Los vinos contaminados con «olor a corcho» a causa del compuesto Tricloroanisol (TCA) provocan pérdidas económicas calculadas en 10.000 millones de dólares al año en el mundo. Por ello es que la detección anticipada de ese posible defecto en los tapones de corcho natural reviste gran importancia para la industria vitivinícola. Para ese fin, el análisis sensorial sigue siendo una técnica ampliamente utilizada, pero estos métodos tradicionales son subjetivos, requieren mucho tiempo y son propensos a errores. Ante la necesidad de un método rápido, no destructivo y en tiempo real, un equipo de investigadores de universidades suizas e italianas inventaron una técnica basada en la espectrometría de masas por ionización química.
La contaminación del vino por Tricloroanisol (TCA) provoca importantes pérdidas económicas en la industria vitivinícola. Más de 50 años de investigaciones han identificado al corcho como la principal causa de este problema.
El umbral de percepción humana para el TCA es extremadamente bajo: tan sólo 1-2 ng/L hacen que el vino sea inaceptable para el paladar. Las contaminaciones inferiores a 0,5 ng /l generalmente se consideran insignificantes. Un método para evitar contaminaciones por TCA sería la detección preventiva de los tapones. La necesidad de un método analítico rápido y no destructivo para cuantificar la contaminación por tricloroanisol en tapones de corcho es de enorme urgencia. Los métodos analíticos y sensoriales comúnmente utilizados tienen poca fiabilidad y un elevado número de errores.
El TCA, o Tricloroanisol, es un compuesto químico que tiene un olor característico a moho o humedad. Se trata de un defecto muy común en el vino, y se estima que afecta a un 4% de las botellas tapadas con corchos naturales en todo el mundo.
En este artículo, tres investigadores italianos de la Universidad de Padua proponen un enfoque analítico innovador basado en la espectrometría de masas de tiempo de vuelo de ionización química (CI-TOF, por sus siglas en inglés) utilizando el sistema «Vocus». Esta técnica ha demostrado ser capaz de cuantificar el TCA en un corcho en tan sólo 2 segundos, sin destruir el corcho, con una sensibilidad por debajo del umbral de percepción. El método es capaz de analizar y cuantificar el TCA en aproximadamente 10 millones de corchos al año. Los científicos demostraron su aplicabilidad en el entorno industrial y la correlación con métodos estándar para la cuantificación de TCA liberable.
Introducción
El llamado olor a corcho, causado principalmente por el TCA, representa una amenaza significativa para la industria del vino, causando pérdidas anuales superiores a los 10.000 millones de dólares (Taylor et al., 2000). A pesar de la complejidad del vino, debido a la presencia de cientos de compuestos aromáticos, incluso unos pocos ng/L de TCA pueden comprometer el aroma. (Tarasov et al., 2017). El descubrimiento del TCA como responsable de las anomalías olfativas se remonta a principios de los años 1980 y, a pesar de cuatro décadas de investigación, la comprensión completa de su presencia en el vino aún no está del todo clara (Buser et al., 1982; Sefton y Simpson, 2005).
Aunque el TCA es el compuesto que representa el mayor problema, otros contaminantes del corcho también pueden provocar la contaminación de un vino, por ejemplo cloro o bromoanisoles (Chatonnet et al., 2004). Los orígenes del TCA en el corcho siguen siendo desconocidos, con posibles vínculos con biocidas clorofenólicos o con compuestos naturales de la madera sometidos a cloración y reacciones microbianas (Simpson y Sefton , 2007). Se ha observado que la incidencia de TCA es mayor en los alcornocales no gestionados: esta observación justificaría un vínculo entre las condiciones ambientales y la contaminación microbiológica (Simpson y Sefton, 2007).
El análisis de TCA en corchos es un desafío debido a su fuerte localización y los métodos actuales son a menudo laboriosos y destructivos (Prescott et al., 2005). El análisis de TCA liberable, según la norma ISO 20752:2014, implica la inmersión de los tapones de corcho en un simulante de vino y su posterior cuantificación mediante la técnica GCMS. Estos métodos se utilizan principalmente como estándares en el laboratorio.
El análisis sensorial sigue siendo una técnica ampliamente utilizada, pero estos métodos tradicionales son subjetivos, requieren mucho tiempo y son propensos a errores. La necesidad de métodos rápidos y no destructivos ha llevado a la exploración de la espectrometría de masas por ionización química (CI-MS) como un nuevo enfoque (Lopez-Hilfiker et al., 2017).
