Ανάλυση και βελτιστοποίηση της διαδικασίας παλαίωσης του οίνου με τη φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού NMR
Authors: Αμαργιανιτάκη Μαρία 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή αναφέρεται στην μελέτη της διαδικασίας παλαίωσης του οίνου με τη χρήση της Φασματοσκοπίας NMR και της χημειομετρίας. Τα δείγματα οίνου που αναλύθηκαν προέρχονταν από γηγενείς ποικιλίες οινοστάφυλων της Κρήτης (Δαφνί, Βηλάνα-λευκά και Κοτσιφάλι, Μαντηλάρι-ερυθρά) και είχαν αποθηκευθεί για ωρίμανση σε περιέκτες διαφόρων τύπων (δεξαμενή inox, δεξαμενή με ρινίσματα δρυός), και σε βαρέλια (αμερικανική δρυς, γαλλική δρυς, καστανιά και ακακία). Οι αναλύσεις των οίνων με τη Φασματοσκοπία NMR πραγματοποιήθηκαν για δύο διαδοχικούς τρύγους (2012, 2013) και η διαδικασία της ωρίμανσης μελετήθηκε για χρονικό διάστημα παραμονής έως και 12 μήνες σε βαρέλι με τρίμηνη δειγματοληψία. Παράλληλα, αναλύθηκαν και δείγματα οίνων μετά την ωρίμανσή τους σε περιέκτες για διάστημα έως 12 μήνες και την παραμονή τους σε φιάλες για επιπλέον 12 μήνες.Η Φασματοσκοπία 1Η NMR χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση και τον ποσοτικό προσδιορισμό ενός μεγάλου αριθμού μη-πτητικών οργανικών ενώσεων (μεταβολιτών) του οίνου, στις οποίες περιλαμβάνονται οργανικά οξέα (γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ, πυροσταφυλικό οξύ, κιτρικό οξύ, μηλικό οξύ, ηλεκτρικό οξύ, κιτρομηλικό οξύ, φουμαρικό οξύ), σάκχαρα (α- και β-γλυκόζη, σουκρόζη, φρουκτόζη, τριαλόζη, γαλακτουρονικό οξύ), αμινοξέα (αλανίνη, προλίνη), αλκοόλες (μεθανόλη, γλυκερόλη ινοσιτόλη, ισοπεντανόλη, 1,3-προπανοδιόλη), φαινολικές ενώσεις (trans-καφταρικό οξύ, τυροσόλη, γαλλικό οξύ, 2-φαινυλοαιθανόλη, διϋδρορομπινετίνη, ρομπινετίνη), και άλλες ενώσεις (χολίνη, ουριδίνη, ουρακίλη, κυτοσίνη, τριγονελλίνη, ιστιδίνη, ακεταλδεΰδη).Η χημειομετρική ανάλυση των 1H NMR μεταβολομικών προφίλ των οίνων με τη βοήθεια πολυπαραμετρικών στατιστικών μοντέλων ανάλυσης έδειξε οτι μπορούν χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη μεταβολομικών μοντέλων NMR τα οποία α) διακρίνουν τις γηγενείς κρητικές ποικιλίες ανεξαρτήτως χρόνου ωρίμανσης και με πολύ ισχυρή προβλεπτική ικανότητα β) παραμετροποιούν την διαδικασία ωρίμανσης των οίνων για κάθε ποικιλία και προβλέπουν ικανοποιητικά την διάρκειά της σε περιέκτες, και γ) διακρίνουν τον τύπο του περιέκτη στον οποίο πραγματοποιήθηκε η ωρίμανση του οίνου, ιδιαίτερα στην περίπτωση των βαρελιών ακακίας και καστανιάς. Προτάθηκε η χρήση της φαινόλης διϋδρορομπινετίνης ως ιχνηλάτη ωρίμανσης σε βαρέλι ακακίας, και υπολογίστηκε η ταχύτητα εκχύλισής της από το βαρέλι στον οίνο για δύο διαδοχικούς τρύγους.Επιπλέον, αναπτύχθηκε μία νέα μέθοδος για τον ποσοτικό προσδιορισμό των πολυφαινολών του οίνου με την χρήση της Φασματοσκοπίας 31P NMR και 1Η ΝΜR, η οποία βασίστηκε στην εκχύλιση στερεάς φάσης για να επιτύχει την απομόνωση του φαινολικού κλάσματος του οίνου. Οι φαινολικές ενώσεις που ταυτοποιήθηκαν με αυτή τη μεθοδολογία στους οίνους ήταν οι φλαβονόλες (κερκετίνη, καμφερόλη, ρομπινετίνη), οι ανθοκυάνες (μαλβιδίνη, πεονιδίνη), οι φαινολικές αλκοόλες (τυροσόλη, 2-φαινυλοαιθανόλη), τα στιλβένια (cis-, trans-ρεσβερατρόλη), οι φλαβανόλες (κατεχίνη, επικατεχίνη), τα φαινολικά οξέα (trans-καφταρικό οξύ, καφεϊκό οξύ, πρωτοκατεχικό οξύ, γαλλικό οξύ, βανιλλικό οξύ, συριγγικό οξύ, trans-κουταρικό οξύ), ο φαινολικός εστέρας (γαλλικός αιθυλεστέρας) και η φλαβανονόλη (διϋδρορομπινετίνη). Η χημειομετρική ανάλυση των 1H και 31Ρ NMR φασματικών φαινολικών αποτυπωμάτων των οίνων με τη βοήθεια πολυπαραμετρικών στατιστικών μοντέλων ανάλυσης (PCA, OPLS-DA) έδειξε οτι αυτά υπερέχουν στην διάκριση μεταξύ των περιεκτών ωρίμανσης των οίνων.Τέλος, έγινε συσχέτιση των συγκεντρώσεων των μεταβολιτών που ταυτοποιήθηκαν με την Φασματοσκοπία NMR στους οίνους με τα αποτελέσματα της οργανοληπτικής εξέτασής τους από πάνελ επαγγελματιών γευσιγνωστών. Βρέθηκε εξαιρετική συσχέτιση του μεταβολικού προφίλ NMR τόσο με τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των οίνων (οξύτητα, γλυκύτητα, πικράδα, στυφάδα) κατά τον Α’ τρύγο, ιδιαίτερα με την γευσιγνωστική οξύτητα, και καλή συσχέτιση με τους βαθμούς (scores) που απέδωσε το πάνελ των επαγγελματιών γευσιγνωστών στους οίνους. Με την εφαρμογή της μεταβολομικής ανάλυσης των δεδομένων NMR εξετάστηκε η δυνατότητα συσχέτισης και πρόβλεψης των βέλτιστων οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των οίνων με βάση τις πειραματικές αναλυτικές και φασματοσκοπικές μετρήσεις και τα γευσιγνωστικά δεδομένα.