Red Grapes and wines from Campanha Gaúcha region : phenolic compounds and the biological activity

Os compostos fenólicos presentes em uvas e vinhos apresentam atividades antioxidantes benéficas à saúde humana, além de indicarem a qualidade desses produtos. Assim, esta tese teve como objetivo desenvolver, validar e aplicar métodos para a análise dos compostos fenólicos e avaliar a atividade antioxidante de uvas e vinhos tintos finos provenientes de uma nova região vitivinícola brasileira (Campanha Gaúcha - RS, Brasil). Ao total, foram utilizadas 103 amostras de vinhos finos tintos obtidos a partir de diferentes processos de vinificação (experimentais e comerciais), variedades (10), safras (2004 a 2015) e regiões (97 das microrregiões Ocidental, Central e Meridional da Campanha Gaúcha e seis de outras regiões do RS). Além disso, foram utilizadas oito amostras de uvas finas tintas da Campanha Gaúcha, das safras 2014 e 2015. O primeiro método, por cromatografia líquida de alta eficiência com detector de arranjo de diodos (HPLC-DAD), com propósito de dosar dois marcadores de compostos fenólicos, trans-resveratrol e quercetina, mostrou-se adequado para diferenciar 12 vinhos tintos do RS. O segundo método, por HPLC-DAD e espectrometria de massas de alta resolução, possibilitou o doseamento de seis fenóis bioativos (trans-resveratrol, quercetina, miricetina, quempferol, trans-Ɛ-viniferina e ácido trans-cinâmico) em 87 amostras da Campanha Gaúcha. Os teores mais elevados de compostos fenólicos foram encontrados em: variedades Arinarnoa, Marselan, Rebo, Syrah, Tempranillo e Teroldego; microrregião da Campanha Central; safra de 2013. Os vinhos foram classificados mediante análises de agrupamento hierárquico (HCA) e de componentes principais (PCA), conforme seus respectivos processos de vinificação, variedades e microrregiões. O terceiro e último método abordado foi com o intuito de analisar um maior número de compostos fenólicos, o que foi possível através da técnica de extração em fase sólida por troca catiônica forte. Esse método foi utilizado para análises de uvas e seus vinhos experimentais correspondentes da Campanha Gaúcha, por HPLC-DAD e por cromatografia líquida de ultra eficiência acoplado a espectrômetro de massas (UPLC-MS). Uvas com alto teor de galato de (-)-epicatequina originaram vinhos com elevada concentração de fenóis biativos. Tais amostras também foram analisadas quanto ao índice de fenóis totais e quanto à atividade antioxidante in vitro, demonstrando uma correlação positiva entre uvas e vinhos das mesmas variedades. Nesse mesmo estudo, foi possível atribuir atividades antioxidantes in vivo (modelo Caenorhabditis elegans) superiores nas amostras com teores mais elevados de astilbina e flavanóis, como a (+)-catequina, a (-)-epicatequina e a (-)-epigalocatequina. Assim, esses compostos, principalmente a astilbina, poderão ser utilizados como modelos para modificações moleculares na área de química medicinal. Além disso, o estudo dos compostos fenólicos pode contribuir para a melhoria da qualidade de vinhos da Campanha Gaúcha, trazendo benefícios diretos à vitivinicultura nacional e indiretos a toda a sociedade.Phenolic compounds found in grapes and wines show antioxidant activities with health benefits for humans, and also indicate the quality of these products. Therefore, this thesis aimed to develop, validate and investigate methods for phenolic compound analysis, and evaluate the antioxidant activity of grapes and wines from a new Brazilian viticulture region (Campanha Gaúcha, Southern Brazil). In total, 103 red wine samples were used. These samples were obtained from different winemaking processes (experimental and commercial), varieties (10), vintages (2004 to 2015), and regions (97 from occidental, central e meridional from Campanha Gaúcha and six from other Southern Brazilian regions). Eight grape samples, 2014 and 2015 vintages, from Campanha Gaúcha were also used. The first method, using high-performance liquid chromatography with a diode array detector (HPLC-DAD) was used to quantify two phenolic compound markers, trans-resveratrol, and quercetin, and was adequate for differentiating 12 red wines from Southern Brazil. The second method, using HPLC-DAD and high-resolution mass spectrometry, enabled the quantification of six bioactive phenols (trans-resveratrol, quercetin, myricetin, kaempferol, trans-Ɛ-viniferin, and trans-cinnamic acid) in 87 samples from Campanha Gaúcha. The highest levels of phenolic compounds were found in the Arinarnoa, Marselan, Rebo, Syrah, Tempranillo, and Teroldego varieties; central Campanha Gaúcha micro-region varieties; and the 2013 vintage. The wines were classified according to their winemaking processes, varieties, and micro-regions using hierarchical cluster and principal component analyses. The third and final method aimed to analyze a large number of phenolic compounds using a solid phase extraction technique employing strong cation exchange. This method was used to analyze grapes and their corresponding wines from Campanha Gaúcha using HPLC-DAD and ultra-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry. Grapes with high levels of (-)-epicatechin galate corresponded to wines more concentrated in bioactive phenols. The samples were also analyzed using the total phenol content index and in vitro antioxidant activity, showing a positive correlation between grapes and wines of the same varieties. In the same study, it was possible to attribute the in vivo antioxidant activities (Caenorhabditis elegans model) to samples with higher levels of astilbin and flavanols such as (+)-catechin, (-)-epicatechin, and (-)-epigalocatechin. Therefore, such compounds, mainly astilbin, may be used for a molecular modification model in medicinal chemistry. Moreover, the study of phenolic compounds may contribute to the improvement of the quality of wines from Campanha Gaúcha, and can bring several direct benefits for national viticulture and indirect benefits to all society