RESUMO. Palavras chave: PVI-PVP, vinil-imidazole, vinil-pirrolidona, metais, vinho INTRODUÇÃO

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1 INFLUÊNCIA DO COPOLÍMERO NAS CARACTERÍSTICAS DO VINHO 1 Helena MIRA 1 ; Patrícia LEITE 123 ; Sofia CATARINO 3 ; Jorge M. RICARDO DA SILVA 2 ; António S. CURVELO-GARCIA 3 RESUMO Este trabalho insere-se num estudo da influência de uma resina absorvente (DIVERGAN HM), copolímero de vinil-imidazole e de vinil-pirrolidona, na remoção de metais pesados em vinhos, nomeadamente cobre, ferro e chumbo. O estudo incidiu também sobre a sua influência nas características fisico-químicas de vinhos (brancos e tintos). Comparou-se o efeito da sua aplicação em mosto e em vinho, nas características deste. A remoção dos metais foi mais eficaz para o tratamento em vinho do que em mosto, e mais importante para o cobre e para o chumbo, onde a dose mais elevada do copolímero remove maior quantidade destes elementos metálicos. No ensaio com adição de metais, a remoção do ferro foi mais efectiva em vinhos brancos do que em tintos. Palavras chave:, vinil-imidazole, vinil-pirrolidona, metais, vinho INTRODUÇÃO Teores elevados de metais, como o ferro, o cobre, o chumbo ou cádmio, podem originar diferentes problemas ao longo da produção do vinho, tais como acastanhamento, turvações ou formação de precipitados, assim como problemas de ordem toxicológica, havendo inclusivamente, e por isso, limites legais a respeitar: Pb 200 μg.dm -3 ; Cd 10 μg.dm -3 ; Cu 1 mg.dm -3. Diferentes tipos de precipitados são conhecidos há muito tempo. Devido às modernas tecnologias de produção de vinho, a contaminação de ferro é cada vez menos corrente, mas os problemas de turvação causados normalmente para um teor de cobre superior a 0,5 mg.dm -3 são frequentes (Eder et al., 2003). Enquanto que as turvações de origem férrica se produzem, geralmente, depois do contacto com o ar, as turvações com origem no cobre são favorecidas em condições de redução. 1 Escola Superior Agrária de Santarém, Apartado 310, Santarém, Portugal. hmira@esasantarem.pt 2 Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia, Laboratório Ferreira Lapa (Sector de Enologia), Tapada da Ajuda, Lisboa Codex, Portugal. jricardosil@isa.utl.pt 3 INIAP, Estação Vitivinícola Nacional, Quinta da Almoínha, Dois Portos, Portugal. evn.dir@oninet.pt 1

2 O método tradicional mais eficaz de remoção de metais dos vinho (sobretudo o ferro, mas também em parte o cobre, zinco, manganês, níquel, prata, chumbo, cádmio ou alumínio) é a colagem azul (com ferrocianeto de potássio II). A colagem com ferrocianeto de potássio é uma técnica que comporta algumas limitações: i) necessita de ensaios prévios para determinação da dose de ferrocianeto de potássio a aplicar; ii) o resíduo é problemático do ponto de vista ambiental; iii) situações de sobrecolagem com adições demasiado elevadas podem originar a formação de iões cianetos livres; iv) é difícil tratar vinhos com teor de ferro baixo mas cujo teor em cobre é elevado. Vários métodos alternativos ao tratamento com ferrocianeto de potássio têm sido desenvolvidos, sendo de referir, entre eles, a aplicação de uma resina de adsorção PVI- PVP, descrita pela primeira vez por Fussnergger et al. (1992). Esta resina é um copolímero de 1 vinil-imidazole e 1-vinil-pirrolidona no ratio de 9:1, e cujo agente de polimerização é o N-N -divinilmidazoline-2-one (Eder et al., 2003). Esta resina adsorvente é insolúvel na água e em outros líquidos, tem como grupo funcional os grupos imidazol que se ligam, de maneira selectiva, ao ferro, ao cobre e ao alumínio. Além da sua actuação sobre os metais, é responsável por uma diminuição da acidez total e do teor em ácidos fenólicos, nomeadamente em ácido cinâmico (Mattivi et al., 2000, Nicoli et al., 2001 e Eder et al., 2001, 2003). O objectivo deste trabalho foi estudar a influência da aplicação do copolímero nas características físico-químicas de vinhos (brancos e tintos). Comparou-se, também, o efeito nas características do vinho da sua aplicação em mosto e em vinho. MATERIAL E MÉTODOS ENSAIOS EM MOSTO E VINHO Vinhos: o ensaio decorreu na vindima de 2002 em vinho branco e em vinho tinto, com aplicação do Divergan HM em mosto e em vinho. : O (Divergan HM, BASF, Portugal) foi aplicado nas doses de 10 e 20 g/hl (em mosto) e 30 e 50 g/hl (em vinho), de acordo com o esquema experimental apresentado na figura 1. Em mosto, o produto foi aplicado antes da fermentação e deixando-o actuar durante esse processo, sendo separado na primeira trasfega. Em vinho, o período de contacto foi de 48h. 2

