New approaches for understanding the formation of mouthfeel properties in wines and grapes stars

Resumen

Resulta de gran interés para el sector vitivinícola lograr comprender los factores que incrementan la aceptabilidad del producto por parte del consumidor. La identificación de estos factores proporcionará a la industria herramientas útiles para aumentar la aceptación de nuestros vinos y así añadir valor a los mismos. El grado de aceptabilidad y satisfacción del consumidor está directamente relacionado con la percepción de la calidad. La percepción de la calidad es una variable multidimensional, que comprende tanto factores intrínsecos (propiedades organolépticas) como extrínsecos (diseño de la etiqueta, envase...) del producto, cuya interacción con el consumidor y sus características (por ejemplo: nivel de conocimiento sobre el producto o cultura) dan lugar a la formación de la calidad percibida. Las propiedades intrínsecas, especialmente el sabor (flavour en inglés), tienen un papel muy importante en la formación de la calidad, especialmente en situaciones de recompra. El sabor es el resultado de la integración de los estímulos aromáticos, del gusto y de las sensaciones mediadas por el nervio trigémino (sensaciones táctiles en la boca). En la última década se ha producido un aumento significativo en el interés por comprender la formación del sabor, lo que implica comprender cómo se produce esa integración multisensorial tanto a nivel perceptivo como cognitivo. Entre los sentidos involucrados en el sabor (olfato, gusto, sensación táctil), la formación de las sensaciones táctiles es en general la menos entendida, lo que es especialmente importante en el caso del vino. La percepción de las propiedades táctiles ocurre principalmente en la cavidad oral, donde tienen lugar procesos mecánicos y químicos. Hasta la fecha, a pesar de los avances en el análisis químico instrumental, las propiedades gustativas (acido, dulce, amargo, salado y umami) y sensaciones táctiles en boca de los alimentos en general y del vino en particular, solo pueden ser determinadas mediante estrategias sensoriales. Estas técnicas permiten obtener descripciones de los productos e identificar las diferencias que existen entre ellos. Esta información es de gran interés para la industria, ya que ayuda a aumentar la comprensión sobre los factores que hacen que incremente la preferencia del producto por parte del consumidor y la calidad percibida del mismo, y puede ser empleada en el desarrollo de nuevos productos, así como en el desarrollo de estrategias de control de calidad, entre otros. Sin embargo, resulta difícil obtener un perfil sensorial completo en términos de las propiedades táctiles en boca del vino. Esta dificultad reside en el hecho de que los compuestos que originan estas propiedades en su mayoría son desconocidos. Lo que a su vez genera una falta de un adecuado vocabulario estandarizado que describa objetivamente las dimensiones de las sensaciones táctiles del vino, lo que definitivamente dificulta el estudio y por ende la comprensión de los mecanismos que originan estas sensaciones. En este contexto, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido aumentar el conocimiento sobre la formación de las propiedades táctiles en boca y los compuestos y parámetros químicos que conducen y modulan esta percepción en vinos y uvas. Para lograr tal objetivo, se trabajó bajo la premisa de que la comprensión de las sensaciones táctiles en boca inducidas por los vinos debe abordarse combinando estrategias tanto sensoriales como químicas. Así en primer lugar (primera sección), se desarrolló una estrategia química sensorialmente dirigida para la obtención de fracciones inodoras con propiedades de gusto y táctiles consistentes. Las fracciones procedentes de tres vinos fueron analizadas sensorialmente mediante diferentes técnicas sensoriales: tarea de clasificación, técnica de rejilla, triangulación y Rate-All-That-Apply (RATA) con expertos en vino. El resultado más sorprendentemente, fueron las propiedades sensoriales de la fracción antociánica (conteniendo antocianos y derivados), que fue especialmente descrita como seca, amarga y persistente al igual que el vino original. Además, aproximación permitió generar una lista de 18 términos relacionados con las propiedades táctiles y se empleó con éxito en la descripción de vinos y fracciones mediante análisis RATA. A continuación, esta metodología senso-química fue aplicada en el estudio del “carácter verde” de vinos tintos. Al comienzo de este estudio el “carácter verde” era un término mal definido y que a priori los enólogos declaraban que era una sensación ligada a las sensaciones táctiles y al gusto de ciertos vinos tintos. Los enólogos anotaban que se trataba de una sensación que estaban observando recurrentemente en sus vinos asociada al cambio climático y que estaba generando una depreciación de sus productos. Con el objetivo de identificar compuestos o grupos de compuestos responsables de esta sensación, en primer lugar, se abordó el estudio de la definición de este descriptor mal definido. Así, el “carácter verde” resultó ser un término multidimensional asociado a dimensiones tanto de aroma como de gusto y sensaciones táctiles en boca, que efectivamente estaba negativamente correlacionada con la preferencia de los vinos. A continuación, siguiendo con la