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http://hdl.handle.net/2067/2870
Title: | Influence of short-term postharvest ozone treatments in nitrogen or air atmosphere on the metabolic response of white wine grapes | Other Titles: | Influenza di brevi trattamenti con ozono in atmosfera di azoto o aria sulla risposta metabolica di uve a bacca bianca in post-raccolta | Authors: | Carbone, Katya | Keywords: | Ozone;Wine grape;Quality;Antiradical capacity;Principal component analysis;Ozono;Uva enologica;Qualità;Capacità antiradicalica;Analisi delle componenti principali | Issue Date: | 4-Jun-2015 | Publisher: | Università degli studi della Tuscia - Viterbo | Series/Report no.: | Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo | Abstract: | This PhD thesis aimed to clarify the effects due to different ozone postharvest treatments on quality traits and accumulation of phenolic healthy compounds in white wine grapes, belonging to Grechetto cv. The thesis also aimed to investigate whether and how the ozone treatments could affect the flavor profile of the grapes. Finally, it aimed to apply one of the most used chemometric tools, the principal component analysis (PCA), to gain insights into variations in the nutritional profiles between different postharvest treatments trying to classify them on the basis of some molecular markers of oxidative state. Grapes were exposed to ozone gas in air (GO) or in nitrogen atmosphere (GNO) for 12 hours at 10°C and then kept in normal atmosphere for one day at room temperature. Grapes kept at 10°C, for 12 hours without ozone treatment plus one day at room temperature, were considered as the control sample (GC). Results showed that low temperature induced a great change of ripening features only in GC with reduction of weight, loss of sugars (about 20%) and increase in titratable acidity but, above all, 15% of increase in malondialdehyde (MDA). The use of ozone in air or in nitrogen neither altered the fruit quality attributes nor modified MDA concentration. Ozone provoked a high decrease of hydroxycinnamic acids, compared to the harvest grapes, overall in GNO samples (caftaric acid: -38.8%; coutaric acid: -26.1%). Besides, cold storage treatment without ozone enhanced the antiradical capacity of grapes. Three main flavonols, named hyperoside (quercetin-3-O-galactoside), rutin (quercetin-3-O-rutinoside) and kaempferol-3-O-glucoside were found in 2 all grape extracts analysed and the total flavonol content increased significantly (p < 0.008) in all the samples starting from 1.79 mg/g dry matter of grapes at harvest (GH sample) up to 2.13 mg/g of GNO one. Both cold storage and ozone in air treatments significantly increased catechin content compared to that in the grapes at harvest (+54.6% and +35.7% for GC and GO, respectively; p < 0.008). GC-MS untargeted metabolic screening of polar extracts from different treated grapes pointed out a significant variability in the physiological response of grapes to different postharvest treatments, mainly in the first part of the chromatograms for retention times between 3 and 35 minutes (polar compounds). The most representative classes of organic compounds identified were alcohols, ketones, aldehydes, acids, esters, and anhydrides. Among them, sugar degradation products linked with chemical like Maillard reactions were predominant. They were volatile heterocyclic compounds such as furans, furanones, pyranones, alkyl ketones and to a lesser extent pyrazines, and oxazolidines. Finally, the interrelationships between the parameters analysed and the different postharvest treatments, as well as the relationships among variables, were investigated by principal component analysis. Component loadings showed significant groupings for concentrations of hydroxycinnamic acid derivates and flavonols, which appeared as good candidates to be further considered as biomarkers of the physiological status of grapes. Similarly, the component scores grouped according to the different postharvest treatments, highlighting hyperoside as a useful indicator of the ozone effect on the grape’s physiology. Lo scopo principale di questa tesi di dottorato è stato quello di chiarire l'effetto esercitato dall’ozono durante il post-raccolta di uve enologiche appartenenti alla cultivar Grechetto sulle caratteristiche fisiologiche e nutraceutiche delle bacche. La tesi ha avuto anche l'obiettivo di indagare se e come i trattamenti