Un vino de calidad procede de una uva de calidad, aspecto en el que inciden varios factores, desde las prácticas y los cuidados dispensados hasta la cantidad y composición de los azúcares y las sustancias aromáticas varietales. Uno de los ensayos clásicos para determinar el potencial de la uva era el análisis de maduración. Sin embargo, con él no sabemos nada acerca de la madurez de la piel y la pepita. En cambio, la madurez fenólica, que se viene utilizando desde hace unos pocos años para llenar este vacío, tiene en cuenta no sólo su dotación polifenólica, sino también la facilidad de extracción de estos compuestos de la piel y la pepita de la uva.
Definición y tipos de compuestos fenólicos
Los compuestos fenólicos son sustancias con uno o más anillos aromáticos (benceno) y, al menos, un sustituyente hidroxilo. Si en el benceno se sustituye un hidrógeno por un hidroxilo se obtiene un fenol.
Existen dos grandes grupos de compuestos fenólicos: los ácidos fenólicos (benzoicos y cinámicos) y los flavonoides (flavonoles, antocianos y taninos). Las diferencias de estructura entre ambos grupos consisten principalmente en que los ácidos fenólicos tienen un único anillo, mientras que los flavonoides están formados por dos anillos fenólicos unidos por una cadena de tres átomos de carbono.
Las moléculas fenólicas tienen gran capacidad de reacción y existen, sobre todo, combinadas con un ácido orgánico o un azúcar (como en los ácidos fenólicos, los flavonoles y las antocianidinas), o bien con ellas mismas para formar un polímero (taninos). El grado de polimerización depende del número de moléculas fenólicas que se condensen: desde dos o tres moléculas hasta incluso diez moléculas. Los taninos que se encuentran en mostos y vinos jóvenes corresponden a dímeros o trímeros (taninos hidrolizables), mientras que en los vinos viejos los taninos pueden llegar a contener diez moléculas condensadas (taninos condensados, no hidrolizables, procianidinas o protoantocianidinas). Su grado de condensación condiciona su calidad gustativa y depende de la maduración y de la calidad de la vendimia y del envejecimiento del vino. No se les encuentra en condensaciones superiores a diez monómeros, pues se hacen insolubles y precipitan.
Propiedades de los compuestos fenólicos
Las funciones fenólicas se oxidan rápidamente en quinonas. La vulnerabilidad de la vendimia depende de la abundancia de sistemas enzimáticos que catalizan la reacción y, en particular, de la actividad de la tirosinasa y de la lacasa. La oxidación controlada conduce a la «maduración» del vino, pero la oxidación demasiado rápida o demasiado completa compromete la calidad del producto: visualmente y gustativamente (gustos y olores indeseables).
Las cualidades gustativas de estos compuestos también varían según la naturaleza y grado de polimerización: en vendimias insuficientemente maduras las pepitas y raspones aportan taninos groseros, agresivos y herbáceos que son poco apreciados (astringencia). Al contrario, los taninos aportados por el hollejo de vendimias bien maduras y, a veces, por una cierta proporción de raspón, aseguran un equilibrio óptimo que evoluciona en el tiempo en diferentes formas y grados de polimerización. El conjunto de compuestos fenólicos participa en este equilibrio.
Significado biológico
Metabolismo secundario
La química de las plantas es más rica y variada que la de los animales, circunstancia que se ha relacionado con la distinta eficacia de los respectivos sistemas excretores, mucho mayor en los animales.
La mayoría de compuestos fenólicos cumplen dos condiciones:
- No son intermediarios, ni productos finales, de los ciclos metabólicos aceptados como esenciales para los procesos vitales de los organismos que los sintetizan.
- Raramente su presencia es universal; normalmente una sustancia se localiza en una o varias especies más o menos relacionadas filogenéticamente.
Por estas razones, estas sustancias no se consideran esenciales desde el punto de vista metabólico para los seres que las producen y se les agrupa bajo la denominación común de productos metabolismo secundario, concepto muy amplio que engloba substancias de naturaleza y función tan diversa como pigmentos, esencias y substancias con acción fungicida y bactericida.
Función reguladora en la planta
La gran variabilidad en las estructuras de las substancias fenólicas existentes en las plantas hace improbable una función universal en la regulación del desarrollo, lo que no impide, por otro lado, un efecto significativo en determinados procesos fisiológicos. Sin embargo, esta función no ha sido demostrada suficientemente.
