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Las dos variedades podrían ser buenas alternativas a las maderas de roble tradicionalmente utilizadas en tonelería

Estudio del origen y del tostado en la composición química de la madera de castaño (Castanea sativa) y la madera de roble Quercus pyrenaica

Alañón, M.E., Castro-Vázquez, L., Díaz-Maroto, M.C., Pérez-Coello, M.S., Área de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Castilla la Mancha02/06/2016

Uno de los principales retos de las bodegas es buscar elementos diferenciadores como herramienta eficaz para diversificar sus productos y desmarcarse así, de sus competidores de una forma clara y efectiva. De un tiempo a esta parte, muchas han sido las innovaciones tecnológicas que las bodegas han ido introduciendo en la elaboración de sus vinos con el fin de conseguir esta diferenciación.

En los últimos años se han ido introduciendo nuevas técnicas de vinificación, se han recuperado y vinificado uvas de variedades autóctonas de la zona o variedades menos usuales, y además también se ha producido el reemplazo de cultivos iniciadores comerciales por levaduras indígenas específicas de cada región vitivinícola. Pero a pesar de estas innovaciones, la etapa de envejecimiento se sigue llevando a cabo, única y exclusivamente, mediante el contacto del vino con las especies de madera de roble tradicionalmente utilizadas en tonelería como son el roble americano de la especie Quercus alba, y el roble francés que puede tratarse de la especie Quercus petraea y Quercus robur. Éste excesivo y único uso de estas especies en los procesos de envejecimiento está provocando un agotamiento importante en las principales zonas productoras de robles de calidad para usos enológicos, al mismo tiempo que provoca una homogeneidad en la oferta vinícola actual. Por lo que llegados a este punto, la búsqueda de nuevas alternativas a los orígenes y especies de madera tradicionales cobra especial interés.

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Quercus pyrenaica es la especie de roble autóctona de la Península Ibérica, también conocida como ‘rebollo’ o ‘melojo’, distribuida principalmente por el noroeste de la Península, cubriendo una amplia zona tanto en España como en Portugal. Del mismo modo, el castaño, Castanea sativa, también ocupa una gran superficie a lo largo de los dos países que conforman la Península Ibérica. Recientes estudios sobre la composición química de ambas especies han demostrado su idoneidad para llevar a cabo los procesos de envejecimiento1,2.

Una de las fracciones más importantes de la composición química de las maderas para ser utilizada en tonelería es la fracción fenólica en virtud de la cual factores como la estabilización del color, los fenómenos de copigmentación, la protección frente a la oxidación, y la astringencia se ven influenciados3. La composición fenólica de la madera depende tanto de la especie como del origen geográfico del roble4. Por lo tanto el objetivo de nuestro trabajo ha sido el de evaluar la composición fenólica de las maderas procedentes de la Península Ibérica, Q. pyrenaica y castaño, en función de su origen de procedencia como posibles alternativas a las especies de roble tradicionalmente utilizadas. Del mismo modo, el efecto que el tostado pudiera tener sobre las mencionadas especies de madera también fue evaluado.

Materiales y métodos

Muestras de madera

El set de muestras estuvo formado por 18 muestras pertenecientes a la especie de roble Q. pyrenaica y al castaño, C.sativa, procedentes tanto de España como de Portugal. Las muestras españoles fueron facilitadas por el Departamento de Ingeniería Agroforestal de la Universidad de Santiago de Compostela recolectadas por las provincias de Ourense, Lugo y Pontevedra. Mientras que las muestras portuguesas procedentes de los bosques de Gerês y la región de Guarda fueron facilitadas por la Tonelería J.M. Gonçalves Lda.

Las muestras sufrieron un proceso natural de secado durante 24 meses y con el fin de evaluar el proceso de tostado, parte de esas maderas recibieron un tostado medio a unos 160–170 °C durante 30 minutos. Para poder llevar a cabo su análisis, las muestras fueron molidas hasta obtener un tamaño de partícula homogéneo inferior a 1 mm.

Aislamiento y análisis de los elagitaninos y de los compuestos fenólicos de bajo peso molecular presentes en las muestras

Las muestras (500 miligramos) fueron extraídas, por duplicado, con 10 mL de agua/acetona (3:7 v/v) en agitación durante 180 minutos a temperatura ambiente. Se filtraron 2 mL a través de un filtro de membrana de 0,45, µm el cual fue concentrado bajo corriente de nitrógeno con el fin de evaporar la acetona.