estrategia de la sección I, se obtuvieron diferentes fracciones inodoras de vinos con alto y bajo carácter verde. Uno de los resultados más destacados, fue que la fracción antociánica (libre de taninos) de uno de los vinos con puntuación especialmente alta para el término “verde”, resultó especialmente “adherente”. Dicha fracción, fue sugerida como responsable del carácter verde en ese vino. Estos resultados en línea con los obtenidos en la sección I, sugirieron que las antocianos y derivados podían estar implicados en la formación y modulación de ciertas propiedades táctiles de algunos vinos tintos. Para ahondar en el estudio de las propiedades sensoriales de la fracción antociánica se realizó un estudio a gran escala (considerando 42 vinos tintos). Dos fracciones diferentes obtenidas de vinos sensorialmente diferentes (las mismas fracciones aisladas en la sección I), que contenían taninos o antocianos, respectivamente, fueron analizadas química y sensorialmente en términos de gusto y sensaciones táctiles en boca. Los resultados confirmaron la actividad sensorial de las fracciones antociánicas estudiadas, que variaron significativamente en los términos: amargor, sequedad, granulosidad y cuerpo entre las fracciones derivadas de los vinos estudiados. El estudio de las propiedades táctiles de los vinos tintos requiere considerar los taninos (este trabajo se centra principalmente en los taninos condensados, flavanoles polimerizados también conocidos como proantocianidinas). La literatura es congruente respecto a la actividad sensorial de estos compuestos, afirmando que son los principales responsables de la astringencia del vino. La modulación de esta sensación durante la maduración de la uva y el envejecimiento del vino es ampliamente reconocida. Sin embargo, la correlación de los cambios que ocurren en la composición química durante la maduración de la uva y el envejecimiento del vino y los cambios sensoriales que se producen, siguen siendo relativamente desconocidos. Con el fin de aumentar el conocimiento en este campo, se analizó el efecto de la madurez de la uva y el aporte de oxígeno en las propiedades tanto del sabor como táctiles de uvas y vinos tintos. En lo que se refiere a la madurez de la uva, ésta representa un factor importante que determina la composición de la uva y en consecuencia las propiedades sensoriales de los vinos elaborados con dichas bayas. El estudio consistió en la elaboración de un total de 21 vinos (7 vinos en triplicado) con uvas de la variedad Moristel. Estas uvas fueron vendimiadas en diferentes puntos de madurez (cada punto separado por una o dos semanas) en dos parcelas de muy diferentes características. Los resultados del estudio mostraron que la madurez de la uva generó efectos sensoriales significativos sobre la astringencia del vino y en los aromas frutales de los vinos (‘fruta negra’, ‘fruta roja’ y ‘pasas’). Un importante resultado constatado en este estudio está relacionado con el hecho de que uvas vendimiadas de manera temprana, incluso con tan solo una semana de antelación respecto al punto óptimo (definido como aquel en que se obtienen máximos valores de aromas a frutas rojas y negras y una astringencia moderada en los vinos) han dado lugar a vinos con mayores niveles de aldehídos de oxidación (acetaldehído, metional, fenilacetaldehído e isoaldehídos). Estas notas de oxidación están relacionadas con los menores niveles de ciertos polifenoles capaces de reaccionar con los aldehídos citados, denominados en trabajos previos como ARPs (aldehyde-reactive polyphenols). Una conexión está también apoyada por las correlaciones negativas encontradas entre los aldehídos implicados y varios parámetros relacionados con los polifenoles (IPT, concentración de taninos o pigmentos). En cuanto al efecto que el envejecimiento oxidativo y reductivo, claves en la elaboración de vinos más longevos, tiene sobre la composición química y las sensaciones en boca (sensaciones táctiles y gusto), este ha sido estudiado empleando un vino tinto joven y sus fracciones fenólicas, en ausencia y presencia de oxígeno. El consumo de oxígeno se midió mediante un método no invasivo basado en luminiscencia, con el fin de aumentar el conocimiento sobre el consumo de oxígeno de los diferentes compuestos del vino. Paralelamente, réplicas de las mismas muestras se mantuvieron en anoxia (no oxigenadas). Después de la exposición al oxígeno, todas las muestras se mantuvieron dentro de la cámara anóxica (en ausencia de oxígeno). Los análisis tanto químicos como sensoriales se llevaron a cabo a dos tiempos distintos, 6 semanas después la oxigenación y 24 semanas después. Mediante el análisis químico de las muestras, se ha puesto de manifiesto un importante efecto modulador de la composición fenólica no tánica (flavanoles, flavonoles, antocianos y pigmentos derivados) sobre la alta actividad tánica (medida como la variación de entalpía de interacción entre las proantocianidinas y una superficie hidrofóbica) manifestada por la fracción tánica del vino, de tal forma que esta puede ser reducida por simple adición de los compuestos fenólicos no tánicos. En cuanto al estudio del consumo de oxígeno, los resultados mostraron que la presencia o ausencia de manganeso puede marcar diferencias en la velocidad de consumo de oxígeno de fracciones con la misma composición fenólica. Del estudio del efecto