Un vino con mucha química

El grupo de investigación al que pertenezco (http://www.unirioja.es/gsoe/) tiene una trayectoria de 20 años en síntesis y análisis estructural de unas moléculas llamadas glicopéptidos de lo que habrá que hablar en alguna otra entrada del Blog. Sin embargo se han hecho unas cuantas incursiones en temáticas más aplicadas. Hace unos años, dada nuestra familiaridad con la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), y leyendo diversos artículos sobre la capacidad de la técnica en el análisis de alimentos, decidimos abordar el estudio del vino a través de esa técnica. Ya no nos podrán decir que siendo químicos en La Rioja no investigamos sobre temas enológicos!!   

Equipo de RMN

La RMN, hasta la fecha, ha sido una técnica fundamentalmente estructural y que ha servido a los químicos para confirmar los compuestos sintetizados en el laboratorio o a descubrir numerosas estructuras procedentes de productos naturales. En este terreno, uno de los hitos más destacables y que muestra la potencia de la técnica, es la elucidación de la estructura tridimensional de proteínas. Pero, ¿puede la RMN ser empleada como una técnica de análisis cuantitativo y/o cualitativo. Evidentemente, sí. La información y la calidad de la misma, que podemos sacar de la RMN es muy superior a otras técnicas, pero actualmente es una técnica demasiado cara e inaccesible a empresas de tamaño medio o pequeño.

Sin embargo, sabíamos en aquel momento, y así esta sucediendo, que las compañías que comercializan este instrumental, intentarían eliminar este cuello de botella que suponía su elevado coste de compra y de mantenimiento. 

Hacer un análisis de una muestra de vino mediante RMN es sencillo. Se precisa poca muestra (unos 0,6 mL), un tiempo de preparación de la misma escaso y un tiempo de adquisición del experimento que puede variar entre unos minutos y una hora en función de la información que queramos sacar.

¿Y que información hemos sido capaces de extraer de un espectro de RMN de vino? Fundamentalmente tres tipos de información:

Por un lado, información cuantitativa de los principales metabólicos que están o se generan en el proceso de elaboración del vino. Mediante la utilización de un patrón externo hemos sido capaces de determinar la concentración de etanol, ácido málico, ácido láctico, ácido acético, ácido succínico y aminoácidos como alanina, prolina y arginina. Incluso se puede llegar a cuantificar compuestos más minoritarios como el ácido gálico o el resveratrol. Y lo más importante, todos estos compuestos se determinan realizando un único experimento. De esta forma hemos podido realizar el seguimiento de las fermentaciones alcohólica y maloláctica de forma rápida y efectiva.

Por otro lado, y asistidos por medios quimiométricos, se puede obtener información tan interesante e importante como la diferenciación de las añadas de un vino de la misma bodega e incluso la diferenciación de diferentes terroirs dentro de la una denominación de origen tan pequeña como La Rioja. En este último caso, empleando como biomarcadores dos alcoholes superiores (con más carbonos que el etanol), hemos podido diferenciar vinos procedentes de Arnedo, Alcanadre, Arenzana de Abajo, Navarrete, Haro, San Asensio, Uruñuela y Labastida. Nada se escapa a la RMN, abriendo un campo enorme para la protección de importantes denominaciones de origen como la DOC Rioja.

Y por último, el empleo de compuestos marcados isotópicamente con carbono 13 nos está permitiendo estudiar el metabolismo de determinados aminoácidos en los procesos de fermentación alcohólica y maloláctica. En concreto hemos estudiado el metabolismo de aminoácidos como la fenilalanina, la leucina e isoleucina. Todos se consumen al 100% en las primeras etapas de la fermentación alcohólica dando diferentes alcoholes superiores que son responsables de algunos aromas del vino. Esto último se sabía, lo que se desconocía es que el aminoácido era consumido por completo en las primeras etapas de la fermentación alcohólica. Actualmente estamos estudiando el metabolismo de un importante aminoácido como la histidina, responsable de la histamina, una amina cuya presencia en el vino se quiere evitar.

Todo esto demuestra la enorme potencialidad de la RMN en el mundo de la alimentación y en concreto en el mundo de la enología. Este proyecto ha sido posible fundamentalmente por la ayuda de proyectos de investigación básica y diferentes proyectos otorgados por el Instituto de Estudios Riojanos. Las muestras empleadas fueron recogidas de diferentes cooperativas, que con la ayuda del consejo regulador, no sin antes, patearnos una a una vendiendo la bondad del proyecto.  

En estos momentos la compañía Bruker esta comercializando un equipo de RMN específico para enología. Todo este trabajo ha dado como resultado la tesis doctoral de Eva López Rituerto, sin cuyo entusiasmo hubiera sido imposible llevar a buen puerto está investigación. La propia compañía Bruker ha estado interesada en el trabajo, y la tesis doctoral ha sido premiada por el Grupo de Especializado de RMN de la Real Sociedad Española de Química. El paso a aplicaciones más concretas y a un mayor interés del mundo enológico solo el tiempo lo dirá.

Más información:

http://www.bruker.com/winescreener

J. Agric. Food Chem., 2006, 54 (13), 4715–4720.

J. Agric. Food Chem., 2009, 57 (6), 2112–2118.

J. Agric. Food Chem., 2010, 58 (8), 4923–4927.

J. Agric. Food Chem., 2012, 60 (13), 3452–3461.