La fracción acuosa resultante fue sometida a una extracción líquido-líquido con 2 mL de acetato de etilo y 2 mL de dietil éter5. Ambas fases fueron separadas después de ser congeladas y la fase orgánica fue llevada hasta sequedad y redisuelta en 1 mL de metanol para el posterior análisis de los compuestos fenólicos de bajo peso molecular (20µL) a través del HPLC5. Por otro lado la fase acuosa fue ajustada a 3 mL con agua bidestilada. Una aliquota de 20 µL fue inyectada en el HPLC5 para la determinación de elagitaninos.

Análisis estadístico

Con el fin de identificar las diferencias significativas encontradas en la composición fenólica de las maderas estudiadas se llevó a cabo un test de Student-Newman-Keuls (p<0,05). Para clasificar las muestras en grupos en función de su origen geográfico se aplicó un análisis de componentes principales a los datos químicos obtenidos.

Resultados y discusión

Un total de 11 elagitaninos fueron detectados en las muestras de madera analizadas. De entre ellos, la vescalagina fue, con diferencia, el principal elagitanino encontrado en las muestras de castaño mientras que en las muestras de Q. pyrenaica, el principal ellagitanino fue la castalagina. La relación entre vescalagina y castalagina ha sido propuesta por varios autores como marcadores de las especies de castaño y de roble6, mostrándose para el caso de la especie Q. pyrenaciaunas 3,5-4 veces mayor que para el caso del castaño (Tabla 1).

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Tabla 1. Relación vescalagina/castalagina encontrada en las muestras de castaño y Q. pyrenaica de origen español y portugués.

Teniendo en cuenta la cantidad global de elagitaninos encontrados, la madera de castaño presentó un contenido mayor en comparación con las muestras de roble Q. pyrenaica. Además, el factor origen parece tener también un efecto en el contenido de elagitaninos puesto aquellas maderas procedentes de Portugal mostraron mayores niveles de elagitaninos (Figura 1a).

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Figura 1. Concentración media expresada en mg g-1 de elagitaninos (a) y compuestos fenólicos de bajo peso molecular (b) encontradas en las muestras de madera.

El análisis de Componentes Principales aplicado a los datos químicos de elagitaninos explicó el 83% de la varianza total acumulada y permitió la separación de las muestras principalmente en función de la especie considerada (Figura 2a). Las muestras de Q. pyreanaica se agruparon a la derecha del plano debido sus mayores niveles de roburinas y grandinina y menores concentraciones de vescalagina en comparación con las muestras de castaño. Las muestras de castaño también se distinguieron entre sí en función de su origen geográfico debido principalmente a su mayor contenido en roburina E. Sin embargo la diferenciación geográfica de las muestras de roble Q. pyrenaica, no fue tan evidente. Este hecho estuvo en consonancia con los resultados mostrados por otros autores los cuales tampoco pudieron separar las muestras de Q. pyrenaica procedentes de cuatro zonas diferentes en función de su contenido en elagitaninos1.

Referente al análisis de compuestos fenólicos de bajo peso molecular, compuestos como el ácido gálico, vainillínico, cafeico, siríngico, ferulico y elágico fueron detectados así como algunos aldehídos fenólicos como la vainillina, siringaldehído, coniferaldehído y sinapaldehído. Nuevamente, las muestras de castaño de origen portugués fueron las que mayores niveles de compuestos de bajo peso molecular demostraron (Figura 1b). Los dos primeros componentes del análisis de componentes principales cuya varianza total explicada fue del 80,8% reveló una clara diferenciación entre especies debido sobre todo al contenido de ácido vainillinico, gálico, caffeico, siríngico y siringaldehído (Figura 2b). Es de destacar que el ácido gálico fue alrededor del 26–52% mayor en las muestras de castaño que en las muestras de roble por lo que el alto contenido de ácido gálico parece ser un buen marcador de la madera de castaño7. Geográficamente, las muestras de castaño pudieron diferenciarse entre sí debido, entre otro compuestos, al ácido gálico que en el caso de las muestras procedentes de Portugal alcanzaron concentraciones de un 24% mayor que aquellas encontradas en las muestras procedentes de España. Sin embargo, no fue posible llevar a cabo una diferenciación a nivel de origen entre las muestras de roble Q. pyrenaica1.