Función ecológica
Están demostradas para muchas de estas substancias las siguientes funciones en las plantas:
– reconocimiento de las plantas por los insectos polinizadores,
– protección contra la agresión de herbívoros e insectos, hongos, bacterias y virus,
– reducir la competencia entre plantas (función alelopática),
– dispersión de las semillas a través de animales que se alimentan con los frutos.
La supervivencia de un metabolismo de este tipo sólo es explicable si su presencia confiere alguna ventaja adaptativa. Las plantas no viven aisladas sino en interacción con otros organismos y, careciendo de la movilidad de los animales para buscar alimentos y eludir los depredadores, podemos asumir que esta función ha sido reemplazada por la producción de substancias químicas que aumentan la capacidad de supervivencia (Guardiola et al., 1990).
Localización de los compuestos fenólicos en la uva
El hollejo y las pepitas son las zonas de concentración máxima en compuestos fenólicos (figura 1).
Los antocianos y flavonoles se localizan en las vacuolas de las células del hollejo (y en las de la pulpa para las variedades tintoreras). En el hollejo existe un gradiente positivo de concentración desde el exterior hacia el interior; las células más próximas a la pulpa son las más ricas en antocianos.
Los ácidos fenólicos están, sobre todo, concentrados en la pulpa. Los taninos son abundantes en las pepitas, que presentan entre el 50% y el 90% de las proantocianidinas totales y, en menor medida, en el hollejo y raspón (Bertamini y Mattivi, 1999).
Evolución durante la maduración
Los antocianos alcanzan su contenido máximo en el momento de madurez de la pulpa o incluso después. Los taninos del hollejo son bastante abundantes desde el envero (50%) y presentan su contenido máximo antes de la madurez de la pulpa, aunque este dato es sólo cuantitativo y no dice nada de sus propiedades gustativas. Este comportamiento general es válido para todas las variedades y la mayoría de las zonas vitícolas, pero el nivel de acumulación y la posición del máximo varían mucho en función de la zona, el año, la variedad y las técnicas de cultivo; en el mismo año, según la zona vitícola, el máximo de acumulación de antocianos y taninos puede coincidir con el momento en que la relación azúcar / acidez es óptima, pero también puede alcanzarse antes o después de ese momento (Bertamini y Mattivi, 1999); estos mismos autores destacan la independencia de evolución entre antocianos y taninos afirmando que no existe correlación entre ellos sino que varían de manera independiente en cada situación de cultivo concreta. Los ácidos fenólicos son abundantes antes del envero y disminuyen regularmente hasta la madurez (Champagnol, 1984).
Fenoles en la uva: diferencias con otros compuestos
Los compuestos fenólicos de la uva se pueden englobar en la denominación de compuestos «nobles» en el sentido de que son los responsables de que de la uva se pueda obtener un producto tan peculiar como el vino. Otros compuestos, como azúcares y ácidos, los catalogamos como «comunes» o «vulgares» porque aparecen en cualquier tipo de fruto y no sólo en la uva.
Las diferencias entre ambos tipos de compuestos (nobles y comunes) se pueden resumir en las siguientes:
- Azúcares y ácidos se localizan en la pulpa, mientras que en ésta aparecen sólo ácidos fenólicos, en las pepitas y raspón ácidos fenólicos y taninos y en el hollejo todos los tipos de fenoles (ácidos fenólicos, flavonoles, antocianos y taninos).
- Azúcares y ácidos están constituidos, fundamentalmente, por dos tipos de moléculas en cada caso (glucosa y fructosa, y ácidos tartárico y málico). Los compuestos fenólicos están constituidos por centenares de moléculas distintas.
- La cuantificación de azúcares y ácidos es más fácil y la de compuestos fenólicos más compleja.
- Los contenidos en azúcares y ácidos de la uva tienen una consecuencia directa en el vino. Para los compuestos fenólicos, en cambio, no hay una correspondencia tan directa entre sus contenidos en la uva y los resultados (por ejemplo, cantidad de antocianos e intensidad colorante del vino).
- Las deficiencias de maduración en azúcares y ácidos se corrigen más fácilmente que las deficiencias en compuestos fenólicos; de todas las características de la vendimia, el contenido en compuestos fenólicos y su naturaleza es el criterio más selectivo.
Estas diferencias señaladas entre ambos tipos de compuestos son muy importantes y tienen consecuencias directas sobre la problemática en la estimación de la calidad de la uva. Generalmente, las características de los compuestos fenólicos hacen que el viñedo y la viticultura adquieran un mayor protagonismo en la determinación y estimación de la calidad de la uva, protagonismo muy superior al que se deriva de las características de los compuestos comunes, como azúcares y ácidos.
