1

Raport stiintific si tehnic

Exploatarea potentialului antioxidant al strugurilor negri pentru producerea de vinuri

de calitate inalta autentificata (ANTIOXWIN)

Cod proiect: PN-II-PT-PCCA-2011-3.1-1809

Contract 101/2012

ETAPA III, 2014:

Optimizarea tehnologiei de fabricatie, caracterizarea vinurilor obtinute prin

tehnologia de fabricatie imbunatatita si dezvoltarea unui dispozitiv e-tongue pentru

clasificarea vinurilor

REZUMATUL ETAPEI

Experimentarile realizate in perioada 2012-2013 in cadrul prezentului proiect au permis

selectarea soiului pretabil pentru producerea vinurilor foarte bogate in antioxidanti si optimizarea a

doua verigi tehnologice, a tehnicii de macerare-fermentare si a tratamentelor oenologice. Rezultatele

obtinute au aratat ca vinuri bogate in antioxidanti se pot obtine din soiul Negru Aromat, soi creat in

1987.

Pentru etapa III (ianuarie-decembrie 2014) au fost prevazute conform actului aditional nr 2/2014 la

contractul 101/2012 si au fost realizate 5 activitati, dupa cum urmeaza.

Activitatea 3.1. Optimizarea procesului de fabricatie a vinurilor pentru maximizarea

extractiei de compusi fenolici si monitorizarea acestuia folosind senzorul TAC . A fost continuata

determinarea capacitatii antioxidante a vinurilor de Negru Aromat si Feteasca Neagra din recolta

2013, produse prin diverse tehnici de macerare-fermentare si tratamente oenologice, pentru a se

vedea evolutia capacitatii antioxidante a vinurilor pe parcursul maturarii si invechirii. Astfel,

Partenerul 2 a realizat determinari ale compozitiei polifenolice prin HPLC-DAD-MS precum si

determinari ale capacitatii antioxidante a vinurilor prin metoda TEAC pentru fiecare din cele 6

variante tehnologice studiate, la 4 momente pe parcusrul maturarii vinurilor (Figura 1).

2

Figura 1. Variatia profilului de compozitie (flavonoid si antociani majoritari) si a

capacitattii antioxidante a Feteasca Neagra varianta de vinificare cu corectie de tanin

(a).Variatia profilului de compozitie (flavonoid si antociani majoritari) si a capacitatii

antioxidante a Negru Aromat varianta de vinificare cu corectie de tanin (b).

In paralel, senzorul TAC dezvoltat in etapa anterioara a fost optimizat de Coordonator

pentru monitorizarea evolutiei capacitatii antioxidante a vinurilor. Metoda este bazata pe capacitatea

antioxidantilor din vin de a stinge radicalul DPPH (Figura 2) si se coreleaza liniar cu metodele

spectrofotometrice clasice bazate pe radicalii DPPH sau ABTS.

Figura 2. Principiul metodei de masurate a capacitatii antioxidante a vinurilor prin metoda de

analiza in flux cu detectie electrochimica, bazata pe DPPH (Andrei, V., Bunea, A-I, Tudorache, A.,

Gaspar, S. Vasilescu A, Electroanalysis, 2014, 26 (12), 2677–2685).

3

Senzorul TAC a fost utilizat de Coordonator pentru urmarirea evolutiei capacitatii

antioxidante a celor 6 variante tehnologice de Negru Aromat si Feteasca Neagra pe parcursul

maturarii (Figura 3).

Figura 3. Evolutia capacitatii antioxidante a vinurilor din recolta 2013 obtinute prin diverse

variante tehnologice pe parcursul maturarii vinurilor, pentru soiurile Feteasca Neagra (``FN, A) si

respectiv Negru Aromat (``NA``, B).

Tot in cadrul activitatii 3.1, Partenerul 1 a studiat optimizarea altor doua verigi importante ale

procesului de vinificatie: momentul de recoltare a strugurilor si durata macerarii-fermentarii. Pe baza

datelor obtinute, Partenerul 1 a realizat fisa tehnologica de obtinere a vinurilor de calitate superioara.

