Hanteringen av löst syre med en kontaktor för hålfibermembran av polypropen påverkar vinets åldrande

Kontakt:tina.xiang@wecistanche.com

Abstrakt

Bakgrund: Många oenologiska metoder kan orsaka ett överskott av löst syre i vin, vilket kan fastställa sensoriska och kromatiska defekter på kort till lång sikt. Därför är det nödvändigt att hantera överskottet av syre innan buteljering. Metoder: I denna studie utfördes hanteringen av halten löst syre med en kontaktanordning för hålfibermembran av polypropen i två viner från olika druvsorter (Aglianico och Falanghina). Vinerna analyserades efter 11-månaders lagring. Antocyaniner och acetaldehydhalten utvärderades med HPLC. Dessutom andrafenol-föreningar och kromatiska egenskaper analyserades med spektrofotometriska metoder. NMR- och HR ESIMS-analyser utfördes för att utvärdera antalet proantocyaniner och polymera pigment. Resultat: Efter 11 månaders lagring, i båda vinerna, upptäcktes en minskning av fri och total SO2 med avseende på initiala värden. I vinerna med de högsta nivåerna av löst syre observerades en mer anmärkningsvärd förlust. Inga signifikanta skillnader vad gäller färgparametrar upptäcktes. I rött vin med den högsta syrehalten, en massiv bildning av polymerpigmentoch BSA-reaktiva tanniner observerades, i motsats till viner med lägre syrenivåer. Slutsats: Studien visade att membrankontaktorn kan visa sig vara ett framgångsrikt verktyg för att hantera löst syre i viner för att förhindra deras oxidativa förstörelse.

Nyckelord: oxidation; membrankontaktor; vin; polymera pigment

klicka för att få mer information

1. Introduktion

Vin är ett kemiskt dynamiskt system, och även efter jäsning fortsätter dess sammansättning att utvecklas under lagring. Dessa förändringar efter jäsningen kallas åldrande, men man måste skilja på förändringar som sker under mognadsfasen (t.ex. bulklagring av vin i tank eller fat), när vinmakarens ingripande fortfarande är tillåten, och de som tar placeras under lagringsfasen när vinet har förslutits på flaskor och den enda möjliga interventionen är begränsad till valet av de lämpligaste lagringsförhållandena.

Bland vinföreningar är fenolerna de som påverkas mest av åldrandet. De kommer från druvor (flavonoideroch icke-flavonoider) och utgör en av de viktigaste vinkvalitetsparametrarna. Under vinframställning och lagring genomgår fenoler främstoxidationreaktioner, som inte bara påverkar själva fenolsammansättningen utan också bestämmer förändringar i termer av sensoriska egenskaper, såsom färg och sammandragning.

Fenoliska föreningar är de primära reaktanterna som oxideras i närvaro av syre och metaller (Fe3 plus Cu2 plus), vilket ger upphov till en kaskad av kemiska omvandlingar som kan resultera i en överdriven försämring av vin [1]. Vinoxidationbestår av en serie reaktioner: för det första reduceras syre till väteperoxid genom att interagera med övergångsmetaller, inklusive järn- och kopparjoner, i närvaro av katekolsubenheter som oxideras till kinoner [2]. Kinoner reagerar starkt med nukleofila föreningar, såsom antioxidanter (svaveldioxid, glutation, askorbinsyra), önskvärda aromatiska flyktiga tioler

(dvs 3-sulfanylhexanol), oönskade aromtioler (dvs vätesulfid), aminosyror (dvs fenylalanin, metionin) och många polyfenoler (främst flavonoler). Produkterna från dessa reaktioner kan leda till bildning av kondenspolymera pigment—särskilt viktigt i röda viner — eller till och med för förlusten av färg och sortkaraktärer [3]. I ett efterföljande steg reagerar järn- eller koppararter med väteperoxid genom Fenton-reaktionen för att ge hydroxylradikalen, en stark oxidant, som kan reagera med alla organiska beståndsdelar i proportion till koncentrationen [4]. Den mest förekommande organiska föreningen i vin är etanol, som omvandlas till acetaldehyd när den väl oxiderats av hydroxylradikalen.

Som en konsekvens avoxidation, i rött vin omvandlas inhemska antocyaninpigment snabbt till mer stabila pigment via olika typer av reaktioner såsom aldehydmedierade kondensationsreaktioner med tanniner och cykloadditionsreaktioner som leder till bildandet av proantocyaniner [5]. Oxidationsreaktioner bidrar också till att modifiera vinets sammandragning genom att ändra tanninstrukturen som en konsekvens av intra- och intermolekylära reaktioner medierade av syre [6]. Dessa "stabiliserade produkter" antocyanin eller pigmenterade tanniner kvarstår mycket längre i vin än i deras ursprungliga form [7]. Därför är låga mängder syre i rött vin viktiga för att stabilisera antingen färg eller sammandragning. Pasteur själv, i sina studier om vin, teoretiserade att endast när ett vin utsätts för syre kan det utveckla egenskaper som gör det till en fint lagrad högkvalitativ produkt. Under vinframställning spelar syre en avgörande roll i jäsningsprocessen. Det främjar jästbiomassasyntes och gynnar sund jäsning. Flera studier har visat att risken för fastnade och tröga jäsningar minskar efter syretillsatser av 10-20 mg/L [8].

