Manajemen Oksigen Terlarut Oleh Kontaktor Membran Serat Berongga Polypropylene Mempengaruhi Penuaan Anggur

kontak:{0}}

Abstrak

Latar belakang: Banyak praktik oenologis dapat menyebabkan kelebihan oksigen terlarut dalam anggur, sehingga menentukan cacat sensorik dan kromatik dalam jangka pendek hingga jangka panjang. Oleh karena itu, perlu untuk mengelola kelebihan oksigen sebelum pembotolan. Metode: Dalam penelitian ini, pengelolaan kandungan oksigen terlarut oleh peralatan kontaktor membran serat berongga polipropilen dilakukan pada dua anggur dari varietas anggur yang berbeda (Aglianico dan Falanghina). Anggur dianalisis setelah berumur {1}}bulan. Kandungan antosianin dan asetaldehida dievaluasi dengan HPLC. Selain itu, lainnyafenoliksenyawa dan karakteristik kromatik dianalisis dengan metode spektrofotometri. Analisis NMR dan HR ESIMS dilakukan untuk mengevaluasi jumlah proantosianin dan pigmen polimer. Hasil: Setelah 11 bulan penuaan, di kedua anggur, penurunan SO2 bebas dan total terhadap nilai awal terdeteksi. Dalam anggur dengan tingkat oksigen terlarut tertinggi, kehilangan yang lebih luar biasa diamati. Tidak ada perbedaan signifikan dalam hal parameter warna yang terdeteksi. Dalam anggur merah dengan kandungan oksigen tertinggi, formasi besar polimerpigmendan tanin reaktif BSA diamati, berbeda dengan anggur dengan kadar oksigen lebih rendah. Kesimpulan: Studi menunjukkan bahwa kontaktor membran dapat membuktikan alat yang berhasil untuk mengelola oksigen terlarut dalam anggur untuk mencegah pembusukan oksidatifnya.

Kata kunci: oksidasi; kontaktor membran; anggur; pigmen polimer

klik untuk mendapatkan informasi lebih lanjut

1. Perkenalan

Anggur adalah sistem kimia yang dinamis, dan bahkan setelah fermentasi, komposisinya terus berkembang selama penyimpanan. Perubahan pasca-fermentasi ini disebut sebagai penuaan, tetapi perbedaan harus dibuat antara perubahan yang terjadi selama fase pematangan (misalnya, penyimpanan massal anggur dalam tangki atau tong), ketika intervensi pembuat anggur masih diperbolehkan, dan mereka yang mengambil tempat selama fase penuaan setelah anggur telah disegel dalam botol dan satu-satunya intervensi yang mungkin terbatas pada pemilihan kondisi penyimpanan yang paling tepat.

Di antara senyawa anggur, fenolat adalah yang paling terpengaruh oleh penuaan. Mereka berasal dari anggur (flavonoiddan non-flavonoid) dan merupakan salah satu parameter kualitas anggur yang paling penting. Selama pembuatan anggur dan penuaan, fenolat terutama mengalamioksidasireaksi, yang tidak hanya mempengaruhi komposisi fenolik itu sendiri tetapi juga menentukan perubahan dalam hal karakteristik sensorik, seperti warna dan astringency.

Senyawa fenolik adalah reaktan utama yang dioksidasi dengan adanya oksigen dan logam (Fe3 plus Cu2 plus), sehingga menimbulkan kaskade transformasi kimia yang dapat mengakibatkan kerusakan anggur yang berlebihan [1]. Angguroksidasiterdiri dari serangkaian reaksi: pertama, oksigen direduksi menjadi hidrogen peroksida dengan berinteraksi dengan logam transisi, termasuk ion besi dan tembaga, dengan adanya subunit katekol yang dioksidasi menjadi kuinon [2]. Kuinon bereaksi kuat dengan senyawa nukleofilik, seperti antioksidan (sulfur dioksida, glutathione, asam askorbat), aroma yang diinginkan tiol mudah menguap

(yaitu, 3-sulfanylhexanol), tiol aroma yang tidak diinginkan (yaitu, hidrogen sulfida), asam amino (yaitu, fenilalanin, metionin), dan banyak polifenol (terutama flavonol). Produk dari reaksi ini dapat mengarah pada pembentukan kondensasipigmen polimer—sangat penting dalam anggur merah—atau bahkan hilangnya warna dan karakter varietas [3]. Pada langkah berikutnya, spesies besi atau tembaga bereaksi dengan hidrogen peroksida oleh reaksi Fenton untuk menghasilkan radikal hidroksil, oksidan kuat, yang mampu bereaksi dengan semua konstituen organik sebanding dengan konsentrasi [4]. Senyawa organik yang paling melimpah dalam anggur adalah etanol, yang diubah menjadi asetaldehida setelah dioksidasi oleh radikal hidroksil.

Sebagai konsekuensi darioksidasi, pigmen antosianin asli anggur merah dengan cepat diubah menjadi pigmen yang lebih stabil melalui berbagai jenis reaksi seperti reaksi kondensasi yang dimediasi aldehida dengan tanin dan reaksi adisi siklo yang mengarah pada pembentukan proantosianin [5]. Reaksi oksidasi juga berkontribusi untuk memodifikasi astringency anggur dengan mengubah struktur tanin sebagai konsekuensi dari reaksi intra dan antar molekul yang dimediasi oleh oksigen [6]. Ini "produk stabil" antosianin atau tanin berpigmen bertahan lebih lama dalam anggur daripada dalam bentuk awalnya [7]. Dengan demikian, jumlah oksigen yang rendah dalam anggur merah penting untuk menstabilkan warna atau astringency. Pasteur sendiri, dalam studinya tentang anggur, berteori bahwa hanya ketika anggur terkena oksigen, ia dapat mengembangkan atribut yang menjadikannya produk berkualitas tinggi yang berumur halus. Selama pembuatan anggur, oksigen memainkan peran penting dalam proses fermentasi. Ini mempromosikan sintesis biomassa ragi dan mendukung fermentasi suara. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa risiko fermentasi macet dan lamban berkurang setelah penambahan oksigen 10-20 mg/L [8].

