Incidence de macromolécules d’origine levurienne sur la solubilité de composés d’arômes en vin modèle.

Auteur: Florian Ronez, rapport, 2006.

Résumé

Durant la vinification et ses différentes étapes apparaissent les composés d’aromes, avec entre autre des phénols volatils et des esters, qui donneront au vin son goût. Dans le même temps il y a aussi apparition de macromolécules issues des levures durant la fermentation alcoolique et l’autolyse de ces dernières, un dernier type de macromolécules du vin est lui d’origine industriel et rajouté dans le vin en cours d’élaboration.

Des interactions entre macromolécules et composés d’arômes du vin ont déjà été mises en évidence.

L’incidence de ces interactions sur la solubilité de différents composés d’arômes est donc étudiée en présence de plusieurs lots de macromolécules d’origine levurienne. Cette solubilité est mesurée en milieu modèle et à 10°C pour simuler les conditions viticoles et les mesures sont effectuées par chromatographie en phase gazeuse.

L’étude des variations de solubilité en fonction des composés et des macromolécules révèle bien une incidence de ces dernières, avec en particulier une diminution de solubilité pour la plupart des dérivés du gaïacol en présence de macromolécules commerciales à forte teneur en mannose. Modifications de solubilité dépendant des structures chimiques des différents composés et macromolécules.

Au cours de la vinification il existe aussi des transferts de composés d’aromes à l’interface bois/vin. Les composés d’aromes peuvent être sorbés par le bois. Une expérience de sorption en système artificiel est réalisée pour voir si les modifications de solubilité observées auparavant peuvent influer sur le phénomène de Sorption.

Les résultats montrent que les composés d’aromes sont sorbés par le bois en présence de macromolécules et ce indépendamment de leur changement de solubilité observé plus tôt. La solubilité ne semble donc pas influer sur le phénomène de sorption.

Ces résultats ouvrent des perspectives de recherche sur les interactions macromolécules/composés d’aromes et sur les phénomènes de sorption pour en tirer des applications et améliorer les modes de fabrication du vin et donc ses qualités organoleptiques.

I Introduction

Lors des différentes étapes de la vinification, outre la formation d’alcool, on assiste à la libération de nombreux composés d’arômes qui donneront au vin son goût. Mais il y a aussi apparition de macromolécules qui jouent, elles aussi, un rôle très important.

Ces éléments plus ou moins solubles relargués dans le vin se retrouvent en solution et des interactions entre eux peuvent exister. Des travaux précédents montrent par exemple un phénomène de sorption de composés volatils du vin par le bois de chêne en système modèle d’élevage (RAMIREZ RAMIREZ 2002 ; BARRERA GARCIA et al 2006). Le coefficient de partition entre le bois et le vin dépend de caractéristiques physicochimiques de composés d’arômes, tels que leur hydrophobicité et leur solubilité.

La mise en évidence de ces interactions physico-chimiques entre les composés d’arômes et les constituants de la matrice (autres composés non volatils) peuvent nous permettre de mieux appréhender le comportement de ces composés volatils au cours de la vinification et donc l’impact de ces interactions sur les propriétés organoleptiques du vin.

Notre but sera ici de mettre en évidence le rôle joué ou non par différents lots de macromolécules d’origine levurienne sur la solubilité des composés d’arômes dans le vin et d’étudier l’incidence de ces changements de solubilité sur les phénomènes de sorption à l’interface bois /vin.

Nous nous pencherons tout d’abord sur quelques généralités concernant la flaveur du vin ainsi que les étapes de la vinification conduisant à la formation de composés volatils et de macromolécules, avant de voir quelques concepts physico-chimiques qui nous seront utiles dans cette étude.

Puis nous étudierons comment la présence de macromolécules en solution modèle peu influencer la solubilité des composés d’arômes.

Ensuite nous chercherons à observer si la modification d’un paramètre comme la solubilité peu en modifier un autre phénomène tel que la sorption.

Et enfin nous tenterons d’expliquer ces phénomènes en émettant des hypothèses sur les interactions ayant lieu entre les molécules et essaierons de proposer une passerelle entre ce travail et les pratiques viticoles actuelles.