I vita viner är oxidation vanligtvis förknippad med viktiga färgförändringar. Den bruna färgen är normalt oönskad eftersom den är ett tecken på oxidation i bordsvitt vin. Brunfärgning kan induceras genom enzymatisk eller kemisk oxidation förmedlad av syre. Den senare är långsammare än den enzyminducerade oxidationen. Vitt vin är generellt sett mer känsligt för O än rött vin. Även små tillsatser av O. till vitt vin kan leda till förlust av arom, särskilt fruktighet med uppkomsten av bismaker som beskrivs som karamell, härsken, odlat foder, honungsliknande och kokta grönsaker. De kinoner som genereras från oxidation kan reagera med tioler genom Michael-additionsreaktionen eller generera H2O2, som rapporterats ovan. Den oxidativa miljön genom vinframställningens alla faser är positivt korrelerad till bildningen av dessa produkter. Under lagring av rött vin på ekfat inducerar den oxidativa processen också bildandet av sotolon genom oxidation av treonin eller genom reaktionen av acetaldehyd med -ketosmörsyra. Den oxidativa nedbrytningen av fenylalanin och -fenyletanol i ett fat leder också till högre koncentrationer av fenylacetaldehyd [9].

Som beskrivits ovan kan syre ha antingen positiva eller skadliga effekter på vinkvaliteten. Nivån av syreexponering av vin under vinframställning eller lagring är avgörande eftersom det kan påverka slutprodukten. Singleton [10] uppskattade mängden syre som vitt eller rött vin kunde absorbera innan oxidativa defekter uppstår. I vitt vin är toleransen cirka 10 luftmättnader till skillnad från rött vin, som tål mer än 30 luftmättningar (180 mLO2/L). Han rekommenderade också cirka 10 mättningar för att förbättra kvaliteten på rött vin.

Syrehantering under faserna av vinifiering och lagring är därför viktig och måste hanteras i enlighet med den kunskap som förvärvats för att undvika uppkomsten av oxidativa egenskaper. Efter vinframställningen genomgår vin vanligtvis en serie stabiliseringsmetoder som dekantering, kylning och filtrering som kan bestämma ett okontrollerat syreintag. Dessutom är nya vinifieringsmetoder som använder rostfria ståltankar och system som tillåter en kontrollerad syremikrotillförsel (mikrosyresättning) nu vanliga. Även när specifika ansträngningar har gjorts för att producera viner, som är så resistenta som möjligt mot ytterligare syreintag, kan allt okontrollerat löst syre i vin avgöra ytterligare utveckling av oxiderande egenskaper när det väl har buteljerats. I detta sammanhang kan användningen av en membrankontaktor för att hantera syre i ett vin innan buteljering vara en framgångsrik strategi för att få bästa möjliga viner.

Membrankontaktorer är bland de mest använda industriella systemen, och denna teknologi har visat sig vara användbar i en rad vätske-/vätske- och gas-/vätsketillämpningar inom jäsning, läkemedel, avloppsvattenbehandling, kirala separationer, halvledartillverkning, kolsyresättning av drycker, metalljonextraktion , proteinextraktion, avlägsnande av VOC från avfallsgas, osmotisk destillation och vindealkoholisering [11,12]. Det är en anordning som uppnår gas/vätska eller vätska/vätska massöverföring utan dispergering av en fas i en annan. Även om membrankontaktorteknologi introducerades som ett verktyg för gashantering i vin [13,14] har få studier hittills behandlat effektiviteten av dess tillämpning före buteljering för att reglera utvecklingen av vitt och rött vin under flasklagring.

I denna studie utfördes partiell deoxygenering på två monovarietala viner: Aglianico och Falanghina. Effekten av syreavlägsnande på flera vinparametrar som fri och bunden SO2 och acetaldehydhalt utvärderades efter 1 l månaders flasklagring. För rött vin utvärderades också effekten på kromatiska egenskaper och huvudsakliga fenolföreningar.

2. Resultat och diskussion

I denna studie underkastades två kommersiella viner (Aglianico (R) och Falanghina(W)) en deoxygeneringsprocess genom att använda membrankontaktorteknologi för att erhålla tre viner med minskande nivåer av löst syre (hög (H), medium (M), och låg (L) för varje vin) före tappningsfasen. Efter 11 månaders lagring av flaskor, effekterna på svaveldioxid, acetaldehyd, kromatiska karaktärer,polymera pigment, VRF, BSA-tanniner och totala fenoler utvärderades.

2.1. Svaveldioxid

Koncentrationen av fri och total SO2 övervakades efter 11 månaders lagring i Aglianico-vinet (tabell 1). För alla prover observerades en förlust av SO2 med avseende på tappningstid (fritt SO, 18 mg/L, tot SO, 43 mg/L), och den största minskningen av värdena för total SO2 observerades i viner med högre syrehalt vid tappning (RHO2 och RMO2), som förväntat.

