Phenolic Compounds
Die Phenolic Compounds gehören zu den wichtigsten Trauben-und Weinbestandteilen. Sie sind verantwortlich für alle Unterschiede in Farbe und Geschmack zwischen Rot-und Weißweinen. Sie stellen eine vielfältige Gruppe von Verbindungen dar, für die eine Reihe verschiedener Klassifizierungssysteme angewendet wurden.,
Weinphenole werden allgemein als „Polyphenole“ bezeichnet, da, wie in Abbildung 2 zu sehen ist, mehrere Phenolgruppen in ihren Strukturen vorhanden sind, die diesen Verbindungen verschiedene Eigenschaften verleihen, die mit gesundheitlichen Vorteilen verbunden sind, insbesondere die antioxidativen Eigenschaften, die dem Verzehr moderater Mengen Rotwein zugeschrieben werden. Zu diesem Thema wurde viel veröffentlicht, und der Bereich und die Verweise auf Rezensionen finden Sie im Abschnitt „Weitere Lektüre“.
Abbildung 2., Struktur von phenolischen Verbindungen. (A) Phenolsäuren: (i) Derivate von o – und p-Hydroxybenzoesäure, (ii) Derivate von Cinnaminsäure; (B) Flavonoide; (C) Anthocyane; und (D) Tannine.
Die Phenolsäuren von Wein (Abbildung 2A) bestehen hauptsächlich aus Derivaten von Benzoesäure und Cinnaminsäure. Die Cinnamic Säuren werden weitgehend mit Weinsäure verestert (z.B. Caffeoyltartarsäure oder Caftarsäure) und sie bilden auch acylierte Derivate von Anthocyaninmonoglykosiden (siehe unten)., Diese Verbindungen spielen keine wesentliche Rolle für die organoleptischen Eigenschaften von Wein, obwohl Caftarsäure sehr oxidationsempfindlich ist, wodurch der Most oder der Wein braun wird. Bakterielle Wirkung kann zur Umwandlung von Cinnaminsäurederivaten (hauptsächlich p-Cumarin-und Ferulasäuren) in flüchtige Phenole wie Ethylphenol, Ethyl Gaiacol oder Vinyl Gaiacol führen, die dem Wein selbst in geringen Mengen intensiv unangenehme Aromen und Aromen verleihen.
Die Flavonoide (Abbildung 2B) sind gelbfarbige Pigmente, die Weißweinen die hellgelbe Farbe verleihen., Sie sind auch in Rotweinen vorhanden, aber ihre Farbe wird durch die Anthocyane (Abbildung 2C), die Farbstoffe von Rotweinen, maskiert. Wie die Anthocyane existieren die Flavonoide hauptsächlich als Heteroside, wobei die 3-Position auf dem Heterocycle eine Zuckersättigung enthält. Letzteres kann wiederum mit Cinnaminsäure acyliert werden, was dem Molekül eine größere Stabilität verleiht.
Der Zuckergehalt, der in Weinanthocyanen üblicherweise d-Glucose oder seltener l-Rhamnose oder d-Galactose ist, tritt hauptsächlich in der 3-Position auf., Malvidne-3-Glucosid ist bei weitem das am häufigsten vorkommende Anthocyane in Wein aus Vitis vinifera Sorten. Es ist anzumerken, dass bestimmte Hybridarten von Vitis (Vitis vinifiera×V berlanderi oder V rupestris) Malvidne-3,5-diglucosid enthalten und diese Arten in Weinen, die in der Europäischen Union hergestellt oder zum Verkauf bestimmt sind, aufgrund des erhöhten Methanolgehalts, den sie während der Weinbereitung produzieren, nicht zugelassen sind., Die Identifizierung des Vorhandenseins einer solchen Hybridsorte in einem Wein erfolgt durch Bestimmung der Menge an Malvidin-3,5-Diglucosid, eine Analyse, die schnell durch Dünnschichtchromatographie durchgeführt wird.
