTIR como el Bacchus 3 comienza a entrar en juego para las bodegas para tener una solución multiparamétrica a sus necesidades analíticas.

Finalmente, la opción más económica pero con un alto grado de automatización, para bodegas pequeñas y medianas, es el Ebullómetro, una técnica muy sencilla, rápida y con el suficiente grado de exactitud para los ensayos de rutina.

Como desde el inicio de su andadura, TDI, apuesta siempre por la simplificación del trabajo y la facilidad en el uso de las técnicas analíticas más modernas, permitiendo liberar el tiempo del operador para otras tareas, evitando la complejidad del manejo de sustancias tóxicas y/o peligrosas y contribuyendo a facilitar la tarea diaria del enólogo, que sólo debe responsabilizarse de tomar las decisiones adecuadas para obtener el mejor de los vinos.

Si posee una necesidad analítica y desea saber cómo resolverla, no dude en comunicarse con nosotros vía mail (info@t-d-i.es), a través de la web www.tdianalizadores.com o de nuestras redes sociales, y juntos podremos encontrar la mejor solución.

 

IMAGEN: Destilador DE-2000 para determinaciones oficiales de grado alcohólico y acidez volátil.

Foto del Destilador DE 2000 de TDI

 

 

 

 

 

 

IMAGEN: Densímetro ALM-155, el densímetro de mejor relación calidad-precio del mercado.

Foto del Densímetro Digital ALM-155 de TDI

 

Automatización en el laboratorio enológico

Bacchus 3 Multispec automatico para artículo técnico

Automatización en el laboratorio enológico

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Introducción

La producción de vino es un proceso complejo e intrin­cado que incluye múltiples etapas desde el cultivo de la vid hasta el embotellado. Por esta razón, confluyen en él un gran número de variables y factores que afectan de manera directa e indirecta la calidad de un vino. Es, por tanto, un proceso capaz de tener aristas muy subjetivas y otras muy objetivas. Se podría decir que la combina­ ción de factores naturales y climáticos, la experiencia y la sensibilidad del enólogo y, por supuesto, una pizca de ciencia, es la que hace que un vino sea mejor o peor para el consumidor. En esa pizca de ciencia, la utilización de productos enológicos y la realización de análisis en el mosto y vino, juegan un papel predominante para ase­gurar la calidad y la consistencia del vino.

Los laboratorios enológicos son los responsables de lle­var a cabo un gran número de determinaciones sobre el mosto y el vino, incluyendo análisis de tipo físico, quí­mico y también microbiológico de manera de poder monitorear la fermentación, asegurar la calidad del vino embotellado y ser capaces de identificar los poten­ciales problemas que pueden surgir durante la vinifica­ción. Por tanto, su importancia dentro de la bodega y de la cadena de la industria vinícola no puede ser subestimada.

Para muchas empresas la externalización del servicio de laboratorio es una práctica común y extendida. En otros artículos se discutió la importancia de internalizar esta función debido a un gran número de ventajas que podrí­an resumirse en las siguientes:
­- Menor coste analítico: debido a la internalización de la función, siempre que el número de muestras a analizar lo justifique.
-­ Mayor rapidez en la obtención de resultados: los resul­tados se obtienen en cuestión de minutos, frente a las 24­-48 horas que puede tardar un laboratorio externo.
-­ Mayor rapidez en la toma de decisiones: la pronta obten­ción de resultados analíticos permite vigilar de cerca la evolución del vino y poder tomar las decisiones pertinen­tes con mayor presteza.
-­ Mayor y mejor control del producto: la posibilidad de tener las analíticas realizadas en corto tiempo y poder tomar decisiones rápidas en base a los resultados obte­nidos, ejecutando las acciones correctivas en menor tiempo, brinda mayor eficiencia y eficacia al sistema de control de la calidad del vino.
Cualquier bodega debería contar con un panel básico de determinaciones fisicoquímicas que permita al enólogo poder llevar a cabo un adecuado control de la calidad del mosto, de la fermentación y del vino embotellado. Este panel incluiría, al menos, las siguientes determinaciones:
-­ Grados Brix: para efectuar los controles de madurez de la uva y de seguimiento de la fermentación alcohólica.
­- pH: para controles de madurez de la uva y de estabili­dad del vino.
­- Acidez Total: para monitorear la estabilidad del vino.
­- Nitrógeno Asimilable: para mantener bajo vigilancia el nivel de nutrición del mosto en fermentación y evitar así riesgos de fermentaciones lentas o paradas súbitas.
­- Grado Alcohólico: para asegurar la calidad del vino embotellado.
­- Acidez Volátil: para detectar el posible desarrollo de microorganismos perjudiciales para el vino.
-­ Sulfito Libre y Total: para monitorear los niveles de protección antioxidante y antibacteriana del vino.

Tradicionalmente, el laboratorio de una bodega contaba con una gran cantidad de material de vidrio (vasos, matraces, balones) de diversas formas y tamaños, algu­nos incluso de confección muy artesanal, quemadores de tipo Bunsen a gas o alcohol, buretas de valoración, reactivos químicos de distinta índole (ácidos, bases, oxi­dantes, reductores, entre otros) y, en el mejor de los casos, un espectrofotómetro.

Todas estas artes, si bien cumplían y cumplen hoy en día con su objetivo de una manera muy satisfactoria, sí que requieren de una capacidad y un conocimiento técnico relativamente avanzado para poder llevar a cabo las determinaciones analíticas en ausencia de errores signi­ficativos. Por otro lado, el tiempo necesario para prepa­rar el material, llevar a cabo la medición y luego reacon­dicionar el material para la siguiente muestra, impide que el operario pueda dedicarse a otras tareas produc­tivas. También se ha de tener en cuenta que el tamaño de estos equipamientos hace preciso que se requiera de un mayor volumen de muestra y de un mayor consumo de reactivos químicos. Además, siempre existe el riesgo de contaminaciones cruzadas y la dificultad de mante­ner las mismas condiciones de análisis para las distintas muestras. Todo lo detallado resulta en un mayor coste analítico para el laboratorio sumado a un menor rendi­miento en cuanto al número de pruebas que es posible realizar durante una jornada de trabajo.

Todas las limitaciones señaladas para los métodos manuales pueden ser superadas por la introducción de sistemas automáticos de análisis. En los últimos años el avance en los campos de la ingeniería robótica, informá­tica y óptica, entre otros, han posibilitado el desarrollo de instrumental científico para la ejecución de análisis de manera fiable, precisa, rápida y sobre todo económica. La calidad en el diseño de estos equipos permite trabajar con volúmenes muy pequeños de muestra y reactivo, en forma prácticamente autónoma. La consecuencia para el laboratorio es una fuerte reducción en el consumo de reactivos químicos y en la necesidad de supervisión humana de los ensayos. Así se obtiene un laboratorio menos costoso, más rápido en la entrega de resultados y mucho más eficiente en la utilización de sus recursos. Pero la automatización no sólo puede mejorar la preci­sión y la velocidad de análisis, sino que también reduce la probabilidad de error humano durante la ejecución de la prueba además de ofrecer una mayor protección al operario frente a los diferentes tipos de riesgo químico presentes en un laboratorio. Todos estos avances redun­dan finalmente en una mayor calidad de los vinos.

¿Por qué elegir un sistema automático de análisis?

La elección de un sistema automatizado de análisis en el laboratorio enológico acarrea consigo un buen número de beneficios incluyendo los siguientes.

Exactitud y precisión mejoradas: los sistemas automáti­cos pueden medir el tamaño de muestra con mayor y mejor precisión, reduciendo la posibilidad de errores humanos. En este caso, las pipetas automáticas son el claro ejemplo de una dispensación de volúmenes muy pequeños de manera muy precisa, que es el punto crítico en una analítica de precisión. Así, por caso podemos men­cionar el sistema de dilución de pistón cerámico que pose­ en todos los analizadores de la gama Miura, y que permi­ten manejar volúmenes del orden de 3 μL con una preci­sión máxima. No sólo la dispensación es muy precisa sino que, además, es altamente repetitiva asegurando así una baja variabilidad entre resultados de una misma muestra.

Eficiencia y productividad: los sistemas automáticos pueden procesar un mayor número de muestras en un menor tiempo, reduciendo por tanto el tiempo medio de respuesta de un análisis. Esto es sumamente impor­tante, particularmente en tiempos de altas cargas de trabajo (por ejemplo, durante la vendimia) donde se necesita rapidez en la entrega de resultados y reducir la necesidad de trabajo manual para dedicarlo a otras acti­vidades dentro de la bodega.

Mejor manipulación de los datos: los sistemas automá­ticos mejoran la adquisición y el tratamiento de los resul­tados de laboratorio. Por un lado, permiten guardar elec­trónicamente los datos, reduciendo el tiempo necesario para la carga manual, con el error humano que conlleva. Por otro lado, el resguardo electrónico permite acceder fácilmente a los resultados desde cualquier punto, per­mitiendo un análisis rápido para identificar tendencias y tomar decisiones de manera rápida e informada.

Control de calidad mejorado: la posibilidad de obtener datos, ya sea en tiempo real o en un corto lapso de tiem­po, tanto del proceso de vinificación como del vino embotellado, permite adelantarse a la detección de pro­blemas y fallos potenciales y tomar las acciones correc­tivas necesarias. De esta manera, es más fácil asegurar que el vino cumpla con los requisitos de calidad necesa­rios, reduciendo las mermas por falta de calidad y los riesgos de contaminación o de deterioro.

Menores costos y ahorro de dinero: aunque la inversión inicial para adquirir un equipamiento automático sea mayor, el retorno es rápido debido a la disminución de los costos operativos del laboratorio por una reducción del trabajo manual y una mayor eficiencia en la utiliza­ción de los recursos.

Algunos ejemplos de automatización en el labo­ratorio enológico

Si lo que se está buscando es reducir el tiempo de traba­ jo manual y obtener resultados más rápidos para los parámetros de interés más importantes, existen varias alternativas para lograr estos objetivos. Algunas de ellas, las más importantes, por el tipo de parámetro que pueden determinar se enumeran a continuación de manera no exhaustiva.

Analizadores químicos automáticos

Son la versión automatizada de los espectrofotómetros convencionales de laboratorio. Este tipo de equipos combinan una avanzada tecnología óptica de alta fiabili­dad con un sistema robótico que permite dispensar muestra y reactivos en volúmenes del orden de los microlitros con una precisión y exactitud elevada. En combinación con los kits de reactivos adecuados permi­ten realizar la determinación de una gran variedad de compuestos de interés en el vino y mosto:

­- Azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa
-­ Ácidos orgánicos: acético, l­málico, l­láctico, d­láctico, glucónico, cítrico, tartárico, pirúvico.
-­ Nitrógenos: amoniacal (fracción inorgánica) y α­amíni­ co (fracción orgánica).
­- Sulfito libre y total.
­- Iones: calcio, cobre, hierro, potasio.
­- Otros compuestos: acetaldehído, catequinas, polifeno­ les, antocianos, color.

Como puede imaginar el lector, con este tipo de equipos es posible obtener una composición muy detallada y completa de los principales componentes del vino, per­mitiendo así un seguimiento y control muy específicos.

La gama Miura de analizadores químicos automáticos que comercializa TDI se caracteriza por ser la más amplia y versátil del mercado ya que se ajusta a las necesidades específicas de cada bodega, indepen­dientemente de su tamaño. Consiste en una familia de cuatro analizadores:

Miura MicroFOTO: Miura Micro

Miura OneFOTO: Miura OneMiura 200

FOTO: Miura 200Miura 200 2 brazos

FOTO: Miura 200 2 brazos

-­ Miura Micro: analizador compacto y económico,
de cubetas desechables, capaz de realizar hasta 60 análisis/hora.
­- Miura One: analizador compacto, con estación de lavado, capaz de realizar hasta 90 análisis/hora.
­- Miura 200: analizador de alto rendimiento, con estación de lavado de cubetas incluida, que permite una velocidad de análisis de hasta 140 análi­sis/hora.
­- Miura 200 DA: el analizador de mayor capacidad, pensado para bodegas y laboratorios con alta carga de trabajo,
es capaz de realizar hasta 220 análi­sis/hora gracias a su segundo brazo robótico incorporado.

Analizadores FTIR automáticos

Este tipo de analizadores se basan en la interacción física entre la radiación del espectro infrarrojo y la muestra. Gra­cias a un trabajo previo estadístico de calibración, utilizando muestras rea­les con resultados conocidos, es posi­ble obtener información de varios componentes del vino a partir de una misma muestra y un único espectro FTIR, sin ningún tipo de consumo de reactivo, convirtiéndose así en la solución analítica de menor coste operativo y menor uso de consumibles.

La velocidad de análisis que se puede obtener con estos equipos es inigualable, ya que permite obtener varios parámetros de una única muestra a una velocidad de 60 muestras/hora. Esto convierte al analizador FTIR Bac­chus 3 en uno de los sistemas más potentes del merca­ do para la obtención de datos de composición del vino.

Valoradores automáticos

Los valoradores automáticos como el FLASH son siste­mas de seguimiento de reacciones de valoración del tipo ácido/base y redox. El equipo posee una o más jeringas de dispensación de reactivo valorante accio­nadas por un motor de pasos que le brinda una altísima precisión en la determinación. También presenta un sis­ tema rotatorio de 16 o 35 posiciones que permite cargar un alto número de muestras que se van analizando en forma autónoma sin intervención del operario.