Dalam anggur putih, oksidasi biasanya dikaitkan dengan perubahan penting dalam warna. Warna coklat biasanya tidak diinginkan karena merupakan tanda oksidasi dalam anggur putih meja. Warna coklat dapat disebabkan oleh oksidasi enzimatik atau kimia yang dimediasi oleh oksigen. Yang terakhir ini lebih lambat dari oksidasi yang diinduksi oleh enzim. Anggur putih umumnya lebih sensitif terhadap O daripada anggur merah. Bahkan penambahan kecil O. ke anggur putih dapat menyebabkan hilangnya aroma, terutama buah dengan munculnya rasa tidak enak yang digambarkan sebagai karamel, tengik, pakan ternak, seperti madu, dan sayuran yang dimasak. Kuinon yang dihasilkan dari oksidasi dapat bereaksi dengan tiol melalui reaksi adisi Michael atau menghasilkan H2O2, seperti yang dilaporkan di atas. Lingkungan oksidatif melalui semua fase pembuatan anggur berkorelasi positif dengan pembentukan produk ini. Selama penuaan anggur merah dalam tong kayu ek, proses oksidatif juga menginduksi pembentukan sotolon melalui oksidasi treonin atau melalui reaksi asetaldehida dengan asam -ketobutirat. Degradasi oksidatif fenilalanin dan -feniletanol dalam tong juga menyebabkan konsentrasi fenilasetaldehida yang lebih tinggi [9].

Seperti dijelaskan di atas, oksigen dapat memiliki efek menguntungkan atau merugikan pada kualitas anggur. Tingkat paparan oksigen anggur selama pembuatan anggur atau penuaan sangat penting karena dapat mempengaruhi produk akhir. Singleton [10] memperkirakan jumlah oksigen yang dapat diserap oleh anggur putih atau merah sebelum cacat oksidatif muncul. Dalam anggur putih, toleransinya sekitar 10 saturasi udara dibandingkan dengan anggur merah, yang dapat mentolerir lebih dari 30 saturasi udara (180 mLO2/L). Dia juga merekomendasikan sekitar 10 saturasi untuk meningkatkan kualitas anggur merah.

Manajemen oksigen selama fase vinifikasi dan penyimpanan, oleh karena itu, penting dan harus ditangani sesuai dengan pengetahuan yang diperoleh untuk menghindari timbulnya karakter oksidatif. Setelah pembuatan anggur, anggur biasanya menjalani serangkaian praktik stabilisasi seperti penuangan, pendinginan, dan penyaringan yang dapat menentukan pemasukan oksigen yang tidak terkontrol. Selain itu, metode vinifikasi baru yang menggunakan tangki dan sistem baja tahan karat yang memungkinkan pasokan mikro oksigen (mikro-oksigenasi) yang terkontrol sekarang sudah umum. Bahkan ketika upaya khusus telah dilakukan untuk memproduksi anggur, yang setahan mungkin terhadap asupan oksigen lebih lanjut, semua oksigen terlarut yang tidak terkontrol dalam anggur dapat menentukan perkembangan lebih lanjut dari karakter pengoksidasi setelah dibotolkan. Dalam konteks ini, penggunaan kontaktor membran untuk mengatur oksigen dalam anggur sebelum pembotolan mungkin merupakan strategi yang berhasil untuk mendapatkan anggur terbaik.

Kontaktor membran adalah salah satu sistem industri yang paling banyak digunakan, dan teknologi ini telah terbukti berguna dalam berbagai aplikasi cair/cair dan gas/cair dalam fermentasi, farmasi, pengolahan air limbah, pemisahan kiral, manufaktur semikonduktor, karbonasi minuman, ekstraksi ion logam , ekstraksi protein, pemindahan kembali VOC dari gas buang, distilasi osmotik dan dealkoholisasi anggur [11,12]. Ini adalah perangkat yang mencapai transfer massa gas / cair atau cair / cair tanpa dispersi satu fase di dalam fase lainnya. Meskipun teknologi kontaktor membran diperkenalkan sebagai alat untuk manajemen gas dalam anggur [13,14] sampai sekarang beberapa penelitian telah membahas efektivitas penerapannya sebelum pembotolan untuk mengatur evolusi anggur putih dan merah selama penuaan botol.

Dalam penelitian ini, deoksigenasi parsial dilakukan pada dua anggur monovarietal: Aglianico dan Falanghina. Pengaruh penghilangan oksigen pada beberapa parameter anggur sebagai SO2 bebas dan terikat dan kandungan asetaldehida dievaluasi setelah 1l bulan penuaan botol. Untuk anggur merah, efek pada karakteristik kromatik dan senyawa fenolik utama juga dievaluasi.

2. Hasil dan Pembahasan

Pada penelitian ini, dua wine komersial (Aglianico (R) dan Falanghina(W)) dilakukan proses deoksigenasi dengan menggunakan teknologi kontaktor membran untuk mendapatkan tiga wine dengan penurunan kadar oksigen terlarut (high (H), medium (M), dan rendah (L) untuk setiap anggur) sebelum fase pembotolan. Setelah 11 bulan penuaan botol, efek pada sulfur dioksida, asetaldehida, karakter kromatik,pigmen polimer, VRF, BSA-tanin, dan total phenolicS dievaluasi.

2.1. Sulfur dioksida

Konsentrasi SO2 bebas dan total dipantau setelah 11 bulan penuaan dalam anggur Aglianico (Tabel 1). Untuk semua sampel, kehilangan SO2 sehubungan dengan waktu pembotolan (SO bebas, 18 mg/L, tot SO, 43 mg/L) diamati, dan penurunan terbesar dalam nilai SO2 total diamati pada anggur dengan kandungan oksigen pada pembotolan (RHO2 dan RMO2), seperti yang diharapkan.

