Categoría: Artículos técnicos

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.

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

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.

FOTO: Ácido L-Ascórbico.

Química del dióxido de azufre en el vino

Equilibrio esquemático de las formas químicas del SO presentes en el vino.

Química del dióxido de azufre en el vino

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

El dióxido de azufre, anhídrido sulfuroso o simplemente SO₂ es el aditivo más ampliamente utilizado en la industria vitivinícola. Su utilización en la industria alimentaria en general, y vinícola en particular, data de la época romana y ha recibido diferentes cuestionamientos a lo largo de la historia. Si bien la ausencia de SO₂ en el vino puede generar diversidad de problemas microbianos y pérdidas de aroma y color, una dosis excesiva puede también provocar alteraciones en el aroma y el sabor del vino e incluso podría llegar a ser perjudicial para la salud del consumidor. Los sulfitos son particularmente peligrosos para aquellas personas intolerantes que carecen de la enzima necesaria para su degradación (sulfito oxidasa), pudiendo provocarles dermatitis, urticaria, dolor abdominal, diarrea y vómitos. También es problemático para las personas que sufren de asma, pudiendo generar complicaciones como broncoconstricción y aumentar la gravedad de los síntomas.

A nivel europeo, la ingesta diaria admisible está fijada en 0,7 mg/kg de peso corporal. Por estos motivos, los niveles máximos admisibles de SO₂ están determinados por ley en la mayoría de los países. En el caso de la Unión Europea, el Reglamento Delegado 2019/934 de la Comisión marca los contenidos máximos en SO₂ permitidos, como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Contenidos máximos de SO₂ Total (mg/L) permitidos en la UE.

En el caso de vinos ecológicos, el Reglamento de Ejecución 203/2012 de la Comisión fija que, cuando el contenido de azúcar residual es menor a 2 g/L, los límites son de 100 mg/L SO₂ para tintos y 150 mg/L para blancos y rosados. Para el resto de vinos, se debe reducir en 30 mg/L el límite máximo mostrado en la Tabla 1. Los vinos secos biodinámicos certificados por Demeter tienen un límite fijado en 70 mg/L SO₂ para tintos y 90 mg/L para blancos y rosados. Para vinos naturales secos, los límites están fijados en 30 mg/L SO₂ para tintos y 40 mg/L para blancos y rosados (según la Association des Vins Naturels, de Francia). Por otra parte, la legislación actual de etiquetado de productos vitícolas obliga a declarar la presencia de SO₂ cuando las concentraciones son superiores a 10 mg/L en términos de SO₂ Total.

La tendencia actual a la reducción de los niveles de SO₂ hace que en el mercado se puedan encontrar vinos sin sulfitos añadidos. Sin embargo, esto no implica que no contengan sulfitos en absoluto. De hecho, es muy difícil obtener un vino sin sulfitos. Esto se debe a que la propia levadura responsable de la fermentación alcohólica produce naturalmente SO₂ y lo libera al medio. La uva absorbe, a través de la raíz, los sulfatos provenientes del suelo. En ausencia de oxígeno, las levaduras pueden reducir los sulfatos del mosto: en una primera etapa a sulfitos y en una segunda etapa a sulfuros, necesarios para la síntesis de aminoácidos azufrados. En algunos casos, la enzima responsable de reducir los sulfitos se altera, por tanto, éstos se acumulan en el interior de la célula y se acaba liberando SO₂ al medio. Por otra parte, finalizada la fermentación y durante el reposo del vino, los sulfuros pueden volver a oxidarse a azufre y finalmente a sulfitos. Algunas levaduras son capaces de producir mayor cantidad de SO₂ que otras, por lo que las cepas se clasifican en levaduras de baja y alta producción. Actualmente, la mayoría de las levaduras comerciales pueden denominarse de baja producción, ya que sus niveles de SO₂ no superan los 20 mg/L.

Existen diversos compuestos autorizados como aditivos alimentarios (se reconocen por estar descriptos con la letra E seguida de un número) que se utilizan para añadir SO₂. Estas sustancias permitidas van desde el E220 a E228, y son: dióxido de azufre (E220), sulfito de sodio (E221), bisulfito de sodio (E222), metabisulfito de sodio (E223), metabisulfito de potasio (E224), sulfito de potasio (E225), sulfito de calcio (E226), bisulfito de calcio (E227) y bisulfito de potasio (E228). A nivel enológico, las prácticas autorizadas permiten únicamente la utilización de dióxido de azufre (E220), metabisulfito de potasio (E224) y bisulfito de potasio (E228). Además, sólo durante la fermentación alcohólica, puede emplearse bisulfito de amonio como activador.

