Study of the transfer kinetics of 2,4,6-Trichloroanisole (TCA) between cork and wine – first results

Abstract

The last step in winemaking is packaging the wines for market placement, while preserving the quality attained during vinification. Since the 1980s, 2,4,6-trichloroanisole (TCA) has been recognised as an incidental and random contaminant of cork, with its migration into wine thought to contribute to ‘cork taint’. This molecule is not a cork component and little is known about how it is formed on trees. Its formation from the chlorine used to wash the cork stoppers, long suspected, has been excluded by the abandonment of chlorine washing. The conditions under which it is transferred from the cork stoppers to the wine are not well known. In contrast, 2,4,6-trichloroanisole can be formed in cellars when chlorophenols are employed for wood treatment and chlorine to cleaning and disinfection, leading to wine contamination. The binding kinetics of 2,4,6-TCA from wine to cork stopper are not known. The present study involves investigating the transfer kinetics of TCA by carrying out migration tests. The migration of tca from a contaminated wine to a natural cork stopper is studied, alongside the tca migration from an initially contaminated cork stopper to the wine. It is logical to assume that migration is influenced by the initial level of contamination of the cork stoppers, the type of cork, the preparation and finish of the cork stoppers as well as the corking conditions, including internal pressure and the quality of the sealing. The test corks are therefore perfectly known and described, and the corking and sealing conditions are defined and controlled. The migration and kinetics tests were carried out under different experimental conditions, namely bottling without the use of a vacuum system and with a vacuum value recommended by cetie’s bottling guideline no. 1.  Migration of TCA from the cork stopper into the wine: a wine is selected and analysed in order to confirm its TCA neutrality. Natural cork stoppers are analysed for tca content using a non-destructive method. Cork stoppers with known concentrations of tca are selected and a standard commercial paraffin-silicone surface treatment is applied.  Migration of tca from the wine to the cork stopper: a wine is selected, analysed and spiked with known concentrations of TCA. Two levels of wine contamination were studied. Natural cork stoppers are analysed individually for their tca content and only those free from tca contamination are selected. Subsequently, a commonly used surface treatment is applied. Bottling and corking are carried out as described above. The wine and cork stoppers are analysed on a regular basis. The analyses concern the quantification of tca in both the wine and upper and lower cork stopper parts. Following the processing of the results, the migration kinetics are established for each modality. Initial results are obtained two months after bottling, but the study extends over time. The study presented will give answers about the speed and percentage of migration of 2,4,6-TCA from the cork stopper to the wine and from the wine to the cork stopper. Quality control tests on batches of corks with respect to the risk of wine tainting are carried out in accordance with iso 20752 for dosage and iso 22308-1 for the sensory evaluation. This study will enable us to validate the contact time conditions prescribed in these iso standards. The conclusions of this study could also be helpful in determining the causes of organoleptic deviations attributed to tca and in resolving conflicts.

Estudio de la cinética de transferencia del 2,4,6-tricloroanisol (TCA) entre el tapón y el vino – primeros resultados

La última fase de elaboración de los vinos es el envasado para su comercialización; es necesario preservar la calidad obtenida durante la vinificación. Desde la década de los 80, el 2,4,6-tricloroanisol (TCA) ha sido reconocido como un contaminante accidental aleatorio del corcho, cuya migración al vino se considera una de las causas del «gusto a corcho». Esta molécula no es un constituyente del corcho y se sabe poco sobre cómo se forma en los árboles. Su formación a partir del cloro que se utiliza para el lavado de los tapones, de la que se sospechaba desde hacía tiempo, ha quedado descartada por la interrupción del lavado con cloro. Se sabe poco sobre las condiciones en las que se transfiere del tapón al vino. Por el contrario, el 2,4,6-tricloroanisol puede formarse en las bodegas cuando se utilizan clorofenoles para el tratamiento de la madera y el cloro para la limpieza y la desinfección, y después contamina los vinos. Se desconoce la cinética de fijación de este 2,4,6-tricloroanisol del vino al tapón de corcho. El trabajo presentado trata de estudiar las cinéticas de transferencia del TCA mediante la realización de ensayos de migración. Se estudia la migración del TCA de un vino contaminado a un tapón de corcho natural, así como la migración del TCA de un tapón de corcho inicialmente contaminado al vino. Es lógico pensar que en la migración influyen el nivel inicial de contaminación de los tapones, el tipo de corcho, la preparación y el acabado de los tapones y las condiciones de taponado, en particular la presión interna y la calidad del cierre. Además, los tapones de los ensayos son conocidos y están descritos perfectamente, y las condiciones de taponado y de cierre están definidas y controladas. Los ensayos de migración y de cinética se llevaron a cabo en diferentes condiciones experimentales, especialmente el embotellado sin utilizar un sistema de vacío y con un valor de vacío recomendado por la guía práctica para el embotellado n.º 1 del cetie.  Migración del TCA del tapón de corcho al vino: se selecciona un vino y se analiza para confirmar su neutralidad con respecto al TCA. El contenido de TCA de los tapones de corcho natural se analiza mediante un método no destructivo. Se seleccionan los tapones con concentraciones conocidas de TCA y se les aplica un tratamiento de superficie comercial estándar de parafina y silicona.  Migración del TCA del vino al tapón de corcho: se selecciona un vino, se analiza y se le administran concentraciones conocidas de TCA. Se han estudiado dos niveles de contaminación del vino. Los tapones de corcho natural se analizan individualmente para determinar el contenido de TCA y solo se seleccionan los tapones no contaminados con TCA. Posteriormente, se les aplica un tratamiento de superficie de uso común. El embotellado y el taponado se realizan según las modalidades descritas anteriormente. Se llevan a cabo análisis del vino y de los tapones de forma periódica. Los análisis están relacionados con la determinación del TCA presente en el vino y en las partes superior e inferior del tapón. Después de procesar los resultados, se determina la cinética de migración para cada una de las modalidades. Los primeros resultados se obtuvieron dos meses después del embotellado, pero el estudio sigue en el tiempo. El trabajo presentado aportará respuestas sobre la velocidad y el porcentaje de migración del 2,4,6-TCA del tapón de corcho al vino, así como del vino al tapón de corcho. Las pruebas de control de calidad de los lotes de tapones de corcho con respecto al riesgo de alteración de los vinos se realizan de acuerdo con las normas iso 20752 para la determinación e iso 22308-1 para la evaluación sensorial. El presente estudio permitirá validar las condiciones de tiempos de contacto recomendadas en estas normas. Las conclusiones de este trabajo también podrán resultar útiles para determinar las causas de los problemas de desviación organoléptica atribuida al TCA y la resolución de conflictos.