di ozono potessero influenzare il profilo aromatico delle uve. Infine, si è applicato uno degli strumenti più utilizzati in chemiometria, l’analisi delle componenti principali (PCA), per acquisire conoscenze in merito alle variazioni nel profilo nutrizionale tra i diversi trattamenti post-raccolta, cercando di classificarli sulla base di alcuni marcatori molecolari di stato ossidativo. Grappoli di uva varietà Grechetto sono stati accuratamente raccolti a mano, a maturità tecnologica, selezionati e posti su singolo strato in cassette perforate (60 x 40 x 15 cm), di circa 6 kg (±500 g) ognuna. Le cassette sono state quindi poste in celle termo-igrometriche (12 m3) a 10 (±1)°C e al 90% di umidità relativa, per 12 ore. Gli effetti dell’esposizione all’ozono sui campioni d’uva selezionati sono stati studiati fumigando le uve con un flusso di ozono (1,5 g/h) in atmosfera normale (codice campione: GO) e con un flusso di ozono (1,5 g/h) in atmosfera d’azoto (codice campione: GNO). Come controlli sono stati utilizzati i) uve poste in cella termo igrometrica in atmosfera normale (codice campione: GC) e ii) uve alla raccolta (codice campione: GH). Alla fine dei rispettivi trattamenti le uve sono state tenute per un giorno a temperatura ambiente in atmosfera normale. 4 La refrigerazione ha indotto delle variazioni importanti nella qualità dei grappoli, producendo perdita di peso, perdita di solidi solubili (circa il 20%), aumento dell’acidità titolabile e soprattutto un aumento del 15% del contenuto di malondialdeide (MDA) rispetto alle uve alla raccolta. Al contrario, la bio-fumigazione dei campioni con ozono, sia in aria sia in atmosfera inerte, non ha provocato alcuna alterazione significativa nei parametri qualitativi delle uve, né nel loro contenuto di MDA. Tuttavia, l’ozono ha provocato una drastica diminuzione nel contenuto di acidi idrossicinnamici, soprattutto nei campioni GNO (acido caftarico: -38,8%; acido cutarico: -26,1%). Al contrario, la refrigerazione ha aumentato la capacità antiradicalica delle uve. Tre flavonoli, l’iperoside (quercitina-3-Ogalattoside), la rutina (quercitina-3-O-rutinoside) e il kampferolo-3-Oglucoside sono stati trovati in tutti gli estratti d’uva analizzati e il contenuto di flavonoli totali è aumentato significativamente, rispetto alle uve alla raccolta, in tutti i campioni da 1,79 mg/g di sostanza secca in GH fino a 2,13 mg/g di sostanza secca in GNO. Sia il freddo sia la bio-fumigazione in aria hanno prodotto un incremento significativo nei livelli di catechina rispetto a quelli registrati nelle uve alla raccolta (+54,6% e +35,7% per GC e GO, rispettivamente; p < 0,008). Lo screening metabolico non mirato degli estratti polari delle uve trattate ha rivelato una significativa variabilità nella risposta fisiologica dell'uva ai diversi trattamenti post raccolta applicati, soprattutto nella prima parte dei cromatogrammi acquisiti per tempi di ritenzione tra 3 e 35 minuti (composti polari). Le classi più rappresentative di composti organici individuati sono state quelle degli alcoli, chetoni, aldeidi, acidi, esteri e anidridi. Tra queste, i metaboliti predominati erano quelli derivanti dalla degradazione degli zuccheri, formatisi presumibilmente a seguito di reazioni tipo Maillard, tra cui 5 composti eterociclici volatili come furani, furanoni, pyiranoni, chetoni alchilici e, in minor misura, pirazine e ossazolidine. Infine, le inter-relazioni tra i parametri analizzati e i trattamenti post-raccolta applicati, così come le relazioni tra le variabili investigate, sono state studiate per mezzo dell’analisi delle componenti principali. La matrice delle componenti ha evidenziato un significativo raggruppamento dei campioni analizzati in base al contenuto di derivati degli acidi idrossicinnamici e di flavonoli, che sembrano quindi buoni candidati per il ruolo di biomarcatori dello stato fisiologico delle uve. La rappresentazione grafica delle saturazioni nei tre fattori principali ha permesso di evidenziare chiaramente la separazione dei gruppi sperimentali sulla base dei trattamenti applicati e ha evidenziato il ruolo dell’iperoside come possibile marcatore metabolico della risposta delle uve all’azione dell’ozono. |
Description: | Dottorato di ricerca in Biotecnologie degli alimenti |
URI: | http://hdl.handle.net/2067/2870 |
Appears in Collections: | Archivio delle tesi di dottorato di ricerca |
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