3 Mosto, 100 mg/l SO 2, Esmagamento/prensagem Mosto, 80 mg/l SO 2, Esmagamento/desengace Mosto Mosto + massa com 10 g/hl com 20 g/hl Ferment. 30 g/hl Ferment. 50 g/hl MB-T MBD1 MBD2 MT-T MTD1 MTD2 Vinho Branco Vinho Tinto Vinho testemunha Clarificação com 30 g/hl Clarificação com 50 g/hl Vinho testemunha Clarificação com 30 g/hl Clarificação com 50 g/hl VB-T VBD1 VBD2 VT-T VTD1 VTD2 Figura 1 Fluxograma dos ensaios da 1ª parte ENSAIO DE ADIÇÃO DE METAIS A VINHO Com o objectivo de confirmar a influência do sobre o teor em Fe e Cu dos vinhos, foram adicionados estes elementos metálicos aos mesmos: vinho 1 (5 mg.dm -3 de ferro e 0,5 mg.dm -3 de cobre), vinho 2 (15 mg.dm -3 de Fe e 1 mg.dm -3 de cobre). Aplicou-se 25 e 50 g/hl de Divergan HM (dose 1 e dose 2, respectivamente). MÉTODOS ANALÍTICOS: Alguns metais (Cu, Fe, K, Ca, Na, Mg) foram doseados por Espectrofotometria de absorção atómica com chama (FAAS), segundo métodos descritos em Normas Portuguesas (NP 2441, 1988; NP 2280, 1988; NP 3685, 1991; NP 4082, 1993; NP 3594, 1990) e no Regulamento CEE nº 2676 (1990). O Pb e o Cd foram doseados por Espectrofotometria de absorção atómica com atomização electrotérmica (GFAAS), segundo métodos descritos por Catarino (2000). 3

4 Os compostos fenólicos totais foram avaliados pela medida da absorvência a 280 nm (Ribéreau-Gayon, 1970), a cor pela intensidade e tonalidade (OIV, 1990), os pigmentos totais pelo método de Somers e Evans (1977), a cor devida aos pigmentos poliméricos (índice dos pigmentos polimerizados) pelo método referido em Glories (1979) e as antocianinas totais pelo método descrito em Ribéreau-Gayon e Stonestreet (1965). Os ácidos orgânicos (ácido tartárico, ácido málico, ácido shikimico, ácido láctico e ácido acético) foram determinados por HPLC, segundo o método descrito por Tusseau e Benoit (1986a, b). A análise corrente (massa volúmica, título alcoométrico volúmico, acidez total, acidez volátil e ph) foi efectuada por FTIR (Espectrofotometria de Infravermelhos com Transformada de Fourier) (Moreira et al. 2002a; b). O tratamento estatístico dos dados consistiu na análise de variância, realizada no programa SPSS versão 11.0, usando-se para comparação das médias, nas situações em que ocorreram diferenças significativas, o teste de Tukey (5%). RESULTADOS Da análise do quadro 1, verifica-se uma diminuição no índice de compostos fenólicos totais (Ipt), na ordem de 6% para a aplicação em mosto e de 15% na aplicação do produto em vinho. Segundo Mattivi et al. (2000), com a dose menor de (30 g/hl) é possível atingir uma redução dos fenóis de baixo peso molecular, os quais podem ser envolvidos no acastanhamento oxidativo dos vinhos brancos. No que respeita à fracção metálica, e ao produto aplicado em mosto, verifica-se alguma diminuição do teor de potássio quando comparado com o mosto testemunha, diminuição essa não constatada aquando da aplicação em vinho. Para o cobre, não se detectaram diferenças significativas no mosto, contrariamente à aplicação em vinho, onde se verificou uma remoção na ordem dos 55%. Quanto ao chumbo, e ao produto aplicado em mosto, verifica-se um notório decréscimo no teor deste elemento; quanto ao produto aplicado em vinho, verifica-se um anómalo aumento deste elemento, o que poderá ser atribuído a uma contaminação. O cádmio apresentou em todas as amostras valores inferiores ao limite de detecção. Para os outros elementos metálicos analisados, não foram observadas diferenças significativas entre as diferentes doses e o mosto ou o vinho base. 4

