Influence of different viticultural practices in the alcoholic fermentation and the formation of aroma compounds in cultivars Vitis vinifera

Orientadores: Helena Teixeira Godoy, Roger WagnerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O aroma dos vinhos é formado por compostos provenientes das uvas e por compostos formados durante a vinificação, caracterizando a identidade, a tipicidade e a qualidade do vinho. A fermentação alcoólica é o processo de maior importância para a formação desses compostos. Porém, a falta de nutrientes nos mostos, como o nitrogênio, pode resultar em uma fermentação lenta, com a formação insuficiente da biomassa e, consequentemente, a baixa síntese de compostos de aroma. A qualidade de certos vinhos também pode ser prejudicada pela presença de compostos indesejáveis, os offflavours. Dentre esses compostos estão as metoxipirazinas que, em altas concentrações, são responsáveis pelo aroma herbáceo ou de pimentão verde em uvas Cabernet sauvignon, sendo incorporadas no vinho durante o processo de vinificação. Alguns parâmetros têm sido relacionados com as altas concentrações desses compostos, sendo o mais importante a maturação incompleta das uvas na época da colheita, que pode ser influenciada por fatores naturais como a umidade do ar, as precipitações pluviométricas e a temperatura. Diante do exposto, este trabalho foi desenvolvido com o intuito de suprir a falta de nitrogênio no mosto durante a vinificação e de diminuir a concentração de metoxipirazinas nas uvas e nos vinhos. Para isso, diferentes práticas de manejo foram aplicadas nos vinhedos. A pulverização de amônia no solo dos vinhedos das cultivares Merlot, Cabernet franc e Cabernet sauvignon, foi testada para a obtenção de nitrogênio necessário para a fermentação alcoólica e a produção dos compostos de aromas. Para isso, os vinhedos foram divididos em parcelas e receberam diferentes concentrações de amônia (10, 60, 90, 120 e 180 kgN.Hectare-1). Na época da vindima, as uvas foram colhidas e analisadas quanto aos teores de nitrogênio assimilável e de aminoácidos, sendo em seguida vinificadas, e os vinhos analisados quanto aos teores de álcoois superiores e de ésteres. A dupla poda e a cobertura do vinhedo foram realizadas com a cultivar Cabernet sauvignon e testadas para a diminuição de metoxipirazinas na uva e no vinho. Amostras de uvas foram colhidas durante todo o período de maturação, com o intuito de acompanhar as concentrações de metoxipirazinas. Na época da vindima, as uvas foram colhidas e analisadas quanto aos seus teores de metoxipirazinas, sólidos solúveis totais e pH, sendo em seguida vinificadas, e os vinhos analisados quanto aos seus teores de metoxipirazinas. Os resultados mostraram que todas as técnicas de manejo aplicadas nos vinhedos foram eficientes e conseguiram atingir seus objetivos. Com relação à pulverização de amônia, os tratamentos que receberam maiores concentrações desse composto no solo apresentaram concentrações mais elevadas de nitrogênio assimilável (167,163 e 184 mg.L-1) e de aminoácidos (752, 921 e 998 mg.L-1) nos mostos, se comparados com os tratamentos controles (128,103 e 115 mg.L-1 para nitrogênio assimilável e 534, 542 e 601 mg.L-1 para aminoácidos), indicando que as plantas foram capazes de absorver esse composto do solo e utilizá-lo na produção de aminoácidos. A presença de elevadas concentrações de nitrogênio assimilável e de aminoácidos nos mostos influenciou e acelerou a fermentação alcoólica das varietais Merlot e Cabernet sauvignon, cujos tratamentos que apresentaram as maiores concentrações de nitrogênio assimilável tiveram seu tempo de fermentação reduzido de 9 para 7 dias. Adicionalmente, os vinhos elaborados com as uvas oriundas desses mesmos tratamentos apresentaram as maiores concentrações de álcoois superiores (190, 443 e 356 mg.L-1) e de ésteres (6505, 6440 e 6298 ]g.L-1), indicando que a síntese desses compostos foi beneficiada pela presença das altas concentrações de nitrogênio assimilável e de aminoácidos. Sendo assim, conclui-se que a pulverização de amônia no solo foi satisfatória, pois forneceu nitrogênio suficiente para o desenvolvimento da fermentação alcoólica e para a produção de compostos aromáticos. Com relação às metoxipirazinas, os resultados mostraram que elas sofreram degradação ao longo do período de maturação, com valores para a concentração de IBMP (2-metoxi-3-isobutilmetoxipirazina) iniciando em 46 ng.L-1 e finalizando abaixo 2,5 ng.L-1. A cobertura do vinhedo foi a técnica mais eficiente na redução de metoxipirazinas em safras colhidas no verão, apresentando uvas com concentração final máxima para a IBMP de 5,27 ng.L-1, sugerindo que a alta temperatura abaixo da cobertura favoreceu a degradação desses compostos. Porém, a dupla poda inverteu a época da colheita do verão para o inverno,época mais fria e de menor intensidade pluviométrica, contribuindo para o aumento do tempo para as bagas atingirem a maturação ideal e, indiretamente, favorecendo a degradação