Die im Wein natürlich vorkommenden Tannine sind als kondensierte Tannine bekannt, polymere Strukturen, die aus der Polymerisation elementarer Phenolverbindungen resultieren, Polyhydroxyflavan-3-ols, die als Catechine bekannt sind (Abbildung 2D)., Abhängig von der Konfiguration der chiralen Kohlenstoffe in den Positionen 2 und 3 des Heterocycle sind vier verschiedene Stereoisomere möglich, ( + ) und (−) Catechin und (+) und (−) Epicatechin; (+) Catechin und (−) Epicatechin sind die Hauptbausteine von Weintanninen; Diese Monomere kondensieren im Laufe der Weinbereitung und Weinalterung schnell zu Dimeren, Trimern, Oligomeren und Polymeren. Sie kondensieren auch mit Anthocyanen, ein Prozess, der während der Weinbereitung für die Stabilisierung der Weinfarbe wichtig ist., Im Gegensatz zu den Flavonolen ist der Pyranring des Flavan-3-ols gesättigt und nichtplanar und so haben diese Verbindungen eine maximale UV-sichtbare Absorption bei 280 nm, im Gegensatz zu ∼370 und 520 nm für die Flavonoide bzw.
Die zur Bestimmung von Weinphenolverbindungen angewandten Methoden sind aufgrund ihrer Struktur, Polarität, Hydrophobie sowie ihrer UV-und sichtbaren Lichtabsorptionseigenschaften sehr unterschiedlich. Es ist möglich, gleichzeitig die Mehrheit der wichtigsten nichtpolymerisierten weinphenolischen Verbindungen durch HPLC oder CE zu trennen., Im Falle des ersteren wird eine umgekehrte Phasensäule, üblicherweise Octadecylkohle (C18), verwendet. Wenn die Analyse Trennungen der Anthocyane einschließen soll, erfordert die wässrige Komponente der mobilen Phase einen pH-Wert von <2 (pH-Werte von nur 1,5 wurden verwendet); Zu diesem Zweck werden entweder Ameisensäure oder Essigsäure oder eine Kombination aus beiden in Konzentrationen von 2% bis 10% verwendet. Oberhalb von pH 2 ergibt sich eine starke Peakerweiterung aus der langsamen Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Anthocyaninarten, die zu einer schlechten Auflösung und schlechten Nachweisgrenzen führt., Darüber hinaus sind die spektralen Eigenschaften der Anthocyane bei pH-Werten von mehr als 2 aufgrund der Umwandlung des Flavyliumkationes in farblose Carbinol-Pseudobaseform schlecht (Abbildung 3). Dies bedeutet, dass chromatographische Säulen, die speziell für extreme pH-Werte ausgelegt sind, für diese Analyse empfohlen werden; Darüber hinaus wird die Peak-Tailing aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Hydroxylgruppen der Polyphenole und nicht umgesetzten Silanolgruppen auf der Silica-Oberfläche durch die Verwendung von basenaktivierten Säulen minimiert., Die organische Komponente der mobilen Phase ist normalerweise Acetonitril, obwohl gelegentlich Methanol verwendet wird. Um eine zufriedenstellende Trennung von Verbindungen mit derart unterschiedlichen Polaritäten zu erreichen, sind aufwändige binäre oder sogar ternäre Gradienten erforderlich. Die Analysezeit reicht von 50 bis 120 min, abhängig von den genauen Betriebsbedingungen und dem erforderlichen Trenngrad., Mit einer Kombination aus sorgfältig ausgewähltem Gradienten–und UV-sichtbarem Fotodioden-Array-Nachweis ist es möglich, Tannin-Monomere, Dimere und Trimer (λmax 280 nm), Phenolsäuren (λmax ∼330 nm), Flavonoide (λmax ∼370 nm) und Anthocyane (λmax ≈525 nm) gleichzeitig in einem Durchgang zu analysieren. Das Vorhandensein verschiedener Kombinationen dieser Verbindungen in unterschiedlichen Konzentrationen in Kombination mit der Nichtverfügbarkeit vieler Standards erschwert jedoch die Interpretation der Chromatogramme., Teilweise aus diesem Grund wird die Massenspektrometrie immer häufiger als Nachweismethode für die Polyphenolanalyse verwendet – Atmosphärendruck-Ionisationstechniken sind in der Regel am weitesten verbreitet.
Abbildung 3. Verschiedene Formen von Anthocyanen.