Selama proses penuaan, bentuk SO2 bebas yang paling melimpah pada pH anggur, ion bisulfit (HSO, dalam kesetimbangan dengan molekul SO,), dikonsumsi oleh reaksi dengan hidrogen peroksida dan beberapa komponen anggur elektrofilik, seperti yang diproduksi oleh kaskade oksidasi, termasuk kuinon dan asetaldehida [15]. Dalam pengaturan kilang anggur, adalah praktik umum untuk mengukur apa yang disebut "SO bebas", yaitu jumlah molekul SO, dan ion bisulfit. Senyawa yang terakhir ini dapat membentuk adisi kovalen dengan elektrofil, yang disebut pengikat SO2, yang dapat diklasifikasikan sebagai lemah atau kuat berdasarkan konstanta disosiasi adisi sulfit yang terbentuk. Hasil adisi sulfit ini disebut SO terikat, dan jumlah

dari SO bebas dan terikat memberikan "total SO",. SO bebas dan terikat, berada dalam keseimbangan satu sama lain dalam anggur. Selain itu, selama oksidasi, dengan keseimbangan antara dua bentuk SO2 ini dan dengan konsumsi SO2 bebas, bentuk gabungan dilepaskan untuk mengembalikan keseimbangan. Dalam semua anggur merah yang diolah, nilai SO2 bebas di bawah 3,84 mg/L terdeteksi setelah 11 bulan penuaan botol. Nilai-nilai ini jauh di bawah batas kuantifikasi metode resmi analisis SO2 bebas [16]; oleh karena itu, lebih tepat untuk mempertimbangkan nilai SO bebas yang dapat diabaikan, sedangkan nilai SO total lebih rendah pada sampel yang dibotolkan dengan kandungan oksigen terlarut (RHO2) yang lebih tinggi. Pergeseran antara penuaan anggur bebas dan gabungan mungkin menjadi alasan mengapa penurunan kadar SO2 total terdeteksi dalam anggur karena oksigen terlarut pada pembotolan meningkat. Selain konsumsi SO2 karena reaksi oksidasi, sebagian juga dapat hilang selama penuaan karena reaksi belerang dioksida dengan flavanol. Mekanisme pembentukan produk 4/ß-sulfonasi masih belum pasti. Dihipotesiskan bahwa turunan monomer 4ß-sulfonasi dibentuk oleh depolimerisasi proanthocyanidins yang dikatalisis asam [17].

Konsentrasi SO2 bebas dan total (Tabel 1) dipantau setelah 11 bulan penuaan dalam anggur putih yang perilakunya ternyata sama dengan anggur merah. Selanjutnya, dalam hal ini, hilangnya SO2 bebas dan total sehubungan dengan nilai awal terdeteksi (SO bebas,26 mg/L dan total SO2, 89 mg/L). Selain itu, anggur dengan kandungan oksigen lebih tinggi pada pembotolan (WHO2) menunjukkan kandungan SO2 bebas dan total yang lebih rendah.

Asetaldehida, yang dibentuk oleh oksidasi etanol yang dikatalisis logam selama oksidasi anggur, lebih tinggi pada penuaan 11 bulan pada sampel WHO, sehubungan dengan sampel WMO, dan WLO, seperti yang diharapkan mengingat kandungan SO bebas dan total yang lebih rendah, di WHO, sampel (Tabel 2). Karena rasio berat antara asetaldehida dan sulfur dioksida adalah 1,4/1 (1,4 mg SO2 yang dikonsumsi per 1 mg CH3CHO), kita dapat menilai bahwa jumlah asetaldehida dalam sampel WHO sepenuhnya dikombinasikan dengan SO,(50 mg asetaldehida dikombinasikan dengan 70 mg SO2) dan mempertimbangkan tingkat sulfur dioksida bebas yang dapat diabaikan setelah 11 bulan penuaan, diperkirakan bahwa paparan oksigen lebih lanjut dapat menyebabkan munculnya asetaldehida bebas.

Dalam anggur merah, konsentrasi asetaldehida tidak berbeda di antara sampel yang dianalisis. Ini mungkin karena fakta bahwa, dengan adanya antosianin dan konsentrasi flavanol yang lebih tinggi, asetaldehida terlibat dalam sejumlah reaksi dengan fenolat ini selama penuaan. Seperti dibahas di bawah, reaksi paling penting yang melibatkan asetaldehida, antosianin, dan flavonol adalah pembentukan senyawa jembatan etil [18,19] dan oligomer terkait etil, yang selanjutnya dapat bereaksi dengan asetaldehida tambahan, antosianin, dan flavanol untuk menghasilkan piran cincin atau struktur tipe polimer lainnya. Pada akhirnya, produk ini dapat mengubah atribut sensorik anggur [20] dengan mempengaruhi beberapa karakteristik utama anggur seperti warna, rasa, dan astringency.

2.2. Efek pada Pigmen dan Karakter Berwarna

Data kandungan antosianin monomer dalam anggur merah yang diolah setelah 11 bulan penuaan botol menunjukkan (Tabel 3 dan Bahan Tambahan Gambar S1) hilangnya Malvidin-3-glukosida dalam sampel RHO2 dengan konsentrasi oksigen yang lebih tinggi daripada di RMO2 dan RLO2. Secara konsisten, perbedaan dalam hal antosianin total terdeteksi di antara anggur (Gambar 1). Anggur dengan konsentrasi oksigen rendah pada pembotolan menunjukkan konsentrasi total antosianin asli yang lebih tinggi dibandingkan dengan anggur dengan konsentrasi oksigen terlarut yang lebih tinggi. Pengaruh perlakuan kontaktor membran pada berbagai kelas pigmen, ditentukan dengan metode Harbertson, termasuk konsentrasi rendah signifikan yang diharapkan dalam SPP (pigmen polimer pendek) dalam sampel RLO, dibandingkan dengan sampel RHO2 dan RMO2 yang menunjukkan peningkatan tertinggi dari zat-zat penting ini. senyawa stabil (Tabel 4). LPP (pigmen polimer panjang) tidak berbeda nyata pada semua sampel. Pigmen polimer (SPP dan LPP) didefinisikan sebagai pigmen yang tahan terhadap pemutihan bisulfit. Mereka dibentuk oleh reaksi antara antosianin dan tanin selama penuaan anggur [21], yang mengarah ke stabilisasi warna dari waktu ke waktu. Perbedaan utama antara kedua kelas pigmen ini adalah, tidak seperti SPP, LPP cenderung mengendap dengan protein [22]. Seiring bertambahnya usia anggur merah, pembentukan LPP yang lebih besar dibandingkan dengan SPP biasanya diamati. Dengan demikian, perubahan yang terdeteksi untuk SPP dan bukan untuk LPP dapat mencerminkan keadaan oksidatif awal anggur Aglianico setelah 11 bulan penuaan. Keterlibatan antosianin asli dalam reaksi yang menghasilkan pigmen polimer baru konsisten dengan penurunan total antosianin asli yang ditunjukkan pada (Tabel 4), dan dengan efek serupa yang diamati pada anggur merah selama mikro-oksigenasi [23].

