Ciência e Técnica Vitivinícola

Contaminant elements in wines: a review

Aproximadamente dez anos após a primeira revisão bibliográfica crítica dos autores sobre a presença de metais contaminantes no vinho, o tema mantém-se actual devido à sua importância no âmbito tecnológico, de segurança alimentar e legal. Futuros desenvolvimentos na área da toxicologia, métodos de análise, assim como no comércio internacional, vão certamente conduzir a alterações na regulamentação presente. A preocupação crescente com a segurança alimentar do vinho resultará provavelmente no alargamento da lista de elementos a controlar, bem como na alteração dos termos em que os limites máximos admissíveis são estabelecidos. Este artigo, baseado no capítulo de introdução de uma tese de doutoramento, apresenta uma breve abordagem à composição mineral do vinho, seguindo-se a caracterização do vasto conjunto de elementos contaminantes dos vinhos (informação também sistematizada sobre a forma de quadro), incluindo resultados de investigação obtidos pelos autores. Aspectos tais como a origem, níveis de ocorrência, evolução ao longo dos processos tecnológicos, fontes de contaminação, distribuição sob diferentes formas químicas, toxicidade, determinação analítica e limites legais, variam consideravelmente com o elemento em apreciação.

Approximately ten years after a first critical review of the authors on the occurrence of contaminant elements in wine, the subject remains of the utmost importance within the technological, food safety and legal concern. Future developments on toxicological and analytical field, as well as on international trade, will promote changes to existing regulations. Increasing concern with wine food safety may lead to the enlargement of the list of elements to control, and to the change of the terms in which the acceptable maximum limits are established. This paper, based on the introduction chapter of a doctoral thesis, presents a brief approach to the mineral composition of wine, and reviews a large group of contaminant elements (information also systematized in a table), including research results obtained by the authors. Aspects such as origin, levels of occurrence, evolution throughout the technological processes, potential sources of contamination, distribution under different chemical species, toxicity, analytical determination and acceptable maximum limits, vary considerably among contaminant elements.

**Evaluation of rootstock grapevine in vitro in conditions of stress peraluminium**

O alumínio é o metal mais abundante e o terceiro elemento mais comum na crosta terrestre, compreendendo aproximadamente 7% da sua massa total, e em solos ácidos, sua toxidez é o fator limitante de maior importância para a produtividade das culturas no mundo. Neste sentido, este trabalho busca determinar um método de avaliação do comportamento de porta-enxertos de videira, Paulsen 1103 e Gravesac, em condições estressantes de alumínio in vitro. As plantas matrizes foram mantidas em casa de vegetação, em condições controladas contra patógenos, e submetidas a fertirrigação com solução nutritiva para videira. Para seleção dos explantes, desinfestação, introdução e manutenção in vitro foram utilizadas metodologias de cultura de tecidos para a videira. Após a desinfestação, os explantes foram inoculados em tubos de ensaio contendo 15 mL de meio de cultura DSD1. As culturas in vitro foram transferidas para salas de crescimento e mantidas sob condições de temperatura de 25°C, fotoperíodo de 16 horas e intensidade luminosa de 40-45 μmol.m-2.s-1. A sustentação dos explantes no meio líquido foi obtida por intermédio de discos de cortiça previamente preparados e esterilizados. Os experimentos foram conduzidos com pH da solução igual a 4,0 e concentrações de Al, adicionadas na forma de AlCl3, variando de 0 a 1,375 mM. Após a autoclavagem do meio de cultivo, as doses de alumínio foram adicionadas ao meio de cultura em câmara de fluxo laminar e os valores de pH corrigidos para 4,0. Foram implantados dois experimentos. No primeiro, os explantes das duas variedades de porta-enxertos foram colocados diretamente no meio de cultura DSD1 líquido com diferentes concentrações de Al, onde ficaram por um período de 60 dias até a avaliação. No segundo experimento, os explantes foram introduzidos em mesmo meio, na ausência de alumínio. Após 30 dias em crescimento, as plantas in vitro foram selecionadas por tamanho e submetidas aos diversos tratamentos até a avaliação. O método para a avaliação dos efeitos fitotóxicos do alumínio sobre a cultura da videira em condições in vitro foi elaborado com base em estudos que tratam da toxidez por alumínio em solução nutritiva e da seleção de videiras in vitro. Avaliaram-se os efeitos dos tratamentos sobre o sistema radicular (número de raízes e massa seca), matéria fresca e seca total e matéria seca das folhas. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado composto por seis vidros, contendo três plantas cada um, num total de sete tratamentos. Os porta-enxertos de videira Gravesac e Paulsen 1103, apresentam mecanismos de exclusão do alumínio via elevação do pH do meio de cultura. A variedade Gravesac apresentou respostas de variação de pH mais rápidas que a variedade Paulsen 1103. Ocorreu variabilidade nas respostas de crescimento de plantas in vitro em condições estressantes de H+ e Al+3. O desenvolvimento in vitro do porta-enxerto Paulsen 1103 foi superior ao do Gravesac para número de folhas, comprimento das raízes, área foliar, peso seco total.