Influencia de la viticultura sobre los compuestos fenólicos de la uva
Existen una serie de factores determinantes sobre la producción vitícola:
- Factores permanentes: tanto impuestos (clima y suelo) como elegidos (material vegetal y sistema de conducción).
- Factores no permanentes: las técnicas de cultivo.
Factores permanentes impuestos
Clima
Entre los parámetros vitícolas que afectan la producción de los componentes del metabolismo secundario implicados en el aroma y el sabor, uno de los más destacados es el clima, especialmente a nivel local. Desde el puno de vista climático, Jackson y Lombard (1993) definen dos zonas: alfa y beta, que difieren en sus rangos de temperatura. En la zona alfa la temperatura media en el momento de la vendimia es menor de 15ºC, y en la zona beta es mayor de este valor. Según estos autores, las zonas beta son más adecuadas para la síntesis de antocianos, e incluso de fenoles (aunque esto último no es compartido por otros autores).
La temperatura óptima para la síntesis de antocianos se sitúa entre 17 y 26ºC (Pirie, 1977). Kliewer (1973) y Kliewer y Torres (1972) estudiaron los efectos de las temperaturas diurnas y nocturnas; aunque la temperatura diurna tiene menos efectos que la nocturna, una temperatura diurna de 20ºC producía más color que una temperatura de 30ºC. En cuanto a temperaturas nocturnas, entre 15 y 20ºC produjeron más color que temperaturas entre 25 y 30ºC para cuatro variedades estudiadas, incluyendo pinot noir y cabernet sauvignon.
La influencia de la temperatura parece clara para el caso de los antocianos, aunque no se conoce el mecanismo de acción. En cuanto al efecto de la temperatura sobre los fenoles, Herrick y Nagel (1985) encuentran contenidos fenólicos diez veces mayores (123 mg/L frente a 13 mg/L) en vinos de riesling producidos en zonas cálidas de California que en zonas frías de Alsacia. Estos autores concluyen que ciertos climas cálidos producen vinos ásperos y acerbos debido a su alto contenido fenólico.
La intensidad de la iluminación actúa a través de la activación de la PAL (fenilalanina amonio liasa), enzima clave en la síntesis de sustancias fenólicas, pero parece que tiene más influencia a nivel microclimático, es decir, en función de la exposición de la vegetación (sistema de conducción).
La precipitación actúa a través de las claves «disponibilidad de agua en maduración» y «exposición de la vegetación» para un determinado sistema de conducción.
| Claves vitícolas
Una serie de factores clave influyen decisivamente sobre el contenido en antocianos y fenoles de la uva. Las claves vitícolas que aumentan el contenido en antocianos de la uva son las siguientes: · Temperatura media relativamente baja (<15º C en vendimia) * SFE = superficie foliar expuesta (m2); producción (kg) Las claves que aumentan el contenido en fenoles de la uva coinciden con las anteriores, con la excepción de la temperatura que no presenta una influencia tan clara. Toda la influencia de la viticultura, con la excepción de la variedad, tiene que explicarse a través de estas claves (la variedad tiene su influencia genética e independiente de estos factores). |
Suelo
El suelo actúa, debido a su fertilidad, a través de la claves «disponibilidad de agua y nitrógeno en maduración» y «exposición de la vegetación», de forma parecida a la que antes exponíamos para el caso de la precipitación. En este sentido, las características más importantes del suelo son su profundidad y su capacidad de almacenamiento de agua, mucho más que su composición química (Rankine et al., 1971).
Factores permanentes elegidos
Material vegetal
Portainjerto. La influencia del portainjerto parece expresarse, fundamentalmente, a través del vigor y, consecuentemente, tiene su efecto en la «exposición de la vegetación» y la «disponibilidad de agua y nitrógeno en maduración». Los portainjertos débiles tienden a producir vinos de más calidad (McCarthy y Cirami, 1990), salvo en suelos tan pobres en los que la superficie foliar es insuficiente; en estas situaciones son los portainjertos vigorosos los que consiguen mejores resultados.
Variedad y clon. Las variedades difieren notablemente en su capacidad de acumulación de fenoles. En la (figura 2) se muestran los taninos y el índice de polifenoles totales (IPT) en vinos elaborados con distintas variedades minoritarias de Rioja cultivadas en las mismas condiciones (Martínez de Toda et al., 2001).
