Exploring changes in browning kinetics, color, and antioxidants due to dealcoholization of wine

Abstract

The global consumer demand for low or non-alcoholic wine is growing steadily in recent years, driven by health concerns, religious beliefs, and personal taste preferences etc.. Consequently, the removal of alcohol from wine can significantly alter its chemical and sensory properties, including color, aroma, and taste, which make a significant challenge for consumer to accept these products. Ethanol plays a crucial role in various chemical reactions and interactions that contribute to the development of wine’s characteristics.  This research aimed to investigate the kinetic aspects of browning development (a420 nm) and its correlation with the reduction in ethanol concentration across white, red, and rosé wines. In addition, to understand the influence of ethanol on color stability, antioxidant capacity, and phenolic profile during the aging. Dealcoholized wines were produced at various ethanol concentrations using vacuum evaporation. Subsequently, these dealcoholized wine samples were stored under dark conditions at a constant temperature of 35±1°c for 28 days. Absorbance measurements (at 420 nm) were taken at regular time intervals over the 28-day period. In addition, color profiles (photolab 7600 uv-vis instrument), antioxidant capacity (abts assay), reducing power (frap assay), and phenolic profiles were studied at constant time intervals and compared with the original wines this study highlights the important finding into the effects of dealcoholization on wine composition, particularly focusing on the alteration in browning kinetics across varying alcohol content levels. Wines without ethanol exhibited the highest rates of browning, indicating a pronounced impact of alcohol removal on this chemical process. Furthermore, dealcoholization significantly influenced color stability post-ethanol removal. The antioxidant capacity and reducing power of the wines were notably affected by the reduction in ethanol concentration, underscoring the intricate interplay between ethanol and phenolic compounds. Importantly, dealcoholization induced substantial modifications in the phenolic profile of the wines, suggesting a nuanced restructuring of their chemical composition. The experimental findings expand the knowledge of the browning phenomenon, oxidation processes, and color stability, especially addressing the pinking issue in white wines post-ethanol removal.

Esplorazione dei cambiamenti nella cinetica di imbrunimento, nel colore e negli antiossidanti dovuti alla dealcolizzazione del vino 

La domanda globale dei consumatori per vino a basso o nullo contenuto alcolico è cresciuta costantemente negli ultimi anni, spinta da un’attenzione sempre maggiore a uno stile di vita salutare, dal credo religioso e dai gusti personali, e da altre motivazioni.  La problematica è alterazione delle proprietà chimiche e sensoriali del vino, dovuta ai processi di dealcolizzazione, come colore, aroma e sapore, creando problemi per il consumatore nell’accettare questi prodotti. Inoltre, l’etanolo svolge un ruolo cruciale in varie reazioni chimiche e interazioni che contribuiscono allo sviluppo delle caratteristiche del vino. Questa ricerca mirava a investigare gli aspetti cinetici dello sviluppo dell’imbrunimento (a420 nm) e la sua correlazione con la riduzione della concentrazione di etanolo nei vini bianchi, rossi e rosati. Inoltre, puntava a comprendere l’influenza dell’etanolo sulla stabilità del colore, la capacità antiossidante e il profilo fenolico durante l’invecchiamento. I vini dealcolizzati sono stati prodotti tramite la tecnica di evaporazione sotto-vuoto, in differenti concentrazioni di etanolo. Successivamente, i campioni di vino dealcolizzato sono stati conservati in condizioni di oscurità a una temperatura costante di 35 ± 1°c per 28 giorni. Le misurazioni di assorbanza (a 420 nm) sono state prese a intervalli regolari nel corso dei 28 giorni. Inoltre, i profili di colore (strumento photolab 7600 uv-vis), la capacità antiossidante (saggio abts), il potere riducente (saggio frap) e i profili fenolici sono stati studiati a intervalli di tempo costanti e confrontati con i vini originali. Questo studio vuole comprendere gli effetti della dealcolizzazione sulla composizione del vino, focalizzandosi in particolare sull’alterazione nella cinetica dell’imbrunimento attraverso diversi contenuti alcolici. I vini senza etanolo hanno mostrato i tassi più elevati di imbrunimento, indicando un impatto importante della rimozione dell’alcol su questo processo chimico. Inoltre, la dealcolizzazione ha influenzato significativamente la stabilità del colore dopo la rimozione dell’etanolo. La capacità antiossidante e il potere riducente dei vini sono stati notevolmente influenzati dalla riduzione della concentrazione di etanolo, sottolineando il rapporto tra etanolo e composti fenolici. In aggiunta, la dealcolizzazione ha indotto modifiche sostanziali nel profilo fenolico dei vini, suggerendo una ristrutturazione differente della loro composizione chimica. I risultati sperimentali aumentano la conoscenza del fenomeno dell’imbrunimento, dei processi di ossidazione e della stabilità del colore, affrontando anche il problema del “pinking” nei vini bianchi dopo la rimozione dell’etanolo.

