A diferencia de lo que sucede con otros productos agroalimentarios, la exposición controlada al oxígeno es fundamental para producir vinos tintos de calidad. En la práctica, la oxigenación de mostos y vinos durante su procesamiento es inevitable, por cuanto el producto está constantemente siendo expuesto al contacto con el aire. Por ende, la gestión del oxígeno y las reacciones de oxidación son parte de los principales retos que los enólogos deben afrontar durante la producción y el envejecimiento de los vinos (Laurie y Clark, 2010).
Cuando el vino tinto es expuesto a concentraciones moderadas de oxígeno, se han reportado beneficios como la estabilización del color, y la reducción de la astringencia y el amargor (Singleton 1987, Castellari et al. 1998, Atanasova et al. 2002). Sin embargo, cuando las exposiciones al oxígeno son substanciales, o suceden sin la protección de sustancias inhibidores de las oxidaciones, el vino sufre transformaciones organolépticas mas significativas que pueden perjudicar su calidad final (Boulton et al. 1996, Danilewicz 2003, Waterhouse y Laurie, 2006).
Aun cuando las oxidaciones en vino han sido estudiadas desde hace años (Pasteur 1873 y Ribéreau-Gayon 1933), recientemente se han producido importantes avances en materia de la medida del oxígeno, su gestión en bodegas, y los mecanismos químicos que explican muchos de los cambios organolépticos observados durante la oxidación y el envejecimiento (Nevares y del Álamo, 2008, Laurie et al., 2008, Nevares et al., 2009, Anastasova et al., 2008). Sin embargo, y a pesar de dichos avances, todavía se requiere de más información fundamental en relación a las reacciones de oxidación y las necesidades específicas de oxígeno que cada vino tiene, con el fin de generar estrategias efectivas que permitan predecir y controlar los efectos del oxígeno en vinos.
El objetivo de este trabajo es ofrecer una visión general de la importancia del oxígeno, las oxidaciones, y las formas gestionar este gas en la vinificación de vinos tintos.
Necesidades de oxígeno en producción de vino
Una de las etapas que mejor refleja la necesidad de oxígeno durante la vinificación es al inicio de la fermentación alcohólica. Diversos trabajos han concluido que el oxígeno es requerido por las levaduras para mejorar la formación de biomasa y esteroles de membrana necesarios para proveer una adecuada tolerancia al etanol (Lafon-Lafourcade et al. 1979, Fornairon-Bonnefond et al. 2003). Para evitar paralizaciones o ralentizaciones de fermentación, diversos autores han concluido que los mostos requerirían aportes de oxígeno de entre 5 a 10 mg/L antes del final del ciclo de crecimiento de las levaduras (Sablayrolles y Barre 1986, Julien et al. 2000), cantidad que no influiría en el desarrollo de aromas oxidados en el vino. Por el contrario, durante la fermentación maloláctica, la evidencia indica que la aireación de los vinos aumenta el riesgo de multiplicación de bacterias acéticas y el deterioro producto de acetificaciones (Fleet, 2003, Bartowsky y Henschke, 2008).
Además de lo anterior, la exposición de mostos y vinos al oxígeno promueve una serie de transformaciones químicas que -dependiendo del nivel de la oxigenación- redundan en modificaciones sensoriales beneficiosas o perjudiciales. Desafortunadamente, en la mayoría de los casos, las necesidades de oxígeno de los vinos son determinados por degustación, debido a que muchas bodegas no cuentan con equipamiento para controlar con precisión la cantidad de oxígeno al que sus vinos han sido expuestos. Esta es una situación que probablemente cambiará en el futuro próximo debido a los recientes desarrollos en este ámbito, tales como la introducción de nuevas tecnologías y enfoques para la medida del oxígeno disuelto, y una serie de trabajos de investigación recientemente publicados que demuestran la importancia de estas medidas en el contexto de la gestión del oxígeno en la vinificación.