II Etude bibliographique

II.1. Les composés d’arôme

a) Généralités

L’arôme et le goût d’un vin sont le résultat d’interactions d’un très grand nombre de composants, dont la nature est directement liée à l’histoire du produit. La quantité ainsi que la variété de molécules odorantes identifiées dans les vins est considérable et fait encore l’objet aujourd’hui de nouvelles découvertes et la perception que l’homme en a est le résultat de leurs associations.

b) Les phénols volatils :

Ils sont principalement produits par les levures et bactéries de fermentation (NOBLE et al 1984 ; CAVIN et al 1993) et on les trouve en général davantage dans les vins blancs que dans les vins rouges. D’autres phénols volatils peuvent également être issus du bois de chêne. Ils sont extraits du bois lors de l’élevage en fûts. (BOIDRON et al 1988 ; CHATONNET et al 1990)

Les phénols volatils sont donc de natures et d’origines différentes : ils peuvent participer à la qualité gustative du vin (gaïacol, 4-methylgaïacol), son caractère boisé (vanilline, eugénol), mais aussi être à l’origine de défauts organoleptiques (4-ethylphénol, 4-ethylgaïacol).

c) Les acides gras et les esters

Les levures produisent également des acides gras à courtes et moyennes chaînes (4 à 12 atomes de carbone) et leurs esters éthyliques. Ils sont libérés pendant la fermentation alcoolique puis l’autolyse des levures. Ils confèrent au vin des notes agréables, souvent fruitées : hexanoate d’éthyle
(pomme,banane), octanoate d’éthyle (ananas, poire).

II.3. la vinification et les macromolécules levuriennes

a) La fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique, une des premières étapes de la vinification, consiste en l’hydrolyse de sucres simples comme le glucose et le maltose conduisant à la formation d’éthanol et de gaz carbonique.

Pour le vin, l’essentiel de la fermentation alcoolique est réalisé par des levures de l’espèce Saccharomyces cerevisiæ, qui sont résistantes à l’augmentation du taux d’alcool dans le milieu au cours du processus. Ces levures sont à l’origine de la production et du relargage de mannoprotéines dans le vin. (LUBBERS et al 1995)

La fermentation alcoolique s’accompagne également de la production de plusieurs dizaines de composés volatils qui contribuent à l’arôme du vin. Ces composés sont quantitativement les plus importants de la fraction aromatique mais ce ne sont pas les plus puissants. Ils donnent aux vins leur fond aromatique commun.

b) L’autolyse

L’autolyse des levures est un des mécanismes importants intervenant lors de l’élevage des vins sur lies et de l’élaboration des vins effervescents.

A l’issue de la fermentation alcoolique les levures meurent rapidement en l’absence de nutriments énergétiques. Elles sont alors hydrolysées par les enzymes intracellulaires et les résidus diffusent dans
le vin.

Les principaux composés libérés par les levures au cours de l’autolyse sont des composés azotés, des lipides, des nucléotides, mais aussi des macromolécules et des composés d’aromes.

En effet la paroi des levures est constituée de mannoprotéines entourant un réseau interne de glucanes. Cette paroi est dégradée lors de l’autolyse et il en résulte un enrichissement du vin en macromolécules : mannoprotéines et glucanes. (FEUILLAT et al 1989 ; CHARPENTIER et al 1989)

Puis les levures en fin de fermentation alcoolique renferment des composés volatils qui sont eux aussi facilement libérés dans le vin. C’est en particulier le cas des esters d’acides gras qui contribuent au caractère fruité et floral des vins jaunes.

Les incidences de l’autolyse des levures sur les caractéristiques des vins sont nombreuses, on apporte par exemple une amélioration de la fermentescibilité malolactique grâce aux acides aminés et macromolécules, une stabilisation tartrique et protéique due aux mannoprotéines (DUBOURDIEU et MOINE LEDOUX 2002) , un enrichissement aromatique avec libération d’esters et d’autres constituants volatils, mais aussi une modification des caractéristiques gustatives avec l’apport de peptides et d’acides aminés (amers, exhausteurs de goût), de nucléotides (exhausteurs de goût) et de macromolécules (sensation de gras) (FERRARI et FEUILLAT 1988) et enfin une amélioration du caractère moussant des vins effervescents.

c) Utilisation de macromolécules commerciales

Des macromolécules d’origine commerciales sont souvent utilisées dans les processus de vinifications pour en améliorer les conditions. (MARIN 2005)

Ces macromolécules commerciales au même titre que celles obtenues naturellement lors de la fermentation ou de l’autolyse des levure peuvent alors servir de substrat aux bactéries lactiques et ainsi aider la fermentation malolactique à débuter en fin de fermentation alcoolique (GUILLOUX BERNATIER 1995), ou encore accentuer le phénomène de stabilisation tartrique si nécessaire.

Ce procédé est particulièrement utilisé pour des vinifications en cuves.