Étude de la cinétique de transfert du 2,4,6-trichloroanisole (TCA) entre bouchon et vin – premiers résultats

La dernière étape de l’élaboration des vins est le conditionnement pour sa mise en marché ; la qualité obtenue lors de la vinification doit être préservée. Depuis les années 1980 le 2,4,6-trichloroanisole (TCA) est reconnu comme un contaminant accidentel aléatoire du liège dont la migration dans le vin serait une des causes du « goût de bouchon ». Cette molécule n’est pas un constituant du liège et son mode de formation sur les arbres est peu connu. Sa formation à partir du chlore de lavage des bouchons, longtemps suspectée, a été écartée par l’arrêt du lavage au chlore. Les conditions de son transfert du bouchon au vin sont peu connues. Inversement, du 2,4,6-trichloroanisole peut se former dans les chais lors de l’emploi de chlorophénols dans le traitement des bois et de chlore pour le nettoyage et la désinfection, puis contaminer les vins. La cinétique de fixation de ce 2,4,6-TCA du vin au liège du bouchon n’est pas connue. Le travail présenté consiste à étudier les cinétiques de transfert du TCA par la réalisation d’essais de migration. La migration du TCA d’un vin contaminé vers un bouchon en liège naturel est étudiée de même que la migration du TCA d’un bouchon initialement contaminé vers le vin. Il est logique de penser que la migration est influencée par le niveau initial de contamination des bouchons, le type de liège, la préparation et la finition des bouchons ainsi que les conditions de bouchage, dont la pression interne, et la qualité de l’obturation. Aussi les bouchons d’essais sont parfaitement connus et décrits et les conditions de bouchage et d’obturation définis et contrôlés. Les essais de migration et de cinétique ont été conduits avec différentes conditions expérimentales, notamment la mise en œuvre de l’embouteillage sans utilisation de système de vide et avec une valeur de vide recommandée par le guide cetie nº 1.  Migration du TCA du bouchon vers le vin : un vin est sélectionné et analysé pour confirmation de sa neutralité par rapport au TCA. Des bouchons en liège naturel sont analysés par une méthode non destructive en ce qui concerne leur teneur en TCA. Des bouchons avec des concentrations connues en TCA sont sélectionnés et un traitement de surface classique du commerce, paraffine-silicone, est appliqué.  Migration du TCA du vin vers le bouchon : un vin est sélectionné, analysé et dopé avec des concentrations connues en TCA. Deux niveaux de contamination du vin ont été étudiés. Des bouchons en liège naturel sont analysés individuellement vis-à-vis de leur teneur en TCA et seuls les bouchons indemnes de contamination par le TCA sont sélectionnés. Ensuite un traitement de surface communément employé est appliqué. La mise en bouteilles et le bouchage sont faits selon les modalités décrites ci-dessus. Des analyses sur le vin et les bouchons sont faites périodiquement. Les analyses concernent le dosage du TCA dans le vin et dans la partie haute et basse du bouchon. A la suite du traitement des résultats, la cinétique de migration est déterminée pour chacune des modalités. Les premiers résultats sont obtenus deux mois après la mise en bouteille mais l’étude se poursuit dans le temps. Le travail présenté apportera des réponses sur la vitesse et le pourcentage de migration du 2,4,6-TCA du bouchon vers le vin ainsi que du vin vers le bouchon.  Les tests de contrôles qualité des lots de bouchons vis à-vis du risque d’altération des vins sont conduits selon les normes iso 20752 pour le dosage et iso 22308-1 pour le sensoriel. La présente étude permettra de valider les conditions de temps de contact préconisées dans ces normes. Les conclusions de ce travail pourront également être utiles dans la détermination des causes dans des problématiques de déviations organoleptiques attribuées au TCA et la résolution des conflits.