Seiring bertambahnya usia anggur dan melalui paparan oksigen yang berbeda, pigmen polimer ini menjadi sangat penting untuk warna anggur dan sejumlah kecil asetaldehida dapat bereaksi dengan antosianin untuk menghasilkan pigmen merah baru yang stabil [19,24]. Fakta bahwa perbedaan yang signifikan dalam hal intensitas warna dan rona tidak terdeteksi (Tabel 5) mungkin karena, seperti yang telah diamati untuk LPP, waktu penuaan yang relatif singkat.

2.3. Efek pada Pigmen Anggur Merah: Analisis NMR dan HR ESIMS

Untuk memahami dasar molekuler dari perubahan yang diamati pada anggur yang diolah dengan tingkat oksigen yang berbeda, sampel RHO2, RMO2, dan RLO, menjadi sasaran analisis berbasis NMR, seperti yang dijelaskan dalam Bagian 3. Pemeriksaan yang cermat terhadap diperoleh spektrum H-NMR dari tiga sampel tidak menunjukkan perbedaan yang terlihat di antara tiga anggur yang dibandingkan (Bahan Tambahan Gambar S2). Oleh karena itu, kami memutuskan untuk menyelidiki anggur yang sama melalui HR ESIMS mengingat sensitivitas intrinsik yang lebih tinggi dari teknik ini jika dibandingkan dengan spektroskopi NMR. Ketiga wine difraksinasi dengan HPLC/Vis menggunakan kolom C-18. Tiga fraksi diperoleh untuk setiap anggur: fraksi pertama dikumpulkan dari 15 hingga 25 menit (fraksi 1), yang kedua dari 25 hingga 30 menit (fraksi 2), dan, akhirnya, fraksi ketiga (fraksi 3) dari 30 menit sampai akhir proses kromatografi. Konsisten dengan data yang dilaporkan dalam literatur [25], di fraksi pertama antosianin non-asetat diperkirakan akan terjadi, sedangkan potensi pyranoantho-cyanin dikumpulkan di fraksi kedua. Tiga fraksi yang diperoleh (1-3) untuk masing-masing dari tiga anggur yang dianalisis (RHO,, RMO, dan RLO,) semuanya dikenai analisis HR ESIMS pemindaian penuh dalam mode ion positif. Pelanggaran 1 dari semua anggur, kami mendeteksi puncak ion yang ditetapkan ke malvidin-3-O-glukosida (493.1332;△=-1.648; sesuai dengan C23H2sO12 plus ), sementara puncak ion terkait dengan umum lainnya antosianin anggur, ketika terdeteksi, menunjukkan kesalahan di atas 10 ppm dan tidak dianggap dapat diandalkan (Bahan Tambahan Gambar S3). Berkenaan dengan fraksi 2 dan 3 dari RMO2 dan RLO, mereka ternyata pada dasarnya saling tumpang tindih, sedangkan spektrum massa fraksi 2 dan 3 dari RHO, anggur menunjukkan beberapa keanehan yang menarik. Lebih khusus, di RHO, fraksi 2 puncak ion berpusat pada m/z517.1317(△=-4.569; sesuai dengan C25H25O12) diamati. Puncak ini dikaitkan dengan Vitisin B (Bahan Tambahan Gambar S4) [26]. Dalam spektrum massa fraksi 3 RHO, dua puncak ion pada m/z809.2294(△=0.827; sesuai dengan Ca0H4O18)(Bahan Pelengkap Gambar S5) dan 1029.2871(△=-0.065 ; sesuai dengan CsH53O25) (Bahan Tambahan Gambar S6), masing-masing, terkandung. Puncak ion ini merupakan indikasi terjadinya pigmen polimer. Puncak pada m/z 809 dikaitkan dengan dimer yang dijembatani ethylidene yang dibentuk oleh satu unit malvidin-3-O-glukosida dan satu (epi)katekin moiety[27I, dan puncak pada m/z1029 ditetapkan ke ethylidene- dimer yang dijembatani dibentuk oleh dua unit malvidin-3-O-glukosida, yang satu terjadi dalam bentuk flavyliumnya dan yang lainnya dalam bentuk basa semu [28,29].

Vitis pada pigmen B dan ethylidene-bridged (m/z 809 dan 1029) adalah hasil reaksi kimia antara asetaldehida dan antosianin atau flavan-3-ol. Asetaldehida dapat bertindak baik sebagai nukleofil pada posisi alfa atau sebagai elektrofil pada fungsi karbonil. Reaksi antara nukleofil asetaldehida dan posisi elektrofil C4 antosianin mengarah pada pembentukan Vitisin B, senyawa yang cukup stabil yang diklasifikasikan sebagai piranoantosianin. Sebaliknya, ketika asetaldehida bertindak sebagai elektrofil dengan mengalami serangan nukleofilik oleh C8, dan bahkan oleh posisi C6 dari flavan{7}}ol atau antosianin, dimer yang dijembatani etilidena akan terbentuk. Tidak mengherankan bahwa kami mengamati Vitisin B dan pigmen merah hanya dalam anggur RHO2, karena produk tersebut, seperti yang dibahas di atas, dibentuk oleh reaksi asetaldehida dengan antosianin dan flavan{10}}ol, dan asetaldehida adalah molekul yang terutama dihasilkan dari proses oksidatif yang dialami oleh anggur dari waktu ke waktu melalui paparan oksigen atmosfer. Oleh karena itu, jumlah asetaldehida yang lebih tinggi tentu ada di RHO, daripada di RMO, dan RLO, anggur yang tampaknya telah dilindungi dari oksigen ke a

