Evaluation of grape and wine quality parameters of Agiorgitiko (Vitis vinifera K. cv.) cultivar qrown in Nemea

Abstract

Agiorgitiko (Vitis vinifera) is an indigenous Greek red grape variety, cultivated almost exclusively in Nemea, the most important vine-growing region of Southern Greece. Due to the uniqueness of the grape variety and its limited cultivation, there is lack of published information concerning its grape and wine chemical composition. The aim of this study is to record and evaluate the chemical composition of grapes of selected vineyards of Agiorgitiko and investigate associations between grape analytical parameters and the quality of the produced wine. For this purpose, representative grapes were harvested and vinified from fourteen commercial vineyards from different sub-regions of Nemea for three consecutive years. A number of chemical analyses were performed in both grape samples and produced wines followed by wine sensory evaluation by experienced panel. Chemical analyses of phenolic content and composition showed that Agiorgitiko is a variety rich in anthocyanins and the importance of seed/skins ratio to final wine composition was highlighted. Proanthocyanidin analysis confirmed that Agiorgitiko is a low astringency variety as indicated by the low mean degree of polymerization (mDp), low percentage of galloylation (% G) and abundance of (-)-epigallocatechin (EGC) units. However, a possible connection between grape and the corresponding wine proanthocyanidin composition was not observed. Amino acid and nitrogen analysis showed that the majority of samples presented a deficiency in yeast assimilable nitrogen required for successful wine fermentation according to the literature. None of the samples had ammonia content more than 2 mg/lt. In all analyses performed a strong vintage effect was evident verifying that climatic conditions and cultivar are more likely the most important parameters affecting grape and wine chemical composition. Differences were reported only among the values of individual vineyards and not among sub regions, depicting the great variations that exist in the different sub regions of Nemea.From the analyses performed eight grape parameters were defined by the oenologist experts participating in the experiment, as indicators of wine quality: total soluble solids, pH, berry volume, botrytis infection, grape seed colorization, anthocyanin extractability, optical density (OD 520) and skin phenolics (Dpell). Furthermore, the knowledge of the experts was utilized in order to evaluate the importance of each parameter applying linguistic weights to each individual parameter. A fuzzy logic multi criteria decision making (FMCDM) system was created and these parameters were used as inputs and the result of the system (output) was the score corresponding to wine quality. The produced wines were sensory evaluated by an experienced and trained panel. The ranking of the vineyards, according to the tasting panel, was compared to the ranking made by the tool and the results showed high general agreement between them, suggesting that the latter was able to model expert knowledge successfully. According to the results, the fuzzy logic multi criteria decision making tool could allow the incorporation of grape quality parameters at harvest into a single index providing grape growers and wine producers with a valuable tool for classifying wine quality. The exceptions observed are related to parameters that even though are important for wine quality is unfeasible to include them into the FMCDM system (e.g. characteristic volatile compounds) and/or attributes not adequately represented in the tasting sheet (e.g. astringency). Our future work aims to modify the FMCDM system optimizing the representation of wine quality of Agiorgitiko and adapt the system to other Greek and international grape varieties (e.g. Xinomavro).

