A Química do Vinho: Conectando Sabor, Ciência e Comunidade no Sudoeste de Michigan

Uma Parceria Verdadeiramente Local

A LECO tem sede em St. Joseph, Michigan, no coração da Área Vitícola Americana (AVA) da Costa do Lago Michigan. Essa região de 1,3 milhão de acres no sudoeste de Michigan é responsável por mais de 80% da produção total de uvas do estado. Situada a 42 graus de latitude norte, a Região Vitivinícola da Costa do Lago Michigan é geograficamente semelhante a regiões vinícolas famosas em toda a Europa, incluindo França, Alemanha e Espanha. Solos glaciais e o “Efeito Lago” contribuem para uma região agrícola extremamente produtiva.

Atendendo a grande parte dessa mesma área, Lake Michigan College (LMC) é uma faculdade comunitária pública, localizada na vizinha Benton Harbor, em Michigan. Entre seus diversos cursos e serviços comunitários, a LMC abriga a única vinícola didática do Meio-Oeste, a Lake Michigan Vintners.

Através de seu Curso de Tecnologia do Vinho e da Viticultura, os alunos obtêm experiência prática de todo o processo de vinificação — desde a colheita de uvas em vinhedos próximos, passando pela esmagamento e envelhecimento, até o engarrafamento e serviço — em uma vinícola e sala de degustação totalmente funcionais.

A Química Cada Vez Mais Complexa

Cada decisão no processo de vinificação tem impacto no produto final, e os instrumentos da LECO apoiam os enólogos em todas as etapas. Justin Ledyard, gerente de produtos da LECO para a Organic Instruments (abaixo, à esquerda), explicou a importância de determinar a umidade e analisar os elementos essenciais (carbono, nitrogênio e enxofre) que afetam a saúde do solo.

Nitrogênio e enxofre são nutrientes essenciais para o crescimento das plantas. Os agrônomos usam dados obtidos de instrumentos como o CN828 e SC832 para ajudar a determinar os nutrientes disponíveis no solo e orientar decisões sobre a aplicação de fertilizantes. As medições de carbono orgânico total (COT) refletem a quantidade de matéria orgânica no solo. A caracterização detalhada da especiação e do conteúdo de carbono é fundamental para melhorar a estrutura do solo, a retenção de água e a manutenção da vida microbiana.

Umidade, determinada por meio de análise termogravimétrica com o método LECO TGA801 e TGM800, é vital para a saúde das plantas, transportando nutrientes, regulando a temperatura do solo e apoiando ainda mais a vida microbiana. A determinação precisa do teor de umidade também serve como um fator crítico para a avaliação de uma variedade de constituintes analiticamente importantes no solo. No vinhedo, as decisões sobre umidade e irrigação afetam a saúde e o crescimento das uvas, que fornecem a base para o desenvolvimento do sabor.

Desenvolvendo Sabores

As uvas — e o vinho — contêm centenas de compostos químicos conhecidos como analitos. Ferramentas analíticas, especialmente a cromatografia gasosa e a espectrometria de massa (GC-MS), medem esses analitos para compreender melhor as características e a composição química de uma amostra. Os analitos começam a se formar na vinha e continuam a se desenvolver ao longo de todo o processo de vinificação, com variações em cada etapa que resultam em diferentes misturas de analitos para diferentes vinhos.  

A partir do momento em que as uvas são colhidas, a composição química começa a se alterar. As uvas contêm muitos analitos, incluindo terpenos, que são um tipo de analito que contribui para o aroma. O esmagamento libera o suco, expondo os compostos ao oxigênio e ativando reações enzimáticas. Com a adição de levedura, os sucos começam a fermentar, o que converte os açúcares do suco em álcool e desenvolve combinações novas e diferentes de analitos por meio de outras reações. Muitos ésteres (outro tipo de analito que contribui para o aroma) se formam durante a fermentação. O envelhecimento retarda a fermentação e permite que os sabores se desenvolvam, ao mesmo tempo em que pode adicionar novos analitos ao vinho provenientes dos barris e dos métodos de armazenamento.

Os sabores do vinho nunca param de se desenvolver, mesmo após o engarrafamento. Os analitos continuam a reagir lentamente, alterando constantemente as características do vinho. Cada decisão e cada etapa do processo têm impacto nos aromas e sabores que percebemos, e o GC-MS da LECO pode nos ajudar a determinar os analitos associados a esses aromas.

