Influencia de la composición química en las propiedades espumantes de vinos blancos y rosados espumosos

El vino espumoso natural elaborado siguiendo el método tradicional sufre una segunda fermentación en botella y posterior crianza sobre lías durante al menos nueve meses desde el tiraje hasta el degüello, que es el tiempo mínimo legal establecido para vinos espumosos de calidad (Reglamento CE No 606/2009).

Una de las características más apreciadas de un vino espumoso es la calidad de su espuma, definida por los conceptos de espumabilidad, o cantidad de espuma producida, y de persistencia de la espuma, o tiempo de estabilidad. Una espuma de calidad se define como aquella que causa una liberación lenta de CO₂ desde el fondo del líquido, con la formación de rosarios, con pequeñas burbujas que contribuyen a la formación de una corona en la superficie del vino, cubriéndola completamente con burbujas de dos o tres hileras de profundidad [1]. La presencia de una sobrepresión de CO₂ en el interior de la botella y de compuestos tensoactivos en el vino capaces de formar una interfase líquido-gas que dé a la burbuja su individualidad, son requerimientos indispensables para la formación y la estabilidad de la espuma [2]. La estabilidad de la espuma, es decir, la vida de las burbujas, depende de factores que afectan al espesor de la película que rodea al gas. Esos factores son principalmente el drenaje de líquido entre burbujas, que elimina la interfase líquido-gas, la fusión entre burbujas o coalescencia y el tamaño de éstas. También influyen variables como las características físicas del medio líquido, en especial, la viscosidad, que depende de la composición del vino y la tensión superficial, la cual disminuye con la presencia de moléculas tensoactivas [2].

Las espuma ha merecido una especial atención y ha sido objeto de diferentes estudios científicos encaminados a detectar los compuestos que afectan a las propiedades espumantes, aunque aún existe desconocimiento sobre cuáles son los que influyen en la formación y estabilidad de la espuma. De todos los compuestos que presentan características tensoactivas, las proteínas han sido las macromoléculas más estudiadas en cuanto a su relación con las propiedades espumantes de los vinos espumosos. De hecho, muchos estudios indican una influencia positiva entre la concentración de proteínas del vino y la espumabilidad, aunque su influencia en la estabilidad de la espuma ha mostrado resultados contradictorios [3-8]. Entre las glicoproteínas del vino, las manoproteínas liberadas por la levadura durante la fermentación y crianza sobre lías han sido identificadas como las macromoléculas que más influyen en las propiedades espumantes de los vinos espumosos [3,9-11], concretamente, las manoproteínas parecen estar implicadas en la estabilidad de la espuma [5]. Sin embargo, no existen estudios que evalúen la influencia de otras glicoproteínas del vino en sus propiedades espumantes. Aunque el efecto de los aminoácidos libres en la calidad de la espuma ha sido menos estudiado que el de las proteínas, se ha observado una influencia positiva en la espumabilidad [12], sin embargo no se conoce su efecto en la estabilidad de la espuma. Finalmente, debido a la elevada reactividad de los compuestos fenólicos, algunos autores han intentado conocer su influencia en la calidad de la espuma en disoluciones modelo, mostos y vinos base, obteniéndose resultados contradictorios [7, 13-17].

Por último, es importante señalar que el comportamiento de la espuma resulta de la interacción sinérgica entre las diferentes moléculas del vino, las cuales debido a la agregación o a la formación de complejos podrían modificar sus propiedades tensoactivas. Por esta razón, y para determinar qué compuestos afectan la calidad de espuma de los vinos espumosos, es necesario evaluar tantos compuestos juntos como sea posible. Teniendo en cuenta lo anterior, se determinó la influencia de los polisacáridos, los polifenoles y las sustancias nitrogenadas en las características espumantes de vinos blancos y rosados espumosos a los nueve meses de crianza sobre lías.