La disolución y el consumo de oxígeno en vinos
Durante todo el proceso de vinificación, tanto el mosto como el vino son parcialmente expuestos al aire. La disolución del oxígeno depende fundamentalmente del tiempo de exposición (por ejemplo, bajo condiciones de flujo turbulento o estático), de la temperatura del producto, y en menor medida de la concentración de etanol y la cantidad de particulado sólido. El nivel de saturación de oxígeno en vinos expuestos al aire alcanza aproximadamente 6,0 mL/L (8,6 mg/L) a temperaturas cercanas a 20 °C y presión atmosférica (Singleton 1987). Por el contrario, si el vino es expuesto directamente al oxígeno, como en el caso de la técnica denominada micro-oxigenación, el nivel de saturación que se puede alcanzar es mucho mayor, pudiendo llegar a concentraciones de aproximadamente 30,0 mL/L (concentraciones que no se observan en la práctica, por cuanto las dosis de oxígeno utilizadas en micro-oxigenación son bajas).
En cuanto a la contribución de oxígeno de diversas operaciones y equipos de vinificación, Castellari y otros (2004) establecieron la siguiente clasificación: a) las de bajo aporte de oxígeno, tales como el uso de bombas, el bastoneo de barricas, algunas formas de filtración, intercambiadores de calor, electrodiálisis y envasado (con aportes promedio inferiores a 300 ppb de oxígeno); y b) las de alto aporte de oxígeno tales como la mezcla de vinos en barricas, refrigeración, estabilización tartárica continua (con aportes promedio superiores a 1000 ppb de oxígeno).
Las reacciones de oxidación
Oxidaciones enzimáticas
En el mosto, las oxidaciones son mayoritariamente producto de la actividad de enzimas oxidativas como PPO (orto-difenol-óxidoreductasa, ODOR) y lacasa (para-difenol-óxidoreductasa, PDOR) sobre los compuestos fenólicos. Sin embargo, para que estas reacciones se produzcan, la presencia de oxígeno es fundamental (fig. 1). Sustancias como el glutatión y el dióxido de azufre, y prácticas como la utilización de gases inertes, y el control de temperatura son esenciales para reducir el efecto de este tipo de oxidaciones (Singleton y Cilliers 1995).
Oxidaciones no enzimáticas
En cuanto a las oxidaciones no enzimáticas, es importante tener presente que el ritmo de deterioro oxidativo no sólo depende de la cantidad absoluta de oxígeno disuelto, sino que varía dependiendo de la composición química del vino. Recientemente, nuevos antecedentes han sido añadidos al modelo tradicional de oxidación de vinos propuesto por Wildenradt y Singleton en 1974. Las principales adiciones al modelo establecen la importancia de los metales de transición en la formación de varios tipos de especies radicalarias (Danilewicz 2003, Waterhouse y Laurie 2006, Elias et al. 2009), así como una serie de reacciones secundarias que producen los cambios organolépticos observados durante la oxidación y el envejecimiento de los vinos.
Como se presenta en la Figura 2, la cadena oxidativa comenzaría por la activación del oxígeno molecular al radical radical hidroperoxilo, por acción de los metales de transición presentes en el vino (ej. hierro o cobre). Este radical permitiría la oxidación de ciertos compuestos fenólicos a quinonas y la producción de peróxido de hidrógeno. Por lo tanto, se plantea que el peróxido de hidrógeno, en presencia de hierro, sería convertido a radicales hidroxilo, especies capaces de oxidar sustancias como el etanol (glicerol, ácido orgánicos, etc.), produciendo compuestos carbonilos y regenerando los radicales hidroperoxilo para un nuevo ciclo oxidativo (fig. 2). Los compuestos carbonilos producidos podrían -potencialmente- impactar el aroma y color del vino (Laurie y Waterhouse 2006). Estudios recientes plantean que el radical 1-hidroxietil, derivado del etanol, sería el principal agente responsable de las oxidaciones de otras sustancias orgánicas en vino (Elias et al. 2009).
Reacciones secundarias, cambios químicos y sensoriales en el vino
Como ya se ha mencionado, la oxidación de constituyentes del vino puede afectar no sólo sus características sensoriales, sino también su capacidad para envejecer apropiadamente. De acuerdo al modelo presentado en la Figura 2, los productos primarios de oxidación (quinonas y compuestos carbonilos) podrían reaccionar con una serie de constituyentes del vino, modificando de esta forma su expresión organoléptica y capacidad de guarda.
Cambios aromáticos y gustativos
La oxigenación y oxidaciones excesivas suponen la pérdida de aromas frutales, así como un aumento de los aromas de tipo aldehídos y el pardeamiento de los vinos (Escudero et al., 2002, Lambropoulos y Roussis 2007, Ferreira et al. 2002). Del mismo modo, un potencial de oxido-reducción muy bajo, por efecto de un celo exagerado en el control de la exposición al oxígeno, puede causar la aparición de aromas derivados de compuestos azufrados, comúnmente denominados aromas de reducción (Godden et al. 2001).
