A survey on the rotundone content of 18 grape varieties sourced from a germplasm 

Abstract

Rotundone, the pepper aroma compound, has been detected in wines made from a large number of grape varieties. However, given the fact that analyzed wines were sourced from different winegrowing regions and seasons, made using different winemaking techniques and at different scales, it remains difficult to assess the real variety potential to produce rotundone. In order to compare the rotundone concentrations in several grape varieties with a maximum number of fixed variables, a survey was conducted in 2021 on 18 cultivars grown in a germplasm collection from the southwest of france. For each variety, phenological and climatic data were collected and the severity of bunch rot (botrytis cinerea) was assessed. The rotundone concentration was directly determined in grapes collected 40 days after veraison. A multi-step sample preparation (spe-spme) coupled with gas chromatography-ion trap mass spectrometry (gc-itms) method was developed for the study. It showed a good linearity (r2=0,9989), repeatability (<9%) and a satisfactory limit of detection (∼10 ng/kg) in grapes. Surprisingly, rotundone was only detected in 5 varieties. Significant concentrations were expected for some grape varieties such as grüner veltliner b where the presence of rotundone has already been reported. This lack of detection could be the consequence of the early character of this variety and the warmer climatic conditions observed in our experimental conditions, compared to its usual growing area in austria or in the north-east of italy. The fact that the samples were collected relatively early, before reaching the rotundone accumulation plateau to prevent the high risk of bunch rot during this rainy and late season, could also explain the overall low rotundone levels observed. Though the identification of rotundone was expected in duras n, syrah n, fer n and tardif n, the ability of grenache n to produce rotundone had never been documented before. This grape variety is usually grown in wine regions with a mediterranean climate, under warmer conditions not favourable to rotundone accumulation. In accordance with previous findings, the climatic variables that best explain rotundone for the 5 varieties in which this compound has been detected and 2 other varieties in which it has been previously identified were average temperatures over the bloom – harvest (r = -0.853) and veraison – harvest (r = -0.851) periods, evapotranspiration between veraison and harvest (r = -0.792) and cumulative rainfall between bloom and harvest (r = 0.757) . This work suggests the existence of interactions between the genotype and the environment. The production of rotundone for a given genotype appears to be conditional on the presence of the appropriated enzymatic equipment and favourable environmental conditions.

Un estudio sobre el contenido en rotundona de 18 variedades de uva procedentes de una colección genética

La rotundona, el compuesto aromático responsable de las notas a pimienta negra en los vinos, se ha detectado en un gran número de variedades de uva. Sin embargo, dado que los vinos analizados procedían de regiones y cosechas distintas, se elaboraron utilizando diferentes técnicas de vinificación y a diferentes escalas, sigue siendo difícil evaluar el potencial real de la variedad para producir rotundona. Para comparar las concentraciones de rotundona en varias variedades de uva con un número máximo de variables fijas, en 2021 se realizó una encuesta en 18 cultivares cultivados en una colección de germoplasma del suroeste de francia. Para cada variedad se recolectaron datos fenológicos y climáticos y se evaluó la severidad de la infección por botrytis cinerea. La concentración de rotundona se determinó directamente en uvas recolectadas 40 días después del envero. Para el estudio se desarrolló una preparación de muestras en varios pasos (spe-spme) junto con un método de cromatografía de gases y espectrometría de masas de trampa de iones (gc-itms). Mostró una buena linealidad (r2=0,9989), repetibilidad (<9%) y un límite de detección satisfactorio (~10 ng/kg) en uvas. Sorprendentemente, la rotundona sólo se detectó en cinco variedades. Se esperaban concentraciones significativas para algunas variedades de uva como grüner veltliner b, donde ya se ha informado de la presencia de rotundona. Esta falta de detección podría ser consecuencia del carácter precoz de esta variedad y de las condiciones climáticas más cálidas observadas en nuestras condiciones experimentales, en comparación con su zona de cultivo habitual en austria o en el noreste de italia. El hecho de que las muestras se recolectaran relativamente temprano, antes de alcanzar la meseta de acumulación de rotundona para evitar el alto riesgo de degradación del estado sanitario durante este año lluvioso y tarde, también podría explicar los bajos niveles generales de rotundona observados. Aunque se esperaba la identificación de rotundona en duras n, syrah n, fer n y tardif n, la capacidad de la garnacha n para producir rotundona nunca antes se había documentado. Esta variedad de uva se cultiva habitualmente en regiones vitivinícolas de clima mediterráneo, en condiciones más cálidas que no favorecen la acumulación de rotundona. De acuerdo con previas investigaciones, las variables climáticas que mejor explican la rotundona para las 5 variedades en las que se ha detectado este compuesto y otras 2 variedades en las que se ha identificado previamente fueron las temperaturas medias durante la floración y la vendimia (r = -0,853) y el envero y la vendimia (r = -0,851), la evapotranspiración entre el envero y la vendimia (r = -0,792) y el total de precipitación entre la floración y la vendimia (r = 0,757). Este trabajo sugiere la existencia de interacciones entre el genotipo y el medio ambiente. La producción de rotundona para un genotipo determinado parece estar condicionada a la presencia del equipo enzimático apropiado y de condiciones ambientales favorables.