Elaboración de los vinos base y vinos espumosos

Se elaboraron diferentes vinos espumosos siguiendo el método tradicional. Los vinos espumosos blancos monovarietales se elaboraron con las variedades de uva Verdejo y Viura de la Denominación de Origen (DO) Rueda, Malvasía de la DO Toro, Albarín de la DO Tierras de León y Godello de la DO Bierzo. Los vinos espumosos rosados monovarietales se elaboraron con las variedades de uva Prieto picudo de la DO Tierras de León, y Tempranillo y Garnacha de la DO Cigales. En el caso de la variedad Garnacha, se estudiaron dos parcelas. Los vinos fueron elaboraron en la Estación Enológica de Castilla y León situada en Rueda (Valladolid) bajo las mismas condiciones de vinificación durante 3 consecutivas campañas. La toma de muestras se realizó después de nueve meses de crianza sobre lías en botella.

Medida de las propiedades espumantes

La calidad de la espuma de los vinos, definida por la espumabilidad (HM, altura máxima de la espuma después de la inyección de CO₂; y HS, altura a la cual estabiliza la espuma durante la inyección de CO₂) y la estabilidad de la espuma (TS, tiempo necesario para la desaparición completa de la espuma cuando se para la inyección de CO₂) fue determinada por el método Mosalux [18].

Análisis de compuestos fenólicos monómeros

La identificación y cuantificación de antocianos, ácidos hidroxicinámicos, ácidos hidroxibenzoicos, flavonoles y flavan-3-oles se realizó por cromatografía líquida de alta presión con detector de fila de diodos (HPLC-DAD) [19].

Análisis de proantocianidinas

Las muestras de vino se fraccionaron por cromatografía de permeación en gel a baja presión (GPC) [20], posteriormente se hidrolizó la fracción rica en taninos en presencia de floroglucinol y se analizaron las rupturas (o aductos de floroglucinol) por HPLC-DAD [21].

Análisis de polisacáridos

Los polisacáridos fueron extraídos de las muestras por precipitación con etanol/ácido. Para la cuantificación de las distintas familias de polisacáridos, los residuos glicosídicos de cada polisacárido se identificaron y cuantificaron por GC-MS de sus trimetilsilil-eter-O-metil glicósidos previa metanolisis ácida y derivatización de la muestra [22]. Las distintas familias de polisacáridos se estimaron a partir de su composición individual de residuos glicosilados.

Análisis de aminoácidos y aminas biógenas

El contenido de aminoácidos y aminas biógenas se determinó simultáneamente mediante HPLC-DAD [23].

Análisis estadístico

Se aplicó Correlación de Pearson para relacionar los parámetros instrumentales de la espuma (HM, HS, y TS) con la composición química de los vinos. Se aplicó el análisis de Regresión Lineal Múltiple con el fin de desarrollar un modelo para explorar y cuantificar la relación entre las propiedades espumantes (variables cuantitativas: HM, HS, y TS) y las variables independientes o predictoras (composición química del vino). Estos análisis estadísticos se llevaron a cabo usando el programa estadístico SPSS 13.0 (SPSS Inc., Chicago, USA).

Influencia de la composición química global en las propiedades espumantes de los vinos espumosos

La tabla 1 muestra los coeficientes de correlación (r) y nivel de significancia (p) entre los parámetros que determinan las propiedades espumantes (HM, HS, TS) y la composición global de los vinos espumosos.

Tabla 1. Coeficientes de correlación (r) y nivel de significancia (p) entre los parámetros que determinan las propiedades espumantes (HM, HS, TS) y la composición global de los vinos espumosos. Los niveles de significancia (p < 0,05) se indican en negrita.

^aEspumabilidad, HM (altura máxima de la espuma después de la inyección de CO₂) y HS (altura a la cual estabiliza la espuma durante la inyección de CO₂) y estabilidad de la espuma, TS (tiempo necesario para la desaparición completa de la espuma cuando se para la inyección de CO₂).

^bCoeficientes de correlación y nivel de significancia evaluados en vinos espumosos rosados.

