Desenvolvimento da técnica de microextracção em fase sólida (SPME) na identificação e quantificação de compostos voláteis de vinhos brancos da Bairrada

Abstract

A microextracção em fase sólida (SPME) é uma técnica de extracção relativamente recente e simples utilizada para o isolamento de compostos voláteis. Estes compostos são aqueles que, sendo detectados pelo sistema olfactivo humano, determinam o aroma de qualquer produto, nomeadamente do vinho. Esta técnica é simples de utilizar, é rápida, de relativamente reduzido custo e não requer a utilização de solventes. No entanto, é bastante sensível às condições experimentais. Deste modo, torna-se necessário proceder à sua optimização, com o objectivo de obter a melhor sensibilidade e reprodutibilidade para a posterior aplicação a análises quantitativas. No presente estudo, examinou-se a influência das condições experimentais como a concentração de NaCl, a razão volume do espaço-de-cabeça/volume de amostra, temperatura, agitação e período de absorção na análise do espaço-de-cabeça de soluções modelo contendo 9 compostos voláteis responsáveis pelo aroma do vinho: 3-metil-1-butanol, 1-hexanol, 2- feniletanol, hexanoato de etilo, octanoato de etilo, decanoato de etilo, linalol, geraniol e nerol. O pH, a concentração de etanol, o volume dos frascos que continham a amostra e o tempo de análise foram mantidos constantes: 3,3, 10% (v/v), 120 mL e 60 minutos, respectivamente. Os compostos voláteis presentes no espaço-de-cabeça foram isolados utilizando uma v fibra revestida com um filme de poliacrilato com 85 ? m de espessura e separados por cromatografia em fase gasosa. A melhor reprodutibilidade e sensibilidade foram obtidas com as seguintes condições: razão volume do espaço-decabeça/ volume de amostra igual a 2 utilizando uma concentração de cloreto de sódio de 0,20 g/mL e um tempo de exposição da fase estacionária ao espaço-de-cabeça de 45 minutos. A amostra foi mantida a 25 ºC e sob agitação magnética. Este estudo mostrou que a resposta da fibra é distinta para todos os compostos, tendo-se realizado um estudo adicional para estimar os factores de resposta relativos (F.R.R.’s) de cada um deles. O F.R.R. permite estabelecer uma relação entre a concentração de um composto na fase aquosa e a respectiva área cromatográfica. Os F.R.R.’s obtidos permitiram dividir os compostos estudados em três grupos distintos, de acordo com as suas massas moleculares e temperatura de ebulição. O Grupo A é formado pelo 3- metil-1-butanol (F.R.R.=1), 2-feniletanol (F.R.R.=2) e 1-hexanol (F.R.R.=5); o Grupo B é constituído pelo hexanoato de etilo (F.R.R.=43), nerol (F.R.R.=47), geraniol (F.R.R.=52) e linalol (F.R.R.=87); o Grupo C inclui o octanoato de etilo (F.R.R.=376) e o decanoato de etilo (F.R.R.=1572). O efeito da composição da matriz na eficiência extractiva da técnica de SPME foi estudado, tendo-se verificado que a quantificação dos compostos é bastante dependente da composição relativa da matriz. Os compostos com menor F.R.R. mostraram ser os mais afectados. Finalmente, procedeu-se à aplicação da técnica de SPME à análise de amostras reais, que consistiram em 4 vinhos brancos monovarietais das castas Arinto, Bical, Cerceal e Maria Gomes, produzidos na Região Demarcada da Bairrada. Os resultados obtidos da análise dos 9 compostos nos vinhos mostraram que a técnica de SPME pode ser aplicada para a quantificação de compostos voláteis presentes no espaço-de-cabeça dos vinhos, desde que o eventual efeito da sua composição relativa seja tomado em consideração.

Solid-phase microextraction (SPME) is a relatively new and simple extraction technique for the isolation of flavour compounds. These compounds are those that, being perceived by the human nose are determinant to the aroma of any product, namely of the wine. This technique is simple to use, fast, of relatively low cost and solventless. However, it is very sensitive to experimental conditions. Therefore, it becomes necessary to optimise the technique, with the objective of achieving the best sensibility and reprodutibility for the subsequent application in quantitative analysis. In the present study, it was examined the influence of sampling conditions such as NaCl concentration, headspace-to-sample volume ratio, temperature, agitation and absorption time in the headspace SPME analysis of model solutions comprising 9 wine flavour compounds that are present in white wines: 3-methyl-1-butanol, 1- hexanol, 2-phenylethanol, ethyl hexanoate, ethyl octanoate, ethyl decanoate, linalool, geraniol and nerol. The pH, the ethanol content, the volume of the sampling glass vial and the analysis time were kept constant: 3,3, 10% (v/v), 120 mL and 60 minutes, respectively. The headspace aroma compounds of this matrix were isolated by a fibre coated with 85 ? m polyacrylate film and separated by gas chromatography. The best reproducibility and sensitivity were obtained for the following conditions: headspace-to-sample volume ratio of 2 using a NaCl concentration of 0,20 g/mL and an exposure time between the stationary phase and the headspace of 45 minutes. The sample was kept at 25ºC with magnetic stirring. This study showed that the fiber extraction response is different to all compounds, therefore an additional study was made in order to estimate the relative response factors (R.R.F.’s) for each of them. The R.R.F. permited to establish a relation between the aqueous phase compound concentration and the respective GC peak area. The obtained R.R.F.’s permited to divide the studied compounds in three groups, according to their molecular weight and boiling temperature. Group A contains 3-methyl-1-butanol (R.R.F.=1), 2-phenylethanol (R.R.F.=2) and 1-hexanol (R.R.F.=5); Group B contains ethyl hexanoato (R.R.F.=43), nerol (R.R.F.=47), geraniol (R.R.F.=52) and linalool (R.R.F.=87); Group C contains ethyl octanoate (R.R.F.=376) and ethyl decanoate (R.R.F.=1572). The matrix composition effect in the technique extractive efficiency was studied and it showed that the compounds quantification is highly dependent of the matrix relative composition. The compounds with minor R.R.F. were the most affected. Finally, we proceeded the application of the SPME technique in real samples that, consisted in 4 monovarietal white wines from Arinto, Bical, Cerceal and Maria Gomes varieties, produced in the Demarcated Region of Bairrada. The results showed that the SPME technique can be used for the analysis of the wine volatile compounds provided the effect of its relative composition is taken in account.