La chimie du vin : quand le goût, la science et la communauté se rencontrent dans le sud-ouest du Michigan

Un véritable partenariat local

LECO a son siège social à St. Joseph, dans le Michigan, au cœur de l’American Viticulture Area (AVA) du lac Michigan. Cette région de 1,3 million d’acres, située dans le sud-ouest du Michigan, représente plus de 80% de la production totale de raisin de l’État. Située à 42 degrés de latitude nord, la Lake Michigan Shore AVA est géographiquement similaire aux célèbres régions viticoles d'Europe, notamment la France, l'Allemagne et l'Espagne. Les sols glaciaires et “ l'effet de lac ” contribuent à une région agricole extrêmement productive.

Desservant une grande partie de cette même zone, Lake Michigan College (LMC) est un collège communautaire public local, situé dans la ville voisine de Benton Harbor, dans le Michigan. Parmi ses nombreux programmes et services communautaires, LMC abrite la seule cave vinicole d'enseignement du Midwest, le Lake Michigan Vintners.

Grâce à leur Filière « Technologie du vin et de la viticulture », les étudiants acquièrent une expérience pratique de l'ensemble du processus de vinification — depuis la récolte des raisins dans les vignobles voisins jusqu'à la mise en bouteille et le service, en passant par le foulage et l'élevage — au sein d'un domaine viticole et d'une salle de dégustation entièrement opérationnels.

Développement de la chimie complexe

Chaque décision prise au cours du processus de vinification a une incidence sur le produit final, et les instruments LECO accompagnent les vignerons à chaque étape. Justin Ledyard, chef de produit LECO pour la gamme Organic Instruments (ci-dessous, à gauche), a expliqué l'importance de mesurer l'humidité et d'analyser les éléments essentiels (carbone, azote et soufre) qui influent sur la santé des sols.

L'azote et le soufre sont tous deux des éléments nutritifs essentiels à la croissance des plantes. Les agronomes utilisent les données obtenues à l'aide d'instruments tels que le CN828 et SC832 afin de déterminer les nutriments disponibles dans le sol et d'étayer les décisions relatives à l'épandage d'engrais. Les mesures du carbone organique total (COT) reflètent la quantité de matière organique présente dans le sol. Une caractérisation détaillée de la spéciation et de la teneur en carbone est essentielle pour améliorer la structure du sol, sa capacité de rétention d'eau et préserver la vie microbienne.

Teneur en humidité, déterminée par analyse thermogravimétrique selon la méthode LECO TGA801 et TGM800, est essentielle à la santé des plantes : elle assure le transport des nutriments, régule la température du sol et favorise la vie microbienne. La détermination précise de la teneur en humidité constitue également un facteur déterminant pour l'évaluation de divers composants du sol présentant un intérêt analytique. Dans le vignoble, les décisions relatives à l'humidité et à l'irrigation ont un impact sur la santé et la croissance des raisins, qui constituent la base du développement des arômes.

Développer les saveurs

Le raisin et le vin contiennent des centaines de composés chimiques appelés analytes. Les outils analytiques, en particulier la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS), mesurent ces analytes pour mieux comprendre les caractéristiques et la composition chimique d'un échantillon. Les analytes commencent à se développer dans le vignoble et continuent de se former tout au long du processus de vinification, les variations à chaque étape conduisant à des mélanges d'analytes différents selon les vins.  

Dès la récolte des raisins, leur composition chimique commence à évoluer. Les raisins contiennent de nombreux composés, notamment des terpènes, qui constituent l’un des types de composés contribuant à l’arôme. Le foulage libère le jus, exposant ainsi les composés à l’oxygène et déclenchant des réactions enzymatiques. L'ajout de levures déclenche la fermentation des jus, qui transforme les sucres en alcool et génère de nouvelles combinaisons d'analytes par le biais d'autres réactions. De nombreux esters (un autre type d'analyte contribuant à l'arôme) se forment au cours de la fermentation. Le vieillissement ralentit la fermentation et permet aux arômes de se développer, tout en apportant potentiellement de nouveaux analytes au vin provenant des fûts et des méthodes de conservation.

Les arômes du vin ne cessent d'évoluer, même après la mise en bouteille. Les composés analysés continuent de réagir lentement, modifiant sans cesse les caractéristiques du vin. Chaque décision et chaque étape du processus ont un impact sur les arômes et les saveurs que nous percevons, et le système GC-MS de LECO peut nous aider à identifier les composés associés à ces arômes.