La naturaleza electrófila de las quinonas las hace reactivas a compuestos nucleófilos del vino como compuestos azufrados y fenoles (fig. 3). Recientemente, se ha publicado evidencia que indica que la concentración de ciertos compuestos de origen azufrado (ej. 3-mercaptohexanol y dióxido de azufre) se reducen vía reacción con quinonas, en un efecto indirecto derivado de la oxidación (Blanchard et al. 2004; Danilewicz et al. 2008; Nikolantonaki et al. 2010, Laurie et al. 2012).
Las alteraciones producidas en los compuestos fenólicos durante los procesos de oxidación son coherentes con los cambios en la astringencia y el amargor observados durante el envejecimiento del vino (Llaudy et al., 2006). A partir de la reacción de los fenoles tipo flavanol, vía oxidación, se produce una forma de polimerización que influiría en la reducción de la astringencia y el amargor, fundamentalmente a través de la precipitación de los polímeros formados (Singleton 2000, Cheynier et al. 2002) (fig. 3). Alternativamente, la reacción de flavanoles y antocianos, además de influir en la estabilización del color, permitiría la reducción de la astringencia (fig. 4).
Estabilización de color
Los cambios de color que experimenta el vino tinto en la medida en la que envejece o se oxida, pasando de tonalidades rojo-rubí o rojo-violáceo a tonos rojo-ladrillo con menores intensidades, han sido ampliamente estudiados. El equilibrio de los antocianos en función del pH es un hecho que a veces se descuida, y es que la intensidad del color rojo será más evidente en la medida en que el pH es más bajo. Los mecanismos químicos que contribuyen a incrementar o estabilizar el color son la copigmentación y la reacción de los antocianos con los taninos. Esta última puede darse a partir de varias reacciones, algunas de las cuales son mediadas por compuestos carbonilo (fundamentalmente acetaldehído) producidos durante la oxidación de los vinos. Debido a su naturaleza electrofílica, el acetaldehído puede participar en diversas reacciones de condensación con flavanoles y antocianinas, produciendo estructuras coloreadas más estables (Timberlake y Bridle 1976, Fulcrand et al. 1996, Saucier et al. 1997, Atanasova et al. 2002) (fig. 4).
Gestión del oxígeno y las oxidaciones
Gases inertes y dióxido de azufre
Una de las soluciones más utilizadas y efectivas para reducir la concentración y los efectos de la exposición al oxígeno es el uso de gases inertes como el nitrógeno y el dióxido de carbono, entre otros. Dichos gases son capaces de desplazar el oxígeno disuelto y dependiendo de su densidad, pueden proveer una capa protectora sobre la superficie de los vinos, la que de otra forma estaría expuesta al aire.
En cuanto al dióxido de azufre, una de sus funciones más importantes al pH del vino esta dada por su capacidad de reaccionar con el peróxido de hidrógeno e impedir que las reacciones posteriores se produzcan (Boulton et al. 1996, Danilewicz 2007). Asimismo, su rápida reacción con compuestos carbonilos (ej. acetaldehído), permite reducir el impacto aromático de estos compuestos, reduciendo la sensación de oxidación en el vino. La correlación entre la oxidación del vino y la pérdida de dióxido de azufre, producto de su reacción con compuestos carbonilos, fue descrita por Laszlo et al. en 1978. Nuevos antecedentes indican que la reducción en la concnetración de SO2 producto de la oxidación también se explicaría por su reactividad con quinonas (Laurie et al. 2012).
Consideraciones posteriores como la utilización de microoxigenación, la guarda en barricas, y el envasado de los vinos no se discutirán aquí, por cuanto son cubiertos en otras de las publicaciones de este dossier.
Comentarios finales
Actualmente, los productores de vino están mucho mas informados de la importancia del oxígeno en la vinificación y están implementando más y mejores medidas para monitorear los niveles de exposición de oxígeno y controlar la oxidación de mostos y vinos. Sin embargo, se necesita más investigación para desarrollar nuevas estrategias para predecir y controlar las necesidades de oxígeno para un vino en particular.
Agradecimientos
Al Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, FONDECYT, a través del proyecto 1110655.
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