Efectos y propiedades

Tres grandes propiedades que se le atribuyen al SO₂ son su poder antioxidante, antioxidásico y antimicrobiano. La acción antioxidante se debe al consumo del oxígeno disuelto y del peróxido de hidrógeno que pudiera estar presente y a la reducción de las quinonas a su forma fenólica. El poder antioxidásico se fundamenta en la capacidad del SO₂ de inhibir enzimas como la polifenol oxidasa, principal responsable del pardeamiento en el vino. El efecto antimicrobiano se explica por un bloqueo del complejo enzimático de los microorganismos, pudiendo llevar a la inhibición de su crecimiento o incluso la muerte. En general, se considera que el SO₂ es más efectivo contra bacterias que contra levaduras, siendo importante su acción frente a bacterias lácticas y levaduras del género Brettanomyces. El SO₂ también presenta poder disgregante por su capacidad de romper la pared celular de la piel de la uva, permitiendo una rápida extracción de los componentes al mosto. Para finalizar, el SO₂ tiene cierto poder clarificante debido a la capacidad de destruir los coloides protectores de la uva (pectinas, gomas, mucílagos), facilitando la precipitación de las partículas y evitando la formación de turbidez.

Formas químicas del SO₂

Todas las propiedades que se adjudican al SO₂, dependen fundamentalmente de la concentración y la forma en que éste se encuentre disuelto en el mosto o vino. No todas las formas del SO₂ son igual de activas para llevar a cabo sus funciones. Cuando cualesquiera de los aditivos antes nombrados se agregan al mosto o vino, el SO₂ reacciona con el agua formando una variedad de sustancias que van a estar en un complejo equilibrio químico.

Figura 1. Equilibrio esquemático de las formas químicas del SO₂ presentes en el vino.

En la Figura 1, podemos observar en detalle las diferentes formas químicas del SO₂. Se pueden entonces distinguir cinco formas para el SO₂ en solución: el SO₂ Molecular, el ion bisulfito (HSO_3-), el ion sulfito (SO₃^-2) y las formas combinadas del SO₂ (el ácido sulfuroso, H2SO₃, es demasiado inestable para ser detectado en solución). Las primeras tres formas químicas componen el denominado SO₂ Libre, mientras que las dos últimas generan el llamado SO₂ Combinado. La suma del SO₂ Libre y el combinado da el valor de SO₂ Total, que es el parámetro utilizado como referencia en los límites máximos fijados por la legislación.
A estas cinco formas en solución, se le podría agregar el SO₂ gaseoso que se encuentra en los espacios de aire de los tanques o en el espacio de cabeza de la botella y que está en equilibrio con el SO₂ Molecular. A continuación, describiremos más en detalle cada una de ellas.

SO₂ Libre

El SO₂ Molecular es el responsable de la acción antiséptica. Se suele considerar que es 20 veces más efectivo que el ion bisulfito en la inhibición de levaduras y 500 veces más en la inhibición de bacterias. Además, posee cierta actividad antioxidante. Por su parte, el ion bisulfito es el principal responsable de la inhibición de la polifenol oxidasa, siendo menor su actividad antioxidante y antimicrobiana. Por último, el ion sulfito es capaz de reaccionar con el oxígeno y el peróxido de hidrógeno disuelto, y por tanto posee cierta capacidad antioxidante. Estas tres formas químicas forman el denominado SO₂ Libre, fundamental en el control del vino. La concentración relativa de cada una de las tres formas químicas estará determinada por las constantes químicas de disociación (K1 para el equilibrio entre SO₂ Molecular e ion bisulfito y K2 para el equilibrio entre ion bisulfito e ion sulfito) y el valor de pH, por su efecto en la concentración de iones hidrógeno en el medio.

Figura 2. Equilibrio entre las formas químicas del SO Libre en función del pH del medio.

La Figura 2 muestra la evolución de la concentración de las diferentes formas según el valor de pH del medio. Se puede observar que a los valores de pH habituales en vino (entre 3 y 4), la forma bisulfito es prácticamente mayoritaria mientras que la forma sulfito es casi despreciable. Por tanto, el pH no influenciará la función antioxidásica. Por otra parte, la presencia de SO₂ Molecular, responsable de la actividad antimicrobiana, es mayor a pH más bajos (más ácidos). A modo de ejemplo, a un pH igual a 3, el SO₂ Molecular representa el 5,9% mientras que a un pH igual a 4, sólo representa el 0,6%, unas diez veces menos, quedando por tanto muy limitada su acción antiséptica. Una manera rápida de estimar el SO₂ Molecular presente en nuestro vino es utilizar tablas que brindan la concentración del mismo en función del pH y del valor de SO₂ Libre. Otra manera es utilizar la siguiente fórmula matemática.

En cuanto al nivel de protección antimicrobiana necesaria, se suelen recomendar niveles de 0,5 mg/L de SO₂ Molecular para vinos tintos secos, 0,8 mg/L para vinos blancos secos y 2 mg/L para vinos dulces. Tomando en cuenta estos niveles recomendados, en la Tabla 2 puede observarse el nivel de SO₂ Libre necesario en función del pH para llegar a ese nivel de protección.

Tabla 2. Contenido de SO₂ Libre (mg/L) necesario para obtener una cierta dosis de SO₂ Molecular.