Under åldringsprocessen förbrukas de vanligaste formerna av fri SO2 vid vinets pH, bisulfitjonen (HSO, i jämvikt med molekylär SO,), genom reaktionen med väteperoxid och flera elektrofila vinkomponenter, t.ex. produceras av oxidationskaskaden, inklusive kinon och acetaldehyd [15]. I vingårdsmiljöer är det vanligt att mäta den så kallade "fria SO", det vill säga summan av molekylär SO och bisulfitjon. Denna senare förening kan bilda kovalenta addukter med elektrofiler, kallade SO2-bindare, som kan klassificeras som svaga eller starka baserat på dissociationskonstanten för de bildade sulfitaddikterna. Dessa sulfit-addukter kallas bunden SO, och summan

av fritt och bundet SO ger "totalt SO",". Den fria och bundna SO, är i jämvikt med varandra i vin. Vidare, under oxidation, genom jämvikten mellan dessa två former av SO2 och genom konsumtionen av fri SO2, frigörs den kombinerade formen för att återställa jämvikten. I alla behandlade röda viner detekterades värden av fritt SO2 under 3,84 mg/L efter 11 månaders flasklagring. Dessa värden ligger långt under kvantifieringsgränsen för officiella analysmetoder för fri SO2 [16]; därför är det mer korrekt att betrakta värdet av fritt SO som försumbart, medan värdena för totalt SO var lägre i prover som buteljerats med högre halt av löst syre (RHO2). Skiftet mellan fri och kombinerad vinlagring kan vara orsaken till att minskande nivåer av total SO2 upptäcktes i viner när löst syre vid buteljering ökade. Förutom förbrukningen av SO2 på grund av oxidationsreaktioner, kan en del av den också gå förlorad under åldrandet på grund av reaktionerna mellan svaveldioxid och flavanoler. Mekanismen för bildning av 4/ß-sulfonerade produkter är fortfarande osäker. Det antas att monomera 4ß-sulfonerade derivat bildas genom syrakatalyserad depolymerisation av proantocyanidiner [17].

Koncentrationerna av fri och total SO2 (tabell 1) övervakades efter 11 månaders lagring i vitt vin vars beteende visade sig vara detsamma som i rött vin. Vidare upptäcktes i detta fall en förlust av fri och total SO2 med avseende på initialvärdena (fri SO,26 mg/L och total SO, 89 mg/L). Dessutom har viner med högre syrehalt kl. buteljering (WHO2) visade en lägre halt av fri och total SO2.

Acetaldehyd, bildad av metallkatalyserad oxidation av etanol under vinoxidation, var högre vid 11 månaders lagring i provet WHO, med avseende på provet WMO, och WLO, som förväntat med tanke på det lägre innehållet av fritt och totalt SO, i WHO, prover (tabell 2). Eftersom viktförhållandet mellan acetaldehyd och svaveldioxid är 1,4/1 (1,4 mg SO2 förbrukad per 1 mg CH3CHO), kan vi bedöma att mängden acetaldehyd i provet WHO är helt kombinerad med SO, (50 mg acetaldehyd i kombination med 70 mg SO2) och med tanke på de försumbara nivåerna av fri svaveldioxid efter 11 månaders åldring, förväntas ytterligare exponering för syre leda till uppkomsten av fri acetaldehyd.

I röda viner skiljer sig inte acetaldehydkoncentrationen mellan de analyserade proverna. Detta beror troligen på att acetaldehyd, i närvaro av antocyaniner och en högre koncentration av flavanoler, är involverad i ett antal reaktioner med dessa fenoler under åldrandet. Som diskuteras nedan är den viktigaste reaktionen som involverar acetaldehyd, antocyaniner och flavonoler bildningen av etylbryggade föreningar [18,19] och etylkopplade oligomerer, som ytterligare kan reagera med ytterligare acetaldehyd, antocyaniner och flavanoler för att generera en pyran ring eller andra strukturer av polymertyp. I slutändan kan dessa produkter förändra vinets sensoriska egenskaper [20]genom att påverka vissa viktiga vinegenskaper som färg, smak och sammandragning.

2.2. Effekt på pigment och kromatiska karaktärer

Data om innehållet av monomera antocyaniner i behandlade röda viner efter 11 månaders flasklagring visade (tabell 3 och kompletterande material, figur S1) en förlust av malvidin-3-glukosid i RHO2-provet med en högre koncentration av syre än i RMO2 och RLO2. Genomgående upptäcktes skillnader i termer av totala antocyaniner bland viner (Figur 1). Vin med en låg koncentration av syre vid buteljering visade en högre koncentration av totala naturliga antocyaniner jämfört med de med högre koncentrationer av löst syre. Effekten av membrankontaktorbehandlingen på olika pigmentklasser, bestämda med Harbertsonmetoden, inkluderade en förväntad signifikant låg koncentration av SPP (korta polymera pigment) i proverna RLO, jämfört med proverna RHO2 och RMO2 som visade den högsta ökningen av dessa viktiga stabila föreningar (tabell 4). LPP (långa polymera pigment) var inte signifikant olika i alla prover. Polymera pigment (SPP och LPP) definieras som pigment som är resistenta mot bisulfitblekning. De bildas av reaktionen mellan antocyaniner och tanniner under vinets lagring [21], vilket leder till en stabilisering av färgen över tid. Den största skillnaden mellan dessa två klasser av pigment är att, till skillnad från SPP, tenderar LPP att fällas ut med protein [22]. När rödvin åldras observeras vanligtvis en större bildning av LPP jämfört med SPP. Således kan förändringarna som upptäckts för SPP och inte för LPP återspegla ett tidigt oxidativt tillstånd hos Aglianico-viner efter 11 månaders lagring. Inblandningen av inhemska antocyaniner i reaktioner som ger nya polymera pigment överensstämmer med minskningen av totala naturliga antocyaniner som visas i (tabell 4), och med liknande effekter observerade i röda viner under mikrosyresättning [23].