The aluminum is the most abundant metal and the third more common element in the terrestrial crust, with approximately 7% of your total mass and in acid soils, your toxicity is the limiting factor of larger importance for the productivity of cultures in the world. In this sense, this work search to determine a method of evaluation of the behavior of rootstock grapevine Paulsen 1103 and Gravesac, in stress conditions of aluminum in vitro. The plants were maintained in a greenhouse, in controlled conditions against diseases, and submitted the irrigation with nutritious solution for grapevine. For selection of the explants, disinfestations, introduction and in vitro maintenance were used methodologies of tissue culture for the grapevine. After the disinfestations, the explants were inoculated in tubes containing 15 mL of culture medium DSD1. The cultures in vitro were transferred for growth rooms and maintained under temperature conditions of 25°C, photoperiod of 16 hours and luminous intensity of 40-45 mol.m-2.s-1. The sustentation of the explants in the liquid culture medium was previously obtained through cork disks prepared and sterilized. The experiments were maintained with pH of the solution same to 4.0 and concentrations of Al, added in the AlCl³ form, varying from 0 to 1.375 mM. After the sterilization of the culture medium, the concentrations of aluminum were added to the culture medium in a laminar camera and the pH values corrected for 4.0. Two experiments were implanted. In the first, the explants of the two varieties of grapevine rootstock were placed directly in the liquid culture medium DSD1 with different concentrations of Al, where were maintained per 60 days until the evaluation. In the second experiment, the explants were introduced in the same culture medium, in the absence of aluminum. After 30 days in growth, the plants in vitro were selected by size and submitted to the several treatments until the evaluation. The method for the evaluation of aluminum fitotoxicity effects on the grapevine culture in vitro was elaborated with base in studies about the toxicity for aluminum in nutrition solution and the selection in vitro of grapevine. The effects of the treatments were evaluated on the radicular system (number of roots and sec mass), fresh mass and sec mass of leaves. The experimental delineate used was randomized composed by six glasses, containing three plants each one, in a total of seven treatments. The rootstock grapevine Gravesac and Paulsen 1103, present mechanisms of aluminum exclusion through elevation of pH in the culture medium. The cv. Gravesac presented answers variation of faster pH than Paulsen 1103. Its happened variability in the answers growth of plants in vitro in stress conditions of H+ and Al+3. The development in vitro of rootstock grapevine Paulsen 1103 was superior to Gravesac for number of leaves, length of roots, foliar area and total dry weight.

