Vers un nouvel indicateur de la maturité

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1 Vers un nouvel indicateur de la maturité Etude de la variation de la texture du raisin cabernet franc en lien avec l extractibilité des composés phénoliques 36 René SIRET Imen ZOUID Chantal MAURY Frédérique JOURJON Ecole Supérieure d Agriculture d Angers Laboratoire GRAPPE-UMT Vinitera 55 rue Rabelais 497 Angers r.siret@groupe-esa.com résumé La qualité du raisin et la détermination de la date optimale de vendange pour l élaboration des vins rouges sont définies de manière traditionnelle par des indices de maturité basés sur les teneurs en sucres, en acides et en composés phénoliques. Beaucoup de professionnels constatent les limites actuelles de ces indicateurs pour décider du choix de l itinéraire technologique de vinification. Les travaux de Le Moigne (28) ont montré l intérêt de développer des mesures multicritères d approche de la qualité des raisins, intégrant la notion de maturité texturale à celle de maturité technologique et phénolique. On peut penser que la texture de la pellicule de raisin, et en particulier sa résistance, sa capacité à se dilacérer et son élasticité sont en lien avec l extractibilité des composés phénoliques au cours de la maturation. Le travail que nous proposons de présenter vise à démontrer l intérêt d un nouvel indicateur d estimation de la maturité du raisin prenant en compte d une part les variations de texture de la pellicule et des pépins du raisin évalués de manière instrumentale et d autre part la variation des teneurs en composés phénoliques ainsi que leur extractibilité. Mots clés Qualité, raisin, texture, extractibilité, composés phénoliques abstract The quality of the grapes and the determination of the optimal date of harvest for the elaboration of red wines are defined in a traditional way by indications of maturity based on the contents in sugars, acids and phenolic compounds. Many professionals notice the current limits of these indicators to decide on the choice of the technological way for the wine making. The works of Le Moigne (28) showed the interest to develop «multicriteria» measurements of the quality of grapes, integrating the notion of textural maturity with technological and phenolic maturity. We can think that the texture of the berry skin and in particular its resistance and its elasticity are in connection with the extractability of the phenolic compounds during the maturation. The work we present here aims to demonstrate the interest in a new indicator of the maturity of the grape taking into account on one hand the variations of texture of the berry skin and seed estimated in a instrumental way and on the other hand the variation of the contents in phenolic compounds as well as their extractability. Keywords Quality, grape, texture, extractability, phenolic compounds René SIRET

2 raisins et vinifications Towards a new indicator of the grape maturity Study of the evolution of the texture of Cabernet Franc grape in connection with the extractability of the phenolic compounds 37 La qualité du vin dépend de la qualité du raisin et de son état de maturité optimale. Ce principe est aujourd hui bien intégré par les professionnels de la filière viticole mais encore faut-il savoir définir ce qu est la maturité du raisin Traditionnellement la qualité du raisin est déterminée au travers des maturités physiologique, aromatique, technologique et polyphénolique (Glories et Augustin, 1993). Ainsi, les techniciens, œnologues et vignerons sont habitués à réaliser des suivis de maturation afin de définir la date de maturité optimale et déclencher les vendanges. Les principaux indicateurs mesurés sont la teneur en sucres à travers le degré Brix ou le TAVP, l acidité totale, le ph, le poids des baies, l estimation du potentiel polyphénolique à travers la teneur en anthocyanes et l indice de polyphénols totaux. Par ailleurs, l utilisation de la dégustation des baies de raisin par les techniciens et viticulteurs comme outils d aide à la détermination de la date de vendanges, se développe de plus en plus (Rousseau et Delteil, 2; Martinez, 22). Les principaux descripteurs utilisés sur le terrain par les vignerons sont généralement la couleur du jus, du pinceau et des pépins, l astringence et l amertume de la pellicule et des pépins. Les travaux menés par Le Moigne et al. (26, 28) ont montré l intérêt de compléter cette estimation