2.4. Efek pada VRF, BSA-Tanin, dan Total Fenol

Meskipun segera setelah perawatan kontaktor membran, kadar total fenolik serupa di antara anggur yang dirawat, setelah 11 bulan penuaan botol, jumlah total fenol lebih tinggi pada sampel dengan konsentrasi oksigen yang lebih tinggi pada pembotolan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel6. Ini mungkin karena peran oksigen yang dimainkan dalam pembentukan senyawa fenolik yang lebih reaktif terhadap besi dan dalam variasi struktur molekul struktur fenolik monomer dan polimer seperti yang telah ditunjukkan pada anggur yang mengalami penyerapan oksigen yang berbeda selama penuaan [6]. Hal ini dikonfirmasi oleh tren yang diamati pada Tabel 6 untuk BSA-reaktif terhadap tanin dan flavan yang reaktif terhadap vanilin dan pada Tabel 4 untuk SPP yang menunjukkan perbedaan statistik setelah 11 bulan penuaan.

lebih besar dari RHO2.

Konsentrasi tanin yang reaktif terhadap protein BSA ditentukan dengan metode Habertson dalam RHO, RMO, dan RLO. Selama penuaan, peningkatan tingkat tanin yang reaktif terhadap BSA dalam RHO2 diamati, konsisten dengan kemungkinan polimerisasi struktur tanin [27 ]. Memang, Harbertson [30] menunjukkan bahwa presipitasi BSA meningkat sebagai fungsi dari peningkatan derajat polimerisasi (atau ukuran) dari trimers ke octamers. Akibatnya, setiap perubahan komposisi dan ukuran tanin dapat mempengaruhi kemampuan mereka bereaksi dengan BSA. Oksidasi tanin menyebabkan terbentuknya ikatan intramolekul maupun antarmolekul antar flavonoid. Yang terakhir menyebabkan polimer memanjang dan menjadi lebih reaktif terhadap protein saliva [31]. Jenis reaksi ini sebenarnya dapat memodifikasi struktur tanin dan, dengan demikian, ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik dengan protein [32].

Karena astringency disebabkan oleh agregasi yang diinduksi tanin dan pengendapan protein saliva [33], peningkatan BSA-tanin di RHO2 menunjukkan bahwa perubahan

dialami oleh tanin melalui reaksi ini selama penuaan dapat berkontribusi untuk memodifikasi persepsi astringency.

Flavans vanillin-reaktif (VRF) malah dapat memberikan informasi lebih lanjut terkait dengan ukuran tanin terkondensasi. Faktanya, vanilin bereaksi dengan cincin A flavanol pada posisi 6 atau 8 tetapi juga asetaldehida bereaksi dengan posisi cincin A flavanol yang sama. Oleh karena itu, penurunan VRF dapat dianggap sebagai ukuran tidak langsung dari polimerisasi oksidatif flavanol yang terkait dengan reaksi yang dipicu oleh asetaldehida dan melibatkan tanin dan antosianin [34].

Dalam penelitian kami, konsentrasi VRF yang sedikit lebih rendah diamati pada sampel RMO2. Kurangnya tren yang jelas sebagai fungsi dari jumlah oksigen dapat disebabkan oleh fakta bahwa molekul-molekul ini juga dapat mengalami pembelahan hidrolitik dengan adanya oksigen dengan penataan ulang molekul baru dengan pembentukan ikatan intra dan intermolekul baru [6].

3. Bahan dan Metode

3.1. Anggur

Dua anggur Aglianico merah dan putih Falanghina komersial yang diproduksi di Italia Selatan oleh kilang anggur Cantina del Taburno digunakan. Rincian sampel bersama dengan beberapa parameter dasar ditunjukkan pada Tabel7. Parameter dasar ditentukan menurut ringkasan OIV metode internasional anggur dan analisis wajib (2007).

3.2. Manajemen Oksigen Anggur

Sistem industri ISIOX(Tebaldi srl) dilengkapi dengan kontaktor membran gas-cair (Liqui-Cel9, Transverse-flow, South Lakes Dr. Charlotte, NC, USA, cut off 50 g/mol) dan pompa sentrifugal dalam stainless steel digunakan. Membran menyediakan antarmuka yang tetap dan ditentukan dengan baik untuk transfer massa gas / cair tanpa mengeluarkan satu fase ke fase lainnya. Struktur kontaktor membran (serat berongga hidrofobik) terbuat dari polipropilen PP dan menawarkan area kontak yang sangat besar gas/cairan） sebesar 20 m²2.

Proses deoksigenasi terdiri dari siklus berkelanjutan di mana N, vakum, atau kombinasi dari dua proses pertama (campuran) yang beredar pada satu permukaan membran polipropilen secara bertahap diperkaya oleh oksigen yang berasal dari anggur yang beredar di sisi lain membran. Kekuatan pendorong untuk proses ini adalah perbedaan tekanan parsial oksigen melintasi membran. Selama proses, anggur terus bersirkulasi dari tangki tertutup ke peralatan deoksigenasi.

Untuk mencapai tingkat oksigen yang dibutuhkan, kandungan oksigen dalam anggur dipantau melalui semua proses sampai tingkat target tercapai.

Kontrol proses dilakukan dengan memantau O, level dalam anggur dengan menggunakan PC yang digabungkan dengan logika pemrograman yang sangat sederhana dan sensor khusus, yang memantau suhu dan kandungan oksigen (sistem luminesensi, Hach Lange, rentang pengukuran {{{{2} }}} hingga 20 mg/LO, resolusi: 0,01 mg/L O2, akurasi:0-5mg/LO2±0.1).Untuk mengontrol tekanan masuk dan keluar, sakelar tekanan elektronik digunakan, serta tekanan gas dalam proses dan tingkat vakum apa pun.