II.3. Comportement des composés d’arômes dans le vin

a) La solubilité

Le degré solubilité d’un composé dans un solvant donné est déterminé par les forces intramoléculaires s’exerçant entre ces deux protagonistes. La solubilité d’un composé traduit sa capacité à s’entourer de molécules de solvant. Donc plus une substance aura d’affinité pour un solvant donné plus elle y sera soluble.

Mais cet équilibre est fragile et est susceptible d’être modifié par un apport ou une perte d’énergie (entropie, température…). Une modification de température a donc pour conséquence une modification de la solubilité des composés d’aromes dans le vin. A une température donnée, une solution en équilibre ne peu plus contenir de soluté, elle est dite saturée et on eu y mesurer la solubilité maximale du composé dissous.

b) La sorption

La sorption caractérise l’existence simultanée du phénomène d’adsorption et d’absorption. L’adsorption constituant la propriété qu’à une surface à retenir des molécules, ions ou particules colloïdales par opposition à l’absorption qui consiste en la pénétration de ces substances dans une masse solide ou liquide.

Ici le phénomène de sorption consistera donc en la capacité que possède le bois de chêne à retenir à sa surface et/ou incorporer les composés d’arôme du vin en son sein. (RAMIREZ RAMIREZ 2002)

Le mécanisme de sorption relève donc de l’affinité entre les polymères du bois et les composés volatils et donc de leur hydrophobicité. (TRAPP et al 2001)

Le coefficient de partage est défini par le rapport des concentrations en composé entre le bois et le vin à l’état d’équilibre. Plus grande est cette valeur, plus grande est l’affinité de ce composé pour le bois (il est plus sorbé). Pour mieux comprendre la différence de coefficient de partage entre molécules, la mesure de leur solubilité reste indispensable.

c) Interactions mannoprotéines/composés volatils

Les composés d’arôme du vin peuvent interagir avec les polysaccharides et les protéines des macromolécules du vin, et en particulier avec leur partie glycosidique. (LANGOURIEUX et CROUZET 1994). Ces interactions sont de deux types : fixation des composés dans les chaînes polysaccharidiques, mais surtout interactions polaires avec les groupes hydroxyles. (ARVISENET et al 2002)

De fortes affinités entre macromolécules polysaccharidiques et composés d’arôme ont également été observées en particulier chez les composés très hydrophobes. (LUBBERS et al 1994) Il a été démontré que la présence de macromolécules en solution de vin modèle aromatisé en diminuait l’intensité aromatique. (VOILLEY et al 1990 ; CHALLIER et al 2005)

III Matériels et méthodes

III.1. Matériel chimique

a) Les composés d’arômes

Les composés d’arôme de cette étude appartiennent principalement à la famille des phénols. avec en particulier une série d’homologue de dérivés du gaïacol. Nous avons ensuite une lactone (whisky lactone), et enfin des esters.

b) Solvants et réactifs

Les solvants et réactifs utilisés dans les manipulations et pour la préparation du vin modèle sont donnés.

Liste de solvants et réactifs.

Produit Pureté (%) Fournisseur
Ethanol absolu 98 Carlo Erba
Acide malique 99 Merck
Acide acétique 99.8 Merck
Sulfate de potassium 99,5 Merck
Sulfate de magnésium 99,5 Merck
NaOH 98 Sigma Aldricht
3,4-diméthylphénol 99 Carlo Erba
Dichlorométhane 99,5 Carlo Erba
Eau ultra pure Milli-Q

III.2. Matériel biologique

a) Les macromolécules levuriennes

La solubilité des composés aromatique sera déterminée en présence de 3 lots de macromolécules d’origine levurienne : Macromolécules commerciales, Macromolécules libérées par les levures en fin de fermentation et macromolécules libérées par les levures en conditions d’autolyse.

Le lot de macromolécules commerciales contient des mannoprotéines obtenues par traitement thermique Selon le brevet de FEUILLAT (n° 86 16318, 1986) et commercialisées par la société Fould Springer.

Les macromolécules de fermentation sont obtenues par ultrafiltration d’un surnageant de milieu en fin de fermentation alcoolique de Levuline BRG (Saccharomyces cerevisiae) fourni par la société Oenofrance (Rueil-Malmaison, France). On y trouve toutes les macromolécules issues la fermentation et d’un poids moléculaire supérieur à 10 KDa.

Les macromolécules d’autolyse sont obtenues à partir d’un autolysat de levures ayant fermenté (saccharomyces cerevisiae). Ce lot contient toutes les macromolécules d’un poids moléculaire supérieur à 10 KDa.