5 Quadro 1 Resultados da aplicação de em mosto e vinho branco MB-T MB-D1 MB-D2 VB-T VB-D1 VB-D2 Fracção fenólica: I. fenóis totais** 10,8 b 10,4 a 10,2 a 10,8 c 9,6 b 9,2 a Fracção metálica: Potássio (mg.dm -3 )** 605 b 578 a 565 a Cálcio (mg.dm -3 ) Sódio (mg.dm -3 ) Magnésio (mg.dm -3 ) Cobre (mg.dm -3 )* 0,05 0,04 0,04 0,11 b 0,06 a 0,05 a Ferro (mg.dm -3 ) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 Chumbo (μg. dm -3 )* 79,0 b 48,5 a 50,0 a 18,1 28,3 30,5 Cádmio (μg. dm -3 ) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 Fracção ácida: Ac. Tartárico (g.dm -3 ) 2,5 2,4 2,3 2,4 2,4 2,4 Ac. Málico(g.dm -3 ) 1,3 1,4 1,3 1,2 1,2 1,2 Ac. Shikimico (mg.dm -3 ) Ac. Láctico (g.dm -3 ) 0,6 0,7 0,6 0,8 0,6 0,6 Ac. Cítrico (mg.dm -3 ) Análise sumária: Massa Vol. (g.cm -3 ) 0,9912 0,9904 0,9897 0,9904 0,9905 0,9903 Tit. Alc. Vol. (%V/V) 12,7 12,8 12,8 12,8 12,7 12,8 Acidez. Total ** (g.dm -3 ac. tartárico) 5,6 5,4 5,3 5,5 b 5,3 a 5,2 a Acidez volátil (g.dm -3 ac. acético) 0,52 0,49 0,50 0,52 0,45 0,47 ph 3,08 3,11 3,14 3,14 3,17 3,19 Os valores médios seguidos da mesma letra na mesma linha não são significativamente diferentes (Tukey, 5%); * - efeito significativo a um nível de significância de 0,05; ** - efeito significativo a um nível de significância de 0,01 Para os diferentes ácidos orgânicos, não foram detectadas diferenças significativas entre doses. Verificou-se diminuição da acidez do vinho, quando comparado com o vinho testemunha, aquando da aplicação do em vinho, o que confirma os resultados de Eder et al. (2003). Não foram evidenciadas diferenças para o título alcoométrico volúmico, massa volúmica, acidez volátil e ph. Os resultados obtidos para o vinho tinto são apresentados no quadro 2. Da sua análise, não são evidenciadas diferenças significativas no que se refere à composição fenólica dos vinhos aquando da aplicação do em mosto. Da sua aplicação em vinho, verificam-se diferenças significativas no que se refere aos teores em compostos fenólicos 5