Rezultatele asteptate la activitatea 3.1 (fisa tehnologica de obtinere a vinurilor de calitate

superioara au fost realizate (P1).

Activitatea 3.2. Evaluarea senzorului TAC pentru determinarea rapida a capacitatii

antioxidante totale, folosit ca indicator de proces in timpul procesului de fabricatie al vinului in

instalatia pilot de laborator.

Sistemul de analiza in flux a capacitatii antioxidante (senzorul TAC) dezvoltat in activitatea

precedenta a fost optimizat pentru monitorizarea evolutiei activitatii antioxidante pe parcusul

procesului de producere a vinurilor, de la zdrobirea strugurilor pana la sfarsitul fermentatiei

alcoolice. Coordonatorul a realizat un manual de utilizare al senzorului TAC si a asigurat instalarea

sistemului si instruirea personalului la Partenerul 1 in perioada 28-30 mai 2014 (Figurile 4 si 5).

4

In continuare, Partenerul 1 a realizat o minivinificare folosind struguri de masa, determinarile

de capacitate antioxidanta fiind realizate zilnic pentru o perioada de 10 zile, pentru 3 variante

experimentale, pana la sfarsitul fermentatiei alcoolice. Acest studiu a permis optimizarea unor

conditii experimentale precum dilutia probelor de must/vin si volumele folosite la prepararea

standardelor/probelor. Metoda bazata pe senzorul TAC a fost transferata cu succes la beneficiar,

Partenerul 1 si demonstrata a fi adecvata pentru urmarirea evolutiei capacitatii antioxidante totale pe

parcursul procesului de vinificatie prin : (a) analiza in paralel de catre Partenerul 1 a capacitatii

antioxidante a probelor de must/vin prin metoda spectrofotometrica clasica TEAC, bazata pe

radicalul ABTS si respectiv folosind senzorul TAC, precum si prin (b) analiza in paralel facuta de

Coordonator si Partenerul 1 pentru 3 probe de vin alb, rose si rosu corespunzator unei game largi de

capacitate antioxidanta totala.

Sistemul de analiza in flux a capacitatii antioxidante (senzorul TAC) a fost instalat din nou la

Partenerul 1 in perioada octombrie-noiembrie 2014 , cand acesta l-a utilizat pentru monitorizarea

variatiei capacitatii antioxidante a probelor de must/vin in timpul fabricarii vinurilor foarte bogate in

antioxidanti. Valorile inregistrate pentru capacitatea antioxidanta a probelor de Negru Aromat la

sfarsitul fermentatiei alcoolice au fost mult mai mari in comparatie cu anul trecut (41.3 – 44.0 mM

Trolox echivalent).

Rezultate asteptatele la activitatea 3.2 (articol stiintific asupra senzorului TAC utilizat

pentru monitorizarea procesului de vinificatie) au fost realizate (Co +P1, Andrei et al,

Electroanalysis, 2014, 26 (12), 2677-2685)

Activitatea 3.3 a avut drept scop dezvoltarea avansata a unui dispozitiv de tipul “e-tongue”

pentru clasificarea vinurilor. Proiectul dispozitivului e-tongue (un set de senzori electrochimici in

combinatie cu o metoda de analiza chemometrica) a fost realizat, acesta prevede 5 senzori pentru

care au fost realizate specificatiile preliminare.

Figura 4. Manual de utilizare a

senzorului TAC pentru masurarea

capacitatii antioxidante a vinurilor

Figura 5. Instalarea senzorului TAC la

Partenerul 1 in vederea masurarii

evolutiei capacitatii antioxidante a

vinurilor

5

Sistemul include 5 senzori pe baza de grafit – unul nemodificat si patru modificati cu diverse

materiale (Figura 6).

Figura 6. Principiul de functionare al sistemului e-tongue dezvoltat in proiect.

Fiecare senzor poate fi interogat folosind o tehnica electrochimica diferita. Forma

voltamogramelor inregistrate depinde de soiul vinului. Diferentele observate intre voltamograme sunt

captate de un set mic de parametri electrochimici. Datele extrase sunt utilizate pentru analiza de

componenti pricipali care permite vizualizarea gruparii (sau suprapunerii, dupa caz) a probelor de vin

de diverse soiuri.