Το Αγιωργίτικο (Vitis vinifera) είναι μία ελληνική ερυθρή ποικιλία αμπέλου που καλλιεργείται σχεδόν αποκλειστικά στην περιοχή της Νεμέας, την πιο σημαντική αμπελοπαραγωγική περιοχή της Νοτίου Ελλάδας. Λόγω της σπανιότητας της ποικιλίας και της περιορισμένης της καλλιέργειας, υπάρχει έλλειψη δημοσιευμένων επιστημονικών ερευνών σχετικά με την σύσταση του γλεύκους και των οίνων της ποικιλίας. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η καταγραφή και αξιολόγηση της χημικής σύστασης σταφυλιών Αγιωργίτικου προερχόμενων από επιλεγμένους αμπελώνες και η σύνδεσή της με την τελική ποιότητα των παραγόμενων αντίστοιχων οίνων. Για τον σκοπό αυτό, αντιπροσωπευτικά δείγματα σταφυλιών συλλέχθηκαν και οινοποιήθηκαν από δεκατέσσερις αμπελώνες από διαφορετικές υποζώνες της περιοχής της Νεμέας, για τρία συναπτά έτη. Εκτενείς χημικές αναλύσεις έγιναν τόσο στα σταφύλια όσο και στους παραγόμενους οίνους και στην συνέχεια οι οίνοι εξετάστηκαν οργανοληπτικά από έμπειρο πάνελ γευσιγνωστών. Αρχικά στα δείγματα σταφυλιών έγιναν όλες οι κλασικές αναλύσεις (σακχαροπεριεκτικότητα, οξύτητα κτλ) και καταγράφηκαν τα χαρακτηριστικά των ραγών (μέγεθος, βάρος, χρωματισμός γιγάρτων κτλ). Στην συνέχεια ακολούθησε προσδιορισμός των φαινολικών συστατικών τόσο με φασματοφωτομετρικές μεθόδους (DMAC, Folin-Ciocalteau, BSA κτλ) όσο και με ανάλυση με Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης (HPLC). Επίσης πραγματοποιήθηκε μελέτη της χημικής δομής των προανθοκυανιδιών (ΠΑ) μετά από εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες και αντίδραση με φλωρογλουκινόλη με HPLC και ανιχνευτή μάζας (MS). Τέλος στο γλεύκος που προέκυψε από την έκθλιψη πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός αζώτου με την χρήση φασματοφωτομέτρου (μέθοδος ΝΟΡΑ) και μεμονωμένων αμινοξέων με τη χρήση Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης (HPLC). Στους παραγόμενους αντίστοιχους οίνους εκτός των παραπάνω χημικών αναλύσεων πραγματοποιήθηκε επιπλέον οργανοληπτική αξιολόγηση από έμπειρους δοκιμαστές με απώτερο στόχο την αξιολόγηση της τελικής τους ποιότητα. Η επίδραση των καιρικών συνθηκών κατά την εποχή του τρυγητού ήταν εμφανής στην φαινολική σύσταση των ραγών όπως αυτή εκτιμήθηκε με τις φασματοφωτομετρικές αναλύσεις, Το 2013 παρατηρήθηκε το χαμηλότερο φαινολικό δυναμικό ενώ το 2012 το υψηλότερο. Παράλληλα δεν παρατηρήθηκε επίδραση του βάρους των ραγών στο φαινολικό δυναμικό των σταφυλιών όσο και στην περιεκτικότητα σε ανθοκυάνες (εκφρασμένα ως mg/100 g φρέσκου βάρους) ενώ υπογραμμίστηκε η σημασία της αναλογίας μεταξύ φαινολικών συστατικών φλοιών / γιγάρτων και η επίδραση της στο συνολικό δυναμικό της ποικιλίας. Ο προσδιορισμός των ανθοκυανών επιβεβαίωσε την μεγάλη περιεκτικότητα της ποικιλίας σε ανθοκυάνες ενώ η ανάλυση των προανθοκυανιδινών η οποία πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά έδωσε πληροφορίες σχετικές με την χημική τους δομή (μέσος βαθμός πολυμερισμού, ποσοστό εστεροποίησης με γαλλικό οξύ και το ποσοστό των προδελφινιδινών) η οποία έχει άμεση συσχέτιση με την αίσθηση του στυφού και την γεύση του πικρού των οίνων. Η επικρατέστερη υποομάδα προανθοκυανιδινών ήταν η (-)-επικατεχίνη και η (-)-επιγαλλοκατεχίνη τόσο στους φλοιούς όσο και στα γίγαρτα των ραγών. Οι προανθοκυανιδίνες των γιγάρτων ήταν σε μεγαλύτερο