6 totais, em antocianinas totais e em pigmentos totais. Esta ligeira diminuição de fenóis e de antocianinas em vinho tinto já tinha sido observada por Mattivi et al. (2000). Quadro 2 Resultados da aplicação de em mosto e vinho tinto MT-T MT-D1 MT-D2 VT-T VT-D1 VT-D2 Fracção fenólica: I. fenóis totais** 34,6 34,0 32,0 63,6 b 61,1 a 60,9 a Intensidade 10,2 10,2 9,9 19,7 19,1 19,0 Tonalidade** 5,9 5,8 6,0 5,7 b 5,5 a 5,5 a Antocianas Totais** (mg.dm -3 Mv-3-g) 223,7 224,0 217,9 367,5 b 358,0 a 346,6 a Pigmentos totais* 12,9 13,4 12,6 26,5 b 23,9 a 22,7 a Índice pigm. poliméricos 60,1 58,6 57,7 56,4 57,0 56,8 Fracção metálica: Potássio (mg.dm -3 ) Cálcio (mg.dm -3 ) Sódio (mg.dm -3 ) Magnésio (mg.dm -3 ) Cobre (mg.dm -3 )* 0,04 b 0,02 ab 0,01 a 0,23 b 0,10 a 0,10 a Ferro (mg.dm -3 ) * 7,3 6,6 6,0 6,6 b 5,5 a 5,2 a Chumbo (μg. dm -3 )* 91,9 b 64,4 a 64,4 a 133,6 121,3 124,2 Cádmio (μg. dm -3 ) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 Fracção ácida: Ac. Tartárico (g.dm -3 ) 2,4 2,4 2,3 2,5 2,4 2,4 Ac. Málico(g.dm -3 ) 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Ac. Shikimico (mg.dm -3 ) Ac. Láctico (g.dm -3 ) 4,2 4,2 4,2 4,4 4,5 4,4 Ac. Cítrico (mg.dm -3 ) Análise sumária: Massa Vol. (g.cm -3 ) 0,9928 0,9928 0,9927 0,9947 0,9946 0,9945 Tit. Alc. Vol. (% v/v) 11,5 11,6 11,6 11,4 11,4 11,4 Acidez Total (g.dm -3 ac. tartárico) 8,2 8,2 8,1 7,6 7,4 7,3 Acidez Volátil (g.dm -3 ac. acético) 0,46 0,47 0,47 0,28 0,31 0,32 ph 3,01 3,01 3,02 3,12 3,15 3,18 Os valores médios seguidos da mesma letra na mesma linha não são significativamente diferentes (Tukey, 5%); * - efeito significativo a um nível de significância de 0,05; ** - efeito significativo a um nível de significância de 0,01 No que respeita à fracção metálica e ao produto aplicado em mosto, verifica-se diminuição do teor de cobre quando comparado com o mosto testemunha, diminuição essa também verificada na aplicação em vinho; para o ferro, não foram detectadas diferenças significativas na aplicação do em mosto. Relativamente ao chumbo, e ao produto 6

7 aplicado em mosto, verifica-se um acentuado decréscimo no teor do mesmo; menor diminuição foi observada para o produto aplicado em vinho. À semelhança do observado para os vinhos brancos, todas as amostras de vinhos tintos apresentaram teores de cádmio inferiores ao limite de detecção. O copolímero não removeu qualquer quantidade significativa de K, Ca, Mg e Na, tanto em mosto como em vinho. Também para os ácidos orgânicos e para os parâmetros da análise sumária não foram detectadas diferenças significativas entre doses nos mostos e vinhos. A aplicação do não demonstrou ser eficaz na remoção do Cu e do Fe em mosto branco e no ferro em mosto tinto, contrariando os resultados obtidos por Nicolini et al. (2001). ENSAIO DE ADIÇÃO DE METAIS A VINHO Em relação ao ensaio de adição ao vinho com os elementos metálicos Fe e Cu, apresentamse no quadro 3 as percentagens de remoção obtidas para os catiões analisados. Quadro 3 Percentagem de remoção de cobre, ferro e chumbo por VINHO TINTO VINHO BRANCO Vinho 1 Vinho 2 Vinho 1 Vinho 2 D1 D2 D1 D2 D1 D2 D1 D2 Cobre (mg.dm -3 ) 60,1 62,5 48,5 64,9 47,1 51,0 52,5 58,9 Ferro (mg.dm -3 ) 16,0 29,6 2,1 0,0 69,0 70,1 69,0 36,4 Chumbo (μg. dm -3 ) 15,7 18,4 22,5 26,4 17,5 25,3 15,7 23,7 Verifica-se uma efectiva remoção do cobre pelo, mesmo com a dose mais baixa (25 g/hl), na medida em que se obtém remoção superior a 45%, em todos os casos analisados. O copolímero demonstrou também ter capacidade de remoção do chumbo, o efeito da remoção já é claro com a dose mais baixa e aumenta com a dose. Quanto ao ferro, a média de remoção foi significativamente maior em vinhos brancos do que em vinhos tintos. Na situação de vinhos com valores excepcionalmente elevados (vinho 2), a dose mais alta do copolímero (50 g/hl) revelou ser menos eficiente do que a dose menor (25 g/hl). 7