Ces deux derniers lots ont étés isolés lors des travaux de KARAMPATEA (2002).

Enfin les travaux de VIVES (2002) nous permettent de connaître les compositions de ces 3 lots en oses, protéines et différents acides aminés :

Composition des différents lots en en oses et protéines.

Protéines (%) Oses neutres (%) Rapport Mannose/Glucose
Macromolécules commerciales 17,1 63,9 5
Macromolécules de fermentation 39,5 27,7 1,96
Macromolécules d’autolyse 20,9 39,5 1,35

b) Le bois de chêne

Le bois de chêne utilisé ici est celui couramment utilisé en tonnellerie, il appartient à l’espèce Quercus robur (chêne pédonculé) et est originaire de la foret de Citeaux (côte d’or), enfin il nous a été fourni par l’Office National des Forets.
Pour nos expériences le bois de chêne est découpé en planchettes de 2 x 10 x 20mm dans plusieurs endroits du bois afin d’obtenir un échantillon représentatif.

c) Milieux modèles

Toutes les mesures de solubilité seront effectuées en milieu modèle supplémenté ou non de différents lots de macromolécules. La composition du vin modèle est détaillée.

Composition du vin modèle
Pour 100 mL de vin modèle : En g En mL
Acide malique 0,3
Acide acétique 0,01
Sulfate de potassium 0,01
Sulfate de magnésium 0,0025
Eau milli-Q (millipore) 87,5
Ethanol absolu 12,5
Dissoudre les sels et ajuster le pH à 3,5 avec du NaOH (4M)

Pour les différentes solutions enrichies en macromolécules on dissout celles-ci directement à concentration voulue (1g/L) dans le vin modèle ainsi préparé.

Pour les mesures de sorptions un vin modèle aromatisé en 4-éthylgaïacol et en 4-vinylgaïacol à des concentrations de 10 mg/Kg environ sera préparé à partir d’une solution mère concentrée.

III.3. Matériel de mesure

a) Chromatographe en phase gazeuse

Principe :

L’échantillon est d’abord introduit en tête de colonne par l’intermédiaire d’une micro seringue qui va traverser un septum en caoutchouc pour se retrouver dans l’injecteur. L’injecteur est traversé par le gaz vecteur et porté à une température appropriée pour volatiliser l’échantillon.

Les différents composés de l’échantillon sont ensuite entraînés par le gaz vecteur à travers la colonne et se séparent les uns des autres en fonction de leur affinité avec la phase stationnaire de la colonne.

Plus le composé a d’affinité avec la phase stationnaire, plus il mettra de temps à sortir de la colonne. Ainsi chaque composé est déterminé par un temps de rétention qui lui est propre à une température donnée.

A la sortie de la colonne, les composés rencontrent le détecteur qui évalue en continu la quantité de chacun des constituants séparés au sein du gaz vecteur.

La chromatographie en phase gazeuse s’applique donc aux composés gazeux ou susceptibles d’être vaporisés par chauffage et ce, sans décomposition.

Matériel : Chromatographe: GC TRACE ULTRA (Thermo Electron Corp) équipé d’un détecteur FID et d’un injecteur split/splitless.
Colonne: CP-WAX 57CB (Varian) (25m x 0.25mm, phase stationnaire de 0.2µm)
Interface logiciel: Chrom-card Workstation version (Thermo Electron Corp)

III.4. Méthode d’analyse chromatographique des composés volatils

a) Conditions chromatographiques

On travail avec l’He comme gaz vecteur à un débit inférieur à 3 mL/min. Dans le détecteur on a de l’ H2 à 35 mL/min, de l’air à 350 mL/min et du N2 à 35 mL/min.

Les températures de l’injecteur et du détecteur sont quand à elles respectivement de 200°C et 250°C.
Enfin on injecte un volume de 2 µL manuellement ou automatiquement avec un passeur d’échantillons automatique AI 3000 (Thermo Electron).

Les différents programmes de températures en fonction du temps, utilisés selon les composés étudiés :

Programmes de températures utilisés pour les analyses chromatographiques.

Température initiale (°C) Rampe (°C/min) Durée d’acquisition (min)
Phénols volatils 130 3 30
Octanoate d’éthyle 85 5 7
Hexanoate d’éthyle 50 5 7
2 Phényléthanol 130 Isotherme 15
Benz aldéhyde 70 5 10

b) Préparation des gammes d’étalonnage externe

A partir d’une solution mère à 1000 mg/kg de composé d’arome dans de l’éthanol absolu on réalise 7 dilutions entre 10 et 1000 mg/Kg pour obtenir une gamme de calibration assez large

Les cœfficients directeurs des droites de calibration nous permettent ensuite de déterminer la concentration des différents composés dans la phase aqueuse à partir de l’aire des pics obtenus par chromatographie en phase gazeuse.