Dentro de una misma variedad, es muy importante la heterogeneidad intravarietal, factor que induce un comportamiento muy diferente entre los distintos clones. De particular relevancia son las diferencias intravarietales de la variedad sangiovese (Scienza, comunicación personal).
Sistema de conducción
El sistema de conducción tiene una influencia clara en la composición fenólica, y lo hace a través de las claves «vegetación muy bien expuesta» y «racimos bien expuestos». Todos aquellos sistemas que mejoren dichas claves, mejoran el contenido en antocianos y fenoles.
Son muchos los autores que han señalado el efecto positivo de la exposición a la radiación solar sobre el contenido en antocianos y fenoles. Parece, además, que es más importante la exposición de los racimos que la de las hojas (Smart et al., 1988; Crippen y Morrison, 1986; Morrison y Noble, 1990; Giorgessi y Lee, 1985). También Carbonneau (1985) demuestra el efecto positivo de la exposición de los racimos, pero detecta, para exposiciones excesivas, un elevado contenido fenólico que, en algunas añadas, puede traducirse en aromas indeseables en vinos de cabernet sauvignon.
Otros factores
Producción
El nivel de producción tiene una influencia clara a través de las claves «relación SFE/producción» y «producción moderada (F/V = 4-9)». En todas las experiencias en las que mejoran dichas claves (muchas de ellas mediante aclareo de racimos), se obtiene un mayor contenido en antocianos y fenoles (Kliewer y Weaver, 1971; Jackson y Lombard, 1993).
La única manera de aumentar la producción sin detrimento de los contenidos en antocianos y fenoles es manteniendo las claves anteriores a niveles aceptables, para lo que se precisa un manejo de la vegetación muy cuidado y sofisticado, especialmente para mantener una gran superficie foliar muy bien expuesta.
Los efectos negativos del incremento de producción sobre antocianos y fenoles pueden ser directos e indirectos (en este último caso, a través de un retraso en la evolución de la maduración).
Operaciones en verde
Cualquier tipo de operación en verde actúa sobre el contenido en antocianos y fenoles a través de las claves «racimos bien expuestos» y «vegetación muy bien expuesta». La operación en verde que mejore esas claves mejora, en general, el contenido en antocianos y fenoles. Ya hemos mencionado el efecto del aclareo de racimos, operación en verde que influye en la producción.
Un caso particular lo constituye la operación de despunte que, además de tener efectos claros sobre el microclima de la planta (al igual que otras operaciones en verde) es una operación tan drástica que, en función de su severidad, puede producir otros efectos no deseados, como son el rejuvenecimiento del brote, la alteración del equilibrio hormonal o retraso general en el ciclo, entre otros. Es por esto que, frecuentemente, tiene efectos negativos sobre la calidad y, particularmente, sobre el contenido en antocianos y fenoles (Kliewer y Bledsoe, 1986; Peterson y Smart, 1975; Reynolds y Wardle, 1989).
Reguladores de crecimiento
Entre los reguladores de crecimiento, los únicos que han mostrado, en suficientes experiencias, un efecto positivo sobre el contenido en antocianos y polifenoles son el etileno y el ácido abscísico (ABA); su modo de acción parece ser debido, en gran parte, a la activación del enzima PAL (Powers y col., 1980; Weaver y Montgomery, 1974; Weaver y Pool, 1971; Bertamini y Mattivi, 1999).
Los mejores resultados se obtienen cuando se aplica el plaguicida etefón en el momento del envero, en cantidades que van de 250 a 500 ppm. Dado que también detiene el crecimiento vegetativo (Lavee et al., 1977) y, en determinadas circunstancias, disminuye la cantidad de racima (Szyjewicz y Kliewer, 1983) parece razonable pensar que sus efectos pueden ser debidos, parcialmente, a la menor competencia de los ápices en crecimiento y de la racima (Jackson y Lombard, 1993).
Bibliografía
Bertamini, M. y Mattivi, F.: «Composti fenolici nei vini rossi: ruolo dell’ambiente e
delle tecniche colturali», L’Informatore Agrario 1999; 32: 1-6.
Carbonneau, A.: «Trellising and canopy management for cool-climate viticulture», Eugene Oregon State University. Experiment Station Technical Publication 1985; 7628: 158-174.