El contenido en fenoles totales no mostró correlación con ninguna propiedad espumante. Sin embargo, las distintas familias de antocianos tuvieron elevadas correlaciones positivas con los parámetros de espumabilidad HM y HS, no observándose ninguna correlación con el tiempo de estabilidad de la espuma (TS). Las correlaciones más elevadas, con valores entre 0,882 y 0,961, se obtuvieron entre los antocianos monómeros y la altura máxima de la espuma (HM). Entre las distintas familias de antocianos, los antocianos no acilados mostraron las mayores correlaciones con los parámetros de espumabilidad, seguidos por los antocianos acetilados y cumarilados. Por otro lado, el contenido en proantocianidinas totales mostró una elevada correlación negativa con el parámetro HM (r=-0,732), independientemente del grado medio de polimerización. El contenido de ácidos hidroxicinámicos y flavonoles totales no mostró ninguna influencia en los parámetros espumantes de los vinos.

La influencia positiva de los antocianos en la espumabilidad podría deberse a la interacción de las antocianinas con las proteínas del vino a través de interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno. Debido a la naturaleza anfifílica del producto formado, éste podría ser retenido en la interfase líquido/aire, disminuyendo la tensión interfacial e incrementándose la formación de espuma. Este efecto podría explicar el problema de gushing o rebullit en la elaboración de vinos tintos espumosos. Aunque no existen estudios científicos que evalúen el efecto de los antocianos en las características espumantes de los vinos espumosos, diversos autores han observado que los vinos rosados espumosos muestran mejores características espumantes que los vinos blancos espumosos [7,24,25]. Por otro lado, y debido a la influencia positiva de las proteínas en la espumabilidad de los vinos, las correlaciones negativas entre las proantocianidinas y éste parámetro, se atribuyeron a la capacidad de los taninos de unirse con proteínas para formar precipitados insolubles [26].

El contenido en aminoácidos totales mostró elevadas correlaciones positivas con los parámetros de espumabilidad, HM (r=0,849) y HS (r=0,634). Al pH del vino, los aminoácidos están protonados y actuarían como agentes tensoactivos catiónicos según la hidrofobicidad de sus cadenas laterales. El carácter anfifílico de los aminoácidos les permitiría concentrarse en la interfase líquido/aire y mejorar así la espumabilidad de los vinos. Entre los aminoácidos, glicina, beta-alanina y metionina destacaron por su mayor correlación con el parámetro HM (r>0,878), observándose en general, que los aminoácidos con cadenas laterales no polares mostraron valores más altos de correlación que los aminoácidos con cadenas laterales polares (datos no mostrados).

Los polisacáridos fueron los únicos compuestos que no tuvieron influencia en los parámetros de espumabilidad, sin embargo fueron buenos estabilizadores de la espuma. La influencia positiva de los polisacáridos procedentes de las uvas podría atribuirse a los polisacáridos ricos en arabinosa y galactosa (PRAG), mientras que la influencia de los polisacáridos procedentes de las levaduras, a las manoproteínas (MP). Este comportamiento podría deberse a la naturaleza hidrofóbica de las MP y PRAG, que favoreció su unión a las burbujas de gas. Así, los monosacáridos hidrofílicos se localizarían en la capa acuosa entre las burbujas y la región hidrofóbica correspondiente a la región proteica de los polisacáridos se situaría hacia la cara interior de la burbuja. Esta disposición provoca que cuando la capa acuosa se hace más fina, las glicoproteínas aumenten la viscosidad retardando el drenaje [3]. Se produce así un aumento de la tensión superficial de las burbujas y, con ello un aumento de la estabilidad de la espuma. Contrariamente a lo esperado, las MP presentaron coeficientes de correlación más bajos que los PRAG (tabla 2). Los resultados indicaron que los PRAG fueron mejores estabilizadores de la espuma que las MP. Este hecho pudo deberse a diferencias en sus estructuras y conformaciones, así como en sus cargas.

Tabla 2: Coeficientes de correlación (r) y nivel de significancia (p) entre los parámetros que determinan las propiedades espumantes (HM, HS, TS) y la composición de polisacáridos de los vinos espumosos. Los niveles de significancia (p<0,05) se indican en negrita.