Etalonnage interne :
Les coefficients de réponse des deux composés utilisés dans les expériences de sorption vis-à-vis de l’étalon interne (3,4-diméthylphénol)

Coefficients de réponse du 4-éthylgaïacol et du 4-vinylgaïacol

4-Ethylgaïacol: 1,3126
4-vinylgaïacol: 2,0535

Grâce à ces coefficients de réponse, aux aires de chaque pic des différents composés et celle de l’étalon on est en mesure de connaître leur concentration précise par calculs.

III.5. Méthode de mesure de la solubilité mutuelle

a) Solubilités en solution

Pour mesurer la solubilité d’un composé organique dans une phase aqueuse donnée on place 1,5mL de vin modèle (additionné ou non des diverses macromolécules) puis on ajoute 0.5mL (quantité saturante) du composé dont on veut connaître la solubilité dans un flacon de 2mL bouché hermétiquement.

Les mesures de solubilité mutuelle sont effectuées à 10°C, le système est donc conservé dans un bain d’eau et à l’étuve thermostatée à 10°C et sous agitation magnétique lente.

Une fois l’équilibre de solubilité atteint, le tube est centrifugé à 4200 G pendant 20 minutes, puis 2µL de la phase aqueuse sont prélevés et injectés dans le chromatographe.

3 essais sont effectués pour chaque composé et dans chacun des vins en enrichis en différentes macromolécules.

b) Sorption

Dans le but de connaître l’incidence de la présence de macromolécules dans le vin sur le comportement de sorption des composés d’arôme par le bois, nous avons procédé à la détermination du taux de sorption par le bois de chêne de deux composés phénoliques en présence et en absence de macromolécules commerciales. Ces expériences sont menées à l’aide d’un système modèle d’élevage : Une planchette de bois de chêne est introduite dans un flacon d’environ 37 mL qui est ensuite rempli à ras bord avec du vin modèle enrichi en deux composés d’aromes : le 4-éthylgaïacol et le 4-vinylgaïacol à des concentrations de 10 mg/Kg environ. Le flacon est ensuite fermé hermétiquement grâce à un bouchon en téflon et le tout est concervé dans une étuve thermostatée à 10°C.

Une fois l’équilibre de sorption atteint (30 jours), une extraction des composés d’arôme est réalisée : 10g de chacun des essais sont prélevés et additionnés de 50 µL d’étalon interne (3,4-diméthylphénol pour une concentration finale d’environ 10 mg/kg). Ensuite 2 lavages par 2 mL de dichlorométhane (99,5%) à chaque fois sont effectués. La phase organique contenant les composés à analyser ainsi que l’étalon interne est finalement récupérée.

3 essais sont effectués à chaque fois, pour le vin modèle seul et pour le vin modèle enrichi en macromolécules commerciales à 1g/L

IV Résultats et discussion

IV.1. Cinétiques de solubilité du 4-éthylgaïacol et 4-propylgaïacol en vin modèle

Des mesures de solubilité mutuelles au cours du temps sont tout d’abord effectués pour 2 composés afin de déterminer le temps de mise à l’équilibre qui sera respecté pour les mesures suivantes.

Un état d’équilibre est déjà atteint entre 5 et 10H ce qui est en accord avec les travaux de BARRERA GARCIA et al. (2006) sur les phénols volatils et de COVARRUBIAS CERVANTES et al. (2005) sur les esters.
Pour les mesures de solubilité mutuelle on choisit donc un temps de mise en contact des composés avec les vins modèles d’au moins 10 heures.

IV.2. Effets de la nature des macromolécules sur la solubilité de composés d’arôme

Ensuite est mesurée la solubilité de tous les composés d’arôme en vin modèle seul et en vin modèle complémenté de macromolécules commerciales à une concentration de 1 g/L (concentration maximale rencontrée dans le vin).

Pour ce qui est des composés dérivés du gaïacol : le 4-méthylgaïacol, le 4-éthylgaïacol, le 4-propylgaïacol et le 4-éthylphénol présentent une modification significative de leur solubilité (test ANOVA avec α=5%) dans le vin modèle en présence de macromolécules commerciales à 1 g/L.
On remarque deux comportements différents : la solubilité du 4-méthylgaïacol, du 4-éthylgaïacol et du 4-propylgaïacol diminuent en présence de macromolécules commerciales alors que celle de le 4-éthylphénol augmente.