Si tomamos como ejemplo un vino blanco seco con pH de 3,20, se necesitarían 21 mg/L de SO₂ Libre para obtener la protección necesaria. Si en cambio fuera un vino tinto seco con un pH ligeramente ácido de 3,50 se necesitarían 26 mg/L de SO₂ Libre. Si este mismo vino tinto tuviera un pH más elevado, por ejemplo de 3,80, pasarían a ser necesarios 51 mg/L de SO₂ Libre, aproximadamente el doble. Y si, por desgracia, el pH fuera de 4, la dosis requerida de SO₂ Libre sería de 80 mg/L. Por tanto, puede verse la fuerte influencia del pH en la dosis necesaria para obtener una efectiva protección antimicrobiana.

Todos los cálculos antes hechos están realizados a una temperatura de 20 °C y en un medio totalmente acuoso. Sin embargo, el vino es una mezcla muy compleja de diversas sustancias (agua, alcohol, azúcares, etc.). Podría elevarse el nivel del análisis químico a un modelo más detallado y completo, teniendo en cuenta la influencia de la temperatura, el grado alcohólico y la fuerza iónica sobre el valor de las constantes de disociación K1 y K2, antes nombradas. Existen ecuaciones, de cierta complejidad, que permiten calcular los valores modificados de las constantes en función de la fuerza iónica, la temperatura y la constante dieléctrica del medio (que depende a su vez de la temperatura, la fuerza iónica y la concentración de las diversas sustancias del medio).

Figura 3. Variación del valor de la pK1 en función de la temperatura y el grado alcohólico.

La Figura 3 muestra una de las gráficas que pueden obtenerse a partir de estos cálculos. La fuerza iónica tiene una correlación negativa con el SO₂ Molecular, pero puede considerarse despreciable frente a los efectos de la temperatura y el grado alcohólico. En muchos cálculos, se suele tomar un valor de fuerza iónica constante e igual a 0,038 para todos los vinos y mostos. Por su parte, la temperatura ejerce el mayor efecto: un incremento de la misma eleva el contenido de SO₂ Molecular. A modo de ejemplo, un vino de 10° de alcohol y pH igual a 3,30 tendrá un 4% de SO₂ Molecular a 20 °C, pero esta proporción se elevará a un 14,3% si la temperatura es de 40 °C. El grado alcohólico por su parte también tiene un efecto positivo en el SO₂ Molecular, aunque menor al de la temperatura. Tomando el mismo vino descripto anteriormente a 20°C y pH 3,30, si ahora el nivel de alcohol fuera de 15°, la fracción de SO₂ Molecular se elevaría al 4,9%. Existen varias tablas en la normativa OIV-MA-AS323-04C que permiten calcular el nivel de SO₂ Molecular, en función del pH del vino, el grado alcohólico, la temperatura y el nivel de SO₂ Libre. Como el uso de tablas puede resultar tedioso, existen diversas herramientas online para facilitar el cálculo para adquirir un cierto nivel de protección de SO₂ Molecular, en base a los parámetros ya mencionados.

SO₂ Combinado

El SO₂ Combinado se forma por la combinación química del ion bisulfito con varios compuestos presentes en el mosto o vino. El SO₂ Combinado no posee actividad antioxidante y antioxidásica, y su efecto antimicrobiano es casi despreciable. Por tanto, la combinación del SO₂ genera una pérdida de beneficios derivados del agregado de cualquiera de los productos autorizados.

Mientras que algunas uniones son muy estables, como la generada con el acetaldehído, otras son relativamente poco estables como las establecidas con azúcares, ácidos cetónicos, ácidos urónicos y antocianos. Si se denomina R al compuesto con el cual el ion bisulfito se une, podemos escribir el equilibrio químico y su correspondiente constante de disociación K_d (notar que es la inversa de la constante de unión).

A través de arreglos matemáticos y conversiones entre el valor del peso molecular del ion bisulfito y el del SO₂, se puede obtener la siguiente expresión, que relaciona la forma libre (RL) y la forma combinada (RC) del compuesto químico que se une al ion bisulfito con el valor del SO₂ Libre en mg/L.

Tomando de ejemplo una dosis de 20 mg/L de SO₂ Libre, se analiza el efecto del valor de K_d. Si K_d es igual o menor a 3 x 10^-6 M, la relación RC/RL toma un valor de 105, es decir existirá casi 100 veces más compuesto químico R en la forma combinada que en la forma libre. Este tipo de uniones generan el SO₂ fuertemente combinado. Por otro lado, si Kd es igual o mayor a 3 x 10^-2, la relación RC/RL toma un valor de 1/100, es decir existirá casi 100 veces más compuesto químico R en la forma libre que en la combinada. Este tipo de uniones generan el SO₂ débilmente combinado. Cuando parte del SO₂ Libre se oxida, este tipo de uniones lábiles se rompen para recomponer el equilibrio químico de todas las especies presentes. Por tanto, se puede considerar el SO₂ débilmente combinado como una suerte de reserva de SO₂ para mantener la protección antioxidante. El mismo análisis puede hacerse para diferentes concentraciones de SO₂ Libre y obtener el SO₂ Combinado conociendo la concentración del compuesto combinante R, aprovechando que la suma de RC y RL es igual a la concentración del mismo.

