Caracterización espectroscópica y aromática de vinagres españoles con denominación de origen protegida

Resumen

La autentificación de alimentos comprende el control de un amplio rango de parámetros fisicoquímicos y sensoriales, los cuales comúnmente han sido analizados por técnicas analíticas robustas, pero a su vez caras, laboriosas, y que requieren manipulación de la muestra y personal entrenado para su uso. Además, los compuestos que deben ser cuantificados para asegurar la autenticidad de un producto son numerosos y están continuamente cambiando debido a la mayor sofisticación de los métodos de adulteración. En consecuencia, hay una creciente necesidad de buscar métodos analíticos rápidos, sencillos, baratos, robustos, efectivos y que no requieran apenas manipulación de la muestra, capaces de autentificar alimentos, clasificarlos y detectar adulteraciones o fraudes. Con esta finalidad, las técnicas espectroscópicas, combinadas con técnicas quimiométricas, han demostrado ser herramientas útiles para la caracterización y autentificación de alimentos, así como para la detección de posibles adulteraciones o fraudes. Hoy en día, uno de los productos alimentarios que se están viendo afectados por fraudes y falsificaciones, y que por tanto requieren de su autentificación, son aquellos que se encuentran protegidos bajo una Denominación de Origen Protegida (DOP). Y entre los productos amparados bajo una DOP encontramos al vinagre de vino. En España son tres las DOP de vinagre de vino reconocidas: “Vinagre de Jerez”, “Vinagre del Condado de Huelva”, y “Vinagre de Montilla-Moriles”, siendo las tres producidas en el sur de España, Andalucía. Estos vinagres de vino con DOP cuentan con una complejidad química, aromática y sensorial, originada e influenciada por el material de partida, el método de producción, los compuestos formados durante la fermentación, y en algunos casos, los producidos durante el tiempo en el que se envejecen en barricas de madera. Por tanto, uno de los parámetros principales necesarios para determinar la calidad de estos vinagres y diferenciarlos de otros y entre sí, es el estudio de su perfil volátil, aromático y sensorial, el cual no se había realizado hasta la fecha con los vinagres de vino de las tres DOP españolas. En este contexto, la presente Tesis Doctoral titulada “Caracterización espectroscópica y aromática de vinagres españoles con denominación de origen protegida” tiene como uno de sus objetivos principales, ofrecer una nueva metodología analítica que permita la caracterización y autentificación de los vinagres de vino españoles con DOP, productos de alto valor en la dieta Mediterránea, para garantizar que el consumidor reciba un producto con total garantía en cuanto a seguridad, origen, métodos de producción, PDO y categoría, utilizando para ello un método de control económico, rápido y sencillo que sirva como alternativa a los métodos tradicionales. Para la consecución de este objetivo se propone emplear técnicas espectroscópicas en combinación con técnicas quimiométricas, debido a que son técnicas no destructivas, sensibles, rápidas y de relativo bajo coste que han demostrado su competitividad en el campo de la caracterización y clasificación de alimentos. Así, en la presente Tesis Doctoral se analizaron los vinagres de vino españoles con DOP mediante espectroscopía de infrarrojo medio y cercano (ATR-FTIR y NIR), espectroscopía de fluorescencia multidimensional (EFM), espectroscopía de ultravioleta-visible (UV-Vis) y resonancia magnética nuclear de protones (1H-RMN). Además, se les realizó el análisis de isótopos estables de carbono y oxígeno con el fin de asegurar su autenticidad y detectar posibles fraudes. Por otro lado, el proyecto de Tesis Doctoral también tiene como objetivo realizar una caracterización aromática de estos vinagres de vino con DOP mediante la determinación de sus perfiles volátiles, aromáticos y sensoriales por cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), análisis olfatométricos (GC-MS-O) y análisis sensorial, respectivamente, así como la determinación de los compuestos volátiles y aromáticos que puedan servir como marcadores de calidad y autenticidad de cada DOP. El proyecto de Tesis Doctoral culmina con el desarrollo de una herramienta informática basada en el mejor modelo de clasificación obtenido en combinación con métodos de análisis multivariante, que sea capaz de conseguir los objetivos citados. Los objetivos de la presente Tesis Doctoral se enmarcan en un objetivo general de la industria vinagrera centrada en la obtención de procedimientos de trazabilidad integral, aumentando de esa forma la confianza del consumidor y reforzando la competitividad de las empresas en un mercado agroalimentario cada vez más competitivo. Con respecto a la caracterización y autentificación espectroscópica, caben destacar ciertos resultados obtenidos por las distintas técnicas espectroscópicas estudiadas. Así, el análisis de los vinagres de vino por infrarrojo medio (ATR-FTIR) y cercano (NIR) permitieron una diferenciación de las categorías dentro de cada DOP, aunque no lograron obtenerse buenos modelos de clasificación (clasificación correcta para algunas categorías de sólo el 58%). Por otro lado, la espectroscopía de fluorescencia multidimensional permitió una buena clasificación de las DOP y sus categorías (alrededor de un 90% de clasificación correcta), así como la detección y cuantificación de la adición de caramelo de mosto a estos vinagres, siendo éste estudiado por primera vez. Además, el análisis por 1H-RMN permitió la identificación de ciertos compuestos responsables de la diferencia entre DOPs independientemente de la categoría a la que pertenecían los vinagres de vino. Con el fin de buscar el mejor modelo de clasificación, se realizó también una fusión de datos