Alternative methods to evaluate the pinking susceptibility of white wines: derivative spectroscopy and ciel*a*b* colour analysis

Abstract

Pinking describes the appearance of a salmon-red blush in white bottled wines produced exclusively from white grape varieties. It is understood as an undesirable chromatic phenomenon by both wine consumers and the industry. Nowadays, there are no treatments to fully reverse pinking once it occurs. Partial reversion has been shown after exposure of pinked wine to ultraviolet (uv) light. Therefore, preventing pinking appearance is now the best approach. Methods for measuring the susceptibility of white wines to pinking have been developed and widely used. A method based on the measurement of the optical density at 500 nm of a wine treated with hydrogen peroxide was proposed by simpson. As reported by simpson, these conditions also lead to an increase in the signal at 420 nm, commonly used to evaluate another chromatic phenomenon typical of white wines: browning. Considering that the exposure of wine to marked oxidative conditions generally results in an increase in both optical densities, possible errors in the interpretation the results may occur. Simpson also presented a solution to this problem by extrapolating a baseline and measuring the difference in optical density at 500 nm and the baseline value at the same wavelength after forced oxidation. Derivative spectroscopy can be a solution to cope with this difficulty. The value of the signal in derivative spectroscopy depends on the shape of the basic spectrum. For sharp peaks, the signal after differentiation increases with the derivative order, contrary to flat peaks, for which the signal decreases. The ratio of signals is inversely proportional to the ratio of peak half-width in an order equal to that of the derivative. This allows exposing a small sharp peak overlapped by a flat, even intense band from the total basic spectrum. On the other hand, the ciel*a*b* colour space is the standard international organisation of vine and wine (oiv) method for determining the chromatic characteristics of wine. This method allows the reproduction of the visual sensation of colour perceived by observers using three chromaticity coordinates: lightness (l*), red/green colour component (a*), and blue/yellow colour component (b*). Compared to classical optical density, ciel*a*b* parameters offer a more precise description of wine colour. The purpose of this work is to critically evaluate alternative methods for evaluating the pinking susceptibility of white wines including the use of derivative spectroscopy for eliminating the brown background in the visible spectra and the ciel*a*b* colour space for measuring the increase in the red (a*) component induced by forced oxidation. The results showed that the amplitude of the first derivative spectra in the 450–550 nm range has a good correlation with the values obtained by subtracting the extrapolate background at 500 nm (r2 = 0.927); therefore, first derivative spectroscopy seems to be a more straightforward approach for eliminating the background problem that occurs in this method. The ciel*a*b* method using the a* value after oxidation seems to be the most appropriate method to measure the pinking susceptibility of white wines, showing a very good correlation with the amplitude of the first derivative spectra. The pink colouration visualisation is linearly related to the b* value of the white wine, showing that no universal cut-off value for predicting the pink visualisation should be used. Second derivative spectra allow the observation of the formation of different chromophores in wines after induced oxidation.

Funding this research was funded by the portuguese foundation for science and technology (fct) under the scope of the funding to the cq-vr (uidb/00616/2020 and uidp/00616/2020). Https://doi.org/10.54499/uidp/00616/2020.

Alternative methoden zur bewertung der anfälligkeit von weißweinen für pinking: derivatspektroskopie und cielab*-farbanalyse