8 CONCLUSÕES O tratamento de remoção dos metais, por aplicação de, foi mais efectivo quando aplicado em vinho do que em mosto. A remoção foi mais importante para o cobre e para o chumbo, onde a dose mais elevada do copolímero removeu maior quantidade destes elementos metálicos. No ensaio com adições de Fe e Cu, a remoção do ferro foi mais efectiva em vinhos brancos do que em tintos. Dada a particular eficiência do para a remoção do Cu, e para este fim específico, apresenta muitas vantagens quando comparado com o ferrocianeto de potássio; em vinhos brancos tem ainda a vantagem de eliminar os compostos fenólicos de baixo peso molecular, que podem estar envolvidos no acastanhamento oxidativo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CATARINO S. (2000) A ocorrência de chumbo e cádmio em vinhos. Tese de Mestrado em Viticultura e Enologia. Universidade do Porto. CEE (1990) Regulamento (CEE) nº 2676/90 de , Jornal Oficial das Comunidades Europeias, 3 de Outubro de EDER, R., SCHREINER, A., SCHLAGER, G., PISCHINGER. K., e WENDELIN, S. (2001) - Verminderung der Metallghalte von Weinen durch Anwendung selektiver Harze. Mitteillungen Klosterneurburg 51: EDER, R., SCHREINER, A., SCHLAGER, G. e WENDELIN, S. (2003) - Réduction de la teneur en métaux dans les vins à l'aide de résines sélectives. Bulletin de l'oiv 76: FUSSNEGGER, B., MAURER, R., DETERING, J. (1992) - citado em Eder et al (2001, 2003) e Mattivi et al. (2000). GLORIES, Y. (1978) Recherches sur la matière colorante des vins rouges. Thèse de doctorat d Etat. Université de Bourdeaux II, Bordeaux. MATTIVI, F. VERSINI, G. e G. NICOLINI (2000) - Interesting side-effects of the use of a copolymer for removing heavy metals in white and red wines on polyphenols and colour characteristics. Vitic. Enol. Sci. 55: MOREIRA, J.L.; MARCOS, A.M.; BARROS, P. (2002a) Analysis of portuguese wines by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR). Ciência e Técnica Vitivinícola 17 (1), MOREIRA, J.L.; MARCOS, A.M.; BARROS, P. (2002b) Proficiency test on FTIR wine analysis. Ciência e Técnica Vitivinícola 17 (2), NICOLINI, G., LARCHER, R., and MATTIVI, F. (2001) - ICPOES and ICP-MS measurements of mineral elements in grapes and wines: analytical, compositional and enological aspects. VIII Viticulture and En ology Latin-American Congress, 12-16th novembrer 2001, Montevideo, Uruguay. NP 2280 (1988) - Determinação do teor de ferro. Método espectofotométrico de absorção atómica. NP 2441 (1988) - Determinação do teor de cobre. Método espectofotométrico de absorção atómica. 8

9 NP3594 (1990) - Determinação do teor de sódio. Método espectofotométrico de absorção atómica. NP 3685 (1991) - Determinação do teor de potássio. Método espectofotométrico de absorção atómica. NP 4082 (1993) - Determinação do teor de cálcio. Método espectofotométrico de absorção atómica. O.I.V. (1987) Receuil des méthodes internationales d analyse des vins et des moûts. O.I.V. Paris. RIBÉREAU-GAYON, P. e STONESTREET, E. (1965) Les dosages des anthocyanes dans le vin rouge. Bull. Soc. Chim., 9: RIBÉREAU-GAYON, P. (1970) Le dosage des composés phénoliques totaux dans les vins rouges. Chim. Anal., 52: SOMERS, T.C. e EVANS, M.E. (1977) Spectral evaluation of young red wines: anthocyanin equilibria, total phenolics, free and molecular SO 2, Chemical age. J. Sci. Food Agric., 28: TUSSEAU, D. e BENOIT, C. (1986a) Analyse collaborative des acides organiques des mouts et des vins par HPLC. F.V. OIV 800. TUSSEAU, D. e BENOIT, C. (1986b) Analyse collaborative des acides organiques des mouts et des vins par HPLC. F.V. OIV 813. Agradecimentos Os autores agradecem à Comissão Vitivinícola Regional do Ribatejo, pelo fornecimento dos vinhos, bem como ao Projecto AGRO 23 e ao PRODEP Acção Formação Avançada de Docentes do Ensino Superior. 9