När vinet åldras och genom olika syreexponeringar blir dessa polymera pigment av avgörande betydelse för vinets färg och små mängder acetaldehyd kan reagera med antocyaniner för att producera nya stabila röda pigment [19,24]. Det faktum att signifikanta skillnader i termer av färgintensitet och nyans inte detekterades (tabell 5) kan troligen bero, som redan observerats för LPP, på den relativt korta åldringstiden.

2.3. Effekt på rödvinspigment: NMR- och HR ESIMS-analyser

För att förstå den molekylära grunden för de observerade förändringarna i de viner som behandlats med olika nivåer av syre, utsattes prover av RHO2, RMO2 och RLO för NMR-baserad analys, som beskrivs i avsnitt 3. En noggrann inspektion av erhållna H-NMR-spektra av de tre proverna visade inte någon märkbar skillnad mellan de tre jämförda vinerna (Supplementary Materials Figur S2). Därför bestämde vi oss för att undersöka samma viner med hjälp av HR ESIMS med tanke på teknikens inneboende högre känslighet jämfört med NMR-spektroskopi. De tre vinerna fraktionerades med HPLC/Vis genom att använda en C-18 kolumn. Tre fraktioner erhölls för varje vin: den första fraktionen uppsamlades från 15 till 25 min (fraktion 1), den andra från 25 till 30 min (fraktion 2), och slutligen en tredje fraktion (fraktion 3) från 30 min till slutet av den kromatografiska körningen. I överensstämmelse med data som rapporterats i litteraturen [25] förväntades icke-acetylerade antocyaniner förekomma i den första fraktionen, medan potentiella pyranoantocyaniner skulle samlas in i den andra fraktionen. De tre erhållna fraktionerna (1-3) för vart och ett av de tre analyserade vinerna (RHO,, RMO och RLO,) utsattes alla för full scan HR ESIMS-analys i positiv jonläge. Infraktion 1 av alla viner upptäckte vi en jontopp som tilldelades malvidin-3-O-glukosid (493.1332;△=-1.648; motsvarande C23H2sO12 plus ), medan jontoppar relaterade till de andra vanliga vinantocyaniner, när de upptäcktes, uppvisade fel över 10 ppm och ansågs inte tillförlitliga (Supplementary Materials Figure S3). När det gäller fraktioner 2 och 3 av RMO2 och RLO visade sig de i princip vara överlagrade med varandra, medan masspektra av fraktionerna 2 och 3 av RHO visade vinet några intressanta egenheter. Mer specifikt, i RHO, fraktion 2 observerades en jontopp centrerad vid m/z517.1317(△=-4.569; motsvarande C25H25O12). Denna topp tillskrevs Vitisin B (tilläggsmaterial Figur S4)[26]. I masspektrumet för fraktion 3 av RHO, två jontoppar vid m/z809.2294(△=0.827; motsvarande Ca0H4O18)(tilläggsmaterial, figur S5) och 1029.2871(△=-0.065 ; motsvarande CsH53O25) (Supplementary Materials Figur S6), respektive, innehölls. Dessa jontoppar var indikativa för förekomsten av polymera pigment. Toppen vid m/z 809 tillskrevs etylidenbryggade dimerer som bestod av en malvidin-3-O-glukosidenhet och en(epi)katekindel[27I, och toppen vid m/z1029 tillskrevs etyliden- bryggad dimer som består av två malvidin-3-O-glukosidenheter, varav den ena förekom i sin flavyliumform och den andra i sin pseudobasform [28,29].

Vitis i B och etylidenbryggade pigment (m/z 809 och 1029) är resultatet av den kemiska reaktionen mellan acetaldehyd och antocyaniner eller flavan-3-oler. Acetaldehyd kan fungera antingen som en nukleofil vid sin alfaposition eller som en elektrofil vid karbonylfunktionaliteten. Reaktionen mellan den nukleofila acetaldehyden och den elektrofila C4-positionen hos antocyaniner leder till bildningen av Vitisin B, en ganska stabil förening som klassificeras som en pyranoantocyanin. Omvänt, när acetaldehyd fungerar som en elektrofil genom att genomgå en nukleofil attack av C8, och i mindre utsträckning även av C6-positionerna av antingen flavan-3-oler eller antocyaniner, bildas etylidenbryggade dimerer. Det är inte förvånande att vi endast observerade Vitisin B och röda pigment i RHO2-vinet, eftersom sådana produkter, som diskuterats ovan, bildas genom reaktionen av acetaldehyd med antocyaniner och flavan{10}}oler, och acetaldehyd är huvudsakligen en molekyl ett resultat av den oxidativa process som viner genomgår över tid genom exponering för atmosfäriskt syre. Därför finns det säkerligen större mängder acetaldehyd i RHO än i RMO och RLO, viner som verkar ha skyddats från syre till en

2.4. Effekt på VRF, BSA-tanniner och totala fenoler

Även om nivåerna av totala fenoler strax efter membrankontaktorbehandlingen var likartade bland de behandlade vinerna, var antalet totala fenoler efter 11 månaders flasklagring högre i provet med högre koncentrationer av syre vid buteljering, som visas i tabell 6. Detta kan troligen bero på den roll syre spelade i bildningen av fenoliska föreningar som är mer reaktiva mot järn och på en variation av molekylstrukturen hos monomera och polymera fenolstrukturer, vilket redan visats i viner som genomgår olika syreupptag under lagringen [6]. Detta bekräftas av trenden som observerats i Tabell 6 för BSA-reaktiva mot tanniner och flavaner reaktiva mot vanillin och i Tabell 4 för SPP som visade en statistisk skillnad efter 11 månaders åldring.

större utsträckning än RHO2.