Rezultatele asteptate la activitatea 3.3 (proiect final al dispozitivului e-tongue si specificatii

preliminare pentru senzorii individuali) au fost realizate (Co).

Activitatea 3.4 a vizat caracterizarea detaliata a vinurilor produse (cu instalatia pilot de

laborator) folosind tehnologia optimizata de fabricatie a vinurilor. Partenerul 1 a utilizat instalatia

pilot la nivel de microvinificare pentru producerea vinurilor folosind tehnologia optimizata. Vinurile

au fost analizate la sfarsitul vinificarii. Recolta de struguri 2014 a soiului Negru Aromat a avut un

potential glucidic foarte ridicat, apt pentru producerea vinurilor tari si demidulci. Vinul a fost

extractiv si echilibrat ca raport alcool/aciditate si foarte bogat in polifenoli. Organoleptic, vinul de

Negru Aromat, recolta 2014 a fost un vin exceptional (Figura 7). El a avut o culoare rosie visinie,

6

foarte intensa. Calitatea si intensitatea aromatica a vinului a fost de nivelul maxim. Aromele de tip

muscat au fost predominante si au fost asociate cu arome de pelin si de fructe negre. Vinul a fost

plin, catifelat si a avut o sucrozitate foarte placuta. Concentratia de taninuri s-a situat la potentialul

maxim. Persistenta postgustativa a vinului a fost foarte lunga si calitatea de ansamblu exceptionala.

Figura 7. (a).Caracteristicile organoleptice ale vinului de Negru aromat, recolta 2014. (b)

Struguri din soiul Negru Aromat.

Rezultatele asteptate la activitatea 3.4 ( Fisa vinului produs prin tehnologia de vinificatie

imbunatatita) au fost realizate (P1).

Activitatea 3.5 s-a referit la optimizarea dispozitivului de tip “e-tongue” si elaborarea unui

model preliminar de calibrare. A fost optimizat dispozitivul «e-tongue» proiectat la activitatea 3.3.

Au fost realizate 2 modele de analiza de componenti principali iar al treliea este in curs de realizare.

Primul model a vizat diferentierea unor vinuri rosii din aceeasi recolta, furnizate de Partenerul 1, cu

un set de 2 senzori electrochimici. Modelul 2 a urmarit diferentierea unui anumit tip de vin de la

Partenerul 1, Feteasca Neagra, atat de alte vinuri din aceeasi podgorie cat si de vinuri de acelasi soi,

Feteasca Neagra, disponibile in comert. Modelul 3 este realizat pe baza datelor provenite de la toti

cei 5 senzori, pana in prezent au fost analizate 7 soiuri de vin rosu furnizate de P1.

Rezultatele asteptate la activitatea 3.5 (articol stiintific referitor la dispozitivul “e-tongue”

optimizat) au fost realizate (Co, P1, P2, Eremia et al, in evaluare la Food Research International)

012345

Int. culoriiInt.

aromaticaCal.

aromatica

Note defructe

Note de pelin

Note demuscat

Sucrozitate

Astringenta

Cant.

Cal.taninurilor

Persistenta

Cal. deansamblu

(a)

(b)

7

Managementul proiectului, indicatori de rezultat si diseminare

In etapa III au fost realizate urmatoarele intalniri si discutii intre parteneri si stagii de instruire :

Perioada Locul desfasurarii Participanti Detalii

18.03.2014 Centrul International de

Biodinamica Bucuresti

Co, P1, P2 Discutii privind derularea

proiectului in etapa III

28-30.05.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Discutii proiect, instalare senzor

TAC si instruire personal la

sediul P1

3.06.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Instalare senzor TAC si

instruire personal la sediul P1

13.06.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Discutii proiect

16.07.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Discutii proiect

15.09-16.09.2014 Centrul International de

Biodinamica Bucuresti

Co, P1 Instruire personal referitor la

utilizarea senzorului TAC

29.09.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Instalare senzor TAC si

instruire personal la sediul P1

21.10.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Discutii proiect

30.10.2014 ICDVV Valea

Calugareasca

Co, P1 Discutii proiect

Indicatori de rezultat :

2 articole publicate, 2 acceptate si 2 in curs de evaluare in reviste ISI,

3 capitole de carte

13 participari la conferinte.