CE ist nicht so weit verbreitet wie LC für die Analyse von Wein Polyphenole., Was die CE-UV-Analyse der Anthocyane betrifft, so müssen die Separationen bei sehr saurem pH-Wert (aufgrund der schlechten spektralen Eigenschaften dieser Verbindungen bei neutralen oder basischen pH-Werten) durchgeführt werden, was hinsichtlich der Methodenselektivität Probleme aufwirft. CE ist dagegen besser geeignet für die Nicht-Anthocyanin-Fraktion von Weinpolyphenolen.
Wie bereits erwähnt, besteht ein bestimmter Anteil der Weinpolyphenole in kondensierter Form (Tannin-Tannin, Anthocyan-Anthocyanin, Tannin–Anthocyanin), wobei dieser Anteil mit den Bedingungen der Weinbereitung variiert und mit dem Alter des Weins zunimmt., Aus diesem Grund bleiben die obigen Trenntechniken für die Analyse von Polyphenolen relativ begrenzt, da nur elementare nichtpolymerisierte Moleküle bestimmt werden können, die eine relativ geringe Rolle bei den Gesamteigenschaften der Polyphenole spielen. Um die kondensierte oder polymerisierte Fraktion durch eine dieser Trenntechniken zu analysieren, ist es notwendig vorher eine Thiolyse durchzuführen.,
Mit Ausnahme spezifischer Anwendungen können die Anforderungen an die routinemäßige Polyphenolanalyse durch die Anwendung einer Reihe von Tests, die ohne aufwändige Instrumentierung schnell durchgeführt werden, angemessen erfüllt werden. Es ist schwierig, die Ergebnisse in Bezug auf die Konzentration zu bestimmen oder auszudrücken, daher werden verschiedene Indizes verwendet, die entweder Gesamtpolyphenole oder verschiedene Gruppen polyphenolischer Verbindungen darstellen., Die nachstehend kurz beschriebenen Tests sind nützlich, um den Fortschritt einer Weinbereitung zu verfolgen, Vergleiche zwischen verschiedenen Weinen anzustellen und bestimmte organoleptische Eigenschaften von Weinen (insbesondere Bitterkeit und Adstringenz) zu quantifizieren.
Der gesamte Polyphenolindex wird durch Verdünnen des Weins und Messen seiner Absorption bei 280 nm erhalten. Der Index wird als Absorptionsfaktor multipliziert mit dem Verdünnungsfaktor (100 bei Rotweinen) angegeben., Dieser Test berücksichtigt weder die farblosen Chalconformen von Anthocyanen (Abbildung 3) noch die Phenolsäuren, die bei 230 nm absorbieren, obwohl diese Verbindungen in so geringen Mengen vorhanden sind, dass sie wenig zum Gesamtpolyphenolgehalt beitragen.
Der Permanganat-Index basiert auf der Reduktion von Permanganat durch die Polyphenole unter Verwendung des Indikators Carmino indigo, dessen Farbe je nach Oxidationszustand zwischen Blau und Gelb variiert., Der richtige Endpunkt – wenn die Polyphenole oxidiert sind, aber nicht der Zucker-ist schwer zu identifizieren, und außerdem ist die Reproduzierbarkeit des Verfahrens zwischen den Betreibern schlecht.,ines according to their permanganate index (milliequivalents of permanganate used in the titration) as follows:
| Red press wine | 100–150 |
| Tannic red wine | 75 |
| Soft red wine | 60 |
| Rosé wine | 27–35 |
| White wine | 1–15 |
The Folin–Ciocalteu (F–C) index is a more reliable indicator of polyphenol content and is extensively used., Das Reaktionsgemisch besteht aus Phosphotungs – und Phosphomolybidsäuren, die im alkalischen Medium durch die Polyphenole zu einer Mischung aus blauen Oxiden aus Wolfram und Molybdän reduziert werden, deren Absorption bei 750 nm abgelesen wird. Der F-C-Index wird als 100-fache Absorption der Probe ausgedrückt; typische Werte liegen im Bereich von 25-35.
