Clasificación varietal mediante el estudio de pentosas y hexosas a

CLASIFICACIÓN VARIETAL MEDIANTE EL ESTUDIO DE PENTOSAS Y HEXOSAS A
TRAVÉS DE CROMATOGRAFÍA DE INTERCAMBIO ANIÓNICO DE ALTA EFICACIA
ACOPLADA CON DETECCIÓN AMPEROMÉTRICA DE PULSOS
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Humberto Manzano . Raquel Romano , Luciana Garcia , Omar Bauzá , Lía Gerschenson
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Normas Analíticas Especiales, Subgerencia de Investigación para la fiscalización
Instituto Nacional de Vitivinicultura
San Martín 430-Ciudad- Mendoza (CP 5500)- Argentina [email protected]
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Departamento de Industrias, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires,
Ciudad Universitaria, Pabellón II, CP C1428EHATel.:54 11 45763449 y Consejo Nacional de
Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). e-mail: [email protected]
Resumen: Para demostrar de manera objetiva la autenticidad de los vinos
monovarietales comerciales de Argentina, se ha desarrollado un sistema analítico y
estadístico, mediante la elaboración de un banco de datos de vinos microvinificados de
origen indudable y el análisis de sus carbohidratos residuales, que permiten predecir la
pertenencia varietal.
En el presente trabajo se han podido diferenciar 4 variedades de vinos tintos cosecha
2010 identificando xilosa, arabinosa, ribosa, ramnosa, glucosa, fructosa y sacarosa
mediante análisis por Cromatografía de Intercambio Aniónico de Alta Eficacia (HPAEC),
acoplada con la Detección Amperométrica de Pulsos (PAD). Esta técnica permitió la
cuantificación directa de carbohidratos no derivatizados a niveles de picomoles con una
mínima preparación de muestra. Posteriormente mediante análisis estadístico
discriminante se creó un modelo de predicción, el que podrá ser aplicado a vinos
comerciales para su clasificación varietal.
Palabras claves: pentosas, hexosas, cromatografía iónica, HPAEC
ÉTUDE SUR LA CLASSIFICATION VARIÉTALE PAR PENTOSES ET LES HEXOSES
PAR ÉCHANGE D'ANIONS CHROMATOGRAPHIE COUPLÉE À HAUTE EFFICACITÉ
PULSE DÉTECTION AMPÉROMÉTRIQUE
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Humberto Manzano . Raquel Romano , Luciana Garcia , Omar Bauzá , Lía Gerschenson
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Normas Analíticas Especiales, Subgerencia de Investigación para la fiscalización
Instituto Nacional de Vitivinicultura
San Martín 430-Ciudad- Mendoza (CP 5500)- Argentina [email protected]
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Departamento de Industrias, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires,
Ciudad Universitaria, Pabellón II, CP C1428EHATel.:54 11 45763449 y Consejo Nacional de
Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). e-mail: [email protected]
Résumé: Afin de démontrer objectivement l'authenticité des vins de cépage commerciaux
de l'Argentine, a développé un système d'analyse et de statistiques, en développant une
1
base de données microvinificados vins d'une incontestable origine et l'analyse des
pentoses et les hexoses, qui membres de prévoir des variétés.
Dans le présent travail ont été distingués 4 différentes millésime 2010 des vins rouges
d'identifier le xylose, l'arabinose, le ribose, le rhamnose, le glucose, le fructose et le
saccharose par analyse par chromatographie de haute performance par échange d'anions
(HPAEC), couplé avec l'impulsion détection ampérométrique (PAD). Cette technique
permet une quantification directe des hydrates de carbone dérivés à des niveaux picomole
avec préparation de l'échantillon minimal. Plus tard, par l'analyse statistique discriminante
a créé un modèle de prédiction, qui peut être appliquée à la classification des vins
commerciaux variétale.
Mots-clés: pentoses, hexoses, chromatographie ionique, HPAEC
VARIETAL CLASSIFICATION STUDY BY PENTOSES AND HEXOSES THROUGH
ANION EXCHANGE CHROMATOGRAPHY COUPLED WITH HIGH EFFICIENCY
PULSE AMPEROMETRIC DETECTION
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Humberto Manzano . Raquel Romano , Luciana Garcia , Omar Bauzá , Lía Gerschenson
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Normas Analíticas Especiales, Subgerencia de Investigación para la fiscalización
Instituto Nacional de Vitivinicultura
San Martín 430-Ciudad- Mendoza (CP 5500)- Argentina [email protected]
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Departamento de Industrias, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires,
Ciudad Universitaria, Pabellón II, CP C1428EHATel.:54 11 45763449 y Consejo Nacional de
Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). e-mail: [email protected]
Abstract: To demonstrate objectively the authenticity of commercial varietal wines from
Argentina, an analytical and statistical system, has been developed by developing a
database of wines microvinificados of undoubted origin and analysis of pentoses and
hexoses, which allow us to predict varietal.