Titrador Flash para artículo técnico

FOTO: Titrador Flash

La flexibilidad de este equipo permite que, en función del tipo de electrodo elegido como sensor, se puedan realizar una gran variedad de determinaciones analíti­cas. En el caso del vino es posible emplear un electrodo de pH para realizar valoraciones de pH y acidez total, o un electrodo de doble anillo de platino para la determi­nación del contenido de sulfito libre y total a través del método de Ripper.

Toda vez que el reactivo valorante es dispensado por una jeringa y los reactivos auxiliares se adicionan por medio de bombas peristálticas se reduce el riesgo quí­mico al que está sometido el operador de laboratorio.
Además, el sistema de autoenrase de estos equipos per­ mite que el operador no tenga que preocuparse por car­gar un volumen exacto de muestra en el recipiente de valoración, reduciendo por tanto las labores manuales.

Sistemas automáticos de determinación del grado alcohólico

La última novedad presentada en ENOMAQ 2023 es el ebullómetro automático de TDI.

Ebullómetro automático para artículo técnico

FOTO: Ebullómetro atomático

Este equipo permite determinar el grado alcohólico de una muestra de vino sin destilar, en sólo dos pasos. El primer paso es la carga de la muestra de vino. Completada esta etapa, el equipo procede, en forma completamente autónoma, a calentar la muestra hasta la ebulli­ción, midiendo de manera exac­ta la temperatura del punto de ebu­llición y la presión atmosférica del momento de manera de realizar las com­pensaciones necesarias para el cálculo del grado alcohólico. Todo esto en muy poco tiempo y con casi nula intervención del operario. Es un equipo suma­mente compacto y fácil de utili­zar, ideal para todo tipo de bodegas. Para ampliar aún más el campo de aplicación, tiene la posibilidad de tra­bajar con diferentes ajustes para los distintos tipos de vinos a analizar.

Conclusión

Como se ha visto, a día de hoy, existen una diversidad de equipos que nos permiten automatizar las diversas tare­ as analíticas de laboratorio. La automatización permite reducir costes y tiempos de operación dentro del labo­ratorio.

Bacchus 3 Multispec automatico para artículo técnico

FOTO: Bacchus 3

TDI, con más de 37 años de historia en el campo de la analítica enológica, posee una amplia experiencia en el desarrollo de herramientas automatizadas para el análi­sis de componentes químicos principales en vinos y mostos.

Contacte con nosotros, para conocer de primera mano, el catálogo de soluciones que tenemos disponibles y así ayudarle a elegir para su laboratorio aque­llos sistemas que podrían maximizar el uso de sus recursos, aumentando la eficiencia y redu­ciendo los costes de las tareas propias del con­trol de calidad.

Somos TDI, somos la ENOLUCIÓN!

 

¿Qué es un analizador químico automático?

Analizador químico automático: "Ojos que lo observan todo"

¿Qué es un analizador químico automático?

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

El disparador de este artículo es haber vuelto a escuchar una frase que erróneamente se atribuye a Peter Druc­ker, el considerado padre del management. Esta frase pertenece en realidad a Lord Kelvin, físico y matemático de origen británico que desarrolló, entre otras cosas, la escala de temperatura absoluta Kelvin. La frase dice así: “Lo que no se define no se puede medir. Lo que no se mide, no se puede mejorar. Lo que no se mejora, se degrada siempre”.

Cabe centrarse especialmente en las dos últimas oracio­nes. La primera de ellas apunta a que para poder mejorar un producto será necesario medir alguna propiedad en él que nos permita saber si el proceso de fabricación es perfectible o presenta fallos que alteran la calidad del producto a obtener. La última oración nos explica que, si fallamos en mejorar el producto porque carecemos de las medidas necesarias, seguramente el producto se degrade con el paso del tiempo y/o campaña tras cam­paña, por la falta de indicadores fiables que nos den una idea del nivel de calidad del producto.

Cuando medir es una necesidad

Esta sencilla frase pone de manifiesto la imperiosa nece­sidad de disponer de datos fiables acerca de la composi­ción cualitativa y cuantitativa de nuestro vino. Una opción para quienes no disponen de herramientas analí­ticas propias, es enviar muestras de vino a alguno de los varios centros de titularidad pública y privada que exis­ ten en España y que se dedican a la determinación de diversos parámetros de importancia en el vino. Hay varios y muy buenos laboratorios, con distinto nivel de equipamiento para poder dar respuesta a las necesida­des de las bodegas. La alternativa es disponer de algún tipo de equipamiento analítico propio. Durante mucho tiempo, era común ver que los laboratorios de las bode­gas dispusieran de espectrofotómetros UV­Vis. Con estos equipos, se llevaba a cabo manualmente el segui­miento de las reacciones enzimáticas necesarias para determinar los parámetros clave de control del proceso. Sin embargo, el avance científico y técnico permitió que a día de hoy existan soluciones más eficaces para llevar adelante estos ensayos: los analizadores químicos auto­máticos.

Un analizador químico automático es el resultado del avance tecnológico en varios campos de la ciencia como la electrónica, la robótica, la óptica, la ciencia de los materiales, que se combinan para fabricar un dispositivo que brinda una solución precisa, eficiente y segura a las necesidades analíticas de una bodega. El elevado com­
ponente tecnológico del equipo no quita que su utiliza­ción sea extremadamente sencilla y, sobre todo, muy práctica. De una manera muy básica se podría describir un analizador automático como la suma de tres partes­ diferentes: la parte robótica que se encarga de la dispen­sación de reactivos y muestras, la parte espectrofotométrica que se encarga del seguimiento de la reacción, y finalmente el software que se encarga de enviar y recibir órdenes de ejecución a las anteriores partes junto a la interfaz de interacción con el usuario/analista.

La mano “mecánica” que mece la cuna

Todo analizador automático presenta uno o más brazos robóticos acabados en una aguja, que se encargan de repetir sistemáticamente las siguientes acciones: aspirar los volúmenes necesarios de muestra y reactivos, dis­pensarlos en la cubeta de lectura óptica y llevar a cabo la homogeneización.

El volumen aspirado viene definido por el diluidor, que en el caso de la gama Miura es un pistón cerámico que permite dispensar con altísima precisión y repetitividad volúmenes en el rango de 2­450 uL (según sea muestra o reactivo). La calidad del diluidor le permite al equipo ejercer su función innumerables veces al día, sin presen­tar fallos ni pérdidas de precisión durante largos perío­dos de tiempo.

Por su parte, la aguja del brazo es sometida a procesos de limpieza automática entre muestra y muestra y entre muestra y reactivo, de manera de evitar la contamina­ción cruzada por arrastre de materia, fenómeno conoci­do como carry‐over.

Con la mezcla de muestra y reactivo dispensada en la cubeta de lectura, es el mismo brazo quien se encarga de la homogeneización, a través de un sistema de aspi­ración y descarga convenientemente adaptado para evi­tar la formación de burbujas que pudieran alterar la lec­tura de la absorbancia.

Los “ojos” que lo observan todo

Con la mezcla de muestra y reactivos homogeneizada dentro de la cubeta, es necesario que la reacción se lleve a cabo a una temperatura óptima, que permita acelerar la actividad de las enzimas de manera que la reacción química ocurra en el menor tiempo posible. Usualmen­te, las cubetas de reacción se mantienen a una tempera­tura constante e igual a 37 °C para no afectar el transcur­so de la reacción. Esto se logra a través de mecanismos de calentamiento por circulación de aire, mucho mejo­res en eficiencia y seguridad que los antiguos mecanis­mos de calentamiento por agua. La gama de analizado­ res Miura asegura así una temperatura de reacción de 37,0 ± 0,1 °C.

Analizador químico automático: "Ojos que lo observan todo"

IMAGEN: Detalle de un analizador químico Miura de TDI.

Un sistema de motor y correa comandado por el proce­sador, realiza el movimiento rotacional de las cubetas, permitiendo así que todas ellas vayan pasando en el orden establecido a través del punto de dispensación de muestra y reactivos y, pasado el debido tiempo de reac­ción, por delante del sistema óptico. El conjunto óptico está formado básicamente por una lámpara, una rueda de filtros, la cubeta de reacción y un fotodetector.

La lámpara se encarga de emitir el haz de luz en una amplia región del espectro UV­Vis, con una vida útil esti­mada de 2.000 horas de uso. Por su parte, el sistema de filtros se encarga de que el rayo de luz que llega a la cubeta de reacción sea lo más monocromático posible. Con este objetivo, se emplea una rueda de filtros con longitudes de onda seleccionadas en el rango 340­700 nm, cubriendo así todo el espectro de aplicaciones para la determinación de parámetros básicos en la enología. El ancho de banda que deja pasar cada filtro es relativa­ mente pequeño, usualmente menor a 5 nm, asegurando así la correcta aplicación de las leyes que gobiernan la interacción luz­-materia.

Una vez el rayo de luz monocromática pasa por la cubeta de reacción, parte de los fotones son absorbidos por la mezcla reaccionante. Así, cuando el haz llega al fotode­tector se mide la intensidad de salida de la cubeta y se la compara con la intensidad de luz que llega cuando existe transparencia (blanco de cubeta). Los procesos de inte­racción luz­materia están gobernados por la ley de Lam­bert­Beer que nos permite conocer la cantidad de luz absorbida por una solución a una determinada longitud de onda, de aquí la importancia de la luz monocromática que llega a la cubeta. Esta ley físico­-química permite relacionar la cantidad de luz absorbida con la concentra­ción del analito en cuestión. Para obtener la concentra­ción de una muestra incógnita, se suelen emplear dos métodos: trabajar con un factor teórico o realizar una curva de calibración con muestras de concentración conocida (denominados estándares). Con cualquiera de los dos métodos, es el software quien se encarga de obtener los datos de las muestras y a través del factor o la calibración, aplicar los cálculos necesarios para obte­ner la concentración de la muestra analizada.

Acabada la reacción y según el tipo de analizador, las cubetas quedan descartadas para el siguiente análisis (si fueran desechables) o pasan a un ciclo de limpieza (si fueran reutilizables) a través de una estación de lavado que se encarga de quitar los reactivos, limpiar y secar las cubetas, dejándolas prontas para el siguiente análisis. El lavado de cubetas se ejecuta en forma simultánea a la dispensación de reactivos y la lectura fotométrica, de manera de disponer siempre de cubetas pronto al uso para continuar con la lista de trabajo.
Un detalle a tener en cuenta es que, mientras el sistema de calentamiento de las cubetas asegura la homogenei­dad de temperatura, los reactivos suelen mantenerse en condiciones de refrigeración para asegurar su conserva­ción, elevar su vida útil y mantener así la estabilidad de las calibraciones. Este salto térmico se resuelve técnica­ mente a través de un sistema de precalentamiento de la mezcla de muestra y reactivos en el brazo robótico, de manera de asegurar que al entrar en la cubeta estén muy cerca de la temperatura óptima.

Analizador químico automático: "Cerebro del analizador"

 

El “cerebro” del analizador

El funcionamiento del analizador automático se completa con un software que comanda el equipo y a través de una interfaz permite al usuario realizar operaciones rutinarias como: posicionar reactivos y muestras, ejecutar calibra­ciones de los distintos parámetros, pasar controles de calidad y analizarlos estadísticamente, ejecutar uno o más análisis sobre una o varias muestras a través de la confección de listas de trabajo, revisar resultados actua­les y anteriores, generar reportes e imprimir informes.

Esta interfaz permite que, una vez cargada la lista de tra­bajo y posicionados las muestras y reactivos necesarios, la presencia del operador ya no sea necesaria. De esta manera, queda liberado para otras cuestiones dentro del laboratorio y la bodega. Así, se optimizan tiempos y se mejora la gestión diaria del personal y sus actividades.

Además, un analizador automático permite consumir menos reactivo por determinación, con el consiguiente ahorro económico. Y, por otra parte, incrementa la segu­ridad del personal al evitar la manipulación excesiva de reactivos y muestras.

La importancia de la elección de un analizador

Conocido ya el funcionamiento, resta elegir el tipo de analizador a adquirir en función del número de muestras a analizar y el número de parámetros que se quiere conocer.

Gráfica 1 analizador químico automático

Gráfica 2 analizador químico automático

En los últimos tiempos, la llegada de nuevos analizado­ res que prometen tener más capacidad y eficiencia, ha llamado la atención. Sin embargo, es necesario aclarar que, si bien el funcionamiento de cualquier analizador es relativamente sencillo, no todos los analizadores son iguales por dos motivos principales. En primer lugar, la fiabilidad y precisión de cada analizador dependerá de la calidad de los materiales empleados en la fabricación de las piezas clave (pistón cerámico, aguja del brazo robot, cubetas, lámpara, filtros, fotómetros). En segun­do lugar, no cualquier analizador químico automático puede ser empleado para el análisis de muestras tan complicadas como el vino. Por caso, se debe tener en cuenta que los sistemas de homogeneización y los tiem­pos de reacción son muy diferentes en el campo de la enología respecto al diagnóstico clínico y, así, su aplica­ción directa está lejos de ser tan fácil como parece. Por lo tanto, el cliente debería confiar sólo en aquellos ana­lizadores de probada respuesta en enología, los únicos capaces de poder brindar resultados fiables. En TDI fui­mos pioneros en la investigación y el desarrollo de ana­lizadores y reactivos para la analítica en enología, pudiendo decir que fuimos los “padres” de estas técni­cas en España. Más de 30 años de experiencia nos dejan un saber hacer acumulado que, no solamente nos avala como proveedores, sino que nos permite asegurar el correcto funcionamiento de todos nuestros analizado­ res para la aplicación enológica.