Crippen, D.D. y Morrison, J.C. «The effects of sun exposure on phenolic content of Cabernet Sauvignon berries during development», Am. J. Enol. Vitic. 1986; 37: 243-247.
Champagnol, F.: «Elements de physiologie de la vigne et de viticulture generale». François Champagnol (ed.), Déhan, Saint-Gely-du-Fesc, Montpellier, 1984.
Giorgessi, F. y Di Lee, F.: «Effecto della luce solare sulla colorazione dei grappoli e sulla variazione di alcuni parametri qualitativi della produzione in una cv. ad uva rossa (Cabernet Franc)» Riv Vitic Enol 1985; 38: 401-406.
Guardiola, J.L. y García, A.: «Fisiología vegetal. Nutrición y transporte». Síntesis (Ed.), Madrid, 1990.
Herrick, I.W. y Nagel, C.W.: «The caffeoyl tartrate content of white Riesling wines from California, Washington and Alsace», Am J Enol Vitic 1985; 36: 95-97.
Jackson, D.I. y Lombard, P.B.: «Environmental and management practices affecting grape composition and wine quality – a review», Am J Enol Vitic 1993; 44: 409-430.
Kliewer, W.M.: «Berry composition of Vitis vinifera cultivars as influenced by photo- and nycto-temperatures during maturation», J Am Soc Hortic Sci 1973; 98: 153-159.
Kliewer, W.M. y Torres, R.E.: «Effect of controlled day and night temperatures on coloration of grapes», Am J Enol Vitic 1972; 23: 71-77.
Kliewer, W.M. y Weaver, R.J.: «Effect of crop level and leaf area on growth, composition and coloration of Tokay grapes», Am J Enol Vitic 1971; 22: 172-177.
Kliewer, W.M. y Bledsoe, A.: «Influence of hedging and leaf removal on canopy microclimate, grape composition and wine quality under Californian conditions», HortScience 1986; 21 (3): Abstract 1606.
Lavee, S., Erez, A. y Shulman, Y.: «Control of vegetative growth of grapevines (Vitis vinifera) with chloroethyl phosphonic acid (ethephon) and other growth inhibitors», Vitis 1977; 16: 89-96.
Martínez de Toda, F., García-Escudero, E., Martínez, J., et al.: «Informe Proyecto Variedades de vid minoritarias en Rioja», CRDOCa Rioja 2001.
McCarthy, M.G. y Cirami, R.M.: «The effect of rootstocks on the performance of Chardonnay from a nematode-infested Barossa Valley vineyard», Am J Enol Vitic 1990: 41: 126-130.
Morrison, J.C. y Noble, A.C.: «The effect of leaf and cluster shading on the composition of Cabernet Sauvignon grapes and on fruit and wine sensory properties», Am J Enol Vitic 1990; 41: 193-200.
Peterson, J.R. y Smart, R.E.: «Foliage removal effects on Shiraz grapevines», Am J Enol Vitic 1975; 26: 119-124.
Pirie, A.J.G.: «Phenolics accumulation in red wine grapes (Vitis vinifera L.)» Ph D Thesis, University of Sydney, 1977.
Powers, J.R., Shively, E.A. y Nagel, C.W.: «Effect of ethephon on color of Pinot Noir fruit and wine», Am J Enol Vitic 1980; 31: 203-205.
Rankine, B.C., Fornachon, J.C.M., Boehm, E.N. et al.: «The influence of grape variety, climate and soil on grape composition andquality of table wines», Vitis 1971; 10: 33-50.
Reynolds, A.G. y Wardle, D.A.: «Effect of timing and severity of summer hedging on growth, yield, fruit composition and canopy characteristics of the Chaunac», Am J Enol Vitic 1989; 40: 299-308.
Smart, R.E., Smith, S.M. y Winchester, R.V.: «Light quality and quantity effects on fruit ripening for Cabernet Sauvignon», Am J Enol Vitic 1988: 39: 250-258.
Szyjewicz, E. y Kliewer, W. M.: «Influence of timing of ethephon application on yield and fruit composition of Chenin Blanc grapevines», Am J Enol Vitic 1983; 34: 53-56.
Weaver, R.J. y Montgomery, R.: «Effect of ethephon on coloration and maturation of wine grapes», Am J Enol Vitic 1974; 25: 39-41.
Weaver, R.J. y Pool, R.M.: «Effect of (2-chloroethyl) phosphonic acid (ethephon) on maturation of Vitis vinifera», J Am Soc Hortic Sci 1971; 96: 725-727