^aEspumabilidad, HM (altura máxima de la espuma después de la inyección de CO₂) y HS (altura a la cual estabiliza la espuma durante la inyección de CO₂) y estabilidad de la espuma, TS (tiempo necesario para la desaparición completa de la espuma cuando se para la inyección de CO₂).

^bCoeficientes de correlación y nivel de significancia evaluados en vinos espumosos rosados.

Regresión lineal múltiple

Se llevó a cabo un análisis de regresión lineal múltiple por pasos sucesivos con objeto de conocer qué variables explicativas o independientes contribuían de forma más significativa a explicar la variable respuesta o dependiente, en este caso, las propiedades espumantes de los vinos (HM, HS, y TS). Debido a la ausencia de antocianos en los vinos blancos, se diferenciaron dos modelos en los que éstos compuestos eran o no incluidos (tabla 3).

Tabla 3. Análisis de regresión lineal múltiple para las propiedades espumantes.

^aCoeficiente de regresión no estandarizado.

^bCoeficiente de regresión estandarizado.

El modelo de regresión lineal múltiple teniendo sólo en cuenta la composición global de los vinos se muestra en la tabla 3a. En los vinos espumosos rosados, sólo tres variables fueron estadísticamente significativas para el parámetro HM (p<0,05), las cuales contribuyeron a explicar el 90,2% de la variabilidad observada. Los antocianos no acilados fueron las variables que mayor influencia positiva mostraron en el parámetro HM. El contenido en proantocianidinas y en aminoácidos totales mostró similar valor predictivo en el modelo aunque de efecto contrario. Al considerar el parámetro HS, las variables aminoácidos básicos, antocianos acetilados, aminas biógenas totales y aminoácidos neutros fueron estadísticamente significativas en el modelo, y explicaron el 97,4% de la variabilidad observada. Los antocianos acetilados mostraron el mayor poder predictivo, seguidos por los aminoácidos básicos. El modelo que mejor explicó el parámetro de TS fue únicamente predicho por los polisacáridos procedentes de las uvas. En los vinos espumosos blancos, el parámetro HM únicamente fue predicho por el contenido en aminoácidos totales, los cuales contribuyeron a explicar el 73,3% de la variabilidad.

Con objeto de predecir el efecto de la composición fenólica en las propiedades espumantes, los vinos espumosos blancos y rosados fueron diferenciados en los modelos de regresión lineal múltiple (tabla 3b). En los vinos espumosos rosados, solo la malvidina-3-glucósido y la malvidina-3-(6-acetil)- glucósido contribuyeron a explicar el 95,6 y el 85,4% de la variabilidad observada en los parámetros HM y HS respectivamente. En los vinos espumoso blancos sólo pudo predecirse el parámetro HM con un bajo valor de regresión.

Con objeto de explicar los parámetros espumantes en función del contenido de aminoácidos y aminas biógenas, todos los vinos espumosos se incluyeron en el modelo (tabla 3c). La ß-alanina y el ácido glutámico fueron los únicos aminoácidos que contribuyeron positivamente a explicar el parámetro HM con un 90,4% de la variabilidad observada. Por otro lado, los aminoácios asparragina y serina mostraron una contribución positiva en los parámetros HS y TS, respectivamente.

Finalmente, y para determinar qué familia de polisacárido fue las más influyente en los parámetros espumantes, todos los vinos espumosos se incluyeron en el modelo (tabla 3d). Únicamente pudo obtenerse un modelo para el parámetro TS, siendo únicamente predicho por los PRAG.

Según nuestra información, este es el primer trabajo en el que se analiza la influencia de los polisacáridos, los polifenoles y las sustancias nitrogenadas en las características espumantes de vinos blancos y rosados espumosos. A partir de los resultados obtenidos en este trabajo, y teniendo en cuenta que la calidad de la espuma es de suma importancia en la elaboración de los vinos espumosos, sería interesante realizar más ensayos para dilucidar el efecto de los antocianos sobre la espumabilidad y de los PRAG sobre la estabilidad de la espuma, así como los mecanismos implicados en estas propiedades.

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