1 produs (Sistem in flux de masurare a capacitatii antioxidante a vinurilor),

2 tehnologii (Tehnologie optimizata de vinificare si respectiv Sistem e-tongue pentru analiza

vinurilor)

5 alte rezultate :

Fisa tehnologica de obtinere a vinurilor de calitate superioara

Fisa vinului produs prin tehnologia de vinificatie imbunatatita

Manual de utilizare sistem de analiza in flux a capacitatii antioxidante

Specificatii preliminare individuale senzori din setul de senzori "e-tongue"

Proiect sistem e-tongue.

8

Detalii diseminare

Articole

Diaconu M., Chira A., Radu L.G, Thin Solid Films, 2014, 565, 84-88

Andrei, V., Bunea, A.-I., Tudorache, A., Gáspár, S. and Vasilescu, A, Electroanalysis, 2014,

26 (12), 2677–2685. doi: 10.1002/elan.201400376

Vasilescu I.I.M, Eremia S.A.V, Penu, R.L., Albu C., Radoi, A., Litescu S.C., Radu L. G.,

RSC Advances, acceptat, DOI 10.1039/C4RA14464C

Hosu, I.S., Wang, Q., Vasilescu, A., Peteu, S.F., Raditoiu,V., Railian, S., Zaitsev,V,

Turcheniuk, K., Wang, Q., Li, M., Boukherroub,R., Szunerits, S., RSC Advances, acceptat,

DOI 10.1039/C4RA09781E

Alecu, A., Albu, C., Litescu, S.C., Eremia, S.A.V., Radu, L.G, Australian Journal of Grape

and Wine Research, in evaluare

Eremia, S.A.V, Litescu S.C, Albu, C., Penu, R., Radu, L-G, Porumb, R., Tudorache, A.,

Brinduse, E., Nedelcu, G., Andrei, V., Vezeanu, A., Vasilescu, A, Food Research

International, in evaluare

Capitole de carte

Andrei, V., Wetie, A.N., Mihai, I., Darie, C. C., Vasilescu, A. “Detection of biomedically

relevant stilbenes from wines by mass spectrometry” in “Advances in experimental medicine

and biology », 2014, 806, 361-382, Editori: Alisa Woods & Costel C. Darie, Springer,

ISBN:978-3-319-06068-2 Vasilescu, A., Mihai, I., Vezeanu, A., Andrei, V., Nedelcu, G., Popa, E., Purcarea, C.,

Subramanian, P., Coffinier, Y., Boukheroub, R., Szunerits, S.,A new nanomaterial for the

study of protein interactions, in “New applications of nanomaterials”, Series in Micro and

Nanoengineering 22, 2014, editori: Alina Catrinel Ion, Dan Dascalu, Gabriela Carja,

Magdalena Lidia Ciurea, Ed. Academiei Romane, ISBN:978-973-27-2432-7 Vasilescu, A., Vezeanu, A., Hosu, I.S., Liu, Y., Worden, R., Peteu, S.F., “Meat Freshness:

Peroxynitrite’s Oxidative Role, Its Natural Scavengers, and New Measuring Tools” in

“Instrumental Methods for the Analysis of Bioactive Molecules”, American Chemical

Society, acceptat

Conferinte

1. Tudorache A., Brinduse E., Fotescu L., Pircalabu L., Porumb R., “Natural resources and

technological interventions for the maximizing of the antioxidant capacity of red wines”,

Simpozionul stiintific “Tendinte Actuale In Stiintele Naturii”, Pitesti, 10-11 aprilie 2014.

2. Tudorache A., Brinduse E., Porumb R., “The variability of the antioxidant capacity of red

wines in relation with the grapevine variety”, The Third International Conference

“Agriculture for Life, Life for Agriculture”, 5-7 iunie 2014, Scientific Papers, USAMV,

Bucuresti., Series B, Horticulture, vol. LVIII, 2014, Print ISSN 2285 – 5653.

