Total polyphenols contents in different grapevine varieties in highlands of southern brazil | BIO Web of Conferences

© The Authors, published by EDP Sciences 2017

Dit is een Open Access artikel dat wordt verspreid onder de voorwaarden van de Creative Commons Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

1. Inleiding

De wijnproductie in hooggelegen regio’s van de staat Santa Catarina heeft minder dan 15 jaar geschiedenis en is relatief recent, in vergelijking met andere producerende regio’s in Brazilië. Vandaag de dag zijn er in de hooggelegen gebieden van de staat Santa Catarina 35 wijnmakerijen in bedrijf, met een beplante oppervlakte van 600 hectare en meer dan 200 merken witte, rode en mousserende wijnen. In de hooggelegen wijngaarden van Santa Catarina zijn de belangrijkste rassen Cabernet Sauvignon, Merlot en Sauvignon Blanc.

De uitbreiding van de rassenkeuze is een krachtig instrument in de handen van druiventelers en wijnmakers in de sterk concurrerende wijnmarkt; maar de fout om te vertrouwen op enkele rassen, hetzij lokaal of geïmporteerd, mag niet worden herhaald. Er zij aan herinnerd dat de Franse rassen over de hele wijnbouwwereld verspreid zijn. Bovendien hebben bepaalde praktijken die in de moderne wijnbouw worden toegepast, de nadruk gelegd op de mondialisering van de wijnsmaak, waardoor de bijdrage van het ras en van het produktiemilieu in dit opzicht wordt geminimaliseerd. In een dergelijke situatie beginnen de meest vooruitstrevende wijnproducenten opnieuw te kijken naar het erfgoed van plaatselijke druivenrassen, en hun enologische waarde en afzetpotentieel opnieuw te onderzoeken.

Bij de introductie van nieuwe druivenrassen zijn de fenologie en de bewaking van de rijping belangrijk om te bepalen of een regio in staat is een gewas te produceren binnen de grenzen van het klimaat. De rijping van druiven omvat de periode die begint met de kleurverandering (véraison) en eindigt met de oogst, en varieert naar gelang van het ras en de regio. De wijzigingen die zich tijdens de rijping in de bessen en dus in de samenstelling van de druif voordoen, zijn onder meer de accumulatie van pigment in de schil, de synthese van aromatische stoffen en de wijziging van de smaak.

Deze wijzigingen houden verband met de synthese van fenolische verbindingen, de druif is een van de belangrijkste bronnen van fenolische verbindingen, die voornamelijk worden aangetroffen in de schil en in het zaad, met een laag gehalte in de pulp.

Fenolische verbindingen zijn belangrijk voor de groei en voortplanting van planten, en fungeren ook als antipathogenen (stresscondities zoals infecties en wonden) en bescherming tegen UV-straling . Ze dragen ook bij tot pigmentatie, adstringentie, aroma’s en oxidatieve stabiliteit. In de wijnbouw zijn deze verbindingen verantwoordelijk voor de kwalitatieve en organoleptische samenstelling van wijnen, zoals kleur, body en wrangheid.

De synthese en accumulatie van fenolische verbindingen worden sterk beïnvloed door de omgevingsomstandigheden, waaronder licht, luchttemperatuur, hoogte, bodemtype, beschikbaarheid van water, voedingsstatus, ziekte-incidentie en andere ontwikkelingsprocessen.

Het doel van dit werk was het evalueren van de concentratie van totale polyfenolen van 10 witte variëteiten en 13 rode variëteiten, geproduceerd in hooggelegen gebieden van Zuid-Brazilië.

2. Materialen en methoden

De experimenten werden uitgevoerd in de variëteitencollectie van het Experimentele Station van Santa Catarina State Agricultural Research and Rural Extension Agency (EPAGRI), gelegen in de stad São Joaquim (28° 16′30″S, 49° 56′09″W, Hoogte 1.400 m boven zeeniveau). De wijngaard werd geplant in 2006, met een afstand van 3,00 m tussen de rijen en 1,50 m tussen de planten, het toegepaste trainingssysteem was VSP en de evaluaties vonden plaats in het groeiseizoen 2015/2016.

Het klimaat van de regio wordt gekenmerkt als vochtig subtropisch, zonder droog seizoen, met een jaarlijkse gemiddelde temperatuur en neerslag van respectievelijk 13,5oC en 1.700 mm. Volgens de Ko¨ppen-classificatie is het klimaat Cfb. De bodems zijn geclassificeerd als Haplumbrept en Udorthent, ontwikkeld uit rhyodaciet en basaltgesteente.