Este estudio presenta el reactor Vocus basado en ionización química (CI-MS), excluyendo la cromatografía y utilizando espectrometría de masas de alta resolución para la separación en tiempo real de las señales de TCA de las de otros compuestos volátiles emitidos por corchos naturales (Cappellin et al., 2020). El instrumento Vocus ha demostrado la capacidad de detectar concentraciones de TCA por debajo de los umbrales sensoriales en tan sólo 2 segundos, al mismo tiempo que establece una buena correlación con determinaciones de TCA liberable (Taylor et al., 2000; ISO 20752:2023). El método se validó aún más en un escenario industrial simulado, analizando 10.100 corchos naturales en tan sólo unas horas.
La importancia del nuevo método radica en su velocidad, naturaleza no destructiva y correlación con los estándares establecidos, lo que ofrece un posible avance para el cribado de TCA a gran escala en la industria del corcho.
Materiales y métodos
Muestras de tapones de corcho
Se obtuvieron directamente de varios fabricantes muestras de tapones de corcho natural, con un diámetro de 24 mm y una longitud de 49 mm. Las clasificaciones visuales del corcho oscilaron entre Flor y II según las directrices internacionales. Las tapas no estaban recubiertas, por lo que estaban libres de la presencia de sustancias sintéticas. Se realizaron calibraciones, pruebas del nuevo método y comparaciones con otras técnicas de análisis de TCA en corchos naturales de diferentes lotes. Las pruebas industriales se realizaron con un lote mixto formado por 100 tapones de corcho natural de diferentes fabricantes y dos lotes homogéneos, cada uno de ellos formado por 5.000 tapones de corcho natural del mismo fabricante.
Analizador de corcho Vocus (VCA)
El VCA, desarrollado por Tofwerk, una empresa técnico-científica con sede en Suiza, incluye un espectrómetro de masas de ionización química de alta resolución Vocus 2R combinado con un muestreador automático de espacio de cabeza dinámico específico para tapones de corcho.
El Vocus 2R alcanza una resolución de masa de hasta am/dm = 15.000. La fuente de iones reactivos se configuró en p ≈2 mbar y genera iones reactivos a partir de aire sintético (Alphagaz 1 Air, Air Liquide). La cámara de reacción funciona a una presión de 1,5 mbar y una temperatura de 150 °C. La ionización química (CI), por transferencia de carga, produce iones TCA con una fragmentación insignificante de los iones de la muestra. El muestreador automático de tapones de corcho presenta cavidades individuales para evitar la contaminación cruzada. El VCA se mide durante 1,2 segundos en cada cavidad aspirando aire a un caudal de 1 litro estándar por minuto a través de una línea de muestra de PTFE calentada (1/8 pulgadas de diámetro interior) a 120 °C.
Simultáneamente, el aire sintético reemplaza el gas en el vacío muestreado, con un tiempo de equilibrio de aproximadamente 0,8 segundos entre cavidades, lo que resulta en un período de ciclo total de Δt = 2 segundos para cada corcho. Se mezclan benceno, tolueno y xileno en nitrógeno puro en la corriente de aire de muestra para controlar la estabilidad de los iones primarios. La intensidad de la señal de los picos espectrales en 209,940 Th , 211,937 Th y 213,934 Th expresadas en cuentas por segundo (cps) y, correspondientes a los isótopos C7H5Cl3O+, se suman y se utilizan como señal para el TCA. La señal de benceno C6H6+ se utiliza como estándar interno para corregir cualquier desviación de sensibilidad. La conversión a TCA liberable equivalente, expresada en ng/L, se realiza mediante calibración con el método estándar.
Análisis de TCA liberable según métodos estándar
El TCA liberable en corchos naturales se determinó siguiendo las normas o estándares OIV-MA- AS315-16 e ISO 20752:2023, pero con una pequeña modificación. Se sumergió un tapón de corcho en una solución hidroalcohólica (12% v/v de contenido de alcohol) durante 24 horas. Los compuestos volátiles en el espacio de cabeza se recogieron mediante microextracción en fase sólida y un sistema GC-MS detectó TCA y TCA-d5. El método, ampliamente utilizado en la industria del corcho, es crucial para demostrar la contaminación por TCA en tapones de corcho, incluso en contextos legales, y de ahora en adelante se denominará «ISO».