Une diminution de solubilité est donc observée chez le 4-méthylgaïacol, le 4-éthylgaïacol
et le 4-propylgaïacol en présence de macromolécules commerciales en solution alors que la solubilité du gaïacol n’est, elle, pas influencée, ce qui semble montrer que les substituants en position para sur le squelette gaïacol jouent un rôle important sur les interactions entre macromolécules et solutés phénoliques.

De plus le 4-vinylgaïacol lui non plus ne voit pas sa solubilité modifiée en présence de macromolécules d’origine commerciale, la fonction vinyl ne semble donc pas jouer le même rôle que les fonctions vues avant. Il semblerait que ce soient les substituant saturés en position para qui sont à l’origine des modifications de solubilité observées.

Maintenant chez le 4-éthylphénol qui possède un comportement différent des composés précédents avec une solubilité qui augmente en présence de macromolécules commerciales, nous ne retrouvons pas le groupement O-Me caractéristique des gaïacols en ortho bien qu’on ait un groupement saturé en para. Nous en déduisons donc que c’est son absence qui est à l’origine de l’augmentation de solubilité.

Ici une action des macromolécules commerciales sur les dérivés du gaïacol est bien mise en évidence. La diminution de solubilité traduit une baisse d’affinité des composés d’arome pour la phase aqueuse en présence de macromolécules commerciales en solution ce qui correspond donc à une répulsion exercée par celles-ci sur ces composés d’arôme.

Ensuite les mesures de solubilité des composés d’arome sont effectuées en présence d’autres lots de macromolécules : issues de la fermentation et de l’autolyse, toujours à 1 g/L en vin modèle.

Les composés testés sont ceux vu précédemment et influencés par les macromolécules commerciales : Le 4-méthylgaïacol, le 4-éthylgaïacol, le 4-propylgaïacol et le 4-éthylphénol. Ainsi que la vanilline et les esters (octanoate et hexanoate d’éthyle) qui sont des molécules d’intérêt influençant grandement les caractéristiques organoleptiques des vins.

Ici la solubilité de l’Octanoate d’éthyle et de l’Hexanoate d’éthyle n’est influencée par aucun des différents lots de macromolécules. De même, la présence du lot de macromolécules d’autolyse ne modifie pas la solubilité des différentes séries de Gaïacol. Mais en revanche on a ici une diminution de la solubilité de la vanilline. (Test ANOVA avec α=5%)

Enfin le lot de macromolécules de fermentation induit une fois de plus une diminution de la solubilité pour le 4-méthylgaïacol, le 4-propylgaïacol et la vanilline, il semblerait aussi que le 4-éthylgaïacol présente une diminution de solubilité mais il y a plus de 5% de chances que les écarts soient dus au hasard et elle n’est donc pas considérée comme significative.

On a donc tout d’abord une modification de solubilité pour la vanilline en présence de macromolécules d’autolyse et de fermentation alors qu’elle n’existait pas avec les commerciales, ce qui doit donc être du à une différence entre les lots de macromolécules d’autolyse/fermentation et les macromolécules commerciales. La différence majeure entre ces lots étant leur rapport glucose/mannose, témoigne donc d’une différence de concentration en mannoprotéines. L’hypothèse émise est que les mannoprotéines abondantes chez les macromolécules commerciales sont la cause de la non modification de solubilité chez la vanilline.

Ensuite nous constatons que tout comme en présence de macromolécules commerciales le 4-méthylgaïacol, le 4-propylgaïacol (et peu être le 4-éthylgaïacol) voient leur solubilité diminuer si des macromolécules de fermentation sont présentes dans le milieu alors que ce n’est pas le cas avec les macromolécules d’autolyse. Ce serait donc un paramètre commun aux macromolécules commerciales et de fermentation (comme leur faible proportion en PHE par rapport aux macromolécules d’autolyse) qui interagiraient avec les groupements saturés en para et O-Me en ortho identifiés précédemment chez les différents protagonistes de la famille des gaïacols.

Enfin reste le 4-éthylphénol qui lui n’est pas sensible aux macromolécules issues de la fermentation alors qu’il montrait une augmentation de solubilité en présence de macromolécules commerciales, c’est donc un caractère propre aux macromolécules commerciales qui est à l’origine de cette modification et ici aussi il se pourrait que ce soit la forte proportion de mannose qui en soit la cause. Les polymères de mannoses très polaires des macromolécules commerciales exerceraient donc une attraction sur le 4-éthylhénol grâce à son absence de groupement O-Me en meta et cela contribuerait ainsi à faciliter sa solubilisation.

