Recherches sur les bases moléculaires de la saveur sucrée des vins secs : approches analytique et sensorielle, Reserach on molecular bases of sweetness in dry wines : analytical and sensorial approaches

De
Publié par

Sous la direction de Denis Dubourdieu
Thèse soutenue le 15 décembre 2010: Bordeaux 2
La saveur sucrée est à l’origine de l’équilibre gustatif des vins secs. On observe uneaugmentation de son intensité au cours de la macération post-fermentaire et de l’élevage enbarrique. Nous montrons que ces phénomènes sont respectivement liés à la libération depeptides de la levure et de composés non-volatils du bois de chêne dans les vins.Le rôle de la protéine Hsp12 de S. cerevisae sur le gain de sucrosité est établi enutilisant des techniques de biologie moléculaire et d’analyse sensorielle.Le développement d’un couplage chromatographie de partage centrifuge –gustatométrie permet de fractionner un extrait de bois de chêne et de purifier plusieurscomposés sapides. L’utilisation de la LC-FT/MS et de la RMN nous a permis d’identifierquatre nouvelles molécules, appelées quercotriterpénosides (QTT), deux d’entre elles (QTTI et III) possédant une saveur douce. Les seuils de perception du QTT I et d’un lignane amer,le lyonirésinol, sont respectivement 590 μg/L et 1.52 mg/L.La mise au point d’une méthode de quantification de ces composés en LC-FT/MS nous apermis de démontrer l’impact organoleptique du lyonirésinol dans les vins.Il est probable que les QTT I et III contribuent, directement ou indirectement, au gain desucrosité conféré par le bois de chêne.
-Sucrosité
-Amertume
-Vins secs
-Autolyse des levures
-Lyonirésinol
-Triterpènes
-Quercotriterpénosides
-Lc-ft/ms
-Rmn
Sweetness contributes to the balance in taste of dry wines. An increase in sweet taste isobservable during post-fermentation maceration and oak-barrel aging. We have revealed thatthese phenomena are respectively due to the release in wines of yeast peptides and nonvolatileoak wood compounds.The role of Hsp12 protein from S.cerevisae on the increase in sweetness is establishedwith both molecular biology and sensorial analysis techniques.The development of a method coupling centrifugal partition chromatography andgustatometry has enabled us to fractionate an oak-wood extract and to purify several sapidcompounds. Thanks to both the LC-FTMS and the NMR spectroscopy methods, we havehighlighted four new molecules, called quercotriterpenosides (QTT), out of which QTT Iand III are responsible for a sweet taste. The perception thresholds of QTT I and a bitterlignan, lyoniresinol, are respectively 590 μg/L and 1.52 mg/L.LC-FT/MS method has been used to develop a quantification method for these compoundsand we have demonstrated the organoleptic impact of lyoniresinol in wines.QTT I and III are likely to contribute, directly or indirectly, to the increase in sweetnessconsecutive to barrel aging in dry wines.
-Sweetness
-Bitterness
-Dry wines
-Yeast autolysis
-Lyoniresinol
-Triterpenes
-Quercotriterpenosides
-Lc-ft/ms
-Rmn
Source: http://www.theses.fr/2010BOR21779/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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Université Victor Segalen Bordeaux 2


Année 2010

Thèse n° 1779

THÈSE

pour le

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 2

Mention : Sciences, Technologie, Santé

Option : Œnologie


Présentée et soutenue publiquement le 15 décembre 2010

Par

Axel MARCHAL

Né le 31 octobre 1983 à Remiremont (88)


Recherches sur les bases moléculaires de la saveur sucrée
des vins secs

Approches analytique et sensorielle






Membres du Jury


M. J.M. LEHN, Professeur au Collège de France, membre de l’Institut Président
M. E.J. DUFOURC, Directeur de recherche, CNRS (Bordeaux) Rapporteur
M. M. MOUTOUNET, Directeur de recherche, INRA (Montpellier) Rapporteur
M. E. FREROT, Principal scientist, société Firmenich SA (Genève) Examinateur
M. P.WAFFO-TEGUO, Maître de conférences, Université Bordeaux 2 Examinateur
M. D.DUBOURDIEU, Professeur, Université Bordeaux 2 Directeur de thèse


















A mes parents,



En remerciement de leur amour et de leur indéfectible soutien,

En témoignage de ma reconnaissance pour le goût de la liberté qu’ils m’ont inculqué Remerciements




Monsieur le professeur Denis Dubourdieu, directeur général de l’Institut des Sciences
de la Vigne et du Vin, m’a confié ce sujet de recherche passionnant. Il m’a donné la
possibilité de faire converger mon goût prononcé pour la chimie et ma passion du vin. Ses
conseils avisés et précieux ont éclairé ces trois années de thèse. Il a laissé une libre part à mon
initiative personnelle tout en m’offrant les moyens de cette liberté. Son soutien amical a été
décisif dans la réalisation de ce travail. Qu’il soit assuré de mon entière reconnaissance.