Tanninkoncentrationer som var reaktiva mot BSA-proteiner bestämdes med Habertsonmetoden i RHO, RMO och RLO. Under åldrandet observerades en ökning av nivån av tanniner som var reaktiva mot BSA i RHO2, i överensstämmelse med en möjlig polymerisation av tanninstrukturer [27 ]. Harbertson [30] visade faktiskt att BSA-utfällningen ökade som en funktion av den ökande graden av polymerisation (eller storlek) från trimerer till oktamerer. Som en konsekvens kan varje förändring i tanninsammansättning och storlek påverka deras förmåga att reagera med BSA. Oxidationen av tanniner orsakar bildandet av såväl intramolekylära som intermolekylära bindningar mellan flavonoider. Det senare gör att polymererna förlängs och blir mer reaktiva mot salivproteiner [31]. Dessa typer av reaktioner kan faktiskt modifiera tanninstrukturen och därmed vätebindningarna och hydrofoba interaktioner med proteiner [32].

Eftersom sammandragning orsakas av tannin-inducerad aggregering och utfällning av salivproteiner [33], antyder ökningen av BSA-tanniner i RHO2 att förändringarna

genomgås av tanniner genom dessa reaktioner under åldrandet kan bidra till att modifiera sammandragningsuppfattningen.

Vanillin-reaktiva flavaner (VRF) kan istället ge ytterligare information relaterad till storleken på kondenserade tanniner. Faktum är att vanillin reagerar med A-ringen av flavanoler vid antingen position 6 eller 8, men även acetaldehyd reagerar med samma positioner i A-ringen av flavanoler. Därför kan en minskning av VRF betraktas som ett indirekt mått på den oxidativa polymerisationen av flavanoler kopplade till reaktioner som utlöses av acetaldehyd och som involverar tanniner och antocyaniner [34].

I vår studie observerades en något lägre koncentration av VRF i RMO2-provet. Avsaknaden av en tydlig trend som funktion av syremängden kan bero på att dessa molekyler även kan genomgå hydrolytisk klyvning i närvaro av syre genom nya molekylära omarrangemang med bildning av nya intra- och intermolekylära bindningar [6].

3. Material och metoder

3.1. Viner

Två kommersiella röda Aglianico- och vita Falanghina-viner producerade i södra Italien av vingården Cantina del Taburno användes. Detaljer om proverna tillsammans med några basparametrar visas i tabell 7. Basparametrarna bestämdes enligt OIV:s kompendiet över internationella metoder för vin- och mustanalys (2007).

3.2. Vinsyrehantering

Ett industrisystem ISIOX(Tebaldi srl) utrustat med en gas-vätskemembrankontaktor (Liqui-Cel9, Transverse-flow, South Lakes Dr. Charlotte, NC, USA, avskärning 50 g/mol) och en centrifugalpump i rostfritt stål Begagnade. Membranet ger ett fast och välbestämt gränssnitt för gas-/vätskemassöverföring utan att en fas övergår i en annan. Strukturen på membrankontaktorn (hydrofob ihålig fiber) är gjord av polypropen (PP) och erbjuder en mycket stor kontaktyta (gas/vätska) på 20 m²2.

Deoxygeneringsprocessen består av kontinuerliga cykler där N, vakuum eller en kombination av de två första processerna (mix) som cirkulerar på en yta av polypropenmembranet gradvis anrikas av syre som härrör från vin som cirkulerar på andra sidan av membranet. Drivkraften för processen är skillnaden i partialtryck av syre över membranet. Under processen cirkulerar vin kontinuerligt från en stängd tank till deoxygeneringsapparaten.

För att uppnå den erforderliga syrehalten övervakades syrehalten i vinet genom alla processer tills målnivån nåddes.

Processkontrollen utfördes genom att övervaka O, nivå i viner med hjälp av en PC inbyggd med mycket enkel programmeringslogik och specifika sensorer, som övervakar temperaturen och syrehalten (luminescenssystem, Hach Lange, mätområde {{{{2} }}} till 20 mg/LO, upplösning: 0,01 mg/L O2, noggrannhet:0-5mg/LO2±0,1). För att kontrollera inlopps- och utloppstrycket användes elektroniska tryckbrytare, samt gasens tryck i processen och nivån på eventuellt vakuum.

Olika deoxygeneringsbehandlingar applicerades på vin för att få olika prover med olika syrehalt. Mängden syre i vitt vin var respektive vitt Hög O2, WHO2=2,7 mg/L, vit Medium O2, WMO2=1 mg/L, vit Låg O2, WLO2= 0. 25 mg/L.

Mängden syre i rött vin var respektive röd hög O, RHO,=1 mg/L, röd Medium O2, RMO2=0.5 mg/L, röd Låg O2, RLO2=0 0,2 mg/L. Båda uppsättningarna av viner filtrerades vid 1 μm innan de injicerades i maskinen, i syfte att undvika nedsmutsning och vätning av membranfenomen [35].