Tabla 3. Valores de K_d y concentraciones medias esperadas para compuestos seleccionados.

Retomando la ecuación de equilibrio químico, se observa que la capacidad de formar compuestos de combinación con el ion bisulfito dependen de la concentración del compuesto y del valor de la K_d. En la Tabla 3 se detallan los valores de K_d para diferentes compuestos presentes en el vino y las concentraciones normalmente encontradas de los mismos. El acetaldehído presenta un valor muy pequeño de K_d, lo cual implica que más del 99% del mismo estará combinado con el ion bisulfito, siendo uno de los principales responsables del SO₂ Combinado. Otros compuestos importantes al analizar la combinación del SO₂ son el ácido pirúvico y el ácido 2-oxoglutárico, particularmente presentes en mostos botritizados y vinos dulces. Otros compuestos carbonílicos capaces de combinarse con el ion bisulfito son los azúcares (particularmente, glucosa en mostos y vinos dulces), ácidos urónicos (como el glucurónico y el galacturónico), productos de oxidación de los azúcares (por ej., la 5-oxofructosa) y las lactonas del ácido glucónico. También el ion bisulfito puede combinarse con compuestos fenólicos, principalmente antocianinas, generando una reacción reversible de decoloración del mosto o vino.

Considerando los valores de K_d y las concentraciones normales en el vino, se puede llegar a la conclusión que los principales compuestos que participan en la formación del SO₂ Combinado son, en orden de importancia, el acetaldehído (51-76%), el ácido pirúvico (10-18%), el ácido 2-oxoglutárico (7-24%) y el ácido galacturónico (2-11%). En vinos dulces, la glucosa pasa a ser también un parámetro a tener en cuenta (1-2%).

Figura 4. Relación entre el contenido de SO₂ Libre y SO₂ Combinado.

Finalmente, de la ecuación del equilibrio químico, se deriva que el nivel de SO₂ Libre también ejerce influencia sobre la cantidad de ion bisulfito que se combina. Un ejemplo de esta influencia se observa en la Figura 4, construida en base al ácido pirúvico a una concentración de 88 mg/L (10-3 mol/L). La imagen representa una típica curva de saturación. Esto implica que para lograr pasar de 0 a 20 mg/L de SO₂ Libre, se sacrificarán 33 mg/L de SO₂ Combinado. Sin embargo, para pasar de 20 a 40 mg/L de SO₂ Libre, sólo se sacrifica un adicional de 10 mg/L de SO₂ Combinado. Esto se debe a que cada vez queda menos combinante disponible en forma libre y el principio de la ley de acción de masas limita la reacción química de combinación.

CONCLUSIONES

La utilización del SO₂ en enología es una práctica tradicional y ampliamente difundida. Sin embargo, constantemente surgen advertencias sobre su uso, particularmente teniendo en cuenta los efectos adversos sobre la salud humana. Esto ha obligado a una creciente revisión sobre su empleo y la reducción en las dosis empleadas. Se hace fundamental entonces conocer la química que se esconde detrás del SO₂ para poder entender los fenómenos que se producen en el vino y así optimizar las cantidades aplicadas.

El objetivo de este trabajo es intentar aportar un poco de claridad, brindando herramientas sencillas para explicar y describir las diferentes formas químicas del SO₂ presentes en el mosto y el vino. En base a este conocimiento, y recordando el rol que cada forma química juega en la protección del vino, se puede prever la dosis necesaria para obtener una adecuada acción antimicrobiana, antioxidante y antioxidásica.

La base para aplicar las herramientas disponibles es una correcta determinación del SO₂ en el vino, tanto en su forma libre como total. Desde Tecnología Difusión Ibérica, S.L., estamos siempre al servicio del cliente, brindando diferentes soluciones analíticas para la determinación del SO₂, desde valoradores manuales y automáticos basados en el método Ripper hasta reactivos colorimétricos adaptados para analizadores automáticos.

Para mayor información puede ponerse en contacto con nosotros. Disponemos de toda una red comercial desplegada por el territorio nacional.

TDI y la ciencia: una relación duradera

Nubes de palabras resultante de la búsqueda de artículos científicos.

TDI y la ciencia: una relación duradera

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

La relación entre Tecnología Difusión Ibérica y los centros e institutos de investigación y las universidades de gestión pública y privada data de hace mucho tiempo. En los inicios de la empresa, su gerente, Jorge Subirana, supo relacionarse con diferentes universidades de Francia para llevar adelante proyectos pioneros en la analítica enológica.