Resultados y discusión
Teniendo en cuenta los tiempos de medición muy rápidos de los corchos individuales, se evaluaron tres grupos de corchos naturales de diferentes fabricantes, con un total de 10.100. Los resultados para el conjunto más pequeño, que consta de 100 tapones naturales, se muestran en la Figura 1. Los tapones se midieron secuencialmente uno tras otro, y el tiempo total de medición para todo el experimento fue de unos pocos minutos. Este lote incluía varios corchos altamente contaminados con TCA, otros con una contaminación leve y otros que mostraban una señal de TCA por debajo del umbral de detección.
La Figura 2 resume la cuantificación de TCA en dos lotes diferentes, cada uno de ellos compuesto por 5.000 corchos. El tiempo total de medición de los dos lotes fue de unas pocas horas. En términos de comparación, si el mismo experimento se hubiera realizado utilizando el método ISO, habría requerido más de cuatro meses de análisis continuo.
Además, el presente método no es destructivo y no apareció ningún daño visual ni deformación en los tapones de corcho. Por lo tanto, las muestras aún se pueden usar y vender después del análisis, siempre que se realice un paso de reacondicionamiento para restaurar el contenido de humedad. Este procedimiento es muy común en la industria del corcho. Los histogramas que se muestran en la Figura 2 indican que el primer lote se caracteriza por un contenido promedio de TCA más bajo que el segundo lote. Más del 99% de los corchos estaban contaminados con <1 ng/L de TCA y aproximadamente el 50% con <0,5 ng/L de TCA, lo que actualmente se considera un límite para los corchos sin TCA en la industria del corcho.
En contraste, el segundo lote tenía solo un porcentaje insignificante de tapas libres de TCA, mientras que casi todos estaban contaminados con >1 ng/L de TCA.
La presente técnica puede ser útil en un escenario industrial para seleccionar tapones de corcho natural en función de su nivel de contaminación con TCA antes de su venta o en un laboratorio de control de calidad para evaluar rápidamente la incidencia de TCA en lotes de corcho.
Comparación con ISO 20752:20 23 y OIV-MA-AS315-16
Se midió un conjunto de 671 tapones de corcho natural con el nuevo método propuesto y, a modo de comparación, con el método ISO (es decir, ISO 20752:2023 y OIV-MA-AS315-16). La Figura 3 informa la correlación entre Vocus e ISO para estas muestras.
El valor R 2 de la regresión lineal es 0,92, lo que implica un coeficiente de correlación de Pearson de 0,96. La correlación es estadísticamente significativa (p < 0,01).
Para evaluar mejor los resultados de correlación y tener un punto de referencia, se midió un conjunto de corchos dos veces según la norma ISO, esperando un período de 15 a 30 días entre mediciones. El R 2 de la recta de regresión es 0,68 y, por tanto, el coeficiente de correlación de Pearson es 0,82 (p < 0,01). Estos valores sugieren que la correlación entre Vocus e ISO está fuertemente limitada por la precisión del método ISO. La gran incertidumbre asociada con el método ISO probablemente se origina en la fase de preparación de la muestra, es decir, «la fase de remojo». En esta fase, cada tapón de corcho natural se remoja durante 24 ± 2 horas en una solución de simulante de vino. Al eliminar el paso de remojo, el analizador de corcho Vocus tiene la ventaja de reducir la incertidumbre asociada con este paso.
Conclusiones
En este artículo se presenta una nueva técnica, con alta sensibilidad, en tiempo real y no destructiva, para la cuantificación de la contaminación por TCA en tapones de corcho individuales. Este enfoque supera significativamente a los métodos analíticos existentes en términos de velocidad, al tiempo que tiene límites de detección más bajos para TCA. La nueva técnica también muestra una excelente correlación con la cuantificación de TCA liberable utilizando métodos estándar. La nueva técnica representa un gran avance para el sector del corcho y el vino, ya que ofrece la posibilidad de una preselección ultrarrápida (2 s) de corchos naturales individuales basada en la cuantificación de la contaminación por TCA. La técnica también puede analizar simultáneamente otros contaminantes como cloroanisoles, clorofenoles, bromoanisoles y bromofenoles .
Para obtener más información, los interesados pueden ponerse en contacto con: vca.info@tofwerk.com
Fuente: Infowine. Autores de la investigación: L. Cappellin, L. Ciotti, M. Hutterli de Tofwerk AG, (Suiza) y la Universidad de Padua (Italia).