La gama de analizadores Miura brinda resultados preci­sos y sumamente fiables para los distintos tipos de muestras de vino y productos derivados. Además, todos los analizadores de la familia pueden operar así durante muchos años, cuando son mantenidos correctamente: en forma periódica por el mismo operador y, en forma puntual, por el servicio técnico calificado propio de TDI.

TDI es la única empresa en España capaz de ofrecer la familia más completa de analizadores automáticos a través de su exclusiva gama Miura formada por:­

Miura Micro: el más pequeño de todos, ideal para bodegas con bajas necesidades analíticas;
­Miura One: pequeño, pero con las prestaciones de los grandes;

Miura 200: alto rendimiento, grandes prestaciones;

Miura 200 2 Brazos: la nueva incorporación, pensado para bodegas y laboratorios con alta demanda analítica.

Nuestra filosofía fue, es y será siempre asesorar en forma honesta, profesional y personalizada a cada cliente en función de sus necesidades. Porque somos TDI, somos la ENOLUCIÓN.

Miura 200
MIURA 200: bajo coste analítico y alta precisión.

Miura Micro

MIURA MICRO: Toda una revolución en la automatización del control analítico en Enología.

Miura One

MIURA ONE: Pequeño pero con todas las prestaciones de los más grandes.

Métodos químicos automatizados para el control de calidad en la producción de vino

Vista del Laboratorio de TDI donde se producen y controlan los reactivos químicos bajo un sistema de calidad certificado.

Métodos químicos automatizados para el control de calidad en la producción de vino

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Para el momento en que el lector se encuentre leyendo este artículo, seguramente la vendimia ya habrá comen­zado en su región o esté a punto de hacerlo. Como cada año, el sector vitivinícola se enfrenta a un escenario de muchos desafíos, pero también de grandes oportunida­des para elaborar vinos de alta calidad y con un buen precio de mercado. En tiempos complicados y de impre­visión como los que se están viviendo a día de hoy, resul­ta imprescindible vigilar de cerca todos los aspectos que puedan influir en los costes de producción: sean mate­rias primas, aditivos, suministros auxiliares, mano de obra, pérdidas. Este es el único camino a seguir para garantizar que la actividad productiva desarrollada sea rentable y tenga viabilidad futura.

Un aspecto que muchas veces parece secundario, pero que puede jugar un papel importante en este escenario es el establecimiento de procedimientos de control de calidad. Cuando la calidad esté garantizada desde el ini­cio al final de un proceso, el elaborador obtendrá un pro­ ducto con los mejores atributos, un precio competitivo y reducirá el nivel de fallos y sus pérdidas asociadas a valo­res mínimos; obteniendo así el mayor rédito posible de su actividad.

Vista del Laboratorio de TDI donde se producen y controlan los reactivos químicos bajo un sistema de calidad certificado.

IMAGEN: Vista del laboratorio de TDI donde se producen y controlan los reactivos químicos bajo un sistema de calidad certificado.

En el mundo vitivinícola, los métodos químicos siempre han jugado un papel muy importante en el control de la calidad de la uva, el mosto en fermentación y el vino aca­bado. Tradicionalmente, estas técnicas requerían de una gran cantidad de material específico de vidrio, mano de obra especializada en el manejo de sustancias químicas potencialmente peligrosas y en la ejecución de las técni­cas, y tiempos de análisis considerablemente extensos. Todas estas condiciones juntas hacían que el montaje de un laboratorio enológico en el interior de la bodega requiriera de una inversión considerable y, por tanto, en muchas ocasiones la decisión acababa siendo externali­zar la función de control de calidad.

Actualmente, gracias a los adelantos tecnológicos de las últimas décadas en robótica, electrónica y óptica, las tareas de control de calidad se pueden llevar a cabo dentro de la bodega sin que sean necesarias grandes sumas de capital a invertir. Por ejemplo, la gama de analizadores químicos automáticos Miura, comerciali­zados por TDI, son la solución para muchos de los análi­sis químicos tradicionales en laboratorios enológicos. La flexibilidad en la concepción de estos instrumentos per­ mite que TDI disponga de soluciones para todo tipo de bodegas y laboratorios, con productos que van desde los 60 test/hora del Miura Micro a los 240 test/hora del Miura 200 2 brazos. Cada uno de estos equipos de aná­lisis trabaja efectuando de forma automática todas las tareas de dilución, dispensación y mezcla de muestra y reactivos a través de uno o más brazos robóticos, aco­plados a un sistema fotométrico de alta precisión que realiza el seguimiento de la reacción química y un soft­ware especializado con parámetros preestablecidos que se encarga de efectuar los cálculos para la calibración de los métodos y el cálculo de la concentración en la muestra incógnita de vino o mosto. Son equipos que, además, cuentan con la posibilidad de estar conectados vía LIMS a un sistema centralizado de gestión de las analíticas del laboratorio, para mantener la trazabilidad de las muestras.

El funcionamiento de los analizadores químicos auto­máticos se complementa con una serie de reactivos quí­micos dedicados que posibilitan la determinación de una serie de parámetros específicos de la enología y que son de mucha importancia en el proceso de vinifi­cación. Así, TDI, logra brindar una solución sencilla y accesible acorde a las distintas necesidades analíticas de enólogos y elaboradores de vino a lo largo de las varias etapas del proceso de producción de un vino o bebida alcohólica en base a la uva. El portafolio actual de reactivos enzimáticos, colorimétricos y turbidimétri­cos específicamente diseñados para su aplicación a la enología comprende los siguientes parámetros: Ácido Acético, Ácido L­Málico, Ácido L­Láctico, D­Glucosa+D­ Fructosa, Ácido D­Glucónico, Ácido Cítrico, Nitrógeno Amoniacal, Nitrógeno Alfa­Amínico, Sulfito Libre, Sulfito Total, Acetaldehído, Ácido Tartárico, Ácido D­Láctico, Antocianos, Calcio, Catequinas, Cobre, Color, Glicerina, Glucosa, Hierro, Polifenoles Totales, Azúcares Totales, Acidez Total y Ácido Pirúvico; además de los calibrado­ res específicos de cada parámetro y el calibrador multi­paramétrico Enocal que cubre los parámetros más importantes de la enología.

¿Cómo podemos ayudarle desde TDI a controlar la calidad de su vino?

Reactivos de TDI

IMAGEN: Reactivos de TDI que le ayudan a controlar la calidad de su vino.

La puesta a punto de un progra­ma de control de calidad ayuda al elaborador a poder determi­nar cuáles son los puntos crí­ticos del pro­ceso y reducir los fallos a lo largo de toda la cadena pro­ductiva, resultando en una disminución de pérdidas, una reduc­ción de costes y una mayor calidad del producto final. Cualquier plan de control de calidad requerirá de analíti­cas fiables, precisas y, en lo posible, sencillas. Ahí es donde TDI, gracias a su vasta experiencia, puede aportar soluciones inteligentes a la bodega en las distintas eta­pas del proceso. A continuación, se realizará un detalle de los análisis que pueden efectuarse en cada paso de la vinificación, resumida en las siguientes operaciones: recepción, fermentación y crianza, estabilización y embotellado.

Recepción

En esta primera etapa del proceso de vinificación es fun­damental poder disponer de la información más precisa acerca de la calidad de la materia prima que está entran­ do en bodega. Usualmente, si la uva es propiedad de la bodega, muchos de los controles ya se habrán realizado de forma periódica en la viña. Pero, cuando la uva se com­pra a terceros, poder determinar su calidad permite: rea­lizar un pago justo al viticultor; adelantarse a problemas que podrían suceder durante la vinificación; en caso que las instalaciones lo permitieran se podría diferenciar la entrada de uva para poder obtener distintos mostos en función de la calidad esperada en el vino terminado y, finalmente, también puede servir en un futuro para pro­ poner planes de mejoras a los viticultores y/o adaptar procesos productivos.
Los parámetros que se controlan en recepción suelen estar relacionados con la madurez tecnológica, la madurez fenóli­ca y el estado sanitario de la uva. Así, además del grado alco­hólico probable, el pH y la aci­dez total del mosto, se hacen imprescindibles los análisis por vía química de:
– Ácido D-­Glucó­nico y en oca­siones Glicerol, para prevenir la entrada de uva afectada por Botrytis.
– Ácido Acético, para controlar el inicio de posibles fer­mentaciones indeseadas por ataque microbiano.
– Potasio.
­– Ácido L-­Málico.
­- Nitrógeno Fácilmente Asimilable, a través de la suma de su fracción orgánica (Nitrógeno Alfa­-Amínico) e inorgánica (Nitrógeno Amoniacal). El control del nitró­geno permite llevar a cabo un plan eficiente de adición de nutrientes a las levaduras, a la vez que evitará las paradas súbitas de fermentación por falta de nitróge­no y, en el caso que haya un exceso de este elemento, una sobrepoblación de microorganismos que conduz­can a la generación en exceso de acidez volátil y, en el peor de los casos, aminas biógenas. Los métodos quí­micos automatizados se imponen frente al tradicional método de Sorensen gracias a la rapidez, facilidad de uso y seguridad en el uso de los reactivos incluidos en ambos kits.

Fermentación

Dentro de este bloque de operaciones se podría comen­zar, durante las etapas de prensado y maceración, con un seguimiento analítico de la extracción de Polifenoles Totales, Antocianos, Catequinas y Color, parámetros fundamentales en la elaboración de vinos rosados y tin­tos, adaptados a las tendencias actuales del mercado. Una vez el mosto está preparado para comenzar la fer­mentación alcohólica, existen una serie de parámetros que es necesario vigilar de cerca para evitar resultados indeseables. Además de los controles de densidad y temperatura se podrían llevar a cabo los siguientes aná­lisis químicos sobre el mosto en fermentación:

– ­Azúcares Fermentables que, si bien al comienzo de la fermentación pueden controlarse en forma aproximada con el uso de densímetros y refractómetros, al acercarse el final de fermentación será necesario recurrir a méto­dos enzimáticos, mucho más precisos, como la determi­nación de la suma de Glucosa+Fructosa o de Azúcares Totales cuando se trata de segundas fermentaciones con adición externa de sacarosa. Es necesario determi­nar en forma precisa el azúcar residual al final de la fermentación alcohólica para así evitar correr riesgos de fermentaciones espontáneas en botella o de contamina­ciones bacterianas.
– ­Ácido Acético, como componente mayoritario de la aci­dez volátil (90­-95%) es una forma más rápida, económi­ca y sencilla de controlar uno de los parámetros más crí­ticos de la vinificación.
­- Sulfito Libre y Total, para asegurar la dosificación exac­ta y precisa de este importante aditivo empleado como antimicrobiano y antioxidante, sin exceder los límites establecidos por las normativas vigentes. Cabe destacar que los métodos colorimétricos presentan ventajas como la rapidez, la automatización y el coste frente a los tradicionales métodos de determinación de SO2 como Frantz­Paul y Ripper.

Una etapa fundamental en la producción de vinos tintos y, en algunos casos, en vinos blancos, es la fermentación malo­láctica, proceso en el cual se modera la acidez del vino a partir de la transformación del Ácido L­Málico en Ácido L­Láctico. Aquí, se podrán evaluar los siguientes parámetros:

­- Ácido L­-Málico, fundamentalmente al inicio de esta operación, para determinar de forma fehaciente si ha comenzado o, en caso que se deseara el efecto contra­ rio, si se ha logrado evitar la fermentación a través de la utilización correcta de inhibidores y aditivos.
­- Ácido L­-Láctico, particularmente hacia la última parte de la malo­láctica para lograr dilucidar con certeza la finalización y el alcance que ha logrado esta misma.

En la etapa de crianza y envejecimiento del vino también es necesario llevar a cabo diferentes analíticas de con­trol, incluyendo:

­– Ácido Acético, como indicador del aumento de la volátil por el contacto con oxígeno.
­– Sulfito Libre y Total, para asegurar que el vino se man­ tenga siempre protegido.
­- Ácido D­-Láctico, para controlar su posible producción, particularmente en crianzas más largas.

Estabilización y embotellado

Una vez acabadas las fermentaciones y la etapa de crian­za, el número de parámetros a controlar se amplía. Algu­nos de ellos son prácticamente indispensables, mientras que otros aportan información para comprender mejor los procesos que se han llevado a cabo.

En este punto se pueden controlar parámetros muy diversos, además de los nombrados anteriormente. Algunos como Acidez Total, pH, Color, Ácido Tartárico y Polifenoles Totales, permiten entender el estado quími­co del vino en su totalidad. Si sumamos las determina­ciones de los iones Calcio, Cobre y Hierro presentes en el vino, tendremos información muy importante para poder tomar las mejores decisiones respecto a los proto­colos de clarificación, filtración y estabilización que se deberán seguir, para reducir y/o evitar el riesgo de las denominadas roturas o quiebras tartárica, cálcicas, cuprosas y férricas, que impactan negativamente en la valoración del vino.