En 1983, junto a investigadores de la Escuela Nacional de Agricultura de Montpellier (Francia) se desarrolló el Technolyseur, el primer equipo automático para la determinación de la actividad de lacasa en uvas afectadas por Botrytis. Posteriormente, con científicos de la Universidad de Burdeos (Francia), se desarrollaron los métodos colorimétricos de determinación de actividad de lacasa a través de la siringaldazina.

Más recientemente, otro de los hitos de TDI fue la participación de la empresa en el proyecto CENIT Demeter, un consorcio científico-tecnológico formado por 31 grupos de investigación españoles y 26 empresas nacionales vinculadas al sector vitivinícola. Con desarrollo entre los años 2008 a 2011, el principal objetivo del proyecto fue desarrollar estrategias y métodos vitícolas y enológicos para enfrentar el cambio climático y aplicar nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia de los procesos resultantes. De especial consideración es la unión de colaboración entre TDI y la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona.

Por otra parte, cabe señalar que además de la implicación directa de TDI en proyectos de investigación, desarrollo e innovación, diversos grupos científicos de España y del mundo apuestan a diario por las diferentes soluciones que la empresa ofrece, para llevar adelante sus tareas diarias y expandir así la llamada frontera del conocimiento. Desde TDI, se aportan diferentes productos como analizadores automáticos, reactivos enzimáticos y colorimétricos y analizadores de espectrocopía infrarroja, que facilitan y automatizan las tareas dedicadas al análisis de los mostos y vinos obtenidos por los científicos.

Los productos de TDI ayudan a la ciencia

En este artículo nos proponemos, repasar y dar un vistazo rápido de la cantidad y calidad de trabajos científicos que se han publicado gracias al esfuerzo personal de los integrantes del sistema de ciencia y la ayuda dada por nuestros productos.

Empleando los buscadores disponibles en las bases de datos de artículos científicos y técnicos más conocidas, fue posible encontrar un total de 67 artículos originales en los cuales se emplea al menos una de las soluciones que TDI comercializa. Estos artículos se trabajaron con herramientas de text mining: programas automatizados que permiten “leer” los artículos y así facilitar su análisis textual. Fue posible entonces encontrar cuáles son los temas en los que más se ha trabajado en estos grupos de investigación.

Figura 1: Nubes de palabras resultante de la búsqueda de artículos científicos.

La Figura 1, por ejemplo, permite visualizar de forma rápida los términos más empleados por los científicos al presentar sus trabajos. De aquí, puede concluirse que la mayoría de los grupos de I+D trabajan en temas relacionados con el análisis de componentes del mosto y del vino, el estudio de diferentes cepas de levaduras, el avance de la fermentación y el estudio de detalles sensoriales. Dentro de estas líneas, cabe destacar en estos trabajos los análisis de la composición en ácidos, el seguimiento de los niveles de azúcares, nitrógenos y acidez en el mosto, todos parámetros para los cuales TDI aporta soluciones muy avanzadas y diversas tecnológicamente.

Figura 2: Distribución mundial del origen de los artículos científicos estudiados.

En un siguiente paso, cuando se estudia el país de origen de los trabajos científicos, se puede obtener la Figura 2, donde se marca claramente la presencia de TDI en varios de los países tradicionalmente productores de vino, tanto del Hemisferio Norte como del Sur. También puede observarse la alta preponderancia de Europa sobre el resto de los países, debido a la tradición que une a TDI con el Viejo Continente.

Figura 3: Distribución a nivel europeo del origen de los artículos científicos estudiados.

Finalmente, en la Figura 3, podemos ver el desglose de artículos en los distintos países europeos. Aquí se reafirma la fortaleza de la marca TDI en España, su país de origen, pero también se destaca la presencia en otros países como Portugal, Francia e Italia, gracias a la red de distribuidores en Europa.

El 57% de los artículos emplea como herramienta de investigación la espectroscopía IR, mientras que el resto utiliza analizadores automáticos UV-Vis con los respectivos kits enzimáticos.

Figura 4: Distribución de los análisis realizados en equipos de espectrofotometría IR.

Figura 5: Distribución de los análisis realizados en analizadores automáticos UV-Vis.

En lo que respecta al tipo de análisis efectuado, la Figura 4 y la Figura 5 nos brindan más claridad sobre los parámetros que se investigan más usualmente. En los equipos IR, los análisis que más rutinariamente se realizan son los parámetros enológicos básicos de un mosto y/o vino: alcohol, pH, acidez total y acidez volátil. En lo referente a analizadores de tipo UV-Vis, los parámetros que más se analizan son el ácido L-málico y L-láctico, los azúcares (glucosa, fructosa y sacarosa) y el nitrógeno amoniacal, todos parámetros relacionados con el seguimiento tanto de la fermentación alcohólica como de la fermentación maloláctica.