IV.3. Effets de la solubilité des composés d’arôme sur leur comportement de sorption par le bois de chêne

L’extraction réalisée suite à la mise en contact de vin aromatisé supplémenté ou non en macromolécules avec une planchette de bois nous permet d’obtenir une valeur précise de la concentration des différents composés à atteinte de l’équilibre de sorption.

Pour l’expérience de sorption est choisie une molécule pour laquelle la présence de macromolécules commerciales ne change pas sa solubilité : le 4-vinylgaïacol et une autre pour laquelle la solubilité est modifiée en présence de macromolécules commerciales : le 4-éthylgaïacol. Leur concentration avant sorption dans le vin modèle est de 10,6 mg/L.

Pour les 2 molécules, la quantité finale dans le vin est inférieure en présence de macromolécules commerciales, ce qui indique que le 4-vinylgaïacol et le 4-éthylgaïacol sont plus sorbés par le bois si le milieu contient des macromolécules ce qui concorde avec les travaux réalises sur les esters par RAMIREZ RAMIREZ et al. (2004)

Ici il est cependant très intéressant de constater que les deux composés sont plus sorbés alors qu’ils n’avaient pas du tout le même comportement de solubilité en présence macromolécules commerciales. En effet la solubilité du 4-éthylgaïacol était modifiée alors que celle du 4-vinylgaïacol n’était pas influencée.

Il est alors possible de dire que la modification de solubilité induite par le lot de macromolécules commerciales à 1g/L en solution de vin modèle chez le 4-éthylgaïacol n’a pas d’incidence sur sa sorption par le bois. Il semble donc que le processus de sorption soit indépendant de la solubilité des composés bien qu’étant influencé par la présence de macromolécules.

V Conclusion

Ces travaux dénotent que l’influence des macromolécules d’origine levurienne sur les composés d’arômes du vin étudiés est fortement dépendante de la nature chimique de ces différents protagonistes. Tant les macromolécules que les composés d’arômes, qui, en fonction de leur compositions et propriétés, peuvent être soumis à des attractions ou répulsions réciproques qui doivent être principalement liées aux interactions hydrophobes s’exerçant entre eux.

En termes d’applications à la vinification notre étude montre plusieurs points intéressants. On remarque en particulier un fort impacte sur la solubilité des macromolécules qui sont d’origine commerciale et on peu donc imaginer des différences de qualités organoleptiques chez les vins pour lesquels sont utilisées ces macromolécules commerciales.

En particulier pour le 4-éthylgaïacol qui est un composé indésirable responsable de graves altérations des qualités organoleptiques des vins. L’augmentation de sa solubilité en présence macromolécules commerciales conduisant à une plus grande concentration en solution et une volatilité moindre.

D’autre part pour le 4-méthylgaïacol et le 4-propylgaïacol on a une diminution de solubilité augmentant ainsi leur volatilité et abaissant par conséquent leur concentration en solution alors que ces composés présentent des flaveurs plutôt agréables et importantes pour le vin.

Enfin nous avons montré que l’augmentation des phénomènes de sorption des composés d’arômes par le bois en présence de macromolécules commerciales n’était pas due aux modifications de solubilité induites par celles ci ce qui ouvre la voie à d’autres hypothèses et donne de nouvelles perspectives de travaux.

VI Bibliographie

[1] et [14] Ramirez Ramirez, G. Etude de la sorption des composes d’arôme du vin par le bois de chêne en système modèle d’élevage en fûts. Thèse de doctorat en Œnologie. 2002, IUVV

[2] et [21] Barrera Garcia, D. ; Gougeon, R. ; Voilley, A. ; Chassagne. D. Sorption behavior of volatile phenols at the oak wood/wine interface in a model system. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 3982 -3989

[3] Noble, A. C.; Bursick, G. F. The contribution of glycerol to perceived viscosity and sweetness in white wine. Am. J. Enol. Vitic.1984, 35, 110-12

[4] Cavin, J. F.; Andioc, V.; Etievant, P. X.; Divies, C. Ability of wine lactic acid bacteria to metabolize phenol carboxylic acids. Am. J. Enol. Vitic. 1993, 44, 76-80

[5] Boidron, P.; Chatonnet, P.; Pons. Influence du bois sur certaines substances odorantes des vins. Connaissance de la vigne et du vin. 1988, 22, 275-294

[6] Chatonnet, P. ; Dubourdieu, D. ; Boidron, J.N.; Pons, M. Elevage des vins rouges en fûts de chêne : évolution de certains composés volatils et de leur impact aromatique. Sci. Aliments. 1990, 10, 565-587.