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Figura 2. Distribución espacial de las muestras proporcionada por el Análisis de Componentes Principales aplicado al contenido de elagitaninos (a) y de fenólicos de bajo peso molecular (b).

Efecto del tostado

El tostado provocó grandes cambios en la composición fenólica de las maderas estudiadas. El contenido en elagitaninos experimentó una degradación térmica de un 63,8% en el caso del castaño mientras que esta degradación fue considerablemente mayor en el caso de la muestras de roble (75,5%). De entre todos los elagitaninos la vescalagina resultó ser la más propensa a la degradación térmica por el proceso de tostado (78,8% y 89,5% para las muestras de castaño y roble Q. pyrenaica respectivamente). A excepción del ácido elágico, todos los ácidos fenólicos también sufrieron una importante degradación térmica, la cual fue menor en el caso del castaño. Hay que destacar que el ácido gálico fue el menos propenso a la degradación térmica, mostrando sólo un 17,3% de degradación el caso del castaño y un 24,6% en el caso del roble Q. pyrenaica. Sin embargo, este hecho también puede deberse a la liberación de ácido gálico libre procedentes de la degradación de los galotaninos durante el tostado especialmente en el caso del castaño debido a su mayor concentración de éstos8. Por el contrario, el tostado aumento la concentración de ácido elágico libre como consecuencia de la degradación térmica de los elagitaninos9 y de los aldehídos fenólicos debido a la degradación térmica de la lignina10.

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Figura 2. Porcentaje de degradación térmica de las muestras de C. sativa y Q. pyrenaica durante el proceso de tostado.

Conclusiones

En base a la composición fenólica detectada, tanto la madera de castaño, C. sativa, como la madera de roble Q. pyrenaica procedentes de la Península Ibérica podrían ser buenas alternativas a las maderas de roble tradicionalmente utilizadas en tonelería. De entre ellas, la fracción fenólica de la madera de castaño resultó ser menos propensa a la degradación térmica sufrida durante los procesos de tostado. Las diferencias químicas encontradas en función de la especie así como en función del origen geográfico junto con el diferente comportamiento frente al proceso de tostado son parámetros a tener en cuenta puesto que, indudablemente, llevarán consigo una notable influencia en las características sensoriales finales que la madera pueda aportar al vino durante la etapa de envejecimiento.

Referencias

  1. Fernández de Simón, B., Sanz, M., Poveda, P., Broto, M. (2006). J. Agric. FoodChem. 54, 8314-8321.
  2. Alañón, M.E., Castro-Vázquez, L., Díaz-Maroto, M.C., Pérez-Coello, M.S. (2012). FoodChem. 130, 875-881.
  3. Castro-Vázquez, L., Alañón, M.E., Da Silva, J.R., Pérez-Coello, M.S., Laureano, O. (2013). J. Int. Sci. VigneVin, 47, 311-319.
  4. Prida, A., Puech, J.L. (2006). J. Agric. FoodChem. 54, 8115-8126.
  5. Fernández de Simón, B., Cadahía, E., Conde, E., García-Vallejo, M.C. (1999). J. Agric. FoodChem. 47, 1687-1694.
  6. Viriot, C., Scalbert, A., Herve du Penhoat, C.L.M., Moutounet, M. (1994). Phytochem. 36, 1253-1260.
  7. Canas, S., Leandro, M.C., Spranger, M.I., Belchior, A.P. (2000). Holzf. 54, 255-261.
  8. Sanz, M., Cadahía, E., Muñoz, L., Esteruelas, E., Muñóz, A.M., Fernández de Simón, B., Hernandez, T. (2010). J. Agric. FoodChem. 58, 9631-9640.
  9. Viriot, C., Scalbert, A., Lapierre, C., Moutounet, M. (1993). J. Agric. Food Chem. 41, 1872-1879.
  10. Hale, M.D., McCafferty, K., Larmie, E., Newton, J., Swan, J.S. (1999). Am. J. Enol. Vitic. 50, 495-502.

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