Pinking beschreibt das erscheinen eines lachsroten farbtons in weiß abgefüllten weinen, die ausschließlich aus weißen rebsorten hergestellt werden. Sowohl von weinkonsumenten als auch von der branche wird es als unerwünschtes chromatisches phänomen angesehen. Heutzutage gibt es keine behandlungen, um pinking vollständig rückgängig zu machen, wenn es einmal auftritt. Teilweise umkehr wurde nach der exposition von rosa gefärbtem wein gegenüber ultraviolettem (uv) licht gezeigt. Daher ist die verhinderung des erscheinens von pinking jetzt der beste ansatz. Methoden zur messung der anfälligkeit von weißweinen für pinking wurden entwickelt und weit verbreitet eingesetzt. Eine methode, die auf der messung der optischen dichte bei 500 nm eines mit wasserstoffperoxid behandelten weins basiert, wurde von simpson vorgeschlagen. Wie von simpson berichtet, führen diese bedingungen auch zu einer zunahme des signals bei 420 nm, das üblicherweise zur bewertung eines anderen chromatischen phänomens typisch für weißweine verwendet wird: bräunung. Angesichts der tatsache, dass die exposition von wein gegenüber starken oxidativen bedingungen im allgemeinen zu einer zunahme beider optischer dichten führt, können mögliche fehler bei der interpretation der ergebnisse auftreten. Simpson präsentierte auch eine lösung für dieses problem, indem er eine basislinie extrapolierte und den unterschied in der optischen dichte bei 500 nm und dem baselinewert bei derselben wellenlänge nach erzwungener oxidation maß. Die derivatspektroskopie kann eine lösung sein, um mit dieser schwierigkeit umzugehen. Der wert des signals in der derivatspektroskopie hängt von der form des grundspektrums ab. Bei scharfen peaks nimmt das signal nach der differentiation mit der ableitungsordnung zu, im gegensatz zu flachen peaks, bei denen das signal abnimmt. Das verhältnis der signale ist umgekehrt proportional zum verhältnis der halbwertsbreite des peaks in einer ordnung, die der der ableitung entspricht. Dies ermöglicht es, einen kleinen scharfen peak freizulegen, der von einem flachen, sogar intensiven band aus dem gesamten grundspektrum überlagert wird. Andererseits ist der cielab*-farbraum die standardmethode der internationalen organisation für rebe und wein (oiv) zur bestimmung der chromatischen eigenschaften von wein. Diese methode ermöglicht die wiedergabe der visuellen farbwahrnehmung durch beobachter unter verwendung von drei chromatischen koordinaten: helligkeit (l*), rot/grün-farbkomponente (a*) und blau/gelb-farbkomponente (b*). Im vergleich zur klassischen optischen dichte bieten die parameter von cielab* eine präzisere beschreibung der weinfarbe. Der zweck dieser arbeit ist es, alternative methoden zur bewertung der anfälligkeit von weißweinen für pinking kritisch zu bewerten, einschließlich der verwendung von derivatspektroskopie zur eliminierung des braunen hintergrunds in den sichtbaren spektren und des cielab*-farbraums zur messung der zunahme der roten (a*)-komponente durch erzwungene oxidation. Die ergebnisse zeigten, dass die amplitude der ersten ableitungsspektren im bereich von 450–550 nm eine gute korrelation mit den werten aufweist, die durch subtraktion des extrapolierten hintergrunds bei 500 nm erhalten wurden (r2 = 0,927); daher scheint die derivatspektroskopie der ersten ableitung ein geradlinigerer ansatz zur beseitigung des hintergrundproblems zu sein, das bei dieser methode auftritt. Die cielab*-methode unter verwendung des a*-werts nach der oxidation scheint die geeignetste methode zur messung der anfälligkeit von weißweinen für pinking zu sein, da sie eine sehr gute korrelation mit der amplitude der ersten ableitungsspektren aufweist. Die visuelle pinkfärbung steht linear im zusammenhang mit dem b*-wert des weißweins, was zeigt, dass kein universeller grenzwert für die vorhersage der pinkfärbung verwendet werden sollte. Zweite ableitungsspektren ermöglichen die beobachtung der bildung verschiedener chromophore in weinen nach induzierter oxidation.

Finanzierung diese forschung wurde von der portugiesischen stiftung für wissenschaft und technologie (fundação para a ciência e tecnologia – fct) im rahmen der finanzierung für das cq-vr (uidb/00616/2020 und uidp/00616/2020) gefördert. Https://doi.org/10.54499/uidp/00616/2020.