In the present work have been able to distinguish 4 different vintage 2010 red wines
identifying xylose, arabinose, ribose, rhamnose, glucose, fructose and sucrose by
chromatography analysis by High Performance Anion Exchange (HPAEC), coupled with
pulse amperometric detection (PAD). This technique allows direct quantification of
carbohydrates derivatized at picomole levels with minimal sample preparation. Later by
discriminant statistical analysis has created a model prediction, which can be applied to
commercial wine varietal classification.
Keywords: pentoses, hexoses, ion chromatography, HPAEC
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Introducción
La autenticidad de un alimento se puede definir como la concordancia existente
entre las propiedades del producto en sí mismo y las propiedades que el comprador
espera de él. Así, en un vino sería la concordancia entre las características del vino
contenido en la botella y las características, explícitas o no, que le atribuyen en la etiqueta
de la botella (variedad, origen geográfico, crianza, forma de elaboración, etc.). Estas
características aumentan el valor agregado del producto y, por esta razón, son
susceptibles de adulteraciones que implican graves perjuicios económicos para el
consumidor.
El avalar analíticamente la procedencia de origen de la materia prima y el producto
final, implica garantizar la trazabilidad, la seguridad alimentaria y la calidad(1).
En este marco, se hace necesario la implementación de sistemas analíticos para el
reconocimiento de la pertenencia y clasificación varietal.
Está comprobado que las técnicas de las huellas digitales basadas en la
composición química y el análisis estadístico multivariado de resultados analíticos puede
usarse para la identificación y clasificación de productos agrícolas específicos de acuerdo
a la variedad de origen (2). Estos métodos asumen que la identificación de los compuestos
químicos expresan no solo las características analíticas intrínsecas sino también las
contribuciones atribuidas al suelo, clima y variedad. En este trabajo se propone un
procedimiento que mediante la determinación de los azúcares residuales, y la aplicación
del análisis multivariado particularicen su origen varietal.
Los azúcares reductores del vino son hexosas (en particular glucosa y fructosa) y
pentosas (principalmente arabinosa y xilosa y en menor proporción galactosa, manosa,
celobiosa, rafinosa, arabinosa, ramnosa, xilosa y ribosa). Las pentosas no son
fermentecibles por las levaduras, pueden variar de 0,4 a 2 g/l y la manera adecuada de
comprobar que ha fiinalizado la fermentación es cuantificando glucosa/fructuosa(3).
En la actualidad, analíticamente, en el caso de vinos procedentes de uvas tintas,
se analiza el perfil de antocianos y de ácido shikimico, para clasificar los vinos de acuerdo
con su procedencia varietal, mediante análisis por cromatografía líquida de alta precisión
(HPLC)(4).
La posibilidad de poder sumar variables clasificadoras para diferenciar y
caracterizar varietalmente vinos tintos monovarietales, mediante el análisis del perfil de
azúcares de acuerdo al año de elaboración, por cromatografía iónica otorgaría una
herramienta objetiva de evaluación de los vinos.
Las variedades analizadas fueron Cabernet Sauvignon, Malbec, Tempranillo y
Syrah. Se utilizó una base de datos, a partir de microvinificaciones de vinos tintos de
variedad ampelográficamente certificadas, con el objetivo de establecer para cada una de
ellas la pertenencia a la variedad que le dió origen. Se obtuvieron resultados aceptables.
Materiales y Métodos
Materiales
Muestras de uva de origen indudable de la variedad Cabernet Sauvignon, Malbec,
Tempranillo y Syrah, microvinificadas en forma tradicional estandarizada.
3
Métodos
Determinación analítica
Análisis por Cromatografía de Intercambio Aniónico de Alta Eficacia (HPAEC),
acoplada con la Detección Amperométrica de Pulsos (PAD), con las siguientes
condiciones:
Columna: tipo poliestireno divilbenceno sulfonada con aminas cuaternaria de 240 mm de
largo, 4 mm de diámetro y 5µm de diámetro.
Precolumna intercambiadora aniónica y entrampadora de aminoácidos.
Horno: 30ºC.
Presión de trabajo: 1700 psi.
Inyección: 10 μl.
Detector: amperométrico de pulsos.