Trabajos realizados por instituciones de renombre mundial

Entre los trabajos analizados, cabe destacar aquellos llevados adelante por instituciones de renombre mundial en la investigación en viticultura y enología como lo son: el Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino de la Universidad de La Rioja (Logroño, España), la Facultad de Enología de la Universidad Rovira i Virgili (Tarragona, España), el Instituto Catalán de la Viña y el Vino (Vilafranca del Penedès, España), el Centro Andaluz de Investigaciones Vitivinícolas (Puerto Real, España), el Australian Wine Research Institute (Adelaida, Australia), el Food and Wine Chemistry Lab de la Universidad de Trás-os-Montes e Alto Douro (Vila Real, Portugal), la Comisión de Viticultura de la Región de Vinos Verdes (Porto, Portugal), la Pontificia Universidad Católica de Chile (Santiago, Chile) y el centro ISVEA (Poggibonsi, Italia).

A todos ellos y al resto de científicos que trabajan para incrementar los conocimientos en este fantástico mundo del vino, desde TDI les agradecemos por la confianza depositada en estos años en nuestros productos, equipos y experiencia en la analítica enológica. En TDI, podrán encontrar siempre un proveedor de confianza y un compañero de ruta, que estará a su lado para enfrentar los desafíos actuales.

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.

FOTO: Racimo de uvas Riesling afectado por Botrytis.

Introducción

Luego de un extenso período que va desde la brotación hasta la maduración, llega el momento de la vendimia y de llevar los racimos a la bodega. Ya en la recepción, los encargados analizarán los parámetros necesarios para determinar la madurez tecnológica y fenólica de la uva y su estado sanitario. Una buena materia prima de partida asegura una alta calidad del producto final, lo cual permite tener mayor competitividad y mejores precios en un contexto altamente desafiante tanto a nivel nacional como internacional.

Actualmente, el nivel de contaminación por Botrytis es el criterio determinante para evaluar la calidad sanitaria de la materia prima. Según estudios, esta infección generada por el hongo B. cinerea, puede producir un 60-70% de merma en el rendimiento de la viña y pérdidas que rozan los 1.000 millones de dólares en toda la cadena vitivinícola. Existen dos períodos de riesgo donde la viña es más susceptible a la infección. El primero es durante la floración, cuando las partes más susceptibles de la flor son atacadas por el patógeno que ha sobrevivido al invierno en la viña en estructuras momificadas. El segundo período es durante la maduración, cuando debido a los procesos físico-químicos que se producen dentro de la uva y que modifican la composición de la misma, la piel se vuelve más sensible a infecciones externas y se dan también las condiciones necesarias para que se reanude la infección que se encontraba en estado latente desde la floración. Las condiciones que maximizan el riesgo de infección son: climas cálidos (18-30 °C), alta humedad, poca circulación de aire, infecciones previas en la viña, follaje muy denso, y la susceptibilidad propia de cada variedad de uva a la infección.

Evolución histórica de la determinación del nivel de infección

Históricamente, la Botrytis se determinaba por simple inspección visual, cuando el hongo ya se encontraba en una fase avanzada de desarrollo externo y la uva había visto afectada su calidad de manera parcial. La objetividad y el tamaño de muestra necesario para una determinación precisa del nivel de infección eran fuertes puntos en contra de esta modalidad.

Gracias al avance en el estudio del metabolismo de la enfermedad, en 1973 se publicó la primera descripción de la enzima lacasa de B. cinerea. Esta enzima, secretada por diversas familias de hongos, facilita la oxidación de los compuestos fenólicos de la uva generando productos que modifican el color de los vinos. Para medir la actividad enzimática de la lacasa se desarrollaron dos tipos de métodos: polarográficos y colorimétricos.

Hacia 1983, un equipo de investigadores de la Escuela Nacional de Agricultura de Montpellier junto a expertos de TDF-TDI desarrollaron el Technolyseur 2000. Este analizador medía la velocidad de consumo de oxígeno por la actividad de la lacasa, usando técnicas de polarografía. Una muestra de mosto sin filtrar se mezclaba con un reactivo que contenía sustrato fenólico específico y un inhibidor de tirosinasa, una enzima también presente en la uva y que interfiere en la determinación. Los resultados podían obtenerse en 3-4 minutos. Sin embargo, el equipo carecía de la robustez necesaria para trabajar en recepción y tenía muy poca sensibilidad. Hacia finales de esa misma década, comenzó a comercializarse bajo el nombre de Raisytis©.

IMAGEN: Métodos polarográficos para determinar lacasa. Izquierda: esquema del Technolyseur. Derecha: imagen del Raisitys©.

Los métodos colorimétricos para la determinación de la actividad de lacasa comenzaron a investigarse en 1974. Sin embargo, no fue hasta 1984 que un grupo de investigadores de la Universidad de Burdeos desarrolló un procedimiento basado en el uso de la siringaldazina, sustrato fenólico específico y estable a la oxidación. En presencia de la lacasa, la siringaldazina se oxida generando una quinona de color rosado que puede cuantificarse por espectrofotometría.

FOTO: Métodos colorimétricos para determinar lacasa. Izquierda: Botrytest©. Derecha: imagen del Botrymat©.