Con la finalización de los procesos de estabilización requeridos llega el momento del embotellado. Aquí será necesario analizar pH y Acidez Total, para determinar la cantidad de sulfito que será necesario añadir para man­ tener niveles adecuados de Sulfito Libre con el objetivo de mantener protegido el vino hasta el momento de su consumo. Así como también se debe controlar el nivel de Sulfito Total para respetar las normativas aplicables. Por otra parte, según el caso, puede ser necesario deter­minar los niveles de Ácido Ascórbico y Ácido Cítrico, adi­tivos cada vez más empleados, para asegurar el cumpli­miento de las reglamentaciones.

¿Por qué depositar la confianza del Control de Calidad de su vino en TDI?

En su vasta trayectoria de más de 35 años, TDI se ha conver­tido en pionero y líder en la comercialización de soluciones analíticas innovadoras y específicas para la enología. Prácti­camente al mismo tiempo, se ha especializado en la investi­gación, desarrollo y fabricación de reactivos químicos dedi­cados para su uso en espectrofotómetros, analizadores quí­micos de flujo y analizadores químicos discretos.

El avance en el diseño de los reactivos ha permitido cam­biarlos antiguos kits con enzimas y cofactores en forma­ to liofilizado que requerían de manipulaciones varias y cuyos reactivos de trabajo eran poco estables en el tiem­po, por los actuales kits con reactivos líquidos, de alta estabilidad (la mayoría de ellos con más de 18 meses) y prontos al uso, evitando así la preparación de reactivos de trabajo y las pérdidas que esto podría implicar. Esta evolución ha sido el fruto de años de investigación con­tinua en el tiempo, y que sigue hasta el día de hoy para mejorar no sólo la estabilidad del reactivo sino también su rendimiento y precisión.

Además de en la mejora continua de reactivos que no acaba con la comercialización de un determinado parámetro, en TDI se trabaja en la preparación de nue­vos parámetros, de acuerdo a las necesidades analíti­cas recabadas de nuestros clientes. A partir de aquí, comienza el trabajo de investigación, desarrollo y bús­queda de formulaciones para obtener un producto efi­ciente, preciso y estable a largo plazo. Si bien lograr un producto que funcione es la parte relativamente más sencilla, poder obtener el mismo rendimiento durante un intervalo de tiempo considerable suele ser el paso más complicado, pero también el más beneficioso para el cliente, ya que se reducen las manipulaciones al obtener reactivos listos para su uso. Esta etapa del desarrollo consiste en ir efectuando análisis de la efi­cacia del reactivo a intervalos regulares de tiempo, para poder definir así su fecha de caducidad. Una vez adaptadas las fórmulas y determinado el período de validez del reactivo, éste pasa a la fase de producción, para ser un producto más de la cartera.

Ya en producción, y como es habitual con el resto de reactivos comercializados, cada etapa del proceso, desde la materia prima, pasando por los productos intermedios, el producto final en bulk y el embotella­ do final del reactivo y la confección del kit, está sujeta a minuciosos controles de calidad para asegurar que la producción se ha realizado de manera correcta y el reactivo funcionará correctamente hasta el día de su caducidad. Así, cada etapa está sometida a protocolos específicos, para obtener un producto de alta calidad y que cumpla las expectativas del cliente. Ningún kit sale a la venta sin los correspondientes y rigurosos controles de calidad aprobados por la dirección del Laboratorio. Esto le brinda la confianza suficiente al cliente, de estar utilizando un reactivo estable, preci­so y eficiente.

ISO 9001 e ISO 14001 otorgadas a TDI

IMAGEN: Certificados ISO otorgados a TDI.

Prueba de todos los controles y el empeño en asegurar la calidad de los reactivos es, que TDI, ha sido certificada por organismos acreditados bajo las normas ISO 9001:2015 para su Sistema de Gestión de la Calidad e ISO 14001:2015 para su Sistema de Gestión Ambiental. Estas certificaciones cubren también todos los procesos de la empresa, poniendo el foco en los siguientes ejes: ­Alcanzar el cumplimiento de los requisitos y expectati­vas de nuestros clientes, así como los requisitos legales y reglamentarios.
­- Facilitar la mejora del nivel de formación necesario para el eficiente desempeño de las funciones y tareas de nuestros trabajadores, directos e indirectos.
­- Velar para que las condiciones de trabajo sean óptimas mediante la evaluación de los riesgos que pueden pro­ducirse en los procesos, eliminando en lo posible los mis­mos y reduciendo los evaluados.
­- Trabajar constantemente en la mejora continua del Sis­ tema Integrado de Gestión, para la mejora de nuestros procesos.
­- Fomentar el empleo racional de los recursos naturales y una concienciación clara de favorecer nuestro entorno, no solamente mediante nuestra labor, sino implicando también a todos nuestros proveedores y clientes. ­Compromiso con la protección del medio ambiente, incluyendo la prevención de la contaminación y el uso sostenible de recursos.

De esta manera, cuando un cliente utiliza un producto de la marca TDI, sabe que cuenta con el respaldo y garantía de una empresa con más de 35 años de trayec­toria dedicados en exclusiva a la provisión de soluciones analíticas para la enología.

Estamos aquí para ayudarle en su día a día. ¡Somos la ENOLUCIÓN!

Si tiene una necesidad analítica y desea saber cómo resolverla, no dude en comunicarse con nosotros vía e-mail (info@t­-d­-i.es), a través nuestra web www.tdianaliza­dores.com o de nuestras redes sociales, y juntos encon­traremos la mejor solución.

Rol de los compuestos nitrogenados en el vino y su análisis

Kits para la determinación enzimática del Nitrógeno Amoniacal y la determinación colorimétrica del Nitrógeno α­Amínico

Rol de los compuestos nitrogenados en el vino y su análisis

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

El elemento nitrógeno, cuyo símbolo químico es la N, está presente tanto en la uva como en el mosto y en el vino. El origen de los compuestos que presentan nitróge­no en su composición es muy diverso y está relacionado tanto con fuentes de tipo orgánico como inorgánico. Las principales formas químicas presentes en el mosto son los aminoácidos, los péptidos, las proteínas y el ion amo­nio. Otros compuestos químicos nitrogenados de menor importancia incluyen los nitratos, los nitritos, los nucleó­tidos, las vitaminas, las aminas y las amidas. En la Tabla 1, se muestran resultados orientativos obtenidos de la literatura.

Niveles de los principales compuestos nitrogenados en mostos
TABLA 1: Niveles de los principales compuestos nitrogenados en mostos.

La cantidad exacta de cada una de estas familias de com­ puestos nitrogenados varía ampliamente al comparar mostos y vinos obtenidos provenientes de distintas variedades de uvas, de diferentes regiones, e incluso dentro de la misma región según los tratamientos que se hayan podido aplicar en el viñedo. Así, en literatura se puede encontrar que el contenido total de nitrógeno varía entre 40­2400 mg N/L. De la misma manera, los valores para el contenido en amonio oscilan entre 19­ 250 mg N/L y para el contenido en aminoácidos entre 28­336 mg N/L. Además, el perfil individual de aminoáci­dos es extremadamente variable entre las distintas variedades de uva y las diferentes regiones, aunque en general se puede decir que el más abundante de ellos es la prolina y, a continuación, la arginina, la alanina, el glu­tamato, la glutamina, la serina y la treonina, en un orden que puede sufrir modificaciones entre las distintas fuen­ tes consultadas.

Dentro de los muchos factores que influyen en la varia­bilidad encontrada al analizar el contenido en compues­tos nitrogenados, los más importantes son: la variedad de uva, el portainjerto, el nivel de madurez de la uva al momento de la cosecha, el tipo de suelo, el clima, la uti­lización o no de compuestos nitrogenados como fertili­zantes en el viñedo y la presencia de infecciones de tipo fúngicas. No menos importantes son los diversos trata­mientos a los que se somete la uva para la obtención del mosto y que pueden modificar en forma directa o indi­recta (a través de la proliferación de microorganismos) los niveles de nitrógeno analizados: el prensado, los tra­tamientos enzimáticos, la clarificación, la filtración, los tratamientos con bentonita, los tratamientos térmicos, por nombrar algunos de ellos.

La importancia de conocer el nivel de compuestos nitro­genados presentes en el mosto radica fundamentalmen­te en la influencia directa que tienen en la cinética de fermentación. Las fermentaciones lentas y las súbitas paradas de fermentación se suelen asociar a la existen­cia de déficits en el contenido de nitrógeno del mosto. Esto se debe al rol esencial de estos compuestos en el metabolismo y el crecimiento de las levaduras: sin nitró­geno no se pueden construir los bloques fundamentales para el crecimiento de un organismo vivo. Además, los compuestos nitrogenados son un factor clave en los mecanismos de formación de los precursores aromáti­cos que dotarán luego al vino de su aroma y olor.

De manera usual, la uva se suele cosechar teniendo en cuenta parámetros de madurez tecnológica y/o fenólica, que no suelen coincidir con los niveles óptimos de nitró­geno para una fermentación adecuada. Por esto, se suele recurrir a la utilización de suplementos nitrogena­dos, que si bien alteran la composición inicial del mosto, facilitan el crecimiento óptimo de las levaduras. Si bien hay diversas fuentes y productos comerciales en base a nitrógeno utilizables en bodega, el fosfato diamónico es el compuesto de uso más extendido para este fin debido a temas de costo, facilidad de manejo y rapidez de asimi­lación por parte de las levaduras. Sin embargo, en algu­nos casos es necesario también suplementar el mosto utilizando fuentes de tipo orgánico que nos aseguren la provisión de compuestos esenciales como aminoácidos y vitaminas. Finalmente, la utilización de urea está prohi­bida en varios países debido a su implicación en la for­mación de carbamato de etilo en el vino, un compuesto sospechoso de tener actividad carcinogénica.

Sumado a todo lo anteriormente dicho, hay que tener en cuenta que no todas las fuentes de nitrógeno son acce­sibles de igual manera por la levadura e incluso, algunas de ellas, no lo son en absoluto. Para que la levadura pueda hacer uso de los compuestos nitrogenados es necesario que éstos entren a la célula a través de algún tipo de mecanismo de transporte. Por esta razón, las for­ mas nitrogenadas preferidas por las levaduras corres­ponden a dos grupos: los aminoácidos primarios (que representan la fracción orgánica del N) y las sales del ion amonio (que representan la fracción inorgánica del N). La prolina, el aminoácido más abundante en los mostos, no es asimilable por las levaduras debido a que es un aminoácido secundario.

La suma de ambas fracciones utilizables constituye lo que se denomina el nitrógeno fácilmente asimilable (NFA), también conocido como nitrógeno asimilable por las levaduras (YAN, por sus siglas en inglés). El NFA determinado en las uvas es un valor indicativo de poca utilidad práctica, porque la mayoría de los compuestos nitrogenados están en la piel y para pasar al mosto debe haber algún tipo de contacto entre ellos. Por esta razón, es indispensable determinar el NFA en el mosto antes de comenzar la fermentación para determinar si es necesa­rio realizar algún tipo de suplementación. Los mostos con niveles iniciales de NFA inferiores a 150 mg N/L sue­len dar lugar a fermentaciones muy lentas con baja población de levaduras. Por otra parte, niveles excesiva­ mente elevados de NFA conducen a poblaciones de leva­ duras anormalmente altas, lo cual genera una mayor temperatura de fermentación y una mayor producción de acidez volátil, además del riesgo de producción de aminas biógenas. Además, altos niveles de NFA también pueden favorecer el desarrollo de microorganismos no beneficiosos debido a la mayor disponibilidad de nutrientes. Adicionalmente al control inicial, será nece­sario mantener una vigilancia de los niveles de NFA a lo largo de todo el proceso fermentativo como herramien­ta de control para evitar paradas indeseadas y para determinar si es necesario realizar suplementaciones adicionales.

Por todo lo detallado, el seguimiento del valor de NFA se torna en un elemento indiscutible para el control del proceso y la obtención de vinos de alta calidad y precio. A continuación, se repasarán las técnicas existentes para la determinación de los niveles de nitrógeno en mostos y vinos, de acuerdo a dos grandes tipos de análisis basa­ dos en la determinación del nitrógeno total o del fácil­ mente asimilable.

Métodos de determinación del contenido total de nitrógeno

Este tipo de métodos se encuentran oficializados por la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) en su Compendio Internacional de Métodos de Análisis. Allí se recogen dos tipos de métodos para la determinación cuantitativa del contenido de nitrógeno total.

El primero de ellos (OIV­MA­AS323­02A) se basa en el principio químico del método de Dumas. En un primer momento la muestra es sometida a una combustión total en atmósfera de oxígeno. Luego, los gases genera­ dos durante la combustión se reducen utilizando cobre y se procede a desecarlos y eliminar el dióxido de carbono presente en ellos. Finalmente, el nitrógeno gaseoso es detectado utilizando un catarómetro.