De beoordeelde witte druivenrassen waren Riesling Renano, Verdelho, Marsanne, Petit Manseng, Moscato Giallo, Fiano, Chardonnay, Ribola Gialla, Trebbiano Toscano en Greco di Tufo. De beoordeelde rode druivenrassen waren Negroamaro, Pinot Nero, Canaiolo Nero, Malvasia Nera, Barbera, Cabernet Sauvignon, Marselan, Merlot, Aglianico, Syrah, Croatina, Uva di Troia en Ancellotta.

Klimatologische gegevens, zoals neerslag (mm), relatieve vochtigheid (%), maximum-, minimum- en gemiddelde luchttemperatuur (°C) en zonneschijn (uur) werden ter plaatse gemeten met een automatisch weerstation van het CIRAM (Centrum voor Informatie over Milieuhulpbronnen en Hydrometeorologie van Santa Catarina).

Voor de kwantificering van het fenolgehalte van de druiven werd het gebruikte extract als volgt verkregen: de druivenschillen werden zorgvuldig van 90 bessen verwijderd en gebruikt voor het extractieproces van de fenolische rijpingsanalyse.

Om extractoplossingen te verkrijgen, werd de volgende verhouding tussen schil en extract gebruikt: 50 g schil werd handmatig van bessenmonsters gescheiden, waaraan 20 mL hydroalcoholische oplossing van methanol 50% v/v werd toegevoegd, en gedurende 24 uur op 30 °C (+0,5 °C) gehouden. Na deze tijd werd het “warme” extract afgescheiden en werden de schillen gespoeld met 5 mL van de methanoloplossing. Hierna werd 20 mL methanolextractieoplossing toegevoegd aan de schillen, die vervolgens gedurende nog eens 24 uur bij 0 °C (+ 0,5 °C) werden bewaard. Na deze extractie werd het “koude” extract gehomogeniseerd met het “warme” extract en werd de huidspoeling herhaald met nog eens 5 mL methanoloplossing. De extractoplossing werd aan het eind van het proces gefiltreerd.

De concentratie van de totale hoeveelheid polyfenolen in de huid werd gekwantificeerd in een spectrofotometer, met het reagens Folin- Ciocalteu (Vetec) en galluszuur als standaard, met extinctiemetingen bij 760 nm . De kalibratiecurve werd gemaakt met behulp van de concentraties 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600 en 1000 mg/L. De resultaten werden uitgedrukt in mg/L galzuur.

De gegevens werden onderworpen aan een variantieanalyse (ANOVA, p ≤ 0.05), en wanneer variëteit-effecten werden vastgesteld, werd de Tukey-test uitgevoerd (p ≤ 0.05).

3. Resultaten en discussie

Het klimaat is een van de basisaspecten in de druiventeelt en, bijgevolg, voor de wijnbouw. De wijnbouw voor de wijnproduktie is ontwikkeld in vele soorten klimaat en bodem in de verschillende werelddelen. Uit een overzicht van de wijnbouwgebieden in de wereld kan het verband tussen klimaat en kwaliteit worden afgeleid. De controle van de klimaatparameters is dus belangrijk, omdat deze zowel de kwaliteit van de druiven als die van de wijn beïnvloeden. De rijpingsperiode van de druiven vond plaats tussen januari en april en de klimaatparameters voor deze periode zijn weergegeven in tabel 1. De in deze fase waargenomen temperaturen bevestigen het potentieel voor wijnproduktie in de regio, als gevolg van de temperatuurverlaging en de aanzienlijke thermische amplitude tijdens de rijping van de vruchten. Een andere auteur meldde voor de regio van São Joaquim thermische amplitude rond 10 °C, wat gunstig is voor de productie van kwaliteitsdruiven .

De klimatologische omstandigheden van São Joaquim bevorderden de fenolische rijping van de druiven, aangezien de accumulatie van anthocyanen tijdens de rijping een negatieve correlatie vertoont met hoge temperaturen en een positieve met lage temperaturen. De druiven geven een goede kleur wanneer de thermische amplitude niet hoger is dan 10 °C en tijdens de rijping moet deze lager zijn dan 15 °C.

Tijdens de rijping van de druiven bedroeg de waargenomen hoeveelheid neerslag 614,7 mm. De frequentie en de spreiding van de neerslag zijn klimatologische elementen van groot belang, omdat het vrije water op de bladeren en de vruchten de belangrijkste factor is voor het ontstaan van schimmelinfecties op de wijnstok. De hoge neerslaghoeveelheid en -frequentie is de belangrijkste beperkende klimatologische factor voor de wijnbouw in de hooggelegen gebieden van Zuid-Brazilië. De neerslag is een belangrijke klimatologische factor voor de vorming van fenolische verbindingen in de schil van de druiven. Polyfenolen hebben de functie planten te beschermen tegen fysieke (zoals de UV-straling van de zon) en biologische (schimmels, virussen, bacteriën) aanvallen. Typisch is dat op plaatsen waar veel regen valt, de plant stress ondervindt om vooral schimmelziekten te bestrijden, waardoor de productie van fenolische verbindingen wordt gestimuleerd.