[7] Lubbers, S.; Charpentier, C.; Feuillat, M. Retention of aroma compounds by bentonites in model media. Oenologie 95, Symposium International d’Oenologie, 5th, Bordeaux, June, 1995, 466-469

[8] Feuillat, M.; Freyssinet, M.; Charpentier, C. Development on lees of white wines of Burgundy. II. Evolution of macromolecules: polysaccharides and proteins. Vitis. 1989, 28, 161-76

[9] Charpentier, C.; Freyssinet, M.. The mechanism of yeast autolysis in wine. Yeast. 1989, 181-186

[10] Dubourdieu, D.; Moine-Ledoux, V.; Lavigne-Cruege, V. ; Tominaga. T. Recebt advances in white wine aging : the key role of the lees. Mondiaviti. 2002

[11] Ferrari, G.; Feuillat, M.. Holding white Burgundy wines on their lees. I. Nitrogenous compounds, fatty acids and sensor analysis of wines. Vitis. 1988, 27, 183-97

[12] Marin, F.Z. Mannoproteins : origin and oenological interest. Oenologos. 2005, 7, 26-29

[13] Guilloux-Bernatier, M.; Guerreau, J. ; Feuillat, M. Influence of initial colloid contents on yeast macromolecules production and on the metabolisme of wine microorganisms. Am. J. Enol. Vitic. 1995, 46, 486-492

[15] Trapp, S. ; Miglioranza, K.S. ; Mosbeak, H. Sorption of lipophilic organic compounds to wood and implication of their environnemental fate. Environ. Sci. Tech. 2001, 35, 1561-1566

[16] Langourieux, S. ; Crouzet, J. Study of aroma compounds polysaccharides interactions by dynamic exponential dilution. Leben-Smittel-Wisenschaft und Technologie. 1994, 27, 544-549

[17] Arvisenet, G. ; Voilley, A. ; Cayot, N. Retention of aroma compounds in starch matrices : competition between aroma compounds toward amylose and amylopectin. J. Agric. Food Chem. 2002, 50, 7345-7349

[18] Lubbers, S.; Voilley, A.; Feuillat, M.; Charpentier, C. Influence of mannoprotein from yeast on the aroma intensity in a model wine. Leben-Smittel-Wisenschaft und Technologie. 1994, 27, 108-14

[19] Voilley, A.; Lamer, C.; Dubois, P.; Feuillat, M. Influence of macromolecules and treatments on the behavior of aroma compounds in a model wine. J. Agric. Food Chem. 1990, 38, 248-251

[20] Challier, P.; Angot, B.; Delteil, D.; Doco, T.; Gunata, Z. Interactions between aroma compounds and whole mannoprotein isolatez from saccharomyces cerevisiae strains. Food Chem. 2005, 100, 22-30

[22] Covarubias-Cervantes, M. ; Bongard, S. ; Champion, D. ; Voilley, A. Effects of the nature and concentration of substrates in aqueous solutions on the solubility of aroma compounds. Flavour Fragr. J. 2005, 20, 265-273

[23] Ramirez-Ramirez, G.; Chassagne, D.; Feuillat, M. ; Voilley, A. ; Charpentier, C. Effect of wine constituents on aroma compoud sorption by oak wood in a model system. Am. J. Enol. Vitic. 2004, 55, 22-26

Remerciements

Ce travail a été réalisé à l’Institut Universitaire de la Vigne et du Vin Jules Guyot (Dijon).

Je remercie tout d’abord madame Angela Garcia Brugger,  pour ses conseils et orientations lors de ma recherche.

Je tiens à remercier monsieur David Chassagne, enseignant chercheur à l’IUVV pour m’avoir accordé sa confiance et confié cette étude, accueilli dans son équipe, encadré et aiguillé dans mes recherches.

J’exprime toute ma reconnaissance à mademoiselle Daniela Barrera Garcia, doctorante à l’IUVV pour son encadrement, sa disponibilité et ses conseils précieux.

Et enfin je remercie toute l’équipe du laboratoire pour leur accueil chaleureux, et plus particulièrement les étudiants : Benjamin, Iavor, Julie, Pascal et Remy qui ont contribué à la bonne ambiance dans le laboratoire.

Auteur: Florian Ronez, rapport, 2006.