de la maturité avec des indicateurs tels que : épaisseur de la pellicule, dilacération de la pellicule, force nécessaire pour détacher le pédicelle et fermeté de la baie. Cependant les difficultés rencontrées par les professionnels persistent à deux niveaux : - définir la date de maturité optimale en lien avec le type de vin souhaité commercialement, - disposer d indicateurs de maturité permettant le pilotage de l itinéraire technologique de vinification à mettre en œuvre. Un des verrous technologiques semble résider aujourd hui encore dans la difficulté à comprendre et maîtriser le lien entre le potentiel œnologique, notamment polyphénolique, du raisin et la teneur finale des vins rouges en composés phénoliques; cela nous renvoie à la notion d extractibilité des composés phénoliques de la baie de raisin. Pour avancer dans cette compréhension, l hypothèse peut être établie d un lien entre extractibilité et propriétés mécaniques de la baie, appréhendées à travers le terme général de texture. On peut en effet penser que la texture de la pellicule du

3 Vers un nouvel indicateur de la maturité 38 figure 1 Dispositif de mesure de la texture du raisin par compression. Pression en fonction du taux de déformation obtenu par double compression de la baie de raisin. figure 2 pression (kpa) , 1, 15, 2, taux de compression % pente 1 pente 2 A2 P1 P2 raisin, en particulier sa résistance et son élasticité, sont en lien avec la diffusion des composés phénoliques au cours de la transformation du raisin en vin. En effet, la texture est une mesure couramment utilisée sur d autres fruits, pour définir leur maturité, leur aptitude à la conservation et à la transformation et permet d apprécier leur qualité. De nombreux travaux menés sur la pomme ont montré des corrélations significatives entre l évolution de la texture, la composition chimique et l évaluation sensorielle (Abbot, 1994; Stow, 1995; Bourne, 22; Camps et al., 25; Mehinagic et al., 23 et 24). Sur raisin, ce paramètre n est pas intégré comme paramètre de suivi de la maturation, même si quelques travaux ont été réalisés sur la mesure de la texture comme indicateur de la date de véraison (Grotte et al., 21; Le Moigne, 28). Certains travaux (Amrani et Glories, 1995; Saint Criq et al., 1998; Gonzalez Neves, 25) montrent que la diffusion des anthocyanes au cours de la macération est fonction de la dégradation des membranes et des parois cellulaires du raisin. L existence d une corrélation entre la dureté de la pellicule du raisin et l extraction des anthocyanes au cours des phénomènes de macération a été démontrée récemment par Rolle et al. (26) et Letaief et al. (26). Les indicateurs de maturité actuels apparaissent toujours insuffisants et n abordent pas toutes les dimensions de la qualité œnologique du raisin. Dans ce contexte, l objectif du travail est de définir un nouvel indicateur de maturité multi-paramètres intégrant la notion de maturité texturale ; la première étape de cette étude vise à démontrer l intérêt de l utilisation des méthodes d analyse de la texture des raisins au cours de leur maturation (millésimes 25 et 26) et dans un deuxième temps de montrer leur complémentarité avec l évolution des paramètres physicochimiques classiques tels que sucres, acidité, composés phénoliques et l extractibilité de ces derniers en solutions modèles (millésime 27). Matériel et méthodes Les prélèvements Des raisins ont été prélevés, hebdomadairement pendant leur phase de maturation du mois de septembre à début octobre, sur 3 parcelles de cabernet franc de la Moyenne Vallée de la Loire (AOC Chinon, Bourgueil et Saint Nicolas) codées P1, P2, et P3 pour 2 millésimes (25-A et 26-B). Trois parcelles supplémentaires (AOC Anjou) codées P4, P5 et P6 ont ensuite été ajoutées au dispositif pour le millésime 27 (C). Les différentes dates de prélèvements sont codées de A à G. Les parcelles d essai appartiennent au réseau expérimental mis en place en 1999 par l Institut Français de la Vigne et du Vin (IFV Val de Loire). Les prélèvements ont été réalisés selon la méthode de Carbonneau et al. (1991) pour les millésimes 25 et 26, et selon la méthode IFV en 27. Pour chaque modalité, 45 baies ont été prélevées de manière aléatoire avec leur pédicelle, puis divisées en plusieurs lots: 15 pour les mesures instrumentales de texture et les baies restantes pour les mesures des indicateurs classiques et de l extractibilité des composés phénoliques.