Het aantal zonuren tijdens de rijping van de druiven was hoger in São Joaquim (694,4 uur) dan in andere wijnbouwgebieden van de staat Santa Catarina. De regio’s Campo Belo do Sul, Bom Retiro en Água Doce hadden respectievelijk 546, 571 en 288 zonuren tijdens de rijping van verschillende variëteiten. In São Joaquim werd tijdens de groeiseizoenen 2005/2006 en 2006/2007 een gemiddelde van 424 uren zonneschijn gerapporteerd tijdens de rijping van vier variëteiten van Vitis vinifera L. Deze klimatologische parameter is belangrijk omdat hij rechtstreeks verband houdt met de kwaliteit van de vruchten, waarbij vooral de accumulatie van fenolische verbindingen zoals anthocyanen wordt gestimuleerd .

De inval van zonnestraling in druiventrossen draagt ook bij tot de activering van het metabolisme en de vorming van stoffen die verantwoordelijk zijn voor de kwaliteit van de wijn, zoals fenolische verbindingen, met name flavonolen . Dit verschil kan aan de wijnen van de hooggelegen gebieden van de staat Santa Catarina een intensere kleuring, een complexer aroma, een grotere structuur en persistentie geven.

De gemiddelde datum van voorkomen en de omvang van de fenologische cyclus, tussen véraison en oogst, zijn weergegeven in de tabellen 2 en 3. Greco di Tufo (wit) en Syrah (rood) waren de rassen met de langste cyclus met respectievelijk 223 en 211 dagen. Bij de witte rassen vertoonden Chardonnay, Ribola Gialla, Greco di Tufo en Petit Manseng de langste rijpingsduur. Terwijl voor de rode variëteiten, Ancellotta en Syrah de langste rijpingsduur presenteerden.

De verlenging van de fenologische cyclus is gerelateerd aan de klimatologische omstandigheden van elke regio. In de Braziliaanse klimatologische omstandigheden vertonen regio’s op grote hoogte (boven 900 meter boven zeeniveau), langere fenologische cycli als gevolg van het voorkomen van lagere temperaturen.

Significante verschillen werden waargenomen in polyfenolgehalten tussen de verschillende variëteiten (Figs. 1 en 2). Hoewel de omgevingsomstandigheden waaronder de druiven geteeld werden een grote invloed hebben op de synthese van polyfenolische verbindingen, volgen de aard en de verschillende concentratie van deze verbindingen de bepalende genetica van elke variëteit .

Figuur 1. Totale polyfenolconcentratie (mg/L) in bessen van verschillende witte variëteiten geteeld in São Joaquim – Santa Catarina State, Brazilië, tijdens het groeiseizoen van 2015/2016.

Figuur 2. Totale polyfenolenconcentratie (mg/L) in bessen van verschillende rode variëteiten, geteeld in São Joaquim – Santa Catarina State, Brazilië, tijdens het groeiseizoen van 2015/2016.

Vele auteurs hebben gemeld dat de polyfenolsamenstelling niet alleen te wijten is aan het type cultivar, maar ook aan de locatie waar de druiven worden geteeld en de milieu- en beheerspraktijken, evenals het groeiseizoen.

Polyfenolgehalte varieerde van 283,56 tot 1.387,31 mg/L voor witte variëteiten. Voor de rode variëteiten varieerde het totale gehalte aan polyfenolen van 523,87 tot 4.929,57 mg/l. De belangrijkste fenolische verbindingen die in druiven en wijnen worden aangetroffen, worden ingedeeld in: niet-flavonoïden en flavonoïden . Flavonoïde verbindingen vormen de grootste groep polyfenolen die in voedingsmiddelen worden aangetroffen, en hebben een hoog antioxidatief vermogen. De meest voorkomende flavonoïden in druiven en rode wijnen zijn anthocyaninen, flavanolen en flavonolen. Deze verbindingen zijn verantwoordelijk voor de kleur en structuurkenmerken van wijn. Daarom is de concentratie van totale polyfenolen gemiddeld hoger in de rode rassen.

