Tecnologia de nanoengenharia de superfície para remoção de compostos de enxofre associados a atributos negativos em vinhos

npj Science of Food volume 7, Número do artigo: 5 (2023) Cite este artigo

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Compostos voláteis de enxofre (VSCs), como sulfeto de hidrogênio, metanotiol e etanotiol, estão associados a aromas "redutores" no vinho e contribuem para aproximadamente 30% de todas as falhas do vinho. Estes compostos podem ter um impacto significativo no aroma do vinho e na qualidade percebida e, consequentemente, na preferência do consumidor. Nesta comunicação, relatamos um método para a remoção de compostos VSC com base em superfícies de nanoengenharia que incorporam nanopartículas de ouro imobilizadas.

Os compostos voláteis de enxofre (VSCs) podem afetar significativamente a qualidade percebida e a viabilidade da produção de vinho. Enquanto alguns VSCs contribuem positivamente para o caráter frutado, outros estão associados com os indesejáveis ​​aromas 'redutores' (por exemplo, ovo podre, repolho, borracha queimada, putrefação, sulfuroso). Estes caracteres no vinho acabado são considerados defeitos de vinificação e representam até 30%1 de todos os defeitos detectados em vinhos comerciais. A prevenção e gestão dos aromas 'redutores' são de grande importância para os produtores de vinho, especialmente considerando que as falhas 'redutoras' não são isoladas apenas para um determinado segmento de produtores de vinho, mas afetam negativamente vinhos tintos e brancos, vinhos de grande e pequena escala produtores. O principal método para gerenciar aromas 'redutores' é a colagem de cobre. O limite legal para cobre residual no vinho é de 1,0 mg/L nos Estados Unidos e na União Européia devido a considerações de saúde e aos impactos negativos do cobre nas propriedades organolépticas do vinho. Sabe-se que a colagem de cobre pode estar associada ao aumento da oxidação, perda de dióxido de enxofre, remoção de aromas frutados, cítricos e tropicais desejáveis2 e ainda pode promover a formação de VSCs indesejáveis ​​pós-engarrafamento3,4. A adoção de uma alternativa sustentável e não tóxica para a colagem de cobre teria, portanto, o potencial de gerar impactos ambientais e econômicos benéficos.

Aqui, apresentamos um novo e fácil método para eliminar os principais compostos VSCs dos vinhos, combinando modificação química e estrutural da superfície. A tecnologia é baseada na aplicação de um fino revestimento de polímero de plasma a uma superfície e, em seguida, na imobilização de nanopartículas de ouro nessa superfície. Nossa hipótese é que o uso de nanopartículas de ouro permitiria a remoção de VSCs do vinho, criando ligações ouro-enxofre, uma vez que é conhecido que os sulfidrilos se ligam fortemente às superfícies de ouro. Nossa abordagem é mostrada na Fig. 1. Escolhemos nanopartículas de ouro porque elas podem ser facilmente sintetizadas de maneira controlada e são quimicamente estáveis ​​na faixa de tamanho usada neste estudo5. Figuras suplementares. 1 e 2 mostram as propriedades físico-químicas e o exame SEM das superfícies de nanoengenharia. Um dos principais benefícios da nossa abordagem é que é uma plataforma de processamento facilmente implantável e recuperável, tornando-se um processo de uma etapa (uma superfície é adicionada diretamente ao vinho e depois removida após um determinado período de tempo). O processo pode ser repetido se necessário. Em contraste, a colagem de cobre é um processo de várias etapas. Os íons de cobre ligam-se a compostos contendo enxofre para formar sulfetos de cobre insolúveis, que são então removidos por sedimentação a frio ou filtração. Trabalhos recentes destacam as dificuldades associadas ao processo de colagem do cobre e que até 50% do cobre permanece no vinho após o tratamento6.

a As superfícies foram revestidas com uma fina camada de alilamina polimerizada por plasma (AA) ou 2-metil-2-oxazolina (POx) em um reator de plasma construído sob medida. b Nanopartículas de ouro foram sintetizadas pela redução do tetracloroaurato de hidrogênio (HAuCl4) com citrato trissódico. c Alilamina polimerizada por plasma e superfícies revestidas com 2-metil-2-oxazolina foram imersas em solução de AuNPs por 24 h. d As superfícies foram adicionadas ao vinho e depois removidas após 3, 6 ou 24 h, e as concentrações de H2S, EtSH e MeSH no vinho foram medidas antes e após o tratamento.