4 raisins et vinifications 39 Mesure de compression non destructive La mesure de compression non destructive (double compression) est réalisée avec une machine universelle de texture de type MTS, Synergie 2 ; les baies sont placées en position équatoriale entre deux plateaux, puis compressées à hauteur de 2 % et à une vitesse de 5 mm.min-1 (fig. 1). Huit paramètres de compression sont extraits à partir des courbes de pression en fonction de la déformation (fig. 2): la pression (kpa) associée à la première compression (P1), la pression (kpa) associée à la seconde compression (P2), le travail associé à P1 (Aire1) et à P2 (Aire2), la pente de la première compression (Pente 1) et de la deuxième compression (Pente 2), la cohésion (Aire2/Aire1) et le caractère gommeux (cohésion x P1). Les paramètres cohésion et gommeux ont été définis et calculés selon la méthode décrite par Breene (1975) à partir de paramètres extraits des courbes de pression en fonction de la déformation. Pour ces deux derniers, bien que leur nom puisse le suggérer, le lien direct avec des descripteurs sensoriels n a pas été clairement établi par Breene (1975). L expression des résultats en pression permet de s affranchir du diamètre de la baie. Les mesures sont réalisées sur 5 baies par parcelle et à chaque stade de maturité. Pour le millésime 27, les paramètres de compression ont été mesurés en force maximale (en N) de la première et deuxième compression (DCF1 et DCF2) et le travail associé pour chacune de ces forces a été exprimé en mj (DCW1 et DCW2). Analyses biochimiques et mesures de l extractibilité des composés phénoliques Ces analyses comprennent la mesure de l indice réfractométrique, du ph et de l acidité totale. La quantité en anthocyanes totales et polyphénols totaux est déterminée par l IFV Val de Loire (méthode ITV France) et leur extractibilité (EA %, MP %) est estimée par la méthode de Glories et Augustin (1993) à l aide des équations suivantes : EA %= [(A52pH1-A52pH3,2)/A52pH1]x1 MP %= [(A28pH3,2-(A52pH3,2 x(4/1)))/a28ph3,2] Les solutions modèles ayant servi aux macérations de pellicules et de pépins sont constituées d un mélange hydro-alcoolique (12 % v/v éthanol, 3 g/l acide tartrique, 1 mg/l SO 2, ph 3,5 [NaOH]). Les macérations de pépins et pellicules sont réalisées en triplicata dans des erlenmeyers inertés à l azote et laissés à l obscurité à 2 C. Pour réaliser les suivis des cinétiques d extraction, un prélèvement régulier est effectué dans les erlenmeyers afin de réaliser des mesures spectro-photométriques des composés phénoliques totaux et anthocyanes totales. Le taux de diffusion initial des anthocyanes (bat) ainsi que le maximum extractible en anthocyanes (aat) ont été obtenus à partir des cinétiques pour les pellicules selon la méthode de Fournand et al. (26). Traitement des données L ensemble des données obtenues ont été traitées selon des méthodes statistiques appropriées (ANOVA, Analyses en Composantes Principales- ACP, Analyses Factorielles Discriminantes-AFD) à l aide du logiciel Statgraphics Plus 4.1. Résultats et discussion La compression non destructive (millésimes 25 et 26) L ANOVA montre des différences significatives au seuil de 5 % entre les dates de maturité et les parcelles pour tous les paramètres de compression (résultats non présentés). En 25, les paramètres de Pression, Aire1 et Pente2 permettent AFD (Analyse Factorielle Discriminante) des paramètres de mesure de la texture par compression non destructive pour les millésimes 25 (A) et 26 (B) et pour différentes dates de la véraison à la date de récolte (notées de A à K). Cette représentation illustre l évolution de la texture des baies au cours de la maturation et montre que les propriétés mécaniques du raisin varient en fonction du millésime. La variation de la texture, mesurée par compression non destructive, est cependant moindre à l approche de la date de récolte. F2,5,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4 AC AD variabilité du barycentre à un niveau de confiance de,5% -,5 BA -,7 -,6 -,5 -,4 -,3 -,2 -,1,1,2 F1 AE BI BJ BF BE BG BH BB AJ Ak AI BD AG BC AF figure 3