Cover Cropping in a sloping, non-irrigated vineyard: I - effects on weed composition and dynamics

The influence of two sward treatments and soil cultivation on the composition, the structure, and the evolution of the biomass of vineyard weed communities was examined. The 3-year study (2002-2004) was carried out in a sloping, non-irrigated vineyard, cv. Cabernet Sauvignon, in the Estremadura winegrowing region of Portugal. The experimental treatments were: soil tillage (control); permanent sown cover crop - Lolium perenne Nui, L. multiflorum Bartíssimo, Festuca ovina Ridu, F. rubra ssp. rubra Echo, Trifolium incarnatum. Red, T. repens Huie and T. subterraneum Claire; and permanent resident vegetation. Total weed biomass in the spring did not reveal significant differences between treatments, but varied annually. The management practices - e.g. time and number of soil cultivations and inter-row mowing - were determinant in weed biomass evolution. Canonical correspondence analysis revealed significant treatment effects on community structure. Three years after the experiment was set up, in the soil tillage treatment weed composition was dominated by annual broad-leaved species, namely five Geraniaceae species, Medicago polymorpha and Sonchus oleraceus. The perennial broad-leaved species Oxalis pes-caprae was also a dominant species in soil tillage. In both sward treatments there was an increase in the perennial broad-leaved and grass species. Compared to soil tillage, in the resident vegetation treatment there was a significant increase in perennial species, such as Rumex crispus, Veronica anagallis-aquatica and Polypogon monspeliensis, and in the annuals Melilotus indica and Avena sterilis. The increase in these perennial species, which are considered to compete with vines, requires more frequent mowing in the summer. In the permanent sown cover crop treatment, L. perenne and T. repens displayed the ability to re-establish successfully, and their abundance decreased or suppressed most of the annual and perennial weed species.

No presente trabalho é analisado o efeito do enrelvamento, comparativamente à mobilização do solo, na composição, estrutura e dinâmica das infestantes vitícolas. O estudo de três anos (2002-2004) decorreu numa vinha de encosta, não regada, casta Cabernet Sauvignon, na região Vitícola da Estremadura, Portugal. Foram comparadas três modalidades: mobilização do solo (testemunha), enrelvamento semeado permanente (Lolium perenne Nui, L. multiflorum Bartíssimo, Festuca ovina Ridu, F. rubra ssp. rubra Echo, Trifolium incarnatum Red, T. repens Huie e T. subterraneum Claire), e enrelvamento permanente natural. Não se registaram diferenças significativas na biomassa total da vegetação da entrelinha na primavera entre modalidades mas o valor absoluto variou com o ano. As práticas de gestão aplicadas em cada modalidade, designadamente época e número de mobilizações do solo e corte do enrelvamento foram determinantes na evolução da biomassa. A análise canónica de correspondências revelou efeitos significativos entre modalidades nas espécies inventariadas, com implicações nas comunidades residentes. Três anos após o início do ensaio a composição florística na modalidade mobilizada era dominada por espécies dicotiledóneas anuais, designadamente cinco espécies de Geraniaceae, Medicago polymorpha e Sonchus oleraceus. No enrelvamento natural houve um aumento de espécies perenes como Rumex crispus Veronica anagallis-aquatica e Polypogon monspeliensis e de algumas anuais tal como Melilotus indica e Avena sterilis. O aumento daquelas espécies perenes, consideradas como competitivas com a videira implica uma maior frequência dos cortes no verão. No enrelvamento semeado as espécies L. perenne e T. repens mantiveram a sua capacidade de regeneração e a sua abundância reduziu a dominância ou eliminou a maioria das infestantes anuais e perenes inventariadas no enrelvamento natural.

Cover cropping in a slopping non-irrigated vineyard: II - effects on vegetative growth, yield, berry and wine quality of "cabernet sauvignon" grapevines

Grapevine vegetative growth, yield, fruit composition and wine quality were studied in the Estremadura Winegrowing Region of Portugal in a Cabernet Sauvignon slopping non-irrigated vineyard. During three seasons three treatments were compared: soil tillage (control), permanent resident vegetation, and permanent sown cover crop. When compared to soil tillage, the inter-row sward treatments displayed a lower predawn leaf water potential from bloom to mid-ripening. These differences in vine water status did not affect vine yield or berry sugar accumulation; however, in the third season after experiment setup it induced a significant reduction in vegetative growth in the sward treatments, compared to soil tillage. This vegetative growth reduction had a positive effect on grape composition by reducing titratable acidity and increasing berry skin total phenols and anthocyanins. Those differences were also detected in the wines by the judges who gave a better classification to the wines from the sward treatments. Our results indicate that cover cropping can be a valuable tool for controlling vigour and enhancing wine quality in this winegrowing region.