das metoxipirazinas durante este tempo, chegando a valores finais de concentração inferiores a 2,5 ng.L-1, tornando assim a dupla poda o tratamento mais eficaz para a redução das metoxipirazinas nas uvas e, consequentemente, no vinhoAbstract: The aroma of the wine is made by compounds from grapes and compounds formed during the vinification, featuring the identity, typicality and quality of wine. Alcoholic fermentation is the process of greater importance for the formation of these compounds. However, the lack of nutrients in musts, such as nitrogen, can result in a slow fermentation, with the formation of biomass insufficient and the lower synthesis of aromatic compounds. The quality of certain wines may also be impaired by the presence of undesirable compounds, the off-flavours. Among these compounds are the methoxypyrazines that, in high concentrations, are responsible for the flavor herbaceous or green peppers in grapes Cabernet Sauvignon, being incorporated into the wine during the winemaking process. Some parameters have been related to high concentrations of these compounds, the most important is the unripe grapes at harvest time, which can be influenced by natural factors such as humidity, rainfalls and temperature. Given the above, this work has been developed in order to address the lack of nitrogen in musts during vinification and decrease the concentration of methoxypyrazines in grapes and wines. For this, different management practices were applied in the vineyards. Spraying ammonia into the soil vineyards of Merlot, Cabernet franc and Cabernet Sauvignon was tested to obtain nitrogen necessary for the fermentation and production of flavor compounds. For this, the vineyards were divided into plots and received different concentrations of ammonia (10, 60, 90, 120 and 180 kgN.Hectare-1). At the time of harvest, the grapes were harvested and analyzed for the levels of assimilable nitrogen and amino acids, after they were vinified and the wines were analyzed for the levels of higher alcohols and esters. The double pruning and coverage vineyard were conducted with the cultivar Cabernet Sauvignon and tested to decrease methoxypyrazines in grapes and wine. Samples were harvested during all the maturing period in order to monitor the concentrations of methoxypyrazines. At the time of harvest, the grapes were harvested and analyzed for their content of methoxypyrazines, soluble solids and pH, after they were vinified and the wines were analyzed for their content of methoxypyrazines. The results showed that all the management techniques applied in vineyards were efficient and to achieve their objectives. Regarding the addition of ammonia, the treatments that received higher concentrations of this compound in the soil showed higher concentrations of assimilable nitrogen (167, 163 and 184 mg.L-1) and amino acids (752, 921 and 998 mg L-1) in must, when compared to control treatments (128, 103 and 115 mg.L-1 for assimilable nitrogen and 534, 542 and 601 mg.L-1 for amino acids), indicating that the plants were able to absorb the compound of the soil and use it for the amino acid production. The presence of high concentrations of assimilable nitrogen and amino acids in musts influenced and accelerated the alcoholic fermentation of Merlot and Cabernet Sauvignon, the treatments that presented the highest concentrations of assimilable nitrogen had their fermentation time reduced from 9 to 7 days. Additionally, the wines produced with grapes coming from these same treatments had higher concentrations of higher alcohols (190, 443 and 356 mg L-1) and ester (6505, 6440 and 6298 ]g.L-1), indicating that the synthesis of these compounds was benefited by the presence of high concentrations of assimilable nitrogen and amino acids. Therefore, it is concluded that the addition of ammonia in the soil was satisfactory, because it supplied sufficient nitrogen to the development of alcoholic fermentation and the production of aromatic compounds. With respect to methoxypyrazines, the results showed that they undergo degradation during the maturation period, with values for the concentration of IBMP (2-methoxy-3-isobutylpyrazine) starting at 46 ng.L-1 and ending below 2,5 ng.L-1. The coverage vineyard technique was more effective in reducing methoxypyrazines in crops harvested in summer, with grapes with a maximum final concentration of IBMP of 5,27 ng.L-1, suggesting that high temperature below de coverage favored the degradation of these compounds. However, double pruning reversed the harvest season from summer to winter, coldest and least rainfall intensity, contributing to the increase in time for the berries reach optimum ripeness and, indirectly favoring the degradation of methoxypyrazines during this time, reaching a final concentration values below 2,5 ng.L-1, thus making the double pruning the most effective treatment for reducing methoxypyrazines in grapes and winesDoutoradoCiência de AlimentosDoutora em Ciência de Alimento