Perlakuan deoksigenasi yang berbeda diterapkan pada anggur untuk mendapatkan sampel yang berbeda pada kandungan oksigen yang berbeda. Jumlah oksigen dalam anggur putih berturut-turut adalah putih Tinggi O2, WHO2=2.7 mg/L, putih Sedang O2, WMO2=1 mg/L, putih Rendah O2, WLO2= 0. 25 mg/L.

Jumlah oksigen dalam anggur merah berturut-turut adalah merah tinggi O, RHO,=1 mg/L, merah Sedang O2, RMO2=0.5 mg/L, merah Rendah O2, RLO2=0 .2 mg/L.Kedua set anggur disaring pada 1 m sebelum disuntikkan ke dalam mesin, dengan tujuan untuk menghindari fenomena membran pengotoran dan pembasahan [35].

3.3. Pembotolan Sampel dan Penuaan

Setelah perawatan, anggur dibotolkan dan semua botol disegel menggunakan penutup sintetis coextruded Nomacorc (Nomacorc SA, Thimister Clermont, Belgia) pilih hijau 100, yang memungkinkan oksigen melewati gabus dalam cara terkontrol (0,4 mg O2 setelah 3 bulan, 0,7 mg O, setelah 6 bulan, 1,2 mg O, setelah 12 bulan dan 1,1 mg O, tahun setelah tahun pertama penuaan). Botol berumur 11 bulan pada 15 derajat.

3.4. Metode Analisis

3.4.1. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi Penentuan Asetaldehida

Analisis asetaldehida dilakukan dengan menurunkan sampel anggur eksperimental dan HPLC.

Analisis derivatisasi adalah sebagai berikut∶100μLof sampel anggur dimasukkan ke dalam vial, diikuti dengan penambahan 20μL larutan 1,120mg/L SO yang baru disiapkan,20μL asam sulfat 25 persen（Reagen Carlo Erba 96 persen ,dan140μL 2g /L2,4-reagen dinitrofenilhidrazin. Setelah pencampuran, larutan dibiarkan bereaksi selama 15 menit pada 65 derajat dan kemudian segera didinginkan sampai suhu kamar [36].

HPLC yang digunakan adalah peralatan ADVP Shimadzu LC10(Shimadzu Italy, Milan, Italy)dilengkapi dengan pengontrol sistem SCL-10AVP, dua pompa LC-10ADVP untuk membuat gradien pelarut yang dibutuhkan , detektor AVP SPD-M 10, dan sistem injeksi penuh Rheodyne model 7725 (Rheodyne, Cotati, CA, USA). Pemisahan dilakukan pada kolom Waters Spherisorb (C 18, substrat partikel Silica, ODS2 250×4,6 mm, diameter partikel 5 um, ukuran pori 80 A) yang dilengkapi kolom pelindung. Efisiensi pemisahan optimum diperoleh dengan menggunakan laju alir 0,75 mL/menit, suhu kolom 35 derajat ; pelarut fase gerak adalah:(A)0,5 persen asam format (Sigma Aldrich Lebih besar atau sama dengan 95 persen )dalam air mili-Q(Sigma Aldrich) dan (B) asetonitril(Sigma Aldrich Lebih besar atau sama dengan 99,9 persen ) ; protokol elusi gradien adalah: 35 persen B hingga 60 persen B(t=8min),60 persen B hingga 90 persen B(t=13min),90 persen B hingga 95 persen B(t{{29) }} min,2-min hold), 95 persen B hingga 35 persen B（t=17 min, 4-min hold）, total run time,21 min, sampel injeksi 50μL dan Deteksi dilakukan dengan memantau sinyal absorbansi pada 365 nm.

The calibration curves were made up by injecting 5 solutions(in triplicate) containing their respective standards covering the range of linearity 10-120mg/L and were characterized by a correlation coefficient (R7)>0.976. Tiga ulangan analitik dilakukan untuk setiap ulangan eksperimental.

3.4.2. Analisis Kromatografi Cair Kinerja Tinggi Anthocyanin

Analisis antosianin asli dilakukan oleh perangkat HPLC Shimadzu LC10 ADVP (Shimadzu Italia, Milan, Italia) yang dilengkapi dengan pengontrol sistem SCL-10AVP, dua pompa LC-10ADVP untuk membuat gradien pelarut yang dibutuhkan, detektor SPD-M 10 AVP, dan sistem injeksi penuh Rheodyne model7725 (Rheodyne, Cotati, CA, USA). Menurut metode yang dijelaskan dalam Kompendium OIV Metode Internasional Analisis Anggur dan Must [37].

Pelarut HPLC adalah sebagai berikut: pelarut A: air mili-O(Sigma-Aldrich, Milan, Italia)/asam format (Sigma-Aldrich Lebih besar dari atau sama dengan 95 persen )/asetonitril (SigmaAldrich Lebih besar dari atau sama dengan 99,9 persen ) (87:10:3)/v; pelarut B: air/asam format/asetonitril(40:10:50)o/v. Gradiennya adalah: kondisi waktu nol 94 persen A dan 6 persen B; setelah 15 menit, pompa disetel ke 70 persen A dan 30 persen B, pada 30 menit hingga 50 persen A dan 50 persen B, pada 35 menit hingga 40 persen A dan 60 persen B, pada 41 menit, akhir analisis, untuk 94 persen A dan 6 persen B. Waktu reekuilibrasi 5 menit diterapkan sebelum analisis berturut-turut seperti yang dilaporkan oleh [38]. Kolom yang digunakan untuk analisis adalah perairan

kolom bola bola（C 18, substrat partikel silika, ODS2 250 ×4,6 mm, diameter partikel 5 m, 80 Ukuran pori） dengan prakolom digunakan. Sejumlah 50 L standar kalibrasi atau anggur disuntikkan ke kolom. Sinyal absorbansi pada 520 nm terdeteksi. Sensitivitas detektor adalah 0,01 unit Absorbansi skala penuh (AUFS). Semua sampel disaring melalui filter membran Durapore 0,45 um (Millipore-Irlandia) ke dalam botol kaca dan segera disuntikkan ke dalam sistem HPLC.