del oxígeno sobre los parámetros químicos analizados, cabe destacar que mientras el envejecimiento oxidativo induce un incremento en el parámetro de actividad tánica, el envejecimiento anóxico, tanto en muestras oxigenadas como no oxigenadas, induce cambios en la estructura de los taninos aumentando el % de prodelfininidas. En cuanto a los cambios sensoriales en boca debidos al oxígeno, los cambios más significativos relacionados con las propiedades táctiles evaluadas se observaron en las fracciones que contienen proantocianidinas, en muestras evaluadas después de 6 semanas de consumo de oxígeno. Estas diferencias sensoriales entre muestras no oxigenadas y oxigenadas desaparecen después de que ambas muestras son envejecidas en condiciones anóxicas. El estudio de las propiedades táctiles en boca del vino y los compuestos implicados en éstas, se amplió al estudio de las fracciones fenólicas de la uva. Este estudio es de gran importancia ya que los compuestos fenólicos presentes en los vinos tienen su origen en la uva. Los compuestos fenólicos de la uva se extraen principalmente de los hollejos y pepitas durante los procesos de maceración y fermentación. En este contexto, se obtuvieron un total de 31 extractos de uva y posteriormente se caracterizaron sensorial (mediante estrategias no verbales y verbales, ésta última desarrollada en esta tesis) y químicamente dirigida (es decir, cuantificación de compuestos conocidos). Los resultados mostraron diferencias sensoriales significativas entre los 31 extractos polifenólicos de uva. Las variables sensoriales se predijeron a partir de los parámetros químicos mediante regresión PLS. La actividad y concentración de los taninos junto con el grado medio de polimerización de los mismos, resultaron ser buenos predictores de la sensación de sequedad, mientras que la concentración de los pigmentos poliméricos capaces de precipitar con ovoalbúmina, parece estar involucrada en la percepción "adherente" y los flavonoles en el sabor "amargo”. Estos resultados aumentan el conocimiento sobre las propiedades de la uva y proponen esta metodología para inferir la calidad de la uva. Finalmente, se desarrollaron y aplicaron análisis cromatográficos no dirigidos con el objetivo de identificar marcadores moleculares que pueden generar sensaciones táctiles en la boca. Esta metodología supera las principales limitaciones que presentan las técnicas instrumentales dirigidas clásicas ya que permiten considerar tanto metabolitos desconocidos como los que se encuentran en bajas concentraciones y que, sin duda, pueden desempeñar un papel determinante en la formación de las propiedades táctiles en boca. Para este estudio, se caracterizaron sensorialmente un total de 42 vinos y su perfil metabolómico fue obtenido mediante análisis no dirigido empleando la técnica instrumental UPLC-HRMS-QTOF. Los resultados de este estudio, permitieron obtener modelos de regresión PLS muy satisfactorios prediciendo variables sensoriales a partir de parámetros químicos. Entre los marcadores encontrados están los derivados de flavanoles sulfonados, los cuales, de acuerdo con los PLS obtenidos, están implicados en la reducción de la sensación táctil de sequedad del vino. De manera similar, los resultados sugieren que los aminoácidos y péptidos están involucrados en la modulación de los atributos sequedad y graso. Además, se pudo confirmar el papel sensorial de las antocianos y sus derivados en la percepción del gusto y las sensaciones táctiles en boca de los vinos tintos. Estos resultados establecen las bases para formular diferentes hipótesis relacionadas con la actividad sensorial de diferentes compuestos de los vinos tintos y cuya implicación en el gusto y las sensaciones táctiles en boca se confirmarán con estudios de reconstitución. Los resultados de esta tesis doctoral muestran como diferentes estrategias que acoplan las técnicas químicas con las sensoriales han demostrado ser efectivas en el estudio de diferentes conceptos enológicos (“carácter verde”, madurez o envejecimiento oxidativo), y han permitido ampliar el conocimiento sobre las propiedades del gusto y táctiles en boca generadas por los vinos. Así, el desarrollo de un amplio y bien definido vocabulario sensorial relacionado con las sensaciones táctiles de los vinos en la sección 1, ha permitido profundizar en el estudio de los compuestos y/o factores causantes de las diferentes sensaciones percibidas mediante el desarrollo de modelos matemáticos. Además, ha sido demostrada su capacidad discriminante al aplicarse tanto en vino, como en fracciones polifenólicas obtenidas de uvas y vinos. Si bien las estrategias desarrolladas durante esta tesis doctoral, que emplean métodos químico-sensoriales junto con técnicas instrumentales tanto dirigidas como no dirigidas, han mostrado resultados satisfactorios, todavía tienen limitaciones y el desarrollo de nuevas herramientas analíticas es un factor clave para el éxito en la comprensión de propiedades del gusto y las sensaciones táctiles. La determinación de la estructura molecular de los compuestos implicados en el gusto y las sensaciones táctiles se plantea como un gran reto que es fundamental para poder comprender plenamente su papel. En este contexto, técnicas como voltamperometría y espectrofluorometría, podrían aumentar la variedad de atributos sensoriales satisfactoriamente modelados.