5 Vers un nouvel indicateur de la maturité 4 de montrer des différences significatives entre les stades de maturité des baies. En 26, c est le paramètre Pente1 qui permet de montrer des différences significatives entre les stades de maturité. Le paramètre cohésion indique des différences significatives entre les parcelles en 25 et 26. L ensemble des paramètres de texture sur les deux années et les trois parcelles a ensuite été analysé par AFD (fig. 3). Cette représentation graphique permet de voir l évolution de la texture des baies au cours de la maturation du raisin pour les deux millésimes. Les baies ont des textures différentes en fonction de l année. Cela peut être expliqué par des contraintes hydriques très différentes: l été 25 était très sec, et 26 très pluvieux. Cependant, on peut constater qu à l approche de la date de vendange, les textures se ressemblent davantage. Il est à noter cependant que les dernières dates, pour chaque millésime, sont très rapprochées sur le graphe. Ce phénomène trouve certainement son origine dans le fait que les modifications les plus importantes se passent pendant la période de véraison. En 25, l ordre chronologique est respecté tout le long de la maturation contrairement au millésime 26. Les conditions climatiques très différentes entre les deux années pourraient permettre à nouveau d expliquer ces résultats. Les conditions de sécheresse observées pendant l été 25 ont conduit à des comportements différents selon les parcelles : les raisins issus de la parcelle 3 sont moins riches en eau, plus gommeux et présentent plus de cohésion que ceux des deux autres, en lien avec le type de sol sableux. La figure 4, représentant l ACP sur 5 dates pour les 3 parcelles, a permis de bien différencier les trois parcelles et en particulier P3 (en rouge sur le graphe). Ces résultats ont permis d affirmer l importance des mesures mécaniques pour l appréhension de la qualité du raisin Cabernet Franc (Maury et al., 27). On constate que ces paramètres permettent d une part de différencier les parcelles entre elles, en lien avec leur terroir d origine et les conditions A %,25,2,15,1,5 -,5 -,1 -,15 -,2 -,2 -,15 -,1 -,5,5,1,15,2,25 figure 4 Représentation graphique des plans factoriels 1 et 2 de l ACP (Analyse en Composantes Principales) réalisée sur les mesures de texture obtenues sur 5 dates (millésime 25) et sur les parcelles P1 (en violet), P2 (en vert) et P3 (en rouge). Exemple de corrélation entre les paramètres mécaniques (compression 2 %) et les indices d extractibilité en solutions modèles des composés phénoliques de la pellicule de Cabernet Franc pour la parcelle P5: coefficients de corrélation R (non significatif ns: R<,7; P>,5). tableau 1 DCF1 DCF2 DCGrad1 DCW1 DCW2 DCGom bat ns ns ns -,72 -,7 ns aat -,89 -,85 -,99 -,87 -,92 -,95 bpt ns ns ns ns ns ns apt ns ns -,81 ns ns ns G3BE1 G2BE1 W2 gommeux A1 64,1 % G1BE1 pression 1 et 2 Grad 1 et 2 W1 d alimentation en eau, et d autre part de décrire la maturation des raisins. Mesures de l extractibilité des composés phénoliques (millésime 27) L extractibilité des anthocyanes, déterminée par la méthode de Glories, augmente pendant la maturation pour l ensemble des parcelles étudiées (fig. 5). L effet maturation ou stade de prélèvement révélé par les mesures de l extractiblité des anthocyanes (EA %) est significatif (p <,5). En fin de maturation (date G), la parcelle P6 présente un taux d extractibilité des anthocyanes plus important que les deux autres parcelles. Lorsque l on considère l ensemble des différents stades de prélèvements, l effet parcelle est cependant moins significatif. D autres données obtenues par analyses fines, telles que la CLHP des anthocyanes libres, sont en cours de traitement. Les cinétiques d extraction en solution modèles des composés phénoliques (AT et PT) issus de la pellicule de cabernet franc ont montré, pour l ensemble des parcelles, qu elles aboutissaient à un plateau entre 24 et 36 heures de macération. Il semblerait que l extractibilité maximum soit atteinte à ce niveau pour nos conditions expérimentales. La figure 6 illustre un exemple de profil d extractibilité des anthocyanes totales pour quatre stades de maturité (notés C, E, F, G) et la parcelle P5. La date G étant proche de la date de vendange, nous pouvons constater que l extraction des anthocyanes totales diminue à l approche de la fin de la maturation des raisins.