Percevoir l'alchimie

Avant la dégustation, les chimistes de LECO ont analysé quatre vins de Lake Michigan Vintners à l'aide de la Pegasus BTX 4D GCxGC-TOFMS plateforme. Cet outil d'analyse performant a permis d'identifier des centaines de composés dans les vins. La dégustation a été animée conjointement par Tim Godfrey (directeur du département Technologies du vin et de la viticulture chez LMC ; ci-dessous, à gauche) et Liz Humston-Fulmer (chimiste spécialisée dans les applications des techniques de séparation, LECO ; en bas, à droite).

Tim a présenté aux participants la méthode des cinq “ S ” pour la dégustation du vin — Regarder, Tourner, Renifler, Boire, Savourer —, conçue pour faire ressortir les saveurs et les arômes lors de la dégustation. Les invités ont été invités à faire appel à leurs sens et encouragés à partager leur perception des profils gustatifs. Après chaque dégustation, Liz a présenté des chromatogrammes ainsi que certaines informations sur les analytes recueillies grâce à LECO. Logiciel ChromaTOF et a expliqué en quoi les données scientifiques confirmaient les perceptions du public.

Comparaison de la chimie des vins blancs

Les notes de dégustation du public de l'événement sont présentées dans le diagramme à barres aux côtés des chromatogrammes de chacun des vins. Certaines des notes aromatiques les plus choisies sont communes aux deux vins blancs (comme la pomme, la poire et les agrumes), tandis que d'autres notes aromatiques sont plus distinctes entre les vins (comme le pétrole pour le Riesling et la banane, les notes tropicales et herbacées pour le Sauvignon Blanc).

Lors de la comparaison des données chimiques du Riesling et du Sauvignon Blanc, les chromatogrammes se ressemblent beaucoup, mais de nombreuses différences ont également été observées. Les esters qui se chevauchent sont associés à certaines de ces notes communes de fruit, de pomme et de poire. Les terpènes contribuent à certaines notes d'agrumes, herbacées et florales.

Un analyte unique au vin Riesling est le TDN (1,1,6-triméthyl-1,2-dihydronaphtalène). Cet analyte est connu pour procurer un arôme distinct de “ pétrole ”. À mesure que les vins Riesling vieillissent, cet arôme continue de se développer et devient plus perceptible. À un jeune “ âge ”, il peut être plus difficile à percevoir car le TDN peut ne pas s'être accumulé à un niveau suffisamment élevé, mais notre système GC-MS a facilement détecté l'analyte, et nombre de nos participants ont identifié son arôme.

Les participants ont également identifié des notes aromatiques plus herbacées, tropicales et de banane dans le Sauvignon Blanc par rapport au Riesling. Nos données confirment cela, et lors de la comparaison des échantillons avec ChromaTOF Sync 2D, il est facile de voir plusieurs esters qui sont uniques au Sauvignon Blanc avec ces types d'arômes.

Comparaison de la chimie des vins rouges

Comme les deux vins rouges échantillonnés ont été produits à partir de raisins merlot, il n'est pas surprenant de constater autant de similitudes dans les chromatogrammes lors de la comparaison du Red Hawk Red et du Merlot. Les notes de dégustation du public pour ces vins étaient également assez similaires. Par exemple, les participants ont très majoritairement identifié des arômes communs : cerise, baies, terreux, chêne/boisé et épicé.

Les notes de cerise et de fruits rouges de ces vins étaient nettement différentes de celles du Riesling et du Sauvignon Blanc, qui ont été décrites comme étant davantage axées sur la pomme et la poire. Ces types de différences sont probablement associés à différentes combinaisons d'esters dans les vins. Par exemple, plusieurs esters qui ont été observés à des niveaux plus élevés dans les vins rouges sont présentés ici.

Une analyse approfondie nous permet également d'identifier les lactones de whisky et de chêne qui sont associées aux fûts de chêne et sont uniques aux vins rouges. Celles-ci sont observées à des niveaux nettement plus élevés dans le Merlot, mais sont également présentes dans le Red Hawk Red. Les deux vins ont été vieillis en fût de chêne, mais le merlot a vieilli plus longtemps en fût (pendant 18 mois) ; ces composés sont transmis par le bois à mesure que le vin vieillit et bon nombre de nos participants ont perçu ces notes aromatiques.

Le saviez-vous ? Le Registre CAS est une norme universelle pour l'identification des substances chimiques. Le registre contient plus de 290 millions de substances identifiées, offrant aux chimistes une référence commune pour discuter des composés chimiques.