Monsieur le professeur Jean-Marie Lehn m’a fait l’immense honneur de présider le
jury de cette thèse. Les six mois que j’ai passés il y a quelques années sous sa direction, dans
son laboratoire strasbourgeois, avaient constitué une expérience scientifique incomparable et
forgé mon goût pour la recherche. Je lui témoigne ma très respectueuse gratitude.

Messieurs Erick Dufourc, directeur de recherche au CNRS, et Michel Moutounet,
directeur de recherche à l’INRA, ont accepté d’évaluer ce travail et d’en être les rapporteurs.
J’en suis très honoré et les remercie vivement.

Monsieur Eric Frérot, de la société Firmenich, a montré un vif intérêt pour mon travail
en m’accueillant quelques semaines dans son laboratoire et en m’apprenant les principes de
l’étude des substances naturelles. Je suis heureux qu’il ait accepté de juger cette thèse.

Je remercie l’Ecole Normale Supérieure, qui a permis le financement de cette thèse,
ainsi que le Conseil interprofessionnel des vins de Bordeaux et la société Laffort pour leur
soutien matériel au projet.

Monsieur le professeur Bernard Donèche, doyen de la Faculté d’Œnologie de
l’Université Bordeaux Segalen, a permis que je réalise ce travail au sein de la Faculté. Je lui
exprime ma gratitude.

Monsieur le professeur Philippe Darriet m’a accueilli au sein du laboratoire
d’œnologie générale. Monsieur le professeur Jean-Michel Mérillon, directeur du Groupe
d'Etude des Substances Végétales à Activité Biologique, a permis une collaboration
fructueuse. Je les remercie vivement de leur soutien et de leurs conseils.

Je remercie chaleureusement Pierre Waffo-Téguo, Maître de conférences à
l’Université Bordeaux Segalen, qui m’a enseigné l’utilisation de la chromatographie de
partage centrifuge et l’application de la résonance magnétique nucléaire à l’identification
structurale. Au-delà de son incontestable maîtrise scientifique, je salue ses qualités humaines
et plus particulièrement sa patience, sa disponibilité et sa gentillesse.

Je suis très reconnaissant envers Valérie Lavigne-Cruège, chercheuse détachée à la
Faculté d’Œnologie. Ses grandes compétences, tant œnologiques que scientifiques, m’ont
guidé pendant ce travail, tout en attisant mon intérêt pour le monde du vin. Son amitié et nos
nombreux échanges ont rendu cette thèse particulièrement agréable. Eric Génin, responsable du laboratoire d’application de la société Thermo Fisher, m’a
initié aux subtilités de la spectrométrie de masse à transformée de Fourier. Je salue sa grande
rigueur scientifique et le remercie amicalement de son aide.

Je remercie également Virginie Moine et Philippe Marullo, de la société Laffort, pour
leurs conseils et leur aide concernant les aspects biochimiques et biomoléculaires de la levure,
ainsi qu’Alexandre Pons, de la tonnellerie Seguin-Moreau, pour son assistance dans le dosage
des composés volatils du bois de chêne.

Moktar Akermi, Isabelle Santal et David Soverchia ont consacré un mois de leurs
études à la purification « à grande échelle » des composés du bois, tout en conservant leur
bonne humeur. Je leur en suis reconnaissant.

Je remercie également les propriétés ayant fourni des échantillons, notamment la
maison Jaboulet, le château Reynon et la maison Rémy-Martin.

Ces trois années n’auraient indiscutablement pas eu la même saveur sans l’amitié et le
soutien de Sophie Tempère. Au quotidien, nous avons partagé les heurts et les bonheurs de la
thèse. Nos innombrables discussions, nos doutes et nos échanges ont été particulièrement
enrichissants pour moi. Je la remercie très sincèrement.

Guillaume Antalick et Philippe Renault ont été les autres « coéquipiers » de cette
thèse. Je leur suis très reconnaissant pour les éclats de rire et les prolixes débats qui ont
émaillé ces trois ans.

Je n’oublie pas les dégustateurs, indispensables à la réalisation des études sensorielles.
Je remercie chaleureusement Elodie Guittard pour l’organisation de ces dégustations, et plus
généralement, pour son amitié et ses encouragements.