Kurva kalibrasi diperoleh dengan menyuntikkan 5 larutan (dalam rangkap tiga) yang mengandung peningkatan konsentrasi malvidin-3-monoglucoside (Extrasynthese, Lyon, France). Kalibrasi dicirikan oleh koefisien korelasi (R')=0.996. Kisaran linieritas kurva kalibrasi adalah 2-200 mg/L. Ketepatan metode yang digunakan diuji dengan enam ulangan analisis sampel anggur merah yang mengandung 118,4 mg/L total monomer antosianin. Koefisien variasi dimasukkan antara 1,1 persen (untuk malvidin 3-monoglukosida) dan 9,1 persen (untuk malvidin 3-(6II-coumaroyl)-glukosida) dan menunjukkan reproduktifitas yang baik dari analisis HPLC. Konsentrasi antosianin monomer dinyatakan sebagai mg/L malvidin-3-monoglukosida.

Fraksinasi anggur RLO2, RMO2, dan RHO2 dilakukan menurut metode analisis OIV dengan menggunakan HPLC Shimadzu LC10 ADVP yang sama seperti yang dilaporkan di atas. Tiga ulangan analitik dilakukan untuk setiap ulangan eksperimental.

3.4.3. Analisis Spektrometri Massa Ionisasi Elektrospray Resolusi Tinggi (HR ESIMS) dari Anggur Merah

Pemisahan HPLC dari anggur merah yang dilakukan seperti yang dijelaskan di atas menghasilkan tiga fraksi untuk setiap anggur. Fraksi pertama dikumpulkan dari 15 hingga 25 menit (fraksi 1), yang kedua dari 25 hingga 30 menit (fraksi 2), dan fraksi ketiga (fraksi 3) dari 30 menit hingga akhir kromatografi. lari (45 menit). Setiap fraksi yang dikumpulkan dikeringkan, dilarutkan dalam metanol, dan dianalisis dengan HR-ESIMS dalam injeksi aliran kontinu dalam mode ion positif. Eksperimen HR ESIMS dilakukan pada sistem HPLCquaternary Agilent 1260 Infinity IⅡ yang digabungkan dengan instrumen linear ion trap LTQOrbitrap XL hybrid Fourier transform MS (FTMS) yang dilengkapi dengan sumber ESI ION MAX (Thermo-Fisher). Pengaturan sumber berikut digunakan (rentang massa m/z 100-2000): tegangan semprot 4,5 kV, suhu kapiler 300 derajat , tegangan kapiler 15 V, gas selubung 20 dan gas tambahan 21 (satuan arbitrer), tegangan lensa tabung 140 V, dan 25 persen energi tumbukan. Perhitungan rumus unsur dilakukan dengan menggunakan software Xcalibur v 2.0.7 dengan batasan toleransi massa 5 ppm.

3.4.4. Eksperimen NMR

Sejumlah 2 mL dari setiap sampel anggur (RHO2, RMO2, dan RLO2) diliofilisasi dan dilarutkan dalam 700 L CDOD（6H 3.31;5c49.0ppm）. Percobaan NMR dijalankan pada spektrometer Varian Unity Inova 700 yang dilengkapi dengan 13C Enhanced HCN Cold Probe dan dengan menggunakan tabung Shigemi 5 mm NMR. Urutan pulsa Varian standar H-NMR digunakan.

3.4.5.Analisis Kimia Standar dan Pengukuran Spektrofotometri

Menurut "OIV Compendium of International Wine and Must Analysis of Wine and Musts Analysis 2007"[37], analisis kimia standar (kekuatan alkohol dihitung berdasarkan volume, gula pereduksi, keasaman total, pH, keasaman volatil, keasaman malat, dan bahan kering total ) diukur.

Analisis spektrofotometri dilakukan dengan spektrofotometer Jenway 7305. Karakteristik kromatik, intensitas warna, dan rona ditentukan menurut metode OIV [37]. Intensitas warna ditentukan sebagai penjumlahan dari abs 420nm, abs 520 nm, dan abs 620 nm, dan hue sebagai rasio abs 420 nm/abs 520 nm.

Tanin BSA-reaktif, pigmen polimer pendek (SPP), pigmen polimer besar (LPP), dan total fenol ditentukan oleh Harbertson et al. pengujian [22]. Pigmen polimer pendek (SPP) dan pigmen polimer besar (LPP) diperoleh dengan menggabungkan analisis supernatan yang diperoleh setelah pengendapan protein menggunakan albumin serum sapi BSA

(Sigma-Aldrich) dengan pemutihan pigmen bisulfit dalam anggur. Kompleks BSA-tanin dalam pelet dilarutkan kembali, ditambahkan dengan besi klorida, dan dibaca pada 510 nm. Total fenol diukur dengan membaca pada 510 nm sampel sebagai berikut: 50 L anggur ditambahkan ke 825 L buffer C dan dibaca pada spektrofotometer sebagai larutan kosong. Setelah penambahan 125 L besi klorida, sampel dibaca kembali untuk mengukur jumlah fenol besi-reaktif.

Flavan vanillin-reaktif (VRF) ditentukan menurut Gambuti et al. [39]. Secara singkat, 750 L larutan vanillin 4 persen dalam metanol） ditambahkan ke 125 L anggur encer dan, setelah 5 menit, 375 L asam klorida pekat ditambahkan. Setelah inkubasi 15-min campuran pada 20 derajat, absorbansi ditentukan pada 500 nm dan membaca terhadap larutan kosong di mana metanol murni digunakan sebagai pengganti larutan vanilin. Konsentrasi dihitung sebagai ( plus ) -catechin (mg/L).