Étude de la teneur en rotundone de 18 cépages implantés dans un conservatoire de ressources génétiques 

La rotundone, le composé aromatique associé aux notes de poivre noir dans les vins, a été détectée dans un grand nombre de cépages. Cependant, étant donné que les échantillons analysés proviennent de régions viticoles et de millésimes différents, qu’ils élaborés selon des techniques de vinification et à des échelles distinctes, il est difficile d’évaluer le potentiel réel des cépages à produire de la rotundone. Afin de comparer les concentrations de rotundone dans plusieurs cépages avec un maximum de variables figées, une étude a été menée en 2021 sur 18 variétés cultivées au sein d’une collection de ressources génétiques située dans le sud-ouest de la france. Pour chaque variété, des données phénologiques et climatiques ont été collectées et l’intensité des dégâts associés à botrytis cinerea a été évaluée. La concentration en rotundone a été déterminée directement dans les raisins récoltés 40 jours après la véraison. Une méthode reposant sur un échantillonnage en plusieurs étapes (spe-spme) et une analyse par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse à piège d’ions (gc-itms) a été développée pour cette étude. Cette méthode a démontré une bonne linéarité (r2=0,9989), une répétabilité (<9%) et une limite de détection satisfaisante (∼10 ng/kg) dans les raisins. Etonnamment, la rotundone n’a pu être détectée que dans 5 variétés. Des concentrations significatives étaient attendues pour certains cépages comme le grüner veltliner b où la présence de la rotundone a déjà été rapportée. Cette absence de détection pourrait être la conséquence du caractère précoce de cette variété et des conditions climatiques plus chaudes observées dans nos conditions expérimentales, en comparaison avec sa zone habituelle de culture en autriche ou dans le nord-est de l’italie. Le fait que les échantillons aient été collectés relativement tôt, avant d’atteindre le plateau d’accumulation de rotundone afin d’éviter les risques élevés de détérioration de l’état sanitaire lors de ce millésime particulièrement pluvieux et tardif , pourrait également expliquer les faibles niveaux de rotundone globalement observés. Si l’identification de la rotundone était attendue dans le duras n, la syrah n, le fer n et le tardif n, la capacité du grenache n à produire de la rotundone n’avait jamais été documentée auparavant. Ce cépage est généralement cultivé dans les régions viticoles au climat méditerranéen, dans des conditions plus chaudes a priori peu favorables à l’accumulation de rotundone. De manière cohérente avec des observations précédentes, les variables climatiques qui permettent le mieux d’expliquer la rotundone pour les 5 variétés dans lesquelles ce composé a été détecté et 2 autres variétés dans lesquelles la rotundone a été identifiée précédemment sont les températures moyennes sur les périodes  floraison – récolte (r = -0,853) et véraison – récolte (r = -0,851), l’évapotranspiration entre la véraison et la récolte (r = -0,792) et le cumul de précipitations entre la floraison et la récolte (r = 0,757) . Ces travaux suggèrent l’existence d’interactions entre le génotype et l’environnement. La production de rotundone pour un génotype donné semble conditionnée à la présence du bon équipement enzymatique et à de conditions environnementales favorables.