El segundo tipo de método (OIV­MA­AS323­02B) se basa en el principio químico del método de Kjeldahl. En este procedimiento la muestra se digiere en primer lugar uti­lizando ácido sulfúrico en presencia de un catalizador específico (mezcla de sulfato cúprico y potásico). Poste­riormente, en una segunda etapa, se somete el producto de la digestión a una destilación en medio alcalino. De esta manera, el amoníaco generado se recoge en el des­tilado para luego ser determinado por valoración utilizan­ do para tal fin una solución de ácido clorhídrico 0,1M.

La principal desventaja de este tipo de métodos, además de lo laborioso que son, es que ambos determinan el contenido total de nitrógeno y por tanto valoran en exceso el nitrógeno que realmente está disponible a nivel biológico para las levaduras.

Métodos de determinación del nitrógeno fácil­ mente asimilable (NFA)

Existen diversos métodos para determinar el NFA, es decir, la suma del contenido en ion amonio y en ami­noácidos primarios de una muestra de mosto o vino. Algunos de estos métodos realizan la determinación conjunta mientras que otros realizan una determina­ción por separado de cada una de las fracciones en consideración. Si se recuerda la definición del NFA, éste podía representarse como la suma de una contri­bución de origen orgánico (aminoácidos primarios libre, conocidos como PAN o FAN por sus siglas en inglés) y otra de origen inorgánico (ion amonio). Cada una de estas fracciones cuenta con métodos de deter­minación específico. Se repasa cada una de las opcio­nes a continuación.

Método de Soresen para la determinación conjunta del NFA: En este método, con el fin de bloquear los iones amo­nio y los grupos amino de los aminoácidos presentes la muestra es inicialmente tratada con una solución de formaldehído (también llamado formol). De esta manera, se dejan libres los contraiones ácidos de las sales de amonio y los respectivos grupos carboxilo de los aminoácidos.

En consecuencia, el pH de la muestra disminuye y la aci­dez resultante puede ser determinada mediante valora­ción con solución de hidróxido de sodio 0,1M. Es impor­tante tener en cuenta que, tanto la muestra como la solución de formaldehído, tienen que estar previamente ajustadas a un pH igual a 8 para poder llevar a cabo una determinación precisa y sin interferencias.

El dióxido de azufre, habitualmente presente en las muestras de vinos y mostos, puede alterar el resultado obtenido debido a su función ácida, particularmente si las dosis son muy altas. Esta interferencia puede evitarse realizando una defecación previa de la muestra con solu­ción de cloruro de bario.

Si bien esta valoración no tiene en cuenta el contenido de prolina entre los aminoácidos que se determinan, existen diversos compuestos que pueden llegar a inter­ferir en la determinación y, por tanto, suelen obtenerse valores en exceso respecto a los otros métodos de deter­minación del NFA.

Durante años el método Sorensen fue la manera habi­tual de determinar el NFA en mostos y vinos. Sin embargo, la complejidad de la técnica, que precisa de cierta habilidad manual del operador, sumada a las condiciones especiales necesarias para trabajar con un compuesto tóxico como el formaldehído, han llevado a la práctica desaparición de esta técnica de los laborato­rios enológicos.

Métodos para la determinación del ion amonio: Cabe decir que la OIV cuenta con un método oficial para la determinación del ion amonio (OIV­MA­AS­322­01) basa­ do en la fijación del analito de interés a través del uso de una resina de intercambio iónico para su posterior elución, destilación y valoración final con una solución de ácido clorhídrico. Sin embargo, en la práctica es un método demasiado complicado y laborioso para ser utilizado de rutina. Es por esto que con el transcurso del tiempo surgie­ron varias alternativas. Algunas de ellas, como la determi­nación mediante electrodos de iones selectivos, también demostraron ser poco prácticas. Por otra parte, la determi­nación enzimática del ion amonio ha probado con creces ser la mejor y más eficiente técnica para la medición del contenido de amonio en muestras de vino y mostos.

El principio químico de la técnica enzimática se basa en la determinación selectiva y específica del ion amonio a través de su reacción con el ion 2­oxoglutarato en pre­sencia de la enzima glutamato deshidrogenasa y del cofactor ADPH, como se muestra en la Figura 1.

Esquema de la reacción de determinación enzimática del ion amonio

FIGURA 1: Esquema de la reacción de determinación enzimática del ion amonio.

Aprovechando las características de absorbancia del cofactor NADPH, es posible realizar un seguimiento espectrofotométrico de esta reacción a través de la lec­tura de la absorbancia de la mezcla a 340 nm.

La utilización de patrones de concentración conocida para efectuar la calibración siguiendo la ley de Lambert­ Beer, el empleo de reactivos líquidos y estables a largo plazo como los suministrados por TDI y la aparición hace ya un tiempo de los analizadores químicos automáticos, de los cuales la gama Miura es su mayor exponente, faci­litan al operador todas las tareas de manejo de reacti­vos, calibración y cálculo de las concentraciones a deter­minar en las muestras incógnitas.

Métodos para la determinación de los aminoácidos pri­marios: Existen varios métodos químicos utilizados en la deriva­tización de aminoácidos para su determinación conjunta por espectrofotometría UV­Vis o para su determinación individual a través de métodos de separación como la cromatografía de líquidos (HPLC). Entre los compuestos químicos capaces de reaccionar con los aminoácidos y, por tanto, de ser útiles para su determinación, se pue­ den nombrar a: la ninhidrina, el o­ftalaldehído (OPA), el fenilisotiocianato, el ácido 2,4,6­trinitrobencenosulfóni­ co, el cloruro de dansilo, entre otros.

A nivel práctico para las bodegas, la posibilidad de con­ tar con equipos de HPLC y de esperar los largos tiempos de análisis que son necesarios para cada muestra, limita la aplicabilidad de esta técnica de manera rutinaria, limi­tándola sólo a actividades de investigación.

Por otro lado, la utilización y variedad de analizadores químicos automáticos disponibles en el mercado, como puede verse en la Figura 4 que presenta la gama comple­ta de analizadores Miura, ha permitido extender el uso de la espectrofotometría UV­Vis a laboratorios de bode­gas de todos los tamaños.

Al respecto de esta técnica, cabe decir que su desarrollo comenzó en 1998 en la Universidad de California en Davis (Estados Unidos) debido al trabajo de Christian Butzke sobre un método para la determinación de los aminoácidos primarios consistente en la derivatización de éstos con un reactivo de o­ftalaldehído y N­-acetil­-L­-cisteína, como se muestra en la Figura 2.

Esquema de la reacción de determinación colorimétrica de los aminoácidos primarios

FIGURA 2: Esquema de la reacción de determinación colorimétrica de los aminoácidos primarios.

Este reactivo es capaz de formar un derivado de tipo isoindol con cada uno de los aminoácidos de interés, pudiendo determi­narse fácilmente a través de la medición de la absorban­cia de la mezcla a 340 nm. En su trabajo inicial, sin embargo, la estabilidad de los reactivos de determina­ción apenas llegaba a un par de semanas. Actualmente, los reactivos desarrollados y comercializados por TDI presentan una alta estabilidad (18 meses) manteniendo e incluso mejorando las prestaciones analíticas, gracias al uso de materias primas de alta calidad y de patrones estables de concentración conocida. De esta manera, se facilita la determinación de la fracción orgánica del NFA.

Conclusión

El avance tecnológico en la construcción y diseño de los analizadores químicos automáticos, sumado a la investi­gación y desarrollo en la producción de reactivos quími­cos enzimáticos y colorimétricos más estables, permiten hoy en día a las bodegas poder disponer de valores de NFA fiables y en poco tiempo, sin tener que recurrir a metódicas tediosas, trabajosas y de resultados cuya practicidad queda en duda.

De esta manera, TDI apuesta por la simplificación del trabajo y la facilidad en el uso de las técnicas analíticas más modernas, permitiendo liberar el tiempo del opera­dor para otras tareas, evitando la complejidad del mane­ jo de sustancias tóxicas y/o peligrosas y contribuyendo a facilitar la tarea diaria del enólogo, que sólo debe res­ponsabilizarse de tomar las decisiones adecuadas para obtener el mejor de los vinos.

Si posee una necesidad analítica y desea saber cómo resolverla, no dude en comunicarse con nosotros vía email (info@t­-d­-i.es), a través de esta misma web www.tdianaliza­dores.com o de nuestras redes sociales, y juntos podre­mos encontrar la mejor solución.

Kits para la determinación enzimática del Nitrógeno Amoniacal y la determinación colorimétrica del Nitrógeno α­Amínico

FIGURA 3: Kits para la determinación enzimática del Nitrógeno Amoniacal y la determinación colorimétrica del Nitrógeno α­Amínico.

Miura Micro

FIGURA 4: Gama MIURA de analizadores químicos automáticos, marca exclusiva de TDI (Micro, 200, 200 2 brazos y One).

Miura 200

Miura 200 2 brazos

Miura One

Ácido acético y acidez volátil

Miura Micro

Ácido acético y acidez volátil

Similitudes, diferencias y métodos de medición

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Introducción

El ácido acético es un ácido orgánico de cadena corta, que presenta un aroma característico a vinagre, produc­to del cual forma parte en concentraciones relativamen­te elevadas (40­60 g/L). Es solo uno de los varios ácidos que forman parte de la composición química del vino: a la suma de todos ellos se la conoce como acidez total, parámetro fundamental para saber si un vino tendrá suficiente cuerpo, si estará equilibrado y si podrá ser sometido a procesos de crianza. La acidez total es, a su vez, la suma de otros dos tipos de acidez: la fija y la volá­til. La acidez fija es, de manera resumida, la suma de todos aquellos ácidos que, cuando el vino es sometido a calor, no se evaporarán. A este grupo pertenecen los áci­dos tartárico, málico, láctico y cítrico. Su presencia se nota de forma característica a través del paladar. Por otra parte, la acidez volátil es aquella que se desprende­rá del vino al calentarlo. A este apartado pertenecen los ácidos acético, propiónico y butírico, entre otros. El ácido sórbico, el dióxido de carbono y el dióxido de azu­fre también son volátiles, pero no deben tenerse en cuenta durante la determinación de la acidez volátil. A diferencia de la acidez fija, la acidez volátil generalmente se nota en forma característica a través de la nariz.

Miura Micro

FOTO: Miura Micro.

En términos generales, se puede considerar que el ácido acético y sus sales son responsables de entre un 95 al 99% de la acidez volátil. De aquí que usualmente se oiga hablar de ambos parámetros indistintamente, aunque químicamente esto sea erróneo. Por otro lado, cuando se habla de sales del ácido acético, se suele referir más específicamente al acetato de etilo, originado por la esterificación del ácido acético con el etanol presente en el vino, y que tiene una fuerte influencia sobre el aroma.

El contenido normal de ácido acético para un vino ronda los 0,60 g/L, mientras que su presencia comienza a notarse por encima de 0,70­0,80 g/L. La legislación local de cada país es la que determina los niveles máximos de ácido acético aunque, a modo de referencia, la OIV ha establecido límites de acidez volátil de 1,20 g/L excepto para vinos con condiciones particulares de producción o de crianza. Por otro lado, si bien el acetato de etilo apor­ta poco a la medida de la acidez volátil (existe 1 parte cada 5­10 partes de ácido acético), tiene grandes conno­taciones en el aroma del vino debido a su bajo umbral de detección (0,08 g/L) y a que en altas cantidades aporta aromas desagradables a pegamento o adhesivos.

Por todo esto, muchos historiadores del vino consideran que la determinación de la acidez volátil y el ácido acéti­co ha sido el primer parámetro de calidad instituido por la industria vinícola. Pero, antes de entrar en los méto­dos de determinación, será necesario entender cómo llega el ácido acético a ser un componente del vino.

Producción del ácido acético

Por lo general, el ácido acético no suele estar presente en las uvas sanas. Sin embargo, en aquellas bayas “tocadas” sí que pueden existir concentraciones detectables por lo cual puede transformarse en un parámetro indicador de la cali­dad y estado sanitario de la uva al entrar en bodega. Los racimos que han sufrido rupturas de la piel, bien sea por el granizo o por la acción de aves y/o insectos, pueden verse infectados en la pulpa por diversos hongos y bacterias. Así, en racimos afectados por Botritys, se han detectado pobla­ciones anormalmente altas de bacterias acéticas como Gluconobacter y Acetobacter, que utilizan el etanol generado como fuente de carbono, oxidándolo a ácido acético.

La mayor parte del ácido acético presente en el vino se produce durante la fermentación alcohólica, siendo sub­ producto del metabolismo de las levaduras durante la transformación de los azúcares en etanol. En pocas pala­bras, no es posible fabricar vino sin generar algo de ácido acético. Este proceso es particularmente intenso al inicio de la fermentación y luego, otra vez, sobre el final de la misma. Está comprobado que el ácido acético, junto con el glicerol, son producidos por el metabolismo de Saccharomyces cerevisae para mantener equilibrado el balance redox, como respuesta frente a situaciones de estrés hiperosmóti­co (debido a altas concentraciones de azúcares). Aunque los niveles de ácido acético generados son normalmente inferiores a 0,40­0,50 g/L, el contenido exacto puede variar bastante en función de: la cepa de Saccharomyces, la tem­peratura, el nivel de azúcares, el nivel de nitrógeno disponi­ble, la adición de vitaminas y el pH.