Untersuchung zur veränderungen der bräunungskinetik, der farbe und der antioxidantien durch die entalkoholisierung von wein

Die nachfrage nach alkoholarmem oder alkoholfreiem wein ist weltweit in den letzten jahren stetig gestiegen, was auf gesundheitliche bedenken, religiöse überzeugungen und persönliche geschmacksvorlieben usw. Zurückzuführen ist. Die alkoholreduktion beim wein kann seine chemischen und sensorischen eigenschaften, einschließlich farbe, aroma und geschmack, erheblich verändern, was für die verbraucher eine große herausforderung darstellt, diese produkte zu akzeptieren. Ethanol spielt eine entscheidende rolle bei verschiedenen chemischen reaktionen und wechselwirkungen, die zur entwicklung und alterung der weine beitragen.  Ziel dieser untersuchung war es, die kinetischen aspekte der bräunungsentwicklung (a420 nm) und ihre korrelation mit der verringerung der ethanolkonzentration bei weiß-, rot- und roséweinen zu untersuchen. Darüber hinaus sollte der einfluss von ethanol auf die farbstabilität, die antioxidative kapazität und das phenolische profil während der alterung untersucht werden.  Es wurden entalkoholisierte weine mit verschiedenen ethanolkonzentrationen durch vakuumverdampfung hergestellt. Anschließend wurden diese entalkoholisierten weinproben 28 tage lang unter dunklen bedingungen bei einer konstanten temperatur von 35±1°c gelagert. Die absorptionsmessungen (bei 420 nm) wurden in regelmäßigen abständen über den zeitraum von 28 tagen durchgeführt. Außerdem wurden farbprofile (photolab 7600 uv-vis-gerät), die antioxidative kapazität (abts-assay), die reduktionskraft (frap-assay) und die phenolischen profile in konstanten zeitabständen untersucht und mit den ursprünglichen weinen verglichen. Diese studie unterstreicht die wichtigen erkenntnisse über die auswirkungen der entalkoholisierung auf die zusammensetzung des weines. Der schwerpunkt liegt dabei auf der veränderung der bräunungskinetik bei unterschiedlichen alkoholgehalten. Weine ohne ethanol wiesen die höchsten bräunungsraten auf, was auf einen ausgeprägten einfluss des alkoholentzugs auf diesen chemischen prozess hinweist. Außerdem beeinflusste die entalkoholisierung die farbstabilität nach dem ethanolentzug erheblich. Die antioxidative kapazität und das reduktionsvermögen der weine wurden durch die verringerung der ethanolkonzentration deutlich beeinträchtigt, was das komplizierte zusammenspiel zwischen ethanol und phenolischen verbindungen unterstreicht. Wichtig ist, dass die entalkoholisierung zu erheblichen veränderungen im phenolischen profil der weine führte, was auf eine nuancierte umstrukturierung ihrer chemischen zusammensetzung hindeutet. Die experimentellen ergebnisse erweitern das wissen über das phänomen der bräunung, die oxidationsprozesse und die farbstabilität, wobei insbesondere das problem der rosafärbung in weißweinen nach dem ethanolentzug angesprochen wird.