Si bien, la sensibilidad del método es 10 veces superior al polarográfico, se requería un pretratamiento del mosto para eliminar compuestos fenólicos y el sulfito presente. Este método daba resultados en 10 minutos si se usaban técnicas manuales. Entre finales de la década de 1980 e inicios de 1990, surgieron reactivos pronto al uso (Botrytest©, Botrykit©) y analizadores automáticos (Botrymat©) de la firma BioSerae, con los cuales el tiempo de análisis se reducía a 2 minutos.

FOTO: Glucónico Xpress, un desarrollo exclusivo de TDI, para brindar los resultados más precisos y rápidos del mercado.

En 1995, TDI comienza a promover la utilización del ácido glucónico presente en la uva como parámetro de calidad. Mediante la enzima glucosa oxidasa, B. cinerea convierte la glucosa presente en la uva en ácido glucónico. Aunque este metabolito no presenta una relación lineal con el grado de desarrollo del hongo, sí pueden identificarse dos etapas: una primera etapa de desarrollo del hongo en la cual el ácido glucónico es utilizado para el crecimiento del organismo, y una fase de desarrollo externo del hongo donde comienza a acumularse el metabolito. La detección del nivel de ácido glucónico se puede llevar a cabo por diversos métodos.

Los métodos enzimáticos permiten la determinación del analito a través del empleo de reactivos que contienen enzimas específicas y selectivas. La reacción química puede monitorizarse por espectrofotometría visible. La aparición en el mercado de los analizadores automáticos dotó a estos métodos sumamente fiables de la rapidez necesaria en recepción, si bien los tiempos de determinación rondan los 10 minutos. Fruto del trabajo llevado a cabo en TDI en la optimización de los reactivos y las técnicas de medida, se pudieron rebajar los tiempos de análisis a 3-4 minutos, con una imprecisión en los resultados de ±50 mg/L de glucónico.

Sobre el año 2000, llegan al mercado métodos basados en espectroscopía infrarroja (FTIR), que utilizan la interacción existente entre la radiación y la muestra, en conjunto con potentes técnicas de quimiometría. Aunque la imprecisión en los resultados es de ±150 mg/L de glucónico, su principal ventaja es el tiempo de análsis: 90 segundos, incluyendo filtrado de la muestra. La experiencia ha demostrado que para poder utilizar correctamente esta técnica es necesario medir el glucónico de manera directa con su propia base de datos, lo más amplia posible y que se actualice campaña a campaña, para poder tener una buena calibración y ajuste del método.

Desde 2010, se comercializan biosensores que permiten detectar el ácido glucónico, combinando una enzima específica con la medición amperométrica de la reacción. Estos equipos emplean un biotest, con la enzima inmovilizada. Cada biotest contiene 50 o 100 determinaciones y requiere una hidratación previa de 12 horas y una calibración al inicio de su uso. La imprecisión es de ±100 mg/L, con tiempos de análisis de 5 minutos y un coste relativamente elevado.

Finalmente, en años recientes, se han desarrollado tests para la determinación del número de unidades del patógeno en la uva, utilizando una técnica de diagnóstico molecular denominada PCR. Esta técnica, altamente específica y tristemente famosa por la reciente pandemia de CoViD-19, reemplaza al control biológico tradicional por rapidez, pero su costo y velocidad de análisis la hace imposible de practicar en recepción.

Efectos sobre la composición y trabajos del mosto

Toda la literatura, si bien a veces es contradictoria, permite asegurar que la Botrytis produce severos efectos de modificación de la composición química de la uva y, en consecuencia, del mosto que se obtiene de ella.

Como ya se ha expuesto anteriormente, uno de los principales metabolitos de la actividad del patógeno es el ácido glucónico. El glucónico puede ser producido tanto por B. cinérea, como por las bacterias y hongos responsables de la podredumbre ácida. Esto hace que los niveles de glucónico puedan ser indicador del nivel de infección por Botrytis y por otros microorganismos. A nivel mundial, la Organización Internacional del Vino y la Viña, recomienda niveles de glucónico presente en mosto inferiores a 1 g/L. Sin embargo, tanto en Castilla La Mancha como en la D.O. Cava, se reduce este límite a a 0,6 g/L; mientras que en Australia los niveles considerados óptimos son los menores a 0,3 g/L. Si bien es un gran indicador de Botrytis, el ácido glucónico no tiene mayores efectos en el procesamiento del mosto, aunque en concentraciones elevadas puede afectar su sabor.

Otro metabolito producido en etapas tempranas de la infección por Botrytis es el glicerol. Su concentración puede arribar al orden de 5-7 g/L y se mantiene aproximadamente sin cambios. Si tenemos en cuenta que el nivel de ácido glucónico aumenta con el desarrollo de la infección, la relación glicerol/glucónico será un importante indicador de la edad de la enfermedad. Cuanto menor sea, más avanzada estará la infección.