3.3. Prover på tappning och åldring

Efter behandlingarna buteljerades viner och alla flaskor förseglades med Nomacorc samextruderade syntetiska förslutningar (Nomacorc SA, Thimister Clermont, Belgien) välj grön 100, som tillåter syre att passera genom korken i en kontrollerat sätt (0,4 mg O2 efter 3 månader, 0,7 mg O, efter 6 månader, 1,2 mg O, efter 12 månader och 1,1 mg O, år efter det första året av åldrande). Flaskorna åldrades i 11 månader vid 15 grader.

3.4. Analysmetoder

3.4.1. Högpresterande vätskekromatografi Bestämning av acetaldehyd

Analyser av acetaldehyd utfördes genom att derivatisera experimentellt provvin och HPLC.

Derivatiseringsanalysen var som följer∶100μLof vinprov dispenserades i en flaska, följt av tillsats av 20μL nyberedd 1,120mg/L SO, lösning, 20μL 25 procent svavelsyra (Carlo Erba reagens 96 procent) av 120g, och 120g /L2,4-dinitrofenylhydrazinreagens. Efter blandning fick lösningen reagera i 15 minuter vid 65 grader och kyldes sedan omedelbart till rumstemperatur [36].

Den HPLC som användes var en Shimadzu LC10 ADVP-apparat (Shimadzu Italien, Milano, Italien) utrustad med en SCL-10AVP-systemkontroller, två LC-10ADVP-pumpar för att skapa den nödvändiga lösningsmedelsgradienten , en SPD-M 10 AVP-detektor och ett injektionssystem fullt Rheodyne modell 7725 (Rheodyne, Cotati, CA, USA). Separationen utfördes på en Waters Spherisorb-kolonn (C18, kiseldioxidpartikelsubstrat, ODS2 250x4,6 mm, 5 um partikeldiameter, 80 A porstorlek) utrustad med en skyddskolonn. Optimal separationseffektivitet erhölls med användning av en flödeshastighet av 0,75 ml/min, kolonntemperatur på 35 grader; Lösningsmedel i mobil fas var: (A)0,5 procent myrsyra (Sigma Aldrich större än eller lika med 95 procent) i vatten milli-Q(Sigma Aldrich) och (B) acetonitril (Sigma Aldrich större än eller lika med 99,9 procent) ; gradientelueringsprotokoll var: 35 procent B till 60 procent B(t=8min), 60 procent B till 90 procent B(t=13min), 90 procent B till 95 procent B(t{{29 }} min,2-min håll), 95 procent B till 35 procent B（t=17 min, 4-min håll）, total körtid, 21 min, provinjektioner 50 μL och detektion utfördes genom att övervaka absorbanssignalerna vid 365 nm.

The calibration curves were made up by injecting 5 solutions(in triplicate) containing their respective standards covering the range of linearity 10-120mg/L and were characterized by a correlation coefficient (R7)>0.976. Tre analytiska replikat utfördes för varje experimentell replikat.

3.4.2. Högpresterande vätskekromatografianalyser av antocyaniner

Analyser av inhemska antocyaniner utfördes av en HPLC Shimadzu LC10 ADVP-apparat (Shimadzu Italien, Milano, Italien) utrustad med en SCL-10AVP-systemkontroller, två LC-10ADVP-pumpar för att skapa den nödvändiga lösningsmedelsgradienten, en SPD-M 10 AVP-detektor och ett injektionssystem fullt Rheodyne model7725 (Rheodyne, Cotati, CA, USA). Enligt metoden som beskrivs i OIV Compendium of International Methods of Analysis of Wine and Musts [37].

HPLC-lösningsmedlen var följande: lösningsmedel A: vatten milli-O(Sigma-Aldrich, Milano, Italien)/myrsyra (Sigma-Aldrich Större än eller lika med 95 procent)/acetonitril (SigmaAldrich Större än eller lika med 99,9 procent) (87:10:3)/v; lösningsmedel B: vatten/myrsyra/acetonitril(40:10:50)o/v. Gradienten var: nolltidsförhållanden 94 procent A och 6 procent B; efter 15 minuter justerades pumparna till 70 procent A och 30 procent B, vid 30 minuter till 50 procent A och 50 procent B, vid 35 minuter till 40 procent A och 60 procent B, vid 41 minuter, slutet av analysen, till 94 procent A och 6 procent B. En 5 min återutjämningstid tillämpades före den successiva analysen som rapporterats av [38]. Kolonnen som användes för analyserna var en vatten

sphere orb-kolonn (C 18, kiseldioxidpartikelsubstrat, ODS2 250 ×4,6 mm, 5 μm partikeldiameter, 80 En porstorlek) med en förkolonn användes. En mängd på 50 μL kalibreringsstandard eller vin injicerades på kolonnen. Absorbanssignalerna vid 520 nm detekterades. Detektorkänsligheten var 0,01 Absorbansenheter i full skala (AUFS). Alla proverna filtrerades genom 0,45 um Durapore-membranfilter (Millipore-Ireland) i glasflaskor och injicerades omedelbart i HPLC-systemet.