Numa vinha da casta Cabernet Sauvignon instalada na região da Estremadura - Alenquer - estudou-se o efeito do enrelvamento da entrelinha no crescimento vegetativo, rendimento e qualidade da uva e do vinho. Durante três anos compararam-se três tratamentos alternativos: mobilização da entrelinha (testemunha), relvado natural e relvado semeado. Comparativamente à modalidade mobilizada as videiras das modalidades relvadas apresentaram um potencial de base mais baixo durante o período floração-meia maturação. Estas diferenças no estado hídrico da videira não afectaram o rendimento nem a acumulação de açúcar nos bagos no entanto, no terceiro ano de ensaios, provocaram uma redução significativa no crescimento vegetativo das videiras das modalidades relvadas, comparativamente à modalidade mobilizada. Esta redução do crescimento vegetativo induziu um efeito positivo na composição da uva através da redução da acidez total e do aumento da concentração de antocianas e fenóis nas películas do bago. Estas diferenças foram também detectadas na análise sensorial do vinho, na qual os provadores atribuíram uma melhor classificação aos vinhos das modalidades relvadas. Os nossos resultados indicam que, neste terroir, o enrelvamento da vinha é uma técnica cultural recomendável pois permite controlar o vigor e, indirectamente, melhorar a qualidade da uva.

Wood related chemical markers of aged wine brandies

Several low molecular weight phenolic compounds - phenolic acids, phenolic aldehydes, coumarins, acetovanillone and ethyl vanillin - were quantified by HPLC in Portuguese wine brandies aged four years in Portuguese oak (Quercus pyrenaica Willd.), Allier oak (Quercus sessiliflora Salisb.) and chestnut (Castanea sativa Mill.) wooden barrels (250 L), in order to identify those of chemical markers of the wood botanical species. The results obtained demonstrated that gallic acid, ellagic acid, ferulic acid, scopoletin, acetovanillone and ethyl vanillin play that role in the aged brandies. Gallic acid and acetovanillone present the highest contents in the brandies aged in chestnut, while ethyl vanillin exhibit the highest content in the brandies aged in oak woods. The differentiation of the brandies aged in oak woods is made by ellagic and ferulic acids, whose contents are higher in Portuguese oak, and by scopoletin that predominates in the brandies aged in Allier oak. Complementary, a practical and reproducible HPLC method was validated allowing a good separation and quantification of acetovanillone and ethyl vanillin in wine aged brandies.

Com o objectivo de identificar os compostos que podem desempenhar o papel de marcadores químicos associados à espécie botânica da madeira utilizada no envelhecimento, diversos compostos fenólicos de massa molecular baixa - ácidos fenólicos, aldeídos fenólicos, cumarinas, acetovanilona e etilvanilina - foram quantificados, por HPLC, em aguardentes vínicas portuguesas envelhecidas durante quarto anos em vasilhas (250 L) de carvalho português (Quercus pyrenaica Willd.), carvalho francês Allier (Quercus sessiliflora Salisb.) e castanheiro (Castanea sativa Mill.). Os resultados obtidos demonstraram que o ácido gálhico, o ácido elágico, o ácido ferúlico, a escopoletina, a acetovanilona e a etilvanilina presentes na aguardente envelhecida funcionam como marcadores químicos da madeira. As aguardentes envelhecidas em madeira de castanheiro apresentam os teores mais elevados de ácido gálhico e de acetovanilona, enquanto as aguardentes envelhecidas em madeira de carvalho exibem concentrações superiores de etilvanilina. A diferenciação das aguardentes envelhecidas em diferentes espécies de madeira de carvalho pode ser baseada nos ácidos elágico e ferúlico, cujos teores são superiores nas aguardentes envelhecidas em carvalho português, e na escopoletina, que predomina nas aguardentes envelhecidas em carvalho francês Allier. Complementarmente, um método cromatográfico (HPLC) prático e reprodutível foi validado, permitindo uma boa separação e quantificação da acetovanilona e da etilvanilina em aguardentes vínicas envelhecidas.