Hay otros mecanismos de producción de ácido acético relacionados con el crecimiento no controlado de deter­minados microorganismos capaces de producirlo en can­tidades considerables. Dentro de ellos, se pueden encon­trar bacterias acéticas aerobias del género Acetobacter o Gluconobacter, bacterias lácticas como Oenococcus y poblaciones de levaduras como Picchia, Candida, Kloeckera, Dekkera o Brettanomyces (particularmente en condi­ciones aerobias). Para poder combatir estos microorganis­mos es necesario reforzar las tareas de higiene y desinfec­ción en la bodega, además de aplicar protocolos con SO2 y vigilar parámetros fundamentales como pH y tempera­tura. Además, se ha de tener en cuenta que las bacterias acéticas son aerobias, es decir que para crecer necesitan de la presencia de oxígeno. En estos casos, un correcto manejo de las aportaciones de oxígeno durante el proce­so será fundamental para mantener los valores de acético y volátil dentro de los márgenes tolerables. Durante la fer­mentación alcohólica es sencillo desplazar el oxígeno gra­cias a la producción de CO2, pero luego debe mantenerse el aporte en los niveles más bajos posibles.

Siguiendo con el proceso de fabricación de un vino, las bac­terias lácticas pueden contribuir a subir el nivel de acético en el vino mientras se desarrolla la fermentación malo­lác­tica. Durante la descarboxilación del ácido málico a láctico, las bacterias lácticas heterofermentativas como Oenococcus oeni o Lactobacillus plantarum pueden producir ligeras cantidades de acético en el orden de 0,05­0,30 g/L, a partir de pequeñas cantidades residuales de glucosa. Los niveles finales dependerán del uso de bacterias comerciales o nativas y de la competencia entre estos microrganismos.

Finalmente, en el período de almacenamiento del vino, este tampoco estará a salvo de sufrir aumentos en la concentración de ácido acético. Cualquier población de bacterias acéticas que haya podido sobrevivir a la fermentación alcohólica y maloláctica puede encontrar las condiciones necesarias para cre­cer y generar ácido acético a partir de la oxidación del etanol. En estos casos será necesario reducir al máximo los aportes de oxígeno que puedan venir de las diferentes operaciones de trasvase, clarificación, trasiegos, crianza en barrica, filtración y embotella­ do. Será importante, por tanto, reducir las maniobras con el vino, evitar la utilización de tanques de alma­cenamiento y barricas que presenten aire en los espacios de cabeza, utilizar gases inertes para despla­zar el oxígeno siempre que sea necesario y tener un embotellamiento eficiente que reduzca el aporte de oxígeno.

¿Cuándo y cómo medir el ácido acético?

Como se ha visto, los niveles de ácido acético pueden dispararse en cualquier momento del proceso de pro­ducción. Por lo tanto, es aconsejable medir este paráme­tro al menos en los siguientes casos:
• Después de la fermentación alcohólica.
• Después de la fermentación maloláctica.
• Durante las paradas de fermentación.
• En forma periódica, durante el almacenamiento del vino.
• Cuando los tanques no están llenos completamente.
• Cuando se observa la presencia de un biofilm (de bacterias o levaduras).
• Antes del embotellado.

Conviene llevar un registro de todos estos valores, para poder detectar y solucionar un problema de forma rápi­da y eficaz.

En el momento de llevar a cabo la determinación, los laboratorios más tradicionales se suelen decantar por medir la acidez volátil, mientras que en los más moder­nos se ha impuesto la medición de la concentración de ácido acético.

Medición de la acidez volátil

Para medir la acidez volátil, se suelen utilizar destiladores de vidrio donde el calentamiento se efectúa de manera indirec­ta usando vapor de agua. Para llevar a cabo correctamente la medida es necesario, en primer lugar, quitar el dióxido de carbono de la muestra. También se deberá determinar de manera separada la contribución a la acidez del dióxido de azufre libre y combinado que pudiera destilarse junto con los ácidos volátiles, del ácido sórbico presente (si se hubiera agregado al vino durante el proceso de fabricación) y del ácido salicílico (si se utilizó como conservante de la muestra de vino). En cuanto al agua para generar el vapor, se debe tener cuidado que sea destilada y libre de dióxido de carbo­no. Respecto al equipo para destilar la muestra, consta bási­camente de un generador de vapor, un balón para la mues­tra, una columna de destilación y un condensador. No cual­quier equipo puede ser utilizado, según la OIV éste debe pasar por 3 tipos de test perfectamente detallados en la nor­mativa (OIV­MA­AS313­02) para asegurar que:

• El vapor de agua esté libre de dióxido de carbono, para lo cual se procede a destilar una muestra de agua hervida.
• Se recupera al menos el 99,5% del ácido acético, para esto se destila una muestra de solución de ácido acético 0,1M.
• No más de un 0,5% del ácido láctico es destilado en la muestra, para lo cual se lleva a cabo una destilación de una muestra de solución de ácido láctico 1M.

De acuerdo a la normativa OIV, se debe utilizar un volu­men de muestra de 20 mL de vino acidificado con 0,50 g de ácido tartárico, debiendo recuperarse unos 250 mL de destilado (aproximadamente 6 minutos). Este destilado debe ser luego valorado utilizando una solución de hidró­xido de sodio (0,1 M) y fenolftaleína como indicador.

Este tipo de métodos suelen ser tediosos y lentos, y pueden tener varias fuentes de error debido a fugas en las uniones, pérdidas de muestra y otros errores operativos. Sin embar­go, en muchos países, está adoptado como método oficial y además está muy extendido en bodegas.

DE-2000

FOTO: Destilador DE 2000.

DE-Cooler

FOTO: Refrigerador de agua DE-Cooler.

Una solución rápida y automatizada para este tipo de aná­lisis sería utilizar un destilador automático como el DE­2000 comercializado por TDI, de máxima fiabilidad. Además, para aquellos usuarios preocupados por el consumo de agua necesaria para la refrigeración, existe la posibilidad de agregar una unidad de refrigeración de circuito cerrado como el DE­Cooler, ofrecido también por TDI, que permite operaciones de trabajo más respetuosas y sostenibles con el medio ambiente.

Medición del ácido acético

La irrupción de los analizadores automáticos ha modificado la forma de controlar la calidad de un vino. La tecnología dis­ponible hoy en día permite analizar varios parámetros sobre un gran número de muestras en muy poco tiempo.

Miura One

FOTO: Analizador Miura One.

Miura 200

FOTO: Analizador químico Miura 200.

Miura 200 2 brazos

FOTO: Analizador químico Miura 200 2 brazos.

A modo de ejemplo, la gama de analizadores Miura de TDI propor­ciona soluciones de análisis que van desde las 60 hasta las 220 determinaciones por hora, aumentando la eficiencia y reduciendo costes en el laboratorio. Después de muchos años, la determinación de ácido acético en muestras de vino comienza a ser observada como el método más económico y fiable de poder controlar la evolución del vino, incluso siendo avalada por distintas organizaciones.

El método de medición se basa en la acción de un grupo de enzimas que, de forma selectiva y muy específica, reaccionan con el ácido acético generando un cambio en la absorbancia a 340 nm, el cual es fácil de monitori­zar a través de un detector. Con la ayuda de una calibra­ción previa con patrones de concentración conocida, es posible determinar rápidamente la concentración de ácido acético en una muestra de vino incógnita.

En el inicio del desarrollo de estas técnicas, los kits enzimá­ticos para la determinación de ácido acético estaban com­ puestos por un gran número de enzimas y cofactores liofili­zados que debían resuspenderse en tampones y que tenían una estabilidad relativamente baja. Todo esto hacía el análi­sis enzimático poco práctico y tedioso. Gracias a la inversión en I+D realizada por TDI desde sus inicios, hoy en día estos kits se presentan en formato líquido, con una alta durabili­dad y con reactivos de trabajo sencillos de preparar y con estabilidad ampliamente mejorada. Estas prestaciones, sumadas a la existencia de patrones multiparamétricos esta­bles y a la disponibilidad de muestras vínicas de referencia forman una combinación indispensable para asegurar y mantener la calidad de las mediciones. Es por estas razones por las que el kit de Ácido Acético de TDI es año tras año el top de ventas y el parámetro más evaluado en todas aque­llas bodegas que confían en nuestros productos.

TDI se caracteriza por proveer la mejor solución analíti­ca, a la medida de cada bodega y laboratorio enológico, y el mejor servicio y atención al cliente. Si tiene alguna necesidad analítica y desea saber cómo resolverla, comuníquese con nosotros vía email (info@t­-d­-i.es), redes sociales o a la web www.tdianalizadores.com y juntos podremos encontrar la mejor solución.

Más de 35 años de experiencia enológica nos avalan, no lo dude y ¡súmese a la enolución!

Enolución

Haciendo fácil el trabajo del enólogo

Haciendo fácil el trabajo del enólogo

Botrytis: evolución histórica de su determinación y efectos sobre los trabajos en el mosto

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Si bien durante mucho tiempo, las necesidades analíticas del vino se confiaban al buen sentido y la sensibilidad del enólogo, en la actualidad se requieren técnicas analíticas que aporten rigurosidad y fiabilidad. Asimismo, en determinadas ocasiones, es necesario tener una respuesta analítica rápida para poder tomar decisiones con celeridad y, llegado el caso, ejecutar las acciones correctivas necesarias. En estos casos, la externalización de los análisis de laboratorio resulta contraproducente, teniendo en cuenta los plazos actuales de entrega de resultados (24-48 horas). Este tiempo de espera afecta negativamente en la estructura de costos de una bodega, cuando la falta de ejecución de una acción determinada conlleva a que el vino se estropee o se vea menguada su calidad y, por tanto, su precio.

Ahora bien, muchos enólogos se preguntan en qué puede ayudar un sistema analítico propio a la bodega. Y la respuesta es muy sencilla: los analizadores aportan información muy valiosa para el profesional, desde la vendimia hasta el embotellado, facilitando la gestión del día a día de la bodega, la optimización de los procesos productivos y la reducción de costos, generando así un círculo virtuoso de decisiones basada en información fiable y rápida. Además, el avance de la tecnología permite que hoy un único analizador pueda determinar varios parámetros a la vez, con mínima intervención del personal y ocupando un espacio reducido.

Es correcto decir que las necesidades analíticas comienzan ya en el viñedo. La determinación del momento óptimo de vendimia, requiere de un seguimiento de los niveles de Azúcares, Acidez y Polifenoles, con el objetivo de encontrar el delicado equilibrio entre la madurez tecnológica y la madurez fenólica, que aportará la máxima expresión al vino.

Con la uva ya recogida y en la puerta de la bodega, es cada vez más necesario discriminar la materia prima en función de su calidad, de manera de generar mecanismos de pagos basados en precios justos y, a la vez, planificar correctamente los procedimientos a seguir e incrementar el beneficio económico. Así es que, en el momento de la recepción, es posible controlar parámetros de maduración como Azúcares Totales, Ácido L-Málico y Potasio, pero también el estado sanitario de la uva a través del Ácido Glucónico (indicador de Botrytis), el Glicerol (otro indicador de Botrytis) y el Ácido Acético (indicador de una posible contaminación microbiana con fermentación ya iniciada).

El paso siguiente es evaluar la duración e intensidad del prensado, a través de un seguimiento de la extracción de Polifenoles Totales, Antocianos, Catequinas y del Índice de Color. Estos mismos parámetros pueden aplicarse para controlar la maceración de vinos rosados y tintos. Una vez que el mosto está listo para la fermentación alcohólica, se impone hacer un seguimiento estricto de los niveles de Nitrógeno Fácilmente Asimilable. En este aspecto, los analizadores actuales superan en velocidad y seguridad a los procedimientos que utilizaban formaldehído, permitiendo determinar la necesidad de nutrientes a través de la suma del Nitrógeno proveniente de la fracción inorgánica (Nitrógeno Amoniacal) y orgánica (Nitrógeno Alfa-Amínico). Un buen control del estado nutricional del mosto evitará paradas de fermentación por falta de Nitrógeno o la formación de productos peligrosos como el carbamato de etilo por un exceso de Nitrógeno. Además del estado nutricional del mosto, es conveniente realizar un seguimiento del contenido de azúcares fermentables, Glucosa+Fructosa, para conocer con exactitud el punto final de fermentación según el nivel de sequedad necesario. Un final de fermentación para un vino seco se debe determinar de manera precisa para evitar posibles segundas fermentaciones en la botella o contaminaciones microbianas que generen defectos organolépticos. Asimismo, durante la fermentación alcohólica conviene hacer un seguimiento del nivel de Ácido Acético para detectar posibles casos de contaminación bacteriana. En este caso, la utilización de Sulfitos y su correspondiente control, permitirá anular la acción de bacterias y, si fuera necesario, de levaduras nativas, favoreciendo así el accionar de las levaduras de interés. El paso siguiente en la mayoría de los vinos tintos es la fermentación malo-láctica, donde el Ácido Málico se transforma en Ácido Láctico, suavizando la acidez del vino y mejorando las características organolépticas.
El seguimiento se puede realizar de manera fácil y rápida, utilizando la determinación del Ácido L-Láctico (principalmente durante el inicio) y del Ácido L-Málico (para determinar el final). Durante la malo-láctica, será también fundamental controlar los niveles de pH y Sulfitos, para evitar la proliferación indeseada de bacterias acéticas que aumentan el contenido de Ácido Acético y bacterias lácticas que, en caso de quedar azúcares residuales en el vino, pueden transformarlos por fermentación en Ácido D-Láctico.