espectroscópicos, cuyos resultados mejoraron los modelos de clasificación obtenidos de manera individual por cada una de las técnicas anteriores. Por otro lado, el análisis de isotopos estables del carbono (δ13C) y oxígeno (δ18O) demostró que las muestras analizadas no estaban adulteradas, así como permitió la diferenciación de los mismos según el origen geográfico español, diferenciando vinagres de vino del norte de España de los del sur, e incluso diferenciando las tres DOPs entre sí. Sin embargo, dentro de todos los modelos de clasificación desarrollados por las diferentes técnicas espectroscópicas estudiadas, caben destacar por encima de los demás, los obtenidos por la espectroscopía de UV-vis, mediante un equipo portátil. Esta técnica es una de las más sencillas, rápidas y económicas de entre las diferentes técnicas espectroscópicas, y proporcionó los mejores modelos de clasificación, e incluso permitió el desarrollo de modelos jerárquicos de clasificación que eran capaces de diferenciar: el método de producción de un vinagre de vino, tradicional o rápido, o lo que es lo mismo, vinagres con DOP de vinagres sin DOP; el tiempo de envejecimiento o categorías; vinagres de vino de diferentes DOP; así como las diferentes categorías dentro de cada DOP. Además, el ser un equipo portátil, nos acerca lo máximo posible a la implementación en un futuro en bodegas u organismos de control. Debido a los excelentes resultados obtenidos por esta técnica, junto con todas las ventajas citadas anteriormente, los resultados se usaron para construir la herramienta informática clasificatoria de vinagres llamada “VinegarScan”, consiguiendo con esto cumplir con el último objetivo de esta Tesis Doctoral. Por otro lado, con respecto a la caracterización aromática de los vinagres de vino españoles con DOP, primero se realizó un estudio comparativo de las técnicas de extracción más empleadas para este tipo de matriz, el cual permitió seleccionar la técnica de extracción por sorción en espacio en cabeza estático (HSSE) como la técnica de extracción más adecuada para el análisis de estos vinagres de vino con DOP, debido a que extraía un mayor número de compuestos, permitía una mejor diferenciación de las DOPs y categorías y contaba con más ventajas que las otras técnicas estudiadas. Una vez seleccionada la técnica de extracción, todas las muestras fueron analizadas por HSSE-GC-MS, consiguiéndose una diferenciación y clasificación de las tres DOP y sus categorías según el perfil volátil, así como la selección de una serie de marcadores volátiles responsables de esta diferenciación. Además, se llevó también a cabo el estudio del aroma de estos vinagres mediante GC-MS-O y análisis sensorial el cual permitió una diferenciación de las DOPs, obteniéndose una serie de aromas de impacto y atributos sensoriales claves para su diferenciación. Así, en rasgos generales, los vinagres de la DOP Vinagre de Jerez mostraron un mayor porcentaje de odorantes de impacto responsables de aromas verdes y herbáceos, y de notas dulces, especiadas y licorosas para su categoría Pedro Ximénez; Vinagre de Montilla-Moriles mostró un mayor porcentaje de odorantes de impacto responsables de aromas a mantequilla-láctico-queso, con de aromas dulces, tostadas y especiadas para la categoría Pedro Ximénez; y Vinagre de Condado de Huelva mostró un mayor porcentaje de odorantes de impacto responsables de aromas químicos, punzantes y afrutados. Los resultados obtenidos son sin duda de gran interés ya que se ha demostrado que los vinagres de vino españoles con DOP muestran unas características químicas y organolépticas que le otorgan una calidad diferencial con respecto a otros vinagres, y que hacen posible su autentificación y clasificación por diferentes técnicas analíticas. Además, se ha demostrado que es posible diferenciar incluso los vinagres de entre las tres DOPs y de sus categorías, a pesar de ser producidos de manera muy similar mediante métodos tradicionales, y en regiones geográficas muy próximas, lo que dificulta su diferenciación, pero a su vez les da mayor valor a los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral. Asimismo, el conocimiento generado a través de la caracterización realizada de cada una de las muestras por numerosas técnicas analíticas, tanto a nivel espectral como a nivel aromático, permitirá dar un valor añadido a la producción y comercialización de estos vinagres españoles con DOP. Por otro lado, se ha demostrado la capacidad de autentificación y clasificación de los vinagres de vino españoles con DOP mediante técnicas espectroscópicas en combinación con técnicas quimiométricas, con la ventaja de que son técnicas rápidas, económicas y que no requieren apenas de manipulación de muestra, lo cual supone una ventaja importante frente a las técnicas analíticas que se utilizaban tradicionalmente como métodos de control. Esta Tesis Doctoral ha dado lugar a 10 trabajos de investigación, 9 de ellos publicados en revistas indexadas con alto índice de impacto, y 3 de ellos galardonados con el “Premio a la publicación científica del mes de la Facultad de Farmacia”. Además, los resultados han dado lugar a 15 comunicaciones a congresos internacionales y a 3 capítulos de libro. Asimismo, la presente Tesis Doctoral ha generado un software informático, que ha sido inscrito en el Registro de Propiedad Intelectual de la US, el cual ha causado gran interés en los Consejos Reguladores y sistemas de auditorías asociados, así como a bodegueros, que podrán poner estos avances en práctica como métodos de control de sus vinagres. Además, los conocimientos generados en esta Tesis Doctoral podrán ser aplicados a otros alimentos españoles con DOP como vinos, aceites, quesos o jamón, con objeto de obtener modelos de clasificación robustos, capaces incluso de detectar muestras adulteradas.