Validation study of immunochemical elisa assay for ochratoxin a quantification in dessert wines from sun-dried grapes

Ochratoxin A (OTA) contents have implications on consumers safety and wine quality. Immunological methods are widely used to determine OTA in various matrices. Solid-phase extraction with immunoaffinity columns containing antibodies specific to ochratoxin A were used to clean-up the samples by two different methods in alkaline medium. Competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) commercial kit was utilized for OTA quantification in dessert wines samples. This ELISA assay uses an instrumental response based on absorbance measurements at 450 nm. The method was performed with standard solutions (provided with the kit), in spiked and naturally contaminated wine samples. The detection limit was 0.054 ìg/L and recoveries of OTA from spiked wine samples, at levels from 1 to 3 ìg/L, ranged from 94 to 102%, with relative standard deviations less than 3%. This ELISA method was checked against an official instrumental method like HPLC with tandem mass spectrometric and with fluorescence detection. ELISA kit method resulted effective for measuring OTA ranging from 0.25 to 9 ìg/L in dessert wines.

Os conteúdos do ocratoxina A (OTA) têm implicações para as qualidades dos vinhos, revelando-se um parâmetro importante para a segurança alimentar e consecuentes implicações para a saúde dos consumidores. Os métodos imunológicos são amplamente utilizados para determinação da ocratoxina A em várias matrizes. A extracção fase-sólida com colunas de imunoafinidade contendo anticorpos específicos para ocratoxina A foram utilizados para a limpeza de amostras por dois métodos diferentes, em meio alcalino. O kit comercial ELISA utilizado na quantificação de OTA em amostras do vinhos doces mostrou-se adequado. Este ensaio ELISA utiliza uma resposta instrumental baseada em medições do absorvência a 450 nm. Foram usadas as soluções padrão provenientes do kit, amostras de vinho doce reforçado e amostras naturalmente contaminadas. O limite de detecção foi de 0.054 ìg/L e as taxas de recuperação de OTA de amostras vinho reforçado de 1 a 3 ìg/L, com variações entre 94 e 102%, e desvios padrão relativos inferiores a 3%. O método ELISA foi comparado com o método cromatografia líquida de alto desempenho e detecção por espectrómetro de massa (MS/MS) e com detector de fluorescência. O kit ELISA revelou-se o método mais eficaz para medir OTA numa gama de 0.25 a 9 ìg/L em os vinhos doces.

Thermal requirementes, duration and precocity of phenological stages of grapevine cultivars of the portuguese collection

A temperatura é o factor climático com maior importância no desenvolvimento da videira, controlando o ritmo a que ocorrem os vários estados fenológicos do seu ciclo biológico, nomeadamente o abrolhamento, a floração, o pintor e a maturação. Em Portugal existe pouca informação relativa às necessidades térmicas das castas destinadas à produção de vinho. O objectivo deste trabalho é avaliar as durações térmicas de cada fase do ciclo de desenvolvimento de castas da colecção ampelográfica nacional, localizada na Estação Vitivinícola Nacional em Dois Portos. As castas foram classificadas como de ciclo curto, médio ou longo de acordo com a duração de cada fase de desenvolvimento e do ciclo completo. Também se classificaram as castas em precoces, meia - estação e tardias, com referência a 1 de Janeiro.

Temperature is the major climate element for grapevine development, controlling the rhythm at which several phenological stages like budbreak, flowering, veraison and maturity occur during the biological cycle. In Portugal, information about the thermal requirements of the different cultivars for wine production is lacking. This work aims to evaluate the thermal durations of each development phase of grapevine cultivars of the portuguese collection, located at Estação Vitivinícola Nacional, Dois Portos. Cultivars were classified as short-cycle, medium-cycle or long-cycle according to the duration of both each phase of development and the full cycle. They were also classified as early-season, mid-season or late-season cultivars, starting on the 1st of January.