3.4.6. Analisis statistik

Data kuantitatif dibandingkan dengan menggunakan prosedur perbedaan paling signifikan Tukey, semua varians dihasilkan secara homogen. Apabila varians tidak homogen, data dianalisis menggunakan uji Kruskal-Wallis. Bila hasil uji Kruskal-Wallis signifikan (p<0.05), the="" significance="" of="" between-group="" differences="" was="" determined="" by="" the="" bonferroni-dunn="" test="" (5%="" significance="" level).="" these="" analyses="" were="" performed="" using="" xlstat(version="" 2013.6.04;="" addinsoft,="" paris,="" france).="" all="" data="" are="" means="" of="" three="">

4. Kesimpulan

Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menegaskan bahwa kandungan oksigen yang berbeda dalam anggur kemasan berdampak pada penuaan dan oksidasi anggur.

Manajemen oksigen dalam anggur Aglianico melalui kontraktor membran serat berongga polipropilen menentukan, setelah 11 bulan penuaan, kandungan SO2 bebas dan total yang lebih rendah dalam sampel dengan tingkat oksigen terlarut yang lebih tinggi. Perilaku yang sama diamati pada anggur Falanghina dengan peningkatan asetaldehida dalam sampel dengan tingkat oksigen yang lebih tinggi.

Berkenaan dengan senyawa fenolik, kehilangan antosianin asli total yang lebih besar diamati pada anggur merah. Kandungan mereka lebih tinggi dalam anggur dengan konsentrasi oksigen yang lebih rendah. Namun, hilangnya total antosianin asli tidak mempengaruhi parameter warna anggur, seperti intensitas warna dan nada suara.

Tanin BSA-reaktif dan flavan vanillin-reaktif lebih rendah dalam sampel yang mengandung oksigen tingkat sedang dan rendah dibandingkan dengan sampel dengan kandungan oksigen yang lebih tinggi. Ini disebabkan oleh fakta bahwa oksigen, dengan berpartisipasi dalam reaksi oksidasi, setuju dalam pembentukan pigmen polimer. Seperti yang diharapkan, dalam anggur merah dengan kandungan oksigen terlarut tertinggi setelah perawatan kontaktor membran, Vitisin B, dimer yang dijembatani ethylidene dan asetaldehida lebih berlimpah dibandingkan dengan anggur yang diperlakukan memiliki kandungan oksigen yang lebih rendah pada fase pra-pembotolan. .

Kesimpulannya, deoksigenasi anggur oleh kontraktor membran bisa menjadi teknik yang cocok untuk industri anggur untuk mencegah semua fenomena oksidatif yang dapat mengubah kualitas akhir anggur merah dan putih yang mempengaruhi kandungan sulfur dioksida dan asetaldehida (terutama dalam anggur putih) . Namun demikian, ahli oenologi harus mempertimbangkan bahwa penurunan kandungan oksigen dapat mempengaruhi stabilitas warna dalam anggur merah.

Bahan Tambahan: Berikut ini tersedia secara online. Gambar S1: Pembesaran spektrum H-NMR anggur RHO, RMO2, dan RLO, terdaftar dalam CD: OD. Gambar S2: Struktur malvidin 3-O-glukosida dan HR ESIMS relatif dalam mode ion positif. Gambar S3: Struktur Vitisin B dan HR ESIMS relatif dalam mode ion positif. Gambar S4: Struktur dimer yang dijembatani ethylidene dibentuk oleh satu unit malvidin 3-O-glukosida (bawah) dan satu unit (epi)katekin (atas) dengan HR ESIMS relatif dalam mode ion positif. Gambar S5: Struktur dimer yang dijembatani etilidena terdiri dari dua unit malvidin 3-O-glukosida, yang satu di bawah dalam bentuk flavylium dan satu di atas dalam bentuk basa semu, bersama dengan HR ESIMS relatif dalam mode ion positif.

Referensi

1. Rumah Air, AL; Laurie, VF Oksidasi fenolat anggur: Evaluasi kritis dan hipotesis. Saya. J. Enol. Vitik. 2006, 57, 306–313.

2. Danilewicz, JC Mekanisme autoksidasi polifenol dan partisipasi sulfit dalam anggur: Peran kunci besi. Saya. J. Enol. Vitik. 2011, 62, 319–328. [CrossRef]

3. Nikolantonaki, M.; Waterhouse, AL Metode untuk mengukur laju reaksi kuinon dengan nukleofil yang relevan dengan anggur: Kunci untuk memahami hilangnya oksidatif tiol varietas. J. Pertanian. Kimia Makanan. 2012, 60, 8484–8491. [CrossRef] [PubMed]

4. Elias, RJ; Anderson, ML; Skibsted, LH; Waterhouse, AL Identifikasi intermediet radikal bebas dalam anggur teroksidasi menggunakan perangkap spin resonansi paramagnetik elektron. J. Pertanian. Kimia Makanan. 2009, 57, 4359–4365. [CrossRef] [PubMed]

5. Oliveira, CM; Ferreira, ACS; De Freitas, V.; Silva, AM Mekanisme oksidasi yang terjadi pada anggur. Makanan Res. Int. 2011, 44, 1115-1126. [CrossRef]

6. Moul, L.; Fulcrand, H. UPLC-ESI-MS mempelajari penanda oksidasi yang dilepaskan dari depolimerisasi tanin: Menuju karakterisasi yang lebih baik dari evolusi tanin selama pemrosesan makanan dan minuman. J. Spektrum Massa. 2012, 47, 1450–1457. [CrossRef] [PubMed]

7. Waterhouse, AL fenolat Anggur. Ann. NY Acad. Sci. 2002, 957, 21–36. [CrossRef]

8. Rosenfeld, E.; Schaeffer, J.; Beauvoir, B.; Salmon, JM Isolasi dan sifat pro mitokondria dari sel ragi fase diam anaerobik. Antonie Van Leeuwenhoek 2004, 85, 9–21. [CrossRef]

9. Jarauta, I.; Cacho, J.; Ferreira, V. Fenomena bersamaan berkontribusi pada pembentukan aroma anggur selama penuaan di kayu ek: Sebuah studi analitis. J. Pertanian. Kimia Makanan. 2005, 53, 4166–4177. [CrossRef]

10. Lajang, VL; Trousdale, E.; Zaya, J. Oksidasi anggur. 1. Anggur putih muda secara berkala terkena udara. Saya. J. Enol. Vitik. 1979, 30, 49–54.