Colección de datos: 1 Hz.
Electrodo de referencia: pH/Ag/ClAg.
Rango de pH de trabajo: 10 a 13.
Fase Móvil: Agua, Hidróxido de Sodio, Acetato de Sodio y Clorhídrico con gradiente de
elución inicial de 90:10 Agua- Hidróxido de Sodio.
Flujo: 0,25 ml/min.
Determinación estadística
Mediante el paquete estadístico Stat Graphics Centurión XV se realizó el estudio
de Análisis Discriminante, el cual se puede considerar como un análisis de regresión
donde la variable dependiente es categórica (variedad) y tiene como categorías a cada
uno de los cuatro grupos; a su vez las variables independientes (carbohidratos residuales)
son continuas y determinan a qué grupos pertenecen los objetos. Se pretende encontrar
las variables que mejor discriminen o distingan a los objetos.
Se utilizó la base de datos para establecer en cada una de ellas la pertenencia o
no a la variedad de origen.
Se otorgaron a todas las variables las mismas probabilidades de discriminación.
Resultados
Este procedimiento fue diseñado para desarrollar un conjunto de funciones
discriminantes, el cual puede ayudar a predecir VARIEDAD con base en los valores de
otras variables cuantitativas. Cincuenta y tres casos fueron utilizados para desarrollar un
modelo que discrimine entre los cuatro niveles de VARIEDAD. Diez variables predictoras
fueron introducidas. Las dos funciones discriminantes con valores-P menores que 0.05
son estadísticamente significativas con un nivel de confianza del 95.0% como se observa
en Tablas 1, 2 y 3.
Variable de clasificación: VARIEDAD
Variables independientes: ARABINOSA
FRUCTOSA
GLUCOSA
DESCONOCIDO
DESCONOCIDO
4
RAMNOSA
RELACIÓN G/F
RIBOSA
SACAROSA
XILOSA
Número de casos completos: 53
Número de grupos: 4
Tab. 1 Funciones discriminantes
Función
Discriminante
1
2
3
Eigenvalor Porcentaje
Relativo
5.81829
78.23
1.33811
17.99
0.280724
3.77
Correlación
Canónica
0.92376
0.75651
0.46818
Tab. 2 Funciones derivadas
Funciones
Derivadas
1
2
3
Lambda
de Wilks
0.0489783
0.333948
0.780808
Chi-Cuadrada
135.7370
49.3546
11.1341
GL
30
18
8
Valor-P
0.0000
0.0001
0.1942
Tab. 3 Porcentaje de casos correctamente clasificados: 96.23%
Actual
VARIEDAD
CABERNET
SAUVIGNON
Tamaño Predicho
de
CS
Grupo
24
24
MALBEC
22
SYRAH
2
TEMPRANILLO
5
(100.00%)
0
(0.00%)
0
(0.00%)
0
(0.00%)
VARIEDAD
MALBEC
SYRAH
TEMPRANILLO
0
0
0
(0.00%)
20
(90.91%)
0
(0.00%)
0
(0.00%)
(0.00%)
2
(9.09%)
2
(100.00%)
0
(0.00%)
(0.00%)
0
(0.00%)
0
(0.00%)
5
(100.00%)
En la Fig. 1 de funciones discriminantes se observa que existen diferencias
significativas entre los vinos provenientes de vinos monovarietales Cabernet Sauvignon,
Malbeck, Syrah y Tempranillo.
5
Gráfica de Funciones Discriminantes
6.6
VARIEDAD
CABERNET SAUVIGNON
MALBEC
SYRAH
TEMPRANILLO
Centroides
Función 2
4.6
2.6
0.6
-1.4
-3.4
-3.9
-1.9
0.1
2.1
Función 1
4.1
6.1
Fig. 1: Diferenciación de vinos monovarietales
Conclusión:
Se concluye que fue posible diferenciar con una probabilidad total del 96,23%
vinos monovarietales de las variedades estudiadas el análisis de sus azúcares residuales
por cromatografía iónica y análisis discriminante.
Por lo tanto, sería posible su inclusión dentro de los sistemas analíticos de
antocianos, aminoácidos, cationes y aniones para lograr la diferenciación completa de las
variedades implicadas en el presente estudio.
Bibliografía
1.
2.
3.
4.
Ley General de Vinos Nº 14.878.
Douglas G. A., J Martin B.: “Comparing several groups using Analysis of variance” BMJ; 312 pp. 1472
a 1473. (1996)
http://www.accuvin.com/SpanishHomePage.html
Resolución C23/2006 Instituto Nacional de Vitivinicultura (INV).
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