Percebendo a Química

Antes da degustação, os químicos da LECO analisaram quatro vinhos da Lake Michigan Vintners utilizando o Pegasus BTX 4D GCxGC-TOFMS plataforma. Esta poderosa ferramenta analítica revelou centenas de analitos nos vinhos. Os convidados foram conduzidos na degustação conjuntamente por Tim Godfrey (Diretor de Tecnologia de Viticultura e Vinho do LMC; abaixo, à esquerda) e Liz Humston-Fulmer (Química de Aplicações em Ciência da Separação, LECO; abaixo, à direita).

Tim apresentou aos participantes o método dos Cinco “S” para degustação de vinho — Observar, Agitar, Cheirar, Provar, Saborear —, concebido para realçar os sabores e aromas durante a degustação. Os convidados foram convidados a usar seus sentidos e incentivados a relatar suas percepções sobre os perfis de sabor. Após cada degustação, Liz compartilhou cromatogramas e algumas informações sobre os analitos coletadas por meio do LECO Software ChromaTOF e explicou como a ciência corroborava as percepções do público.

Comparando a Química dos Vinhos Brancos

As notas de degustação do público do evento são mostradas no gráfico de barras ao lado dos cromatogramas de cada um dos vinhos. Algumas das notas aromáticas mais selecionadas são comuns a ambos os vinhos brancos (como maçã, pera e frutas cítricas), enquanto outras notas aromáticas são mais distintas entre os vinhos (como querosene para o Riesling e banana, tropical e herbáceo para o Sauvignon Blanc).

Ao comparar os dados químicos de Riesling e Sauvignon Blanc, os cromatogramas parecem muito semelhantes, mas muitas diferenças também foram observadas. Ésteres sobrepostos estão associados a algumas dessas notas comuns de frutas, maçã e pera. Os terpenos contribuem para algumas das notas cítricas, herbáceas e florais.

Um analito exclusivo do vinho Riesling é o TDN (1,1,6-trimetil-1,2-dihidronaftaleno). Sabe-se que esse analito confere um aroma distinto de “querosene”. Conforme os vinhos Riesling envelhecem, esse analito continua a se desenvolver, e esse aroma torna-se mais perceptível. Em uma “idade” jovem, pode ser mais difícil de perceber, pois o TDN pode não ter se acumulado em um nível alto o suficiente — mas nosso sistema GC-MS determinou facilmente o analito, e muitos de nossos participantes identificaram seu aroma.

Os participantes também identificaram mais notas de aroma herbáceo, tropical e de banana no Sauvignon Blanc em comparação com o Riesling. Nossos dados apoiam isso, e ao comparar amostras com Sincronização ChromaTOF 2D, é fácil ver vários ésteres que são exclusivos do Sauvignon Blanc com esses tipos de aromas.

Comparando a composição química dos vinhos tintos

Como os dois vinhos tintos degustados foram produzidos com uvas merlot, não é surpreendente observar tantas semelhanças nos cromatogramas ao comparar o Red Hawk Red e o Merlot. As notas de degustação do público para esses vinhos também foram bastante semelhantes. Por exemplo, os participantes identificaram, de forma esmagadora, aromas em comum: cereja, frutas silvestres, terra, carvalho/madeira e notas apimentadas.

As notas frutadas de cereja e frutas vermelhas desses vinhos eram claramente diferentes das notas frutadas do Riesling e do Sauvignon Blanc, que foram descritas como mais semelhantes à maçã e à pêra. É provável que essas diferenças estejam associadas a diferentes combinações de ésteres nos vinhos. Por exemplo, vários ésteres observados em níveis mais elevados nos vinhos tintos são apresentados aqui.

Uma análise abrangente também nos permite identificar lactonas de uísque e de carvalho associadas aos barris de carvalho e exclusivas dos vinhos tintos. Essas lactonas são observadas em níveis notavelmente mais elevados no Merlot, mas também estão presentes no Red Hawk Red. Ambos os vinhos foram envelhecidos em barril de carvalho, mas o Merlot passou mais tempo no barril (por 18 meses); esses analitos são liberados pela madeira à medida que o vinho envelhece, e muitos dos nossos participantes perceberam essas notas aromáticas.

Você sabia? O Registro CAS é um padrão universal para identificar substâncias químicas. O registro contém mais de 290 milhões de substâncias identificadas, fornecendo aos químicos uma referência comum para discutir compostos químicos.