Metodologías analíticas para la determinación del contenido de ácidos grasos y aminoácidos durante la fermentación alcohólica del vino : aplicación de las espectroscopias IR-TF y RMN en combinación con métodos quimiométricos

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2019

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Universidad Técnica Federico Santa María
Universidad de Valparaíso

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Programa Conjunto Doctorado en Ciencias Mencion Quimica

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La fermentación alcohólica del vino es un proceso anaeróbico altamente complejo por su gran número de compuestos y reacciones bioquímicas involucradas. Debido a los múltiples factores que influyen en el transcurso de la fermentación, existe una gran variabilidad en el contenido de α-aminoácidos, ácidos grasos de cadena media (MCFA) y ácidos grasos de cadena larga insaturados (LCUFA). Por esta razón, es deseable conocer las concentraciones de estas sustancias ya que pueden ser variables críticas que no son consideradas durante el monitoreo de la fermentación. El contenido de ácidos grasos y α-aminoácidos no se determinan rutinariamente debido a que la cuantificación es realizada por cromatografía gaseosa (GC) y cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) respectivamente, involucrando tratamientos de muestra muy largos, análisis costosos y poco amigables con el medio ambiente. De aquí, nace la necesidad de desarrollar métodos alternativos eficientes y confiables que permitan conocer el contenido de estas sustancias. En la presente tesis se desarrollaron dos nuevas metodologías analíticas para la cuantificación de diversos componentes en la fermentación alcohólica del vino de la cepa Carménère. Para ello se emplearon distintas técnicas cromatográficas y espectroscópicas, con el objetivo de cuantificar MCFA, LCUFA y aminoácidos. Se desarrolló y validó la metodología analítica por GC-FID, para la identificación y cuantificación del contenido de MCFA como C6:0 (~ 0,61-47,55 mg/L), C8:0 (~ 0,56-87,59 mg/L), C10:0 (~ 0,39-84,73 mg/L), C12:0 (~ 0,32-8,75 mg/L) y LCUFA como C14:1 (~ 0,54- 9,91 mg/L), C16:1 (~ 0,51-45,78 mg/L), C18:1 (~ 0,44-26,96 mg/L), C18:2 (~ 0,50-62,17 mg/L), C18:3 (~ 0,46-25,24 mg/L) en mostos de fermentaciones normales y problemáticas. La determinación de estos compuestos en mostos en fermentación involucró dos pasos: la preparación de los metil ésteres de ácidos grasos por derivatización con BF3 y el análisis por GC-FID. Para algunos analitos, se encontraron por debajo de los límites de cuantificación del método. Por otro parte, se pudo identificar los MCFA y LCUFA mediante espectroscopia IR-TF en el rango medio (MIR) para mosto sintético y mosto real que incluye fermentaciones normales y problemáticas. Se evaluó dos formas de toma de muestra (seca y húmeda), las cuales no tuvieron diferencia en la información espectral entregada. Se desarrollaron los modelos de calibración y validación con la herramienta quimiométrica PLS, basados en determinaciones por IR-TF y GC-FID. Se aplicaron diferentes pretratamientos espectrales, que permitieron corregir efectos indeseados en los espectros. Los modelos desarrollados con mosto sintético en su forma húmeda y seca cumplieron los criterios de aceptación logrando una buena capacidad predictiva, con RMSEP (<12%) y R2 por encima de 0,990; mientras que, en muestras reales los modelos no fueron aceptables debido a la alta variabilidad en los valores de referencia. Se logró implementar y validar la metodología analítica por HPLC, en la modalidad de fase reversa y detección directa al UV a 280 nm, para la identificación y cuantificación de α-aminoácidos como ácido L-glutámico (~64,5-473,6 mg/L), L-arginina (~9,9-115,4 mg/L), DL-alanina (~3,7-104,9 mg/L), L-glutamina (~7,2-125,2 mg/L) en mostos de fermentaciones normales. No se pudo cuantificar la L-prolina. Se requirió un tratamiento previo de la muestra, derivatización con EMMDE. Se identificaron los α-aminoácidos (Ac. L-glutámico, L-arginina, DL-alanina, Lglutamina y L-prolina) mediante espectroscopia RMN de alta resolución de estándares de referencia, y se verificó la presencia de alanina y prolina en mostos de fermentaciones normales con la aplicación de la técnica TOCSY. Se desarrollaron modelos de calibración y validación con PLS, basados en determinaciones por RMN y HPLC-UV en mosto de fermentaciones normales. Los aminoácidos tuvieron errores de predicción muy por encima de lo esperado, excepto para la glutamina que tuvo RMSEP de 18,7% y R2 de 0,305.

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Auspiciador

Palabras clave

FERMENTACION, VINO, ACIDOS GRASOS, AMINOACIDOS, RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR

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