Una vez acabadas las fermentaciones, será necesario controlar los niveles de Acidez Total, pH, Color, Ácido Tartárico y Polifenoles Totales, junto con la determinación de los iones Calcio, Cobre y Hierro presentes en el vino.

De esta manera, se podrán tomar las mejores decisiones respecto a los protocolos de clarificación, filtración y estabilización que se deberán seguir, de modo de reducir y/o evitar el riesgo de las denominadas roturas o quiebras tartárica, cálcicas, cuprosas y férricas, que impactan negativamente en la valoración del vino.

Acabado todos los procesos de estabilización, llega el momento del embotellado, para lo cual será necesario analizar pH y Acidez Total, para determinar la cantidad de Sulfito que será necesario para mantener niveles adecuados tanto de Sulfito Libre (que es el que aporta la protección anti-microbiana) como de Sulfito Total (que tiene implicaciones de tipo legal). También, según el caso, puede ser necesario determinar los niveles de Ácido Ascórbico y Ácido Cítrico, aditivos cada vez más empleados, de manera de asegurar el cumplimiento de las reglamentaciones.

Haciendo fácil el trabajo del enólogo

Llegados a este punto, donde se han detallado las ventajas que proporciona tener un analizador como complemento y ayuda al enólogo, resta saber que, a día de hoy, la inversión necesaria para su adquisición dejó de ser elevada, si se tiene en cuenta el costo de externalización de los análisis y los costos ocultos derivados de la falta de información fiable y rápida (pérdidas de vinos, aparición de defectos organolépticos, merma de la calidad). Como parte de su filosofía comercial, TDI es hoy la única empresa española capaz de ofrecer una amplia gama de analizadores y reactivos químicos, adaptados a la necesidad de cada bodega. Así es posible partir de analizadores semi-automáticos como el Jolly 102, pensado para bodegas con pocas necesidades analíticas, para pasar a la gama de analizadores automáticos Miura. Una familia de analizadores que hoy es más completa que nunca. A los ya conocidos Miura One y Miura 200, pensados para bodegas medianas y grandes, se suman dos nuevos integrantes: el Miura Micro, un equipamiento ideal para pequeñas bodegas con inquietudes analíticas, y el Miura 200 2 Brazos, una máquina de altas prestaciones concebida para grandes bodegas o laboratorios con una alta carga de muestras diarias. Desde el más pequeño al más grande, todos cuentan con la misma fiabilidad y precisión, sumado al apoyo de un equipo de expertos, que hacen de TDI la elección natural a la hora de equipar un laboratorio enológico.

 

AZÚCARES en la enología: tipos, evolución y métodos de medición

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AZÚCARES en la enología: tipos, evolución y métodos de medición

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Excepto en determinados casos, los azúcares presentes en el vino provienen de la uva con la que se elabora. En cada momento, la concentración y la distribución de estos azúcares está en relación directa con el metabolismo de la vid. Durante el desarrollo de la planta se genera sacarosa como fuente de energía para el crecimiento de las hojas y yemas. Pero, en estados posteriores, el metabolismo cambia. Durante el verano, debido a las altas temperaturas y la escasez de lluvias, la planta sufre una parada vegetativa, deja de consumir azúcares y éstos se empiezan a acumular en las uvas. Al principio de la maduración la glucosa es el azúcar predominante, pero al acercarse el punto de madurez de la uva, comienza a subir la concentración de fructosa hasta llegar a niveles similares e incluso superiores (relación glucosa/fructosa de aproximadamente 0,95). El contenido final de azúcares en la uva madura varía entre 160-250 g/L, lo cual equivale a un grado alcohólico de entre 9-14%.

Cabe aclarar que los azúcares son el alimento de las levaduras durante la fermentación y el resultado de la quema de este combustible es el alcohol etílico. Por tanto, a mayor cantidad de azúcar mayor contenido alcohólico probable. De ahí que el contenido de azúcares sea uno de los parámetros fundamentales para evaluar la calidad de la uva. Por citar un ejemplo, este año en Castilla-La Mancha sólo se aceptará uva de vinificación con un contenido superior a 9º Baumé, equivalentes a unos 150 g/L de azúcares. El resto de uvas con contenidos inferiores sólo podrán ser destinadas a la elaboración de mosto, vinagre o a la destilación.

TIPOS DE AZÚCARES PRESENTES

Ya entrando en la parte química, los azúcares de la uva se pueden agrupar en dos grandes familias: las hexosas y las pentosas. La particularidad de las hexosas es que son los únicos azúcares capaces de ser fermentados por las levaduras. A esta familia pertenecen la glucosa y fructosa, que conforman alrededor del 96% de los azúcares de la uva.

AZÚCARES en la enología: tipos, evolución y métodos de medición

Por otro lado, las pentosas no pueden ser fermentadas por las levaduras y pasarán a formar parte del azúcar residual del vino. Algunas pentosas presentes en el mosto son la arabinosa, la ribosa y la xilosa. Además de estas dos familias también es posible encontrar sacarosa, un disacárido formado por glucosa y fructosa. La sacarosa es un componente minoritario del azúcar de uva y una vez en el mosto se hidroliza rápidamente a glucosa más fructosa, para luego ser convertida en alcohol por las levaduras presentes. En algunos países y en algunos procesos especiales de producción está permitido el agregado de azúcares al mosto de uva para aumentar la graduación alcohólica final del vino. En el vino, este proceso se denomina chaptalización y está aprobado por la Unión Europea en aquellas zonas de clima frío donde es difícil que la uva llegue a su madurez óptima y se puedan obtener vinos de graduación adecuada. El azúcar que se agrega puede provenir de caña o de remolacha (en estos casos, se trata principalmente de sacarosa) o de mostos concentrados (que poseen el mismo tipo de azúcares que la uva). En los procesos de producción de vinos espumosos, también existe un agregado de azúcares al vino base, una manera de favorecer una segunda fermentación ya sea en botella (método tradicional o Champenoise) o en grandes tanques (método Charmat).

CANTIDAD DE AZÚCARES PRESENTES EN UN VINO

Como se dijo anteriormente, durante la fermentación alcohólica las levaduras van consumiendo los azúcares, pero lo hacen con una cierta preferencia por la glucosa frente a la fructosa. En un determinado momento, la fermentación alcohólica se detiene (por vía natural o por influencia del enólogo) y en el vino queda una cierta cantidad de azúcares sin consumir. Según la cantidad de estos azúcares remanentes los vinos se pueden clasificar como:
– Secos: menos de 4 g/L.
– Semisecos: de 12 a 18 g/L.
– Semidulces: de 18 a 45 g/L.
– Dulces: más de 45 g/L.

Cabe decir que la gran mayoría de vinos tranquilos no supera los 2 g/L.
También existen otro tipo de preparaciones vínicas además de los vinos tranquilos: vinos espumosos, generosos, dulces y otras vinificaciones especiales. Cada uno de ellos presenta contenidos de azúcares en cantidad y calidad muy diferentes. A modo de ejemplo, para los vinos espumosos la clasificación en función de la cantidad de azúcares remanentes es la siguiente:
– Brut Nature: menos de 3 g/L, sin azúcar añadido.
– Extra Brut: menos de 6 g/L.
– Brut: menos de 12 g/L.
– Extra Seco: de 12 a 17 g/L.
– Seco: de 17 a 32 g/L.
– Semiseco: de 32 a 50 g/L.
– Dulce: más de 50 g/L.

CONCEPTOS Y DEFINICIONES ANALÍTICAS

Antes de continuar con los métodos de análisis existentes, para determinar el contenido de azúcares, es necesario introducir definiciones y conceptos claves a la hora de entender las diferencias entre las distintas metodologías. Para esto seguiremos el convenio establecido por el International Wine Technical Summit, que es más esclarecedor en su terminología que el compendio de la OIV. Según este comité se definen los siguientes conceptos:

Azúcares reductores: son azúcares que presentan una funcionalidad química de tipo aldehído o cetona. Dentro de esta clasificación se puede incluir a la glucosa, la fructosa, las pentosas, pero no a la sacarosa. En ningún momento debe confundirse este concepto con el término sustancias reductoras.

Azúcares residuales: incluye a todos los azúcares capaces de ser fermentados por las levaduras, incluyendo las hexosas y la sacarosa. También se suelen denominar Azúcares fermentables. Usualmente, cuando se habla de azúcares residuales en el vino se hace referencia a la suma de los contenidos de glucosa y fructosa (que son azúcares reductores) más la sacarosa (que no es un azúcar reductor). Esta última suma suele recibir también el nombre común de Azúcares totales.

Sustancias reductoras: son todas las sustancias que reaccionan frente a un determinado agente oxidante, incluye la glucosa y la fructosa, pero también oligosacáridos y otras materias que no son azúcares (como taninos y polifenoles).

Carbohidratos no fermentables: este concepto incluye a las pentosas, los polisacáridos y otras sustancias que interaccionan con los carbohidratos (como pectinas, taninos, pigmentos).

Con los conceptos ya definidos será más fácil explicar y comprender las similitudes y diferencias entre los distintos métodos de análisis comúnmente empleados en bodegas y laboratorios enológicos.

MÉTODOS ANALÍTICOS PARA LA DETERMINACIÓN DE AZÚCARES

Refractometría

Un refractómetro es un instrumento óptico que permite determinar la concentración de sólidos disueltos en función del índice de refracción del mosto a 20oC. En el caso de los azúcares se suele emplear la escala Brix, donde 1 grado Brix corresponde a una solución de 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de agua. A través de la utilización de tablas ampliamente conocidas, se pueden encontrar las equivalencias entre grados Brix, contenido de azúcares, masa volumétrica y grado de alcohol probable. En cuanto a tipos de refractómetros se refiere existe un sin número de posibilidades: desde el tradicional refractómetro portátil (ideal para transportar del campo a la bodega) pasando por refractómetros de sobremesa, de versión digital, automáticos con pasamuestras y los que vienen integrados a las estaciones de medida de los puntos de recepción. Su utilización es muy sencilla y no reviste mayor dificultad. Sin embargo, su uso oficial como método de tipo I se encuentra limitado a la determinación de azúcares en uva, mostos, mostos concentrados y mostos concentrados rectificados (OIV-MA-AS2-02).

Se debe tener en cuenta que, por el tipo de principio físico en que se basa la medida, se determina la influencia de todos los sólidos solubles presentes en la muestra (sean azúcares, sales, proteínas, ácidos, etc.), pero se calibra frente a una solución de sacarosa. Sus resultados, por tanto, no son tan específicos como los de otros métodos.

Métodos químicos

El método químico oficial aceptado por la OIV de tipo IV (OIV-MA-AS311-01A) es válido para la determinación de las sustancias reductoras. Es importante esta distinción ya que en el año 2019 se decidió sustituir el término azúcares reductores. Se basan en la reacción de los grupos cetona o aldehído de los azúcares con una solución alcalina de una sal de cobre (II) en caliente. Una vez el cobre (II) oxida a los azúcares, el exceso de este metal se determina por iodometría, después de añadir ioduro de potasio en exceso en medio ácido. Este tipo de métodos presenta interferencia de compuestos distintos a los azúcares y también del color. Para eliminar las posibles interferencias, se requieren etapas previas de decoloración y clarificación del vino, según sea el caso. Además, si la concentración de azúcares de la muestra es superior a 5g/L, será necesario realizar una dilución previa para poder llevar a cabo la determinación.

Este método, tedioso y de larga duración en tiempo, fue la técnica predilecta durante muchos años ante la falta de mejores opciones. A día de hoy, en algunos países sigue siendo el método oficial para la determinación de azúcares. Sin embargo, aquellos países que han adoptado los lineamientos de la OIV comienzan a desistir de su uso, fundamentalmente porque los resultados que brinda son mayores que la cantidad real de azúcares fermentables, lo que dificulta conocer con exactitud el final de fermentación.