Como se nombró anteriormente, la lacasa es una exoenzima producida por B. cinerea, cuya principal acción es la oxidación de los compuestos fenólicos presentes en el mosto lo cual lleva a la alteración del color del vino por pardeamiento. Esta enzima es resistente al alcohol e insensible al tratamiento con sulfitos, aunque éstos pueden servir como medida preventiva para eliminar el oxígeno interviniente en la producción de las reacciones indeseables. También los taninos ecológicos han mostrado acción frente a la lacasa. Sin embargo, su eliminación por clarificación con bentonita no ha demostrado ser eficaz. El único tratamiento que asegura la eliminación de la lacasa es la termovinificación, utilizando temperaturas del orden de 75 °C durante al menos 2 minutos.

Un efecto importante de la presencia de Botrytis es el consumo de azúcares necesarios para el metabolismo del hongo. Así, se observa una reducción del nivel de azúcares disponibles para la fermentación, principalmente de glucosa, lo cual eleva la relación fructosa/glucosa. Este parámetro es particularmente importante a la hora de elegir las cepas apropiadas que se utilizarán para llevar adelante el proceso fermentativo.

El contenido de ácidos totales en un mosto afectado por Botrytis se ve reducido, principalmente por la disminución de la cantidad de ácido málico y ácido tartárico, pudiendo llegar a ser de hasta el 50-70%. Esta baja de la acidez total, produce un aumento concomitante del pH, aumentando así el riesgo microbiológico por contaminación con bacterias acéticas y lácticas. Otro efecto del metabolismo es el aumento en la producción de ácido pirúvico y 2-cetoglutárico, compuestos altamente influyentes al momento de calcular la adición de sulfitos, por su poder de combinación con el dióxido de azufre (se estima que el efecto de combinado de ambos ácidos podría ser responsable de hasta un 40% del sulfito combinado presente en el mosto).

El patógeno, debido a su propio metabolismo, requiere de nutrientes, los cuales toma del mosto. Esto provocará una reducción del nitrógeno fácilmente asimilable por las levaduras, en particular de aminoácidos (entre un 6-70%). Además, en forma particular, se reducen las cantidades de vitaminas B1 (tiamina) y B6 (piridoxina), factores de desarrollo fundamentales para las levaduras. Por tanto, para tener una velocidad de fermentación adecuada se requerirá la complementación con fuentes de nitrógeno orgánicas y tiamina, junto a la selección de cepas resistentes y con menor requerimiento nutricional.

Una de las principales consecuencias de la Botrytis sobre la procesabilidad del mosto, es la producción de polisacáridos, pertenecientes a dos grandes grupos. El primer grupo, son los polímeros de manosa y galactosa, que por inhibición de las levaduras conducen a un aumento de los niveles de acético y glicerol durante la fermentación. El segundo grupo, más importante por sus consecuencias prácticas, son los polímeros de glucosa denominados glucanos. Estas moléculas de alto peso molecular aumentan la viscosidad del mosto y generan problemas en los filtros debido a su acción colmatante y a la baja solubilidad que presentan en soluciones alcohólicas. Su presencia en el mosto puede determinarse a través de una sencilla prueba, complementaria a la determinación del índice de colmatación.

Una característica negativa de los vinos elaborados con uvas afectadas por Botrytis es la aparición de aromas a hongo y tierra, debidos a la producción de compuestos como sotolón y 1-octen-3-ol.

En vinos blancos, se ha asociado la formación de precipitados de mucato cálcico después del embotellado, a la producción de ácido múcico en niveles superiores a 0,1 g/L durante el proceso de infección del hongo.

Un problema importante para los productores de vino base de espumantes y cava, es la secreción de proteasas al medio por parte del hongo. Estas enzimas degradan las proteínas y, estudios recientes, han demostrado que puede afectar la formación y estabilidad de la espuma en la copa.

También puede enumerarse como inconveniente, la producción de compuestos antibióticos por parte del hongo, fundamentalmente la botricina, que actúa como inhibidor del crecimiento de las levaduras.

Finalmente, no debe dejar de nombrarse que la Botrytis puede actuar como puerta de entrada para otro tipo de microorganismos como gluconobacterias y acetobacterias, que generarán niveles crecientes de glicerol y ácido acético en el mosto, proporcionando cualidades negativas al vino que se obtendrá.

Conclusiones

El estudio y caracterización de los cambios físico-químicos producidos en el mosto por la infección con Botrytis ha permitido tener herramientas disponibles para llevar adelante la vinificación del mosto de manera de obtener un producto de la más alta calidad posible. Estas herramientas están hoy a disposición de los técnicos y enólogos.

Sin embargo, para poder utilizar esas herramientas, es necesario disponer de información precisa y adecuada, a fin de tomar las precauciones y acciones correctivas necesarias.

La única manera de estar informados adecuadamente, es a través de la analítica en el momento de la recepción en bodega. Un plan analítico completo debería tener en cuenta la determinación de parámetros fundamentales como ácido glucónico, glicerol, ácido acético, nitrógeno amoniacal, nitrógenos alfa-amínico, glucanos, índice de colmatación y control microbiológico.

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