De witte rassen met de hoogste concentraties van totale polyfenolen waren Greco di Tufo (1.378,31 mg/L), Trebbiano Toscano (995,59 mg/L) en Ribola Gialla (737,48 mg/L), terwijl Riesling Renano (283,56 mg/L), Verdelho (319,16 mg/L) en Marsanne (434.In Zuid-Italië varieerden de gemiddelde totale polyfenolen van 491,6 tot 536,8 mg/L voor verschillende witte druivenrassen. Terwijl in Água Doce – Santa Catarina State, Brazilië, de gemiddelde totale polyfenolen varieerden van 601 tot 706 mg/L . In Água Doce werd voor Fiano een waarde van 601 mg/l verkregen, die sterk overeenkomt met de in deze studie verkregen waarde (559,5 mg/l). In São Joaquim werden waarden gevonden van 474,94 mg/l voor Prosecco, 517,32 voor Vermentino en 540,04 voor Verdicchio.

Wat de rode variëteiten betreft, bleken Ancellotta (4.929,57 mg/l), Uva di Troia (2.722,27 mg/l) en Croatina (2.410 mg/l) de hoogste totale polyfenolgehalten te bezitten, terwijl Negroamaro (523.87 mg/L), Pinot Nero (692,98 mg/L) en Canaiolo Nero (746,38 mg/L) de laagste totale polyfenolen vertoonden.

In een studie uitgevoerd in Calabrië/Italië, met vier verschillende rode druivensoorten, werden variaties in polyfenolgehalten gevonden van 1.503 tot 2.170 mg/L. De diversiteit van de gevonden resultaten houdt waarschijnlijk verband met verschillende factoren, waaronder: de variëteit, de beheerspraktijken, de gebruikte extractie- en analysemethoden.

In Água Doce – varieerden de gemiddelde totale polyfenolen van 570 tot 2.217 mg/l voor vier rode variëteiten. In Água Doce onderscheidt de variëteit Ancellotta zich met de hoogste concentratie aan totale polyfenolen (2.217 mg/l), deze waarde was lager dan die welke in São Joaquim voor dezelfde variëteit werd waargenomen (4.929,57 mg/l). In São Joaquim werden tijdens de groeiseizoenen 2010/2011, 2011/2012 en 2012/2013 waarden tussen 734,2 en 2.515,1 mg/L gevonden voor 9 rode Italiaanse variëteiten, in dit werk kwamen de variëteiten Aglianico (1.730,7 mg/L) en Ancellotta (2.515.1 mg/L) met de hoogste totale polyfenolenconcentratie.

Aangenomen wordt dat de hoge ligging verband houdt met de hoge totale polyfenolenconcentratie van de in São Joaquim geteelde druiven. Van de omgevingsfactoren oefent het klimaat de grootste invloed uit op de accumulatie van polyfenolen; hoe hoger de hoogte, hoe lager de temperatuur en de vochtigheidsgraad en hoe meer zonnestraling, wat de accumulatie van totale polyfenolen bevordert. In dit geval kunnen de oorzaken van de grootste accumulatie van totale polyfenolen verband houden met de kwantiteit en de kwaliteit van de zonnestraling en de thermoperiode, die effecten zijn van de hoogte .

4. Conclusie

Significante verschillen werden waargenomen in polyfenolconcentraties tussen de verschillende variëteiten. Dit bewijst dat de interactie tussen genotype en omgeving een van de belangrijkste factoren is bij de accumulatie en concentratie van polyfenolen in druiven.

Het polyfenolgehalte varieerde van 283,56 tot 1.387.31 mg/L voor witte variëteiten; de variëteiten met de hoogste concentraties waren Greco di Tufo (1.378,31 mg/L), Trebbiano Toscano (995,59 mg/L) en Ribola Gi- alla (737,48 mg/L), terwijl Riesling Renano (283,56 mg/L), Verdelho (319,16 mg/L) en Marsanne (434.87 mg/L) de laagste waarden vertoonden.

Voor de rode variëteiten varieerde de totale polyfenolcon- tent van 523,87 tot 4.929,57 mg/L, Ancellotta (4.929,57 mg/L), Uva di Troia (2.722.27 mg/L) en Croatina (2.410 mg/L) de hoogste waarden vertoonden, terwijl Negroamaro (523,87 mg/L), Pinot Nero (692,98 mg/L) en Canaiolo Nero (746,38 mg/L) de laagste waarden van totale polyfenolen vertoonden.

Alle tabellen

Alle figuren

	Figuur 1. Totale polyfenolenconcentratie (mg/L) in bessen van verschillende witte variëteiten geteeld in São Joaquim – Santa Catarina State, Brazilië, tijdens het groeiseizoen van 2015/2016.
In de tekst

	Figuur 2. Totale polyfenolenconcentratie (mg/L) in bessen van verschillende rode variëteiten geteeld in São Joaquim – Santa Catarina State, Brazilië, tijdens het groeiseizoen van 2015/2016.
In de tekst