Je salue amicalement les membres de la Faculté d’Œnologie et du GESVAB qui m’ont
accueilli au cours de ces trois années. S’ils sont trop nombreux pour que je les cite tous ici, je
leur témoigne ma sympathie.

Enfin, je pense à mes connaissances et amis, œnologues, producteurs, critiques ou
passionnés de vin. Les dégustations que nous avons partagées n’ont cessé d’entretenir ma
fascination pour la beauté et la bonté du vin, motivant a fortiori mon travail de recherche. Je
remercie notamment Michel Bettane, Pierre et Anne Morey, Véronique Sanders, Cyril,
Antoine, Manon, Julien, Bastien, Jean-Philippe, Matthieu, Alessandro, Pierre, Maxime,
Benoît, Alexandra, François…, ainsi que Céline pour son soutien et son réconfort.
Sommaire


INTRODUCTION GÉNÉRALE ............................. ................................................... .............................................. 1
PREMIERE PARTIE : ................................. ................................................... ................................................... .... 2
ETUDE DE L’INFLUENCE DE PLUSIEURS FACTEURS SUR LAE RPCEPTION SUCREE DES VINS SECS ....................... 2
CHAPITRE 1 - LA PERCEPTION SUCREE DANS LES VINS S–EC ESTU DE PARTICULIERE DU ROLE DE L ’ETHANOL ET DU GLYCEROL ...... ... 5
Introduction ........................................................................... .. .5.................
I) Les composés édulcorants ............................................................ ...................... 5
A) Diversité moléculaire des édulcorants ............................................................ .5...................
B) Les composés à saveur sucrée dans les vins: s eéctsa t de l’art ......................................... ................. 8
II) Perception de la sucrosité par les dégusta t.eu.r.s.......................................... ............... 11
A) Diversité des perceptions sucrées ..................................................................................................... . 1.1.................
B) La perception de la saveur sucrée par les daétgeusrts : étude dans quelques vins secs ................. ........ 15
III) Etude de l’addition d’éthanol et de glycéarnosl des vins (rouge et blanc) .................... ........ 16
A) Méthodologie de l’analyse sensorielle .......................................................... .1. 6....................
B) Résultats ....................................................................................... ...... .1.8..
C) Discussion ..................................................................................... ...... .1.9...
Conclusion ............................................................................ . .2.0.................
CHAPITRE 2 - EFFET DES MACROMOLECULES DE LEVURES SUR LA SUCROS IDTEES VIN.S M ISE EN EVIDENCE DU ROLE DE LA PROTEINE
H SP12 ............................................................................................................................................... .... .2.1...........
Introduction ........................................................................... .2.1..................
I) Aperçu de l’importance œnologique des lies vduer else et de l’autolyse ......................... ........ 21
A) Lies et autolyse ................................................................................ ..... .2.1.....
B) Effet de l’autolyse sur le goût du vin : aep permocphirique .............................................. ................ 23
II) Etude de l’effet de l’autolyse des levurelsa ssuurc rosité ...................................... .............. 23
A) Matériels et méthodes ........................................................................................................................ ... .2.3............
B) Résultats obtenus ................................................................................................................................ ....... .2.6........
C) Discussion ..................................................................................... ...... .2.6...
III) Origine moléculaire de l’augmentation de lrac epetion de sucrosité au cours de l’autolyse. eMni se
évidence du rôle de la protéine Hsp12 .................................................... ................. 28
A) Purification et identification d’une fractionp idsea à partir d’un autolysat de levures ..................... .......... 28
B) Mise en évidence de l’effet de la protéine Hs ps1u2r la sucrosité ...................................... ............... 30
Conclusion ............................................................................ . .3.4.................
CHAPITRE 3 - EFFET DE LA NATURE DU CONTENANT D ’ELABORATION SUR LA PERCEPTION DE LA SUCROSITE DES IVNS SEC.S M ISE EN
EVIDENCE DU ROLE EDULCORANT DU BOIS DE CHENE ...................................................... .3.5. ....................
Introduction ........................................................................... .3.5..................
I) Quelques effets organoleptiques de l’élevage s sobuois de chêne des vins et des eaux-de-vie. leMs olécu
impliquées dans ces modifications. ...................................................... .................. 35
II) Influence de la nature du contenant d’élabonr adties vins secs sur la perception de la suc.ro.s.i.té. .. . 39
A) Matériel et méthodes ......................................................................................................................... ... .3.9............
B) Résultats ............................................................................................................................................... ............ .4.1..
C) Discussion ..................................................................................... ...... .4.3...
III) Incidence des composés volatils libérés p abr olies de chêne sur la sucrosité ................... ........ 44
A) Quelques illustrations des interactions odeurû/tg o.................................................... ................. 44
B) Ajout de vanilline, de whisky-lactone et d’eoul gdéanns les vins élaborés dans des contenants rdeinftfés. Effet
sur la perception de la sucrosité .................................................................... . .4.6.............
C) Ajout de 2-furanemethanethiol et de vanillines daes vins non boisés. Effet sur la perceptiolan sduec rosité
.................................................................................................................................................................. ................ 50
Conclusion ................................................................................................................................ . .5.3.................



