Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

Pathways of oxidative degradation of wine

The production of color/flavor compounds in wine is the result of different interrelated mechanism reactions. Among these, the oxidation phenomenon and the Maillard reaction stands out with particular relevance due to their large impact on the sensory quality of wines and consequently on the product shelflife. The aim of this thesis is to achieve a global vision of wine degradation mechanisms. The identification of mediators’ reactions involved in oxidative browning and aromatic degradation will be attempted based on different detectors. Two approaches are implemented in this work: a “non-target” approach by which relevant analytical tools will be used to merge the information of cyclic voltammetry and Diode-Array (DAD) detectors, allowing a broader overview of the system and the note of interesting compounds, and a “target” approach by which the identification and quantification of the different compounds related to the wine degradation process will be performed using different detectors (HPLC-UV/Vis, LC-MS, GC-MS, and FID). Two different patterns of degradation will be used in this study: wines generated by O2 and temperature perturbations, and synthetic solutions with relevant wine constituents for mechanisms validation. Results clearly demonstrate a “convolution” of chemical mechanisms. The presence of oxygen combined with temperature had a synergistic effect on the formation of several key odorant compounds.The results of this work could be translated to the wine-making and wine-storage environment from the modelling of the analysed compounds.

Between Bacchus and Dionysus: European Union policies on rural development: the cases of Nemea and Basto wine regions

A actividade vitivinícola possui um conjunto diverso de características presentes no solo, território e comunidade que fazem parte do património cultural de uma determinada região. Quando a tradição se traduz num conceito como terroir que é formado por características territoriais, sociais e culturais de uma região rural, o vinho apresenta uma “assinatura” que se escreve “naturalmente” no paladar regionalmente identificado. Os vinhos da Região de Nemea, na Grécia e de Basto (Região dos Vinhos Verdes) em Portugal, estão ambos sob a proteção dos regulamentos das Denominações de Origem. No entanto, apesar de ambos serem regulados por sistemas institucionais de certificação e controlo de qualidade, afigura-se a necessidade de questionar se o património cultural e a identidade territorial específica, “impressa” em ambos os terroirs, pode ser protegida num sentido mais abrangente do que apenas origem e qualidade. Em Nemea, a discussão entre os produtores diz respeito ao estabelecimento de sub-zonas, isto é incluir na regulação PDO uma diferente categorização territorial com base no terroir. Ou seja, para além de estar presente no rótulo a designação PDO, as garrafas incluirão ainda informação certificada sobre a área específica (dentro do mesmo terroir) onde o vinho foi produzido. A acontecer resultaria em diferentes status de qualidade de acordo com as diferentes aldeias de Nemea onde as vinhas estão localizadas. O que teria possíveis impactos no valor das propriedades e no uso dos solos. Para além disso, a não participação da Cooperativa de Nemea na SON (a associação local de produtores de vinho) e como tal na discussão principal sobre as mudanças e os desafios sobre o terroir de Nemea constitui um problema no sector vitivinícola de Nemea. Em primeiro lugar estabelece uma relação de não-comunicação entre os dois mais importantes agentes desse sector – as companhias vinícolas e a Cooperativa. Em segundo lugar porque constituiu uma possibilidade real, não só para os viticultores ficarem arredados dessa discussão, como também (porque não representados pela cooperativa) ficar impossibilitado um consenso sobre as mudanças discutidas. Isto poderá criar um ‘clima’ de desconfiança levando a discussão para ‘arenas’ deslocalizadas e como tal para decisões ‘desterritorializadas’ Em Basto, há vários produtores que começaram a vender a sua produção para distribuidoras localizadas externamente à sub-região de Basto, mas dentro da Região dos Vinhos Verdes, uma vez que essas companhias tem um melhor estatuto nacional e internacional e uma melhor rede de exportações. Isto está ainda relacionado com uma competição por uma melhor rede de contactos e status mais forte, tornando as discussões sobre estratégias comuns para o desenvolvimento rural e regional de Basto mais difícil de acontecer (sobre isto a palavra impossível foi constantemente usada durante as entrevistas com os produtores de vinho). A relação predominante entre produtores é caracterizada por relações individualistas. Contudo foi observado que essas posições são ainda caracterizadas por uma desconfiança no interior da rede interprofissional local: conflitos para conseguir os mesmos potenciais clientes; comprar uvas a viticultores com melhor rácio qualidade/preço; estratégias individuais para conseguir um melhor status político na relação com a Comissão dos Vinhos Verdes. Para além disso a inexistência de uma activa intermediação institucional (autoridades municipais e a Comissão de Vinho Verde), a inexistência entre os produtores de Basto de uma associação ou mesmo a inexistência de uma cooperativa local tem levado a região de Basto a uma posição de subpromoção nas estratégias de promoção do Vinho Verde em comparação com outras sub-regiões. É também evidente pelos resultados que as mudanças no sector vitivinícolas na região de Basto têm sido estimuladas de fora da região (em resposta também às necessidades dos mercados internacionais) e raramente de dentro – mais uma vez, ‘arenas’ não localizadas e como tal decisões desterritorializadas. Nesse sentido, toda essa discussão e planeamento estratégico, terão um papel vital na preservação da identidade localizada do terroir perante os riscos de descaracterização e desterritorialização. Em suma, para ambos os casos, um dos maiores desafios parece ser como preservar o terroir vitivinícola e como tal o seu carácter e identidade local, quando a rede interprofissional em ambas as regiões se caracteriza, tanto por relações não-consensuais em Nemea como pelo modus operandi de isolamento sem comunicação em Basto. Como tal há uma necessidade de envolvimento entre os diversos agentes e as autoridades locais no sentido de uma rede localizada de governança. Assim sendo, em ambas as regiões, a existência dessa rede é essencial para prevenir os efeitos negativos na identidade do produto e na sua produção. Uma estratégia de planeamento integrado para o sector será vital para preservar essa identidade, prevenindo a sua desterritorialização através de uma restruturação do conhecimento tradicional em simultâneo com a democratização do acesso ao conhecimento das técnicas modernas de produção vitivinícola.