6 raisins et vinifications 41 A3 1,5 %,2,15,1,5 -,5 -,1 -,15 G1BE1 G2BE1 -,2 -,2 -,15 -,1 -,5,5,1,15,2,25 Les cinétiques d extractibilité en solution modèle des polyphénols totaux issus des pépins de cabernet franc (résultats non illustrés) augmentent de façon linéaire dans le temps sans atteindre de phase plateau, contrairement aux résultats obtenus sur pellicules. Il semblerait que le seuil maximum de composés phénoliques extractibles dans nos conditions opératoires n ait pas encore été atteint au bout de 7 jours de macération. Corrélations entre les paramètres mécaniques et les indices d extractibilité (millésime 27) Les corrélations entre les paramètres mécaniques, ceux de la maturité phénolique (EA %, MP %, AT et PT) et ceux de la maturité technologique (ph, sucre, acidité totale) ont été évaluées et ont montré que l extractibilité des anthocyanes totales était corrélée aux paramètres de texture et aux indicateurs technologiques classiques en accord avec les travaux de Letaief (27). En effet, l extractibilité des anthocyanes totales (EA %) est par exemple corrélée au degré Brix (R=.84) Globalement, la texture de la baie de raisin semble donc être corrélée avec l indice d extractibilité d anthocyanes (EA %) et donc avec la capacité avec laquelle les anthocyanes peuvent être extraites lors des macérations. Ces résul- A2 24,6 % AT (mg/l)) cohésion G3BE1 W2 gommeux tats sont à confirmer toutefois sur plusieurs millésimes et par d autres méthodologies de mesure instrumentale de la texture. Par ailleurs, les résultats de comparaison entre les paramètres d extractibilité en solutions modèles, obtenus selon la méthode de Fournand et al. (26), et les paramètres de texture ont montré des corrélations significatives (tabl.1). Par exemple le taux de diffusion initial des anthocyanes totales (bat) pour la parcelle P5 a montré des corrélations significatives avec les paramètres de la double compression tels que le travail nécessaire à la 1 ère et à la 2 e compression (DCW1 et DCW2). Le maximum d anthocyanes extractibles (aat) semble également être corrélé aux forces de la 1 ère et de la 2 e compression (DCF1 et DCF2). Evolution de l extractibilité des anthocyanes (EA) durant la maturation. EA % P4 P5 P6 C (1/9) E (24/9) F (1/1) Cinétique d extraction des anthocyanes totales (AT) en solution modèle (Parcelle P5). G E C Date C Chapman C Date F Chapman F temps macération (h) date F Date E Chapman E Date G Chapman G figure 5 G (8/1) figure 6

7 Vers un nouvel indicateur de la maturité 42 Conclusion L ensemble de ces résultats ont permis d affirmer dans un premier temps l importance de la mesure des propriétés mécaniques (texture) pour l appréhension de la qualité des baies de Cabernet Franc en fonction des millésimes et des terroirs d origine. Ils confirment également les travaux de Le Moigne et al. (26 et 28) dans lesquels l analyse sensorielle des baies a démontré l intérêt d aborder la maturité texturale au travers de descripteurs tels que l épaisseur de la pellicule, la dilacération de la pellicule, la force nécessaire pour détacher le pédicelle ou la fermeté de la baie. De- puis, des méthodes complémentaires de mesure de la texture ont également été mises en place au laboratoire GRAPPE, telles que la mesure par compression destructive (ou 4 %) ainsi que des tests de pénétrométrie. Ces derniers essais, en cours de traitement, permettront d avoir une évaluation plus fine du comportement des propriétés mécaniques et de la variation de la texture des pellicules des baies de raisin, au cours de la maturation et jusqu à la date des vendanges. Les premiers résultats de comparaison des mesures de la variation des propriétés mécaniques

8 raisins et vinifications 43 avec les indices d extractibilité des composés phénoliques au cours de la maturation du cabernet franc ont également montré des corrélations significatives pour certains paramètres de la texture. On peut donc penser que la variation de la texture du raisin, et en particulier la résistance de la pellicule, sa capacité à se dilacérer ou son élasticité sont effectivement en lien avec la variation de l extractibilité des composés phénoliques au cours de la phase de maturation des baies. Ceci nous permettrait d envisager l élaboration d un nouvel indicateur de la maturité des raisins intégrant la notion de texture et permet- tant ainsi de mettre à disposition des professionnels un outil d aide à la décision, précis et peu contraignant, pour une vendange à date optimale ainsi que pour un itinéraire œnologique adapté à la qualité de la matière première. Ces résultats seront confirmés pour le millésime 28 en modifiant notamment le nombre de prélèvements de raisin et en les recentrant autour de la date estimée de récolte. Ces derniers seront effectués 2 fois par semaine afin d affiner l estimation de la date de maturation en lien avec l évolution des paramètres de la texture et de l extractibilité des composés phénoliques des baies. Bibliographie Abbot J. A., Firmness measurement of freshly harvested delicious apples by sensory methods, sonic transmission, magness-taylor, and compression. Journal of the American Society for Horticultural Science, 119 (3), Amrani K. & Glories Y., Tanins et anthocyanes: localisation dans la baie de raisin et mode d extraction. Revue Française d œnologie, 153, Bourne M.C., 22. Food Texture and Viscosity. London : Academic Press. Breene W.M., Application of texture profile analysis to instrumental food texture evaluation. Journal of Texture Studies, 6, Camps C., Guillermin P., Mauget J. 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