MÉTODOS ENZIMÁTICOS

Son métodos ópticos basados en la medida selectiva de la concentración de un compuesto por medio del empleo de enzimas específicas que catalizan (aceleran) una determinada reacción. En el avance de esta reacción enzimática aparecen y/o desaparecen compuestos que son fácilmente monitoreados a través de un espectrofotómetro UV-Vis. Los métodos enzimáticos más empleados son para la determinación de la glucosa, de la glucosa más la fructosa y de la glucosa más la fructosa más la sacarosa. Esta última determinación, en particular, suele recibir el nombre de Azúcares totales, ya que se corresponde a los azúcares fermentables presentes en el mosto. Si bien en un comienzo los kits enzimáticos constaban de varios ingredientes y se debían preparar diariamente debido a su baja estabilidad, hoy en día la mayoría de ellos constan de dos reactivos líquidos bien diferenciados y prontos al uso con estabilidades de al menos 18 meses desde la fecha de fabricación. Además, a día de hoy, cada vez más bodegas y laboratorios utilizan analizadores químicos automáticos, que se encargan de automatizar los pasos de dispensación de reactivos y muestras, seguimiento de la reacción química y cálculo de la concentración del parámetro de interés. De esta manera, se gana en optimización del tiempo del analista y del consumo de reactivo, con la consiguiente reducción de los costos analíticos, y se mejora la seguridad e higiene del personal que debe manipular los reactivos. La principal ventaja de los métodos enzimáticos respecto a otras alternativas es su especificidad, lo cual evita todo tipo de interferencias. Además, su rango de linealidad (hasta 6 g/L), lo hace ideal para la determinación de los azúcares residuales y del punto final de fermentación alcohólica. Para concentraciones más elevadas, una dilución correctamente hecha (en forma manual o automática con un analizador) asegura que las determinaciones se hagan dentro del rango ideal del kit. En caso de requerir más precisión en el final de fermentación, se pueden realizar adaptaciones para que sea posible determinar con precisión diferencias del orden de 0,02 g/L; aspecto muy interesante, ya que cuanto más cerca de la sequedad se esté, menores riesgos microbiológicos o de posibles fermentaciones en botella tendrá el vino.
Cabe decir que ya hace unos años la OIV acepta ampliamente este tipo de métodos, siendo elevados al rango de método de tipo II, con lo cual son el método oficial de determinación de azúcares residuales y el que más ampliamente está siendo aceptado en los países del viejo mundo vinícola. Al respecto se pueden consultar las normativas OIV-MA-AS311-02 (para la versión manual) y OIV-MA-AS311-10 (para la versión referida a analizadores automáticos secuenciales).

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

La utilización de la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) está contemplada en la OIV en su normativa OIV-MA-AS-311-03 como un método de tipo II para la glucosa y la fructosa y de tipo IV para la sacarosa. Una de las ventajas de esta técnica es que pueden determinarse simultáneamente los diferentes azúcares presentes en el mosto o vino (incluyendo los compuestos minoritarios), por lo que permite conocer lo que se denomina como reparto de azúcares.

Si bien es un método que analíticamente es muy fiable y selectivo, su gran desventaja es el elevado costo de adquisición de los equipos y la preparación que debe tener el analista para poder hacer un uso correcto de ellos. Estos dos puntos limitan la adopción generalizada de esta técnica en la gran mayoría de bodegas.

MÉTODOS FTIR

Este tipo de métodos se basan en la interacción de la radiación infrarroja con la muestra. A partir del espectro resultante, y con el uso de herramientas avanzadas de quimiometría, es posible conocer la concentración de diversos compuestos químicos de manera rápida y simultánea. En el caso de los azúcares se pueden efectuar diversos tipos de calibraciones en función del parámetro que se desea determinar: glucosa más fructosa, azúcares totales, azúcares reductores. Este tipo de métodos es sumamente útil en bodegas y laboratorios con un alto número de muestras, ya que no requiere de consumo de reactivos. Por otra parte, no es el método ideal para determinar un final de fermentación ya que, a medida que se reduce la concentración de azúcares a valores cercanos al cero, el método comienza a perder sensibilidad.

CONCLUSIONES

Poder determinar el nivel de azúcares presentes en nuestra uva, mosto o vino es fundamental para el control del proceso, ya que es el parámetro determinante de la maduración, del seguimiento de la fermentación y del nivel de sequedad que se alcance en el vino acabado. Por tanto, es de vital importancia conocer las ventajas y limitaciones que tiene cada método analítico a la hora de seleccionar el más adecuado a nuestras necesidades. También es bueno conocer las diferencias que pueden existir en los resultados de uno y otro método en el momento de hacer comparaciones entre técnicas distintas. A modo de resumen, y dada la adopción general de las distintas técnicas, podríamos centrarnos en dos métodos: la determinación de las sustancias reductoras y la determinación de los azúcares residuales. El primer método es de tipo químico, muy laborioso y tedioso, y representa la técnica tradicional que se utilizó incluso para clasificar los vinos y que aún a día de hoy se usa en algunos países como método oficial. Sin embargo, se debe recordar que este método sobreestima la cantidad de azúcares presentes, debido a las interferencias provenientes de azúcares no fermentables y otras sustancias. El segundo método, por su parte, es de tipo enzimático y ofrece como grandes ventajas la rapidez, la posibilidad de automatización y la casi nula presencia de interferencias de todo tipo. De esta manera, pueden determinarse los azúcares fermentables (glucosa, fructosa, sacarosa) de manera sencilla y con un alto grado de precisión, lo cual facilita el seguimiento y la detección del final de fermentación. Este método ha sido el elegido por la OIV para desplazar las viejas técnicas manuales y es el que día a día se va imponiendo en una mayor cantidad de países por su utilidad.

TDI somos proveedores por excelencia de soluciones analíticas a la medida de cada bodega y laboratorio enológico. Ofrecemos una gran variedad de analizadores automáticos y kits enzimáticos dedicados para la determinación de Glucosa, Glucosa+Fructosa y Azúcares Totales.

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Ácido Pirúvico

Ácido pirúvico

Ácido Pirúvico

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

La conversión del azúcar de la uva en etanol y dióxido de carbono es la reacción bioquímica principal durante la fermentación alcohólica del vino. Sin embargo, las reac­ciones metabólicas secundarias y las interacciones microbianas, también dejan su impronta en la composi­ción final del vino. La composición química del vino determinará su aroma, gusto y sabor, que vendrán influenciados por la variedad de la uva, condiciones geo­ gráficas, la microbiología y el proceso de obtención. De entre todos los compuestos presentes en el vino, los áci­dos orgánicos juegan un rol fundamental en las caracte­rísticas organolépticas del producto obtenido.

Ácido pirúvico
FOTO: Ácido Pirúvico.

La concentración de ácidos en el mosto viene dada prin­cipalmente por el tipo de variedad de uva y su nivel de madurez. La fermentación alcohólica, por su parte, modifica el contenido y la concentración de los ácidos presentes. Los ácidos primarios de la uva son el málico, el tartárico y el cítrico. Durante la fermentación, apare­ cen otros ácidos como acético, láctico, succínico y pirú­vico. Por otro lado, las prácticas enológicas aceptadas permiten incorporar otros ácidos como sórbico, ascórbi­co y sulfuroso (SO2).

El ácido pirúvico se encuentra normalmente en el vino, en niveles muy variables que pueden ir de 10 mg/L a más de 500 mg/L. En términos aromáticos, es responsable de un ligero gusto ácido. No es un ácido constituyente de las uvas, pero se forma como intermediario clave en el proceso de fermentación. Se produce al principio de la fermentación durante la glicólisis, a través del esquema de Embden­Meyerhof­Parmas. Esta etapa metabólica de la levadura, genera piruvato como intermediario para comenzar el ciclo fermentativo y libera energía en forma de moléculas de ATP. El máximo de concentración de pirúvico se obtiene aproximadamente cuando la mitad del azúcar se ha consumido. Por esta razón, los vinos dulces suelen tener altos niveles de pirúvico. En etapas avanzadas de la fermentación, las levaduras utilizan el pirúvico para seguir adelante el metabolismo y formar etanol y dióxido de carbono, oxaloacetato o acético, según las distintas rutas. La producción de pirúvico está favorecida por pH y temperaturas elevadas, además de una frecuente aireación; mientras que la tiamina actúa como inhibidor. Acabada la fermentación alcohólica, el pirúvico acaba de ser consumido durante la fermenta­ción malo­láctica, razón por la cual los vinos tintos sue­len tener bajos valores de pirúvico. Una segunda fer­mentación lenta en botella, por agregado de fuentes exógenas de azúcar, favorece la presencia de pirúvico.

La presencia de ácido pirúvico en vino se ha relacionado con dos efectos importantes en su conservación y enve­jecimiento. El primero de ellos, y más importante, es la capacidad de combinación con el dióxido de azufre. El ácido pirúvico es capaz de unirse al dióxido de azufre en cantidades considerables. Es el segundo mayor respon­sable del SO2 combinado después del acetaldehído, cau­sando la combinación de aproximadamente el 17% del SO2 en vinos blancos y el 12% del SO2 en vinos tintos. Por tanto, en el vino, el nivel de SO2 combinado dependerá de las cantidades de pirúvico y de SO2 agregado. Así, para un nivel promedio de 25 mg/L de pirúvico, existirán 10 mg/L de SO2 combinado para una dosis efectiva de 30 mg/L de SO2 libre. El segundo efecto importante del pirúvico es la capacidad que tiene de reaccionar con las antocianinas presentes en el vino tinto, para formar piranoantocianos del tipo vitisina A, compuestos muy estables que son parcialmente responsable del color típico de los vinos reserva.
Por otra parte, es conocida la importancia del ácido pirú­vico en sidras, donde puede encontrarse en niveles cer­canos a 500 mg/L, y en cervezas, donde se encuentra presente en niveles de 40­100 mg/L con participación en la formación de aromas y sabores.
El trabajo de I+D+i realizado por Tecnología Difusión Ibé­rica S.L. permite sacar hoy al mercado, un kit estable para la determinación de ácido pirúvico en vinos, con reactivos de trabajo de larga durabilidad y confiabilidad.

Ácido L-Ascórbico

Ácido L-Ascórbico

Ácido L-Ascórbico

Dr. Ing. Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+i Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Desde el 2001, la Organización Internacional del Vino y la Viña (OIV) es la encargada de aprobar y redactar el Código Internacional de Prácticas Enológicas, un documento de referencia técnico y jurídico que normaliza los productos utilizados en el sector vitivinícola. El fin último de este compendio es servir de base para establecer las reglamentaciones nacionales y supranacionales necesarias y, al mismo tiempo, ser parte esencial en la promo­ción y facilitación del comercio internacional.

En el mismo año 2001, a proposición de la Comisión de Enología, la OIV aprobó la reglamentación para la utiliza­ción del ácido L­-ascórbico (vitamina C) como aditivo en uvas, mostos y vinos. El ácido L­-ascórbico es un gran reduc­tor químico, lo que lo convierte en un poderoso antioxi­dante. Puede eliminar el oxígeno molecular del mosto o el vino con una velocidad 1.700 veces mayor al dióxido de azufre (SO2). Sin embargo, uno de los varios productos de la reacción de oxidación del ascórbico es el peróxido de hidrógeno (H2O2), que incrementa el poder oxidante. Para evitar estos problemas, es necesario asegurar que existe el suficiente SO2 libre como para consumir el agua oxigenada generada. La acción conjunta de ácido L­-ascórbico y SO2 acelera la protección contra el oxígeno del aire y permite eliminar el H2O2 del medio y mantener la estabilidad microbiana. Algunos autores señalan además al ácido L­ ascórbico como beneficioso para controlar el “pinking”, mientras otros remarcan que un mal uso del mismo puede llevar a casos de pardeamiento del vino blanco durante lar­gos períodos de almacenamiento.

La adición de ácido ascórbico a las uvas antes del estru­jado tiene como función proteger las sustancias aromá­ticas contra la influencia del oxígeno del aire. En este caso, se recomienda su empleo combinado con el dióxi­do de azufre y en dosis que no superen los 250 mg/kg.

Por otra parte, el agregado de ácido ascórbico al mosto inmediatamente después del estrujado permite mante­ner la protección de las sustancias aromáticas frente a la oxidación, limitar la formación de sulfuro de hidrógeno y de tioles volátiles de origen fermentativo y, en acción conjunta con el dióxido de azufre, limitar la producción de acetaldehído durante la fermentación alcohólica. La dosis usada, acumulativa con el tratamiento en las uvas, no debe exceder los 250 mg/L.

Finalmente, el ácido ascórbico puede añadirse al vino acabado para protegerlo de la influencia del aire que modifica su color y sabor. Usualmente, se recomienda que la adición se realice durante el embotellado. Proce­diendo de esta manera, se intenta evitar que el ácido ascórbico se oxide en presencia de aire y que los produc­tos de esa oxidación generen alteraciones de mayor sig­nificancia en el vino. La dosis empleada no debe ser mayor a los 250 mg/L, pero si se ha empleado ácido ascórbico en la uva o el mosto, entonces la concentra­ción final no puede superar los 300 mg/L.

En el Compendio de los Métodos Internacionales de Aná­lisis de los Vinos y de los Mostos aprobado y publicado por la OIV en 2019, figura la determinación de ácido L-ascór­bico mediante técnicas de cromatografía líquida de alta performance (OIV­MA­AS313­22) o mediante espectro­ fluorimetría (OIV­MA­AS313­13A). En ambos casos, se trata de técnicas que requieren de un instrumental costo­ so que muchas veces no está disponible en bodega.

Por esta razón, gracias al desarrollo realizado en Tecno­logía Difusión Ibérica S.L. y con motivo de satisfacer la demanda de sus clientes, ponemos en mercado hoy un kit de determinación química del ácido ascórbico que se adapta fácilmente al analizador automático disponible en bodegas y laboratorios. Este kit estable, con reactivos de trabajo duraderos, se basa en la capacidad reductora del ácido ascórbico de manera que reacciona con sales de tetrazolio (ensayos MTT) en presencia de un trans­portador de electrones adecuado. Con un límite de line­alidad de 300 mg/L y una imprecisión que ronda el ± 4% del resultado, es el kit ideal para dar solución a las nece­sidades analíticas de determinación de ascórbico en bodegas y laboratorios.

Ácido L-Ascórbico

FOTO: Ácido L-Ascórbico.