Es gibt eine Reihe chemischer Methoden zur Bestimmung des Gesamtgehalts an Anthocyanin in einem Wein, wobei die einfachsten Variationen in der Farbe eines Weins als Funktion des pH-Werts sind., Bei sehr saurem pH-Wert befinden sich Anthocyane in ihrer Flaviniumkationsform, während unter leicht sauren Bedingungen die Carbinol-Pseudobase gebildet wird (Abbildung 3). Die Absorption des Weins wird bei pH 0,6 und bei pH 3,5 abgelesen und der Unterschied in der Absorption wurde empirisch mit der Anthocyaninkonzentration korreliert. Die Anthocyaninbestimmung unter Verwendung der Absorptionsdifferenz vor und nach der Zugabe einer bekannten Menge Schwefeldioxid basiert auf dem gleichen Prinzip.,
Es ist auch möglich, Weinanthocyane aufgrund ihres Polymerisationsgrades an einer handgepackten Säule aus Polyvinylpolypyrrolidon, Kieselgel G und Kieselsäure 60 zu fraktionieren. Die freien Anthocyane eluieren in der ersten Fraktion (Methanol–HCl 999:1), leicht polymerisierte Anthocyane in der zweiten Fraktion (Ameisensäure–Wasser 1:1) und die kondensierten Polymerformen werden in 100% Ameisensäure eluiert., Die Absorption der drei Fraktionen wird spektralphotometrisch abgelesen (538 nm für die erste Fraktion und 525 nm für die zweite und dritte Fraktion) und ihre relativen Anteile können somit berechnet werden. Dieser Test ist ein sehr guter Indikator für das Alter eines Weins: Je jünger der Wein ist, desto höher ist die Absorption der ersten Fraktion aufgrund der Anwesenheit von Anthocyanmonomeren; Umgekehrt ist die Absorption der dritten (polymerisierten) Fraktion bei älteren Weinen am größten.,
Die Quantifizierung der Gesamttanninkonzentration erfolgt immer noch nach Methoden, die auf der klassischen Bate–Smith-Reaktion basieren: Erhitzen in stark saurem Medium führt zur Bildung von Carbokationen, die in einem Oxidationsmittelmedium Cyanidin (ein Anthocyanin) bilden. Das Reaktionsgemisch wird somit rot (daher der alte Name für die Tannine-Proanthocyanidine) und seine Absorption wird bei 550 nm abgelesen. Spätere Verfeinerungen der ursprünglichen 1954-Methode führten zur Einbeziehung weiterer Maßnahmen in die Technik., Verschiedene empirisch abgeleitete Berechnungen, die auf der Absorption bei 470, 520, 550 und 570 nm basieren, können ein einigermaßen genaues Maß für den gesamten Tanningehalt eines Weins liefern. Diese Messungen unterscheiden jedoch nicht zwischen Tannin-Monomeren, Oligomeren oder Polymeren. Tannine erzeugen aufgrund ihrer Wechselwirkung mit prolinreichen Proteinen und Glykoproteinen im Speichel ein Gefühl von Bitterkeit oder Adstringenz am Gaumen., Die in dieser Hinsicht aktivsten Tanninmoleküle sind solche, deren molekulare Masse zwischen 600 und 3500 liegt; Tannine mit größerer molekularer Masse sind zu schwerfällig, um auf die aktiven Stellen der Proteine zuzugreifen, und dies erklärt, warum sie während der Weinalterung, wenn Tannine untereinander polymerisiert werden oder mit Anthocyanen, weniger aggressiv für den Gaumen erscheinen. Schließlich führt diese Polymerisation zu Molekülen, die ausreichend groß sind, um auszufallen, was die Ablagerung erklärt, die oft in alten Weinen zu sehen ist., Dieses Prinzip der Reaktion zwischen Tanninen und Proteinen bildet die Grundlage für einen Test, der als Gelatineindex bezeichnet wird, für den Adstringenzgrad eines Weins. Ein bestimmtes Volumen Wein wird mit einer Gelatinelösung (MM 5000-30000) gemischt und 3 Tage lang reagieren und zentrifugiert. Die Tannin-Konzentration des Weins vor und nach der Reaktion mit Gelatine wird wie oben beschrieben bestimmt, und der Index wird in Bezug auf die prozentuale Differenz ausgedrückt. Je höher der Gelatineindex ist, desto höher ist die Konzentration der „adstringierenden“ Tannine im Wein., Dieser Test korreliert einigermaßen gut mit dem Grad der Adstringenz, der von erfahrenen Verkostern wahrgenommen wird.