Méthodes alternatives pour évaluer la sensibilité au rosissement oxydatif des vins blancs : spectroscopie dérivée et analyse de couleur ciel*a*b*

Rosissement oxydatif décrit l’apparition d’un fard à joues rouge saumon dans les vins blancs en bouteille produits exclusivement à partir de cépages blancs. Il est considéré comme un phénomène chromatique indésirable à la fois par les consommateurs de vin et par l’industrie. De nos jours, il n’existe aucun traitement pour inverser complètement le rosissement une fois qu’il se produit. Une réversion partielle a été démontrée après l’exposition du vin rosé à la lumière ultraviolette (uv). Par conséquent, la prévention de l’apparition du rosissement est maintenant la meilleure approche. Des méthodes de mesure de la sensibilité des vins blancs au rosissement ont été développées et largement utilisées. Une méthode basée sur la mesure de la densité optique à 500 nm d’un vin traité au peroxyde d’hydrogène a été proposée par simpson. Comme le rapporte simpson, ces conditions conduisent également à une augmentation du signal à 420 nm, couramment utilisé pour évaluer un autre phénomène chromatique typique des vins blancs : le brunissement. Etant donné que l’exposition du vin à des conditions oxydatives marquées entraîne généralement une augmentation des deux densités optiques, d’éventuelles erreurs dans l’interprétation des résultats peuvent se produire. Simpson a également présenté une solution à ce problème en extrapolant une ligne de base et en mesurant la différence de densité optique à 500 nm et la valeur de base à la même longueur d’onde après oxydation forcée. La spectroscopie dérivée peut être une solution pour faire face à cette difficulté. La valeur du signal en spectroscopie dérivée dépend de la forme du spectre de base. Pour les pics aigus, le signal après différenciation augmente avec l’ordre des dérivées, contrairement aux pics plats, pour lesquels le signal diminue. Le rapport des signaux est inversement proportionnel au rapport de la demi-largeur de crête dans un ordre égal à celui de la dérivée. Cela permet d’exposer un petit pic aigu chevauché par une bande plate, voire intense, du spectre de base total. D’autre part, l’espace colorimétrique ciel*a*b* est la méthode standard de l’organisation internationale de la vigne et du vin (oiv) pour déterminer les caractéristiques chromatiques du vin. Cette méthode permet de reproduire la sensation visuelle de couleur perçue par les observateurs à l’aide de trois coordonnées chromatiques : la luminosité (l*), la composante de couleur rouge/vert (a*) et la composante de couleur bleu/jaune (b*). Par rapport à la densité optique classique, les paramètres ciel*a*b* offrent une description plus précise de la couleur du vin. L’objectif de ce travail est d’évaluer de manière critique des méthodes alternatives pour évaluer la susceptibilité au rosissement oxydatif des vins blancs, y compris l’utilisation de la spectroscopie dérivée pour éliminer le fond brun dans les spectres visibles et de l’espace colorimétrique ciel*a*b* pour mesurer l’augmentation de la composante rouge (a*) induite par l’oxydation forcée. Les résultats ont montré que l’amplitude des spectres de dérivée première dans la gamme 450-550 nm a une bonne corrélation avec les valeurs obtenues en soustrayant le bruit de fond extrapolé à 500 nm (r2 = 0,927) ; par conséquent, la spectroscopie dérivée première semble être une approche plus simple pour éliminer le problème de fond qui se produit dans cette méthode. La méthode ciel*a*b* utilisant la valeur a* après oxydation semble être la méthode la plus appropriée pour mesurer la susceptibilité au rosissement oxydatif des vins blancs, montrant une très bonne corrélation avec l’amplitude des spectres de dérivée première. La visualisation de la coloration rose est liée linéairement à la valeur b* du vin blanc, ce qui montre qu’aucune valeur seuil universelle pour prédire la visualisation rose ne doit être utilisée. Les spectres de dérivée seconde permettent d’observer la formation de différents chromophores chez les vins après oxydation induite.

Financement cette recherche a été financée par la fondation portugaise pour la science et la technologie (fct) dans le cadre du financement accordé au cq-vr (uidb/00616/2020 et uidp/00616/2020). Https://doi.org/10.54499/uidp/00616/2020.