Kalibreringskurvan erhölls genom att injicera 5 lösningar (i tre exemplar) innehållande ökande koncentrationer av malvidin-3-monoglukosid (Extrasynthese, Lyon, Frankrike). Kalibreringen karakteriserades av en korrelationskoefficient (R')=0.996. Linjäritetsintervallet för kalibreringskurvan var 2-200 mg/L. Precisionen hos den använda metoden testades genom sex replikatanalyser av ett rödvinsprov innehållande 118,4 mg/L totala monomera antocyaniner. Variationskoefficienten inkluderades mellan 1,1 procent (för malvidin 3-monoglukosid) och 9,1 procent (för malvidin 3-(6II-kumaroyl)-glukosid) och visade den goda reproducerbarheten för HPLC-analysen. Koncentrationerna av monomera antocyaniner uttrycktes som mg/L malvidin-3-monoglukosid.

Fraktionering av RLO2-, RMO2- och RHO2-viner utfördes enligt OIV-analysmetoden med användning av samma HPLC Shimadzu LC10 ADVP som rapporterats ovan. Tre analytiska replikat utfördes för varje experimentell replikat.

3.4.3. Högupplöst elektrosprayjoniseringsmasspektrometri (HR ESIMS) analyser av röda viner

HPLC-separationen av röda viner utförd såsom beskrivits ovan gav tre fraktioner för varje vin. Den första fraktionen uppsamlades från 15 till 25 min (fraktion 1), den andra från 25 till 3 0 min (fraktion 2) och den tredje fraktionen (fraktion 3) från 30 minuter till slutet av kromatografin kör (45 min). Varje uppsamlad fraktion torkades, solubiliserades i metanol och analyserades med HR-ESIMS i kontinuerligt flödesinjektion i positiv jonläge. HR ESIMS-experiment utfördes på ett Agilent 1260 Infinity IⅡ HPLCquaternary system kopplat till en linjär jonfälla LTQOrbitrap XL hybrid Fourier transform MS (FTMS) instrument utrustat med en ESI ION MAX-källa (Thermo-Fisher). Följande källinställningar användes (massområde m/z 100-2000): sprayspänning 4,5 kV, kapillärtemperatur 300 grader, kapillärspänning 15 V, mantelgas 20 och hjälpgas 21 (godtyckliga enheter), rörlinsspänning 140 V, och 25 procent kollisionsenergi. Beräkning av elementära formler utfördes genom att använda Xcalibur programvara v 2.0.7 med en masstoleransbegränsning på 5 ppm.

3.4.4. NMR-experiment

En mängd på 2 mL av varje vinprov (RHO2, RMO2 och RLO2) lyofiliserades och solubiliserades i 700 μL CDOD (6H 3.31;5c49.0ppm). NMR-experiment kördes på en Varian Unity Inova 700-spektrometer utrustad med en 13C Enhanced HCN Cold Probe och med användning av ett Shigemi 5 mm NMR-rör. H-NMR standardvarianpulssekvensen användes.

3.4.5.Kemiska standardanalyser och spektrofotometriska mätningar

Enligt "OIV Compendium of International Wine and Must Analysis of Wine and Musts Analysis 2007"[37], kemisk standardanalys (alkoholstyrka beräknad efter volym, reducerande socker, total surhet, pH, flyktig surhet, äppelsyra och total torrsubstans ) mättes.

Spektrofotometriska analyser utfördes med en Jenway 7305 spektrofotometer. Kromatiska egenskaper, färgintensitet och nyans bestämdes enligt OIV-metoder [37]. Färgintensiteten bestämdes som summan av abs 420 nm, abs 520 nm och abs 620 nm, och nyans som abs 420 nm/abs 520 nm-förhållande.

BSA-reaktiva tanniner, korta polymera pigment (SPP), stora polymera pigment (LPP) och totala fenoler bestämdes av Harbertson et al. analys [22]. Korta polymera pigment (SPP) och stora polymera pigment (LPP) erhölls genom att kombinera analys av supernatant erhållen efter proteinfällning med användning av bovint serumalbumin BSA

(Sigma-Aldrich) med bisulfitblekning av pigment i vin. BSA-tanninkomplex i pelleten återupplöstes, tillsattes järn(III)klorid och avlästes vid 510 nm. Totalt antal fenoler kvantifierades genom att avläsa provet vid 510 nm enligt följande: 50 μL vin sattes till 825 μL buffert C och avlästes vid spektrofotometern som en blanklösning. Efter tillsats av 125 μL järnklorid avlästes provet igen för att kvantifiera mängden järnreaktiva fenoler.

Vanillin-reaktiva flavaner (VRF) bestämdes enligt Gambuti et al. [39]. Kortfattat sattes 750 μL av en lösning av vanillin (4 procent i metanol) till 125 μL utspätt vin och efter 5 minuter tillsattes 375 μL koncentrerad saltsyra. Efter en 15-min inkubation av blandningen vid 20 grader bestämdes absorbansen vid 500 nm och avlästes mot en blanklösning i vilken ren metanol användes istället för lösningen av vanillin. Koncentrationer beräknades som (plus)-katekin (mg/L).