3. Tudorache A., Brinduse E., Vasilescu A., Porumb R., “Influenta tehnicii de macerare-

fermentare asupra capacitatii antioxidante si a profilului polifenolic al vinurilor rosii”, poster,

Sesiunea stiintifica anuala, ICDVV Valea Calugareasca, 12 iunie 2014.

9

4. Fotescu L., Tudorache A., Brinduse E., Pircalabu L., “The quantification of polyphenolic

potential of the black grapes for winemaking, 13th International Symposium “Prospects for

the 3rd Millennium Agriculture”, Cluj Napoca, 25-27 septebrie 2014, acceptata pentru

publicare in Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-

Napoca, Horticulture, 2014, p.662, ISSN 1843 – 5254.

5. Pircalabu L., Tudorache A., ”The impact of “terroir” on vegetative equilibrium of vines, in

relation with the quality potential of the grape harvest ”, 13th International Symposium

“Prospects for the 3rd Millennium Agriculture”, Cluj Napoca, 25-27 septebrie 2014,

acceptata pentru publicare in Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary

Medicine Cluj-Napoca, Horticulture, 2014, p. 682, ISSN 1843 – 5254.

6. Pircalabu L., Tudorache A., Serdinescu A., ”The quantitatively and qualitatively potential of

the wine grape harvest in relation with the wine climate milessima”, 13th International

Symposium “Prospects for the 3rd Millennium Agriculture”, Cluj Napoca, 25-27 septebrie

2014, acceptata pentru publicare in Bulletin of University of Agricultural Sciences and

Veterinary Medicine Cluj-Napoca, Horticulture, 2014, p.683, ISSN 1843 – 5254.

7. Tudorache A., Brinduse E., ”The tipicity of wines very rich in antioxidants in relation with

the variety and the maturation-fermentation technique”, 13th International Symposium

“Prospects for the 3rd Millennium Agriculture”, Cluj Napoca, 25-27 septebrie 2014,

acceptata pentru publicare in Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary

Medicine Cluj-Napoca, Horticulture, 2014, p. 709, ISSN 1843 – 5254.

8. Andrei V., Tudorache, A., Brinduse E., Vasilescu, A. “Monitoring the total antioxidant

capacity as a tool in controlling the wine-making process. Characterization by

electrochemical and spectrophotometric methods”, “New Trends on Sensing - Monitoring -

Telediagnosis for Life Sciences”, 24-26 iulie 2014, Brasov, DVD Book vol II, “Food and

Environment”, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, ISBN: 978-606-19-0390-0

9. Andrei, V., Sharpe, E., Vasilescu, A., Andreescu, S., “Disposable nanoceria based

electrochemical sensor for the detection of phenolic wine antioxidants”, prezentare orala,

“New Trends on Sensing - Monitoring - Telediagnosis for Life Sciences”, 24-26 iulie 2014,

Brasov

10. Andrei, V.,“Sistem de analiza in flux a capacitatii antioxidante totale a vinurilor”, prezentare

orala, Sesiunea Stiintifica Anuala a ICDVV, 12 iunie 2014, ICDVV Valea Calugareasca

11. Andrei V., Tudorache, A., Brinduse E., Vasilescu, A. “Monitoring the total antioxidant

capacity as a tool in controlling the wine-making process. Characterization by

electrochemical and spectrophotometric methods”, prezentare orala, “New Trends on Sensing

- Monitoring - Telediagnosis for Life Sciences”, 24-26 iulie 2014, Brasov

12. Albu, C., Eremia, S.AV., Alecu, A., Radu, L.G,Litescu, S.C, “ Definirea specificitatii de soi

in profilul polifenolic al vinurilor rosii de Valea Calugareasca“, poster, Sesiunea Stiintifica

Anuala a ICDVV, 12 iunie 2014, ICDVV Valea Calugareasca

13. Tudorache A., Brinduse E., Porumb R., “The variability of the antioxidant capacity of red

wines in relation with the grapevine variety”, poster, 3rd International Conference

“Agriculture for Life, Life for Agriculture”, 5-7 iunie 2014, USAMV, Bucuresti.