ποσοστό εστεροποιημένες με γαλλικό οξύ και πολυμερισμένες έναντι των ΠΑ των φλοιών. Αν και η σύσταση των προανθοκυανιδινών των φλοιών ήταν παρόμοια με την σύσταση των προανθοκυανιδινών των οίνων, δεν αποδείχθηκε ποσοτική σχέση μεταξύ τους. Οι κλιματολογικές συνθήκες φάνηκαν να επηρεάζουν τις ΠΑ των φλοιών ενώ το υψόμετρο τις ΠΑ των γιγάρτων. Η χαμηλές τιμές μέσου βαθμού πολυμερισμού και εστεροποίησης των ΠΑ με γαλλικό οξύ, συνδυαζόμενες με την υψηλή περιεκτικότητα των εκχυλισμάτων σε (-)-επιγαλλοκατεχίνη, σχετίζεται πιθανώς με την χαμηλή αίσθηση στυφού που χαρακτηρίζει την ποικιλία Αγιωργίτικο. Τέλος, οι αναλύσεις αζώτου και επιμέρους αμινοξέων φανέρωσαν την έλλειψη αζώτου στην συντριπτική πλειοψηφία των δειγμάτων χωρίς να είναι δυνατόν να προσδιοριστεί αν οφείλεται στην ποικιλία ή στις καλλιεργητικές πρακτικές. Κανένα από τα δείγματα δεν περιείχε αμμωνιακό άζωτο σε συγκέντρωση μεγαλύτερη από 2 mg/L. Τα αμινοξέα με την μεγαλύτερη συγκέντρωση σε φθίνουσα σειρά ήταν η αργινίνη, η προλίνη, η γλουταμίνη και το γλουταμικό οξύ. Βάσει του λόγου αργινίνης/προλίνης, η ποικιλία Αγιωργίτικο είναι σύμφωνα με την βιβλιογραφία ασθενής ή ουδέτερος συσσωρευτής αργινίνης. Επίσης παρατηρήθηκε αυξητική τάση της συγκέντρωσης συγκεκριμένων αμινοξέων με την αύξηση της θερμοκρασίας ενώ το αντίστροφο παρατηρήθηκε με την βροχόπτωση. Οι κλιματικές συνθήκες και η ποικιλία είναι οι πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την περιεκτικότητα των σταφυλιών σε αμινοξέα. Σε όλες τις περιπτώσεις διαφοροποιήσεις παρατηρήθηκαν μεταξύ αμπελώνων και όχι μεταξύ των επιμέρους υπο-περιοχών της περιοχής της Νεμέας. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων των οίνων στις περισσότερες περιπτώσεις συμφώνησαν με τα αποτελεσμάτων των αναλύσεων των σταφυλιών. Καθώς η ποιότητα των οίνων είναι αποτέλεσμα πολλών παραμέτρων, σκοπός της έρευνας στην συνέχεια ήταν η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου και απλού στην χρήση εργαλείου βασισμένο στην λήψη αποφάσεων με την βοήθεια πολύ-κριτηριακής ανάλυσης ασαφούς λογικής, μέσω της οποίας θα είναι εφικτό, να κατηγοριοποιηθεί αντικειμενικά η ποιότητα των οίνων μέσω επιλεγμένων χαρακτηριστικών των σταφυλιών. Ο λόγος που επιλέχθηκαν τα συστήματα ασαφούς λογικής είναι διότι εφαρμόζονται με επιτυχία στην ομαδοποίηση πολλαπλών δεδομένων τα οποία στην συνέχεια μπορούν να τροφοδοτήσουν συστήματα πολλαπλών επιλογών. Οι παράμετροι σακχαροπεριεκτικότητα, pH, όγκος ράγας, προσβολή από βοτρύτη, χρωματισμός των γιγάρτων, εκχυλισματικότητα ανθοκυανών, οπτική πυκνότητα (OD520) και φαινολικά των φλοιών (dpell) προσδιορίστηκαν κατά τον τρυγητό και τα μεγέθη εισήχθησαν στο εργαλείο πρόγνωσης ποιότητας. Τα σταφύλια οινοποιήθηκαν και οι παραγόμενοι οίνοι εξετάστηκαν οργανοληπτικά από εκπαιδευμένο πάνελ γευσιγνωστών. Στην συνέχεια η σειρά κατάταξης των αμπελώνων σύμφωνα με το `εργαλείο πρόγνωσης` συγκρίθηκε με την σειρά κατάταξης σύμφωνα με την οργανοληπτική αξιολόγηση και τα αποτελέσματα έδειξαν μεγάλο βαθμό συμφωνίας προτείνοντας ότι είναι εφικτή σε μεγάλο βαθμό η πρόγνωση ποιότητας από τους επιμέρους δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν στο `μοντέλο`. Αδυναμίες παρατηρήθηκαν αλλά με βελτίωση της μεθόδου και μικρές τροποποιήσεις θα μπορούσε να αυξηθεί περαιτέρω ο βαθμός συμφωνίας.