3.4.6. Statistisk analys

Kvantitativa data jämfördes med Tukeys minst signifikanta skillnadsprocedur, all varians resulterade homogent. När varianserna inte var homogena analyserades data med Kruskal-Wallis-testet. När resultaten av Kruskal-Wallis-testet var signifikanta (s<0.05), the="" significance="" of="" between-group="" differences="" was="" determined="" by="" the="" bonferroni-dunn="" test="" (5%="" significance="" level).="" these="" analyses="" were="" performed="" using="" xlstat(version="" 2013.6.04;="" addinsoft,="" paris,="" france).="" all="" data="" are="" means="" of="" three="">

4. Sammanfattningar

Resultaten från denna studie bekräftade att olika halter av syre i vin på flaska har en inverkan på vinets åldrande och oxidation.

Syrehanteringen i Aglianico-vinet med hjälp av en polypropen ihålig fibermembran entreprenör bestämde, efter 11 månaders lagring, en lägre halt av fri och total SO2 i provet med en högre nivå av löst syre. Samma beteende observerades i Falanghina-vinet med en ökning i termer av acetaldehyd i provet med högre nivåer av syre.

När det gäller fenolföreningar observerades en större förlust av totala naturliga antocyaniner i röda viner. Deras innehåll var högre i vinet med en lägre koncentration av syre. Men förlusten av totala inhemska antocyaniner påverkade inte färgparametrarna för viner, såsom färgintensitet och tonalitet.

BSA-reaktiva tanniner och vanillin-reaktiva flavaner var lägre i prover som innehöll medelhöga och låga nivåer av syre jämfört med proverna med högre halter av syre. Detta beror på det faktum att syre, genom att delta i oxidationsreaktioner, medverkar till bildningen av polymera pigment. Som förväntat, i röda viner med den högsta halten löst syre efter membrankontaktorbehandlingen, var Vitisin B, etylidenbryggade dimerer och acetaldehyd rikligare jämfört med viner som behandlats med lägre syrehalt i förtappningsfasen .

Sammanfattningsvis kan syreborttagning av vin av membranentreprenörer vara en lämplig teknik för vinindustrin för att förhindra alla de oxidativa fenomen som kan förändra den slutliga kvaliteten på röda och vita viner som påverkar innehållet av svaveldioxid och acetaldehyd (särskilt i vita viner) . Ändå måste oenologer tänka på att minskningen av syrehalten kan påverka färgstabiliteten i röda viner.

Kompletterande material: Följande är tillgängliga online. Figur S1: Förstoringar av H-NMR-spektra för viner RHO, RMO2 och RLO, registrerade i CD: OD. Figur S2: Struktur av malvidin 3-O-glukosid och relativ HR ESIMS i positiv jonläge. Figur S3: Struktur av Vitisin B och relativa HR ESIMS i positiv jonläge. Figur S4: Struktur av etylidenbryggad dimer som består av en enhet malvidin 3-O-glukosid (nederst) och en enhet (epi)katekin (överst) med den relativa HR ESIMS i positiv jonläge. Figur S5: Struktur av etylidenbryggad dimer som består av två enheter malvidin 3-O-glukosid, varav den längst ner är i sin flavyliumform och den på toppen i sin pseudobasform, tillsammans med det relativa HR ESIMS i positiv jonläge.

Referenser

1. Waterhouse, AL; Laurie, VF Oxidation av vinfenoler: En kritisk utvärdering och hypoteser. Am. J. Enol. Vitic. 2006, 57, 306–313.

2. Danilewicz, JC Mekanism för autooxidation av polyfenoler och deltagande av sulfit i vin: järns nyckelroll. Am. J. Enol. Vitic. 2011, 62, 319–328. [CrossRef]

3. Nikolantonaki, M.; Waterhouse, AL En metod för att kvantifiera kinonreaktionshastigheter med vinrelevanta nukleofiler: En nyckel till förståelsen av den oxidativa förlusten av tioler från olika sorter. J. Agric. Food Chem. 2012, 60, 8484–8491. [CrossRef] [PubMed]

4. Elias, RJ; Andersen, ML; Skibsted, LH; Waterhouse, AL Identifiering av fria radikaler mellanprodukter i oxiderat vin med hjälp av elektronparamagnetisk resonansspinnfångning. J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 4359–4365. [CrossRef] [PubMed]

5. Oliveira, CM; Ferreira, ACS; De Freitas, V.; Silva, AM Oxidationsmekanismer som förekommer i viner. Food Res. Int. 2011, 44, 1115–1126. [CrossRef]

6. Mouls, L.; Fulcrand, H. UPLC-ESI-MS-studie av oxidationsmarkörerna som frigörs från tannindepolymerisation: Mot en bättre karakterisering av tanninutvecklingen över livsmedels- och dryckesbehandling. J. Mass Spectrom. 2012, 47, 1450–1457. [CrossRef] [PubMed]

7. Waterhouse, AL Vinfenoler. Ann. NY Acad. Sci. 2002, 957, 21–36. [CrossRef]

8. Rosenfeld, E.; Schaeffer, J.; Beauvoir, B.; Lax, JM Isolering och egenskaper hos pro mitokondrier från anaeroba stationära jästceller. Antonie Van Leeuwenhoek 2004, 85, 9–21. [CrossRef]

9. Jarauta, I.; Cacho, J.; Ferreira, V. Samtidiga fenomen som bidrar till bildandet av aromen av vin under lagring i ek: En analytisk studie. J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 4166–4177. [CrossRef]

10. Singleton, VL; Trousdale, E.; Zaya, J. Oxidation av viner. 1. Unga vita viner som periodvis exponeras för luft. Am. J. Enol. Vitic. 1979, 30, 49–54.