DEUXIEME PARTIE : ................................. ................................................... ................................................... . 55
EXTRACTION ET IDENTIFICATION DE MOLECULES NON VOLAILTES DU BOIS DE CHENE POSSEDANT DES
PROPRIETES EDULCORANTES ........................... ................................................... ........................................... 55
CHAPITRE 4 - DEVELOPPEMENT D ’UNE TECHNIQUE D ’EXTRACTION SOLIDE /LIQUIDE ................................... .. .5.6...........
Introduction ........................................................................... .5.6..................
I) Choix du matériel d’étude solide utilisé. ................................................ .................. 56
A) Forme du bois de chêne utilisé ................................................................ .5.6................
B) Nature des copeaux de chêne utilisés ............................................................................................ .5.7 ....................
II) Choix du solvant et des conditions d’extra c.ti.o.n............................................................... .................... 60
A) Détermination de la phase liquide utilisée.......................................................6.0. ....................
B) Conditions d’extraction mises en œuvre ........................................................6.1. ....................
III) Protocole d’extraction choisi ........................................................ ..................... 62
Conclusion ............................................................................ . .6.2.................
CHAPITRE 5 - M ISE EN PLACE ’DUN PROTOCOLE DE FRACTIONNEMENT DES EXTRAITS DE BOIS DE CHENE GUIDE PAR LA DEGUSTATION
.......................................................................................................................................................... ........... .6.3...
Introduction ............................................................................................................................. .6.3..................
I) Description de la stratégie déployée – Estimn adtieo la taille des composés ..................... ....... 63
A) Principe et contraintes de la stratégie dei ofnrancetment .............................................. ................ 63
B) Estimation de la taille des composés à savecurér es u................................................... ................. 66
II) Extractions liquide/liquide successives .................................................. .................. 67
A) Extraction dCeZ NCA à l’heptane ................................................................... ........... 67
B) Extraction deC ZNCA-1Aq à l'acétate d'éthyle ..................................................................................... .............. .7.0
C) Extraction deC ZNCA-2Org au méthylt er-butyl éther (MtBE) ........................................................... ................... 70
III) Fractionnement par Chromatographie de PartaCgeen trifuge (CPC) ............................ ...... 73
A) Principe et appareillage de la CPC ............................................................... .7.3................
B) Matériel et méthodes ........................................................................... .. .7.9............
C) Résultats ....................................................................................... ...... .8.2..
D) Discussion ...................................................................................... ..... .8.7....
IV) Purification par Chromatographie Liquide HaPueterf ormance (CLHP) en phase inverse ........... . .8.8.
A) Matériel et méthodes ......................................................................................................................... ... .8.8............
B) Résultats et discussion ........................................................................................................................ ..... .8.9..........
Conclusion ............................................................................ . .9.2.................
CHAPITRE 6 - DETERMINATION DE LA STRUCTURE CHIMIQUE DES QUATRE MO LECULES PRINCIPALES DE LA FRACTION CZNCA-X .. 9 4
Introduction ........................................................................... .9.4..................
I) Approche expérimentale de l’identification :h ntiqecues et méthodes utilisées..................... ..... 94
TM
A) Spectrométrie de masse à transformée de F:o usryiesrt ème Exactive (Thermo Fisher Scientific) ......... ......... 95
B) Résonance magnétique nucléaire ................................................................................................1.0..5 ...................
C) Données complémentaires ........................................................................................................... .1.1. 0..................
II) Identification du composé A ......................................................... .................. 111
A) Résultats obtenus en FT/MS ................................................................. .1.1 .1.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 1.9................
C) Données complémentaires .................................................................... .1.2. 0..................
D) Discussion ...................................................................................... ... .1.2.0.....
III) Identification du composé B ............................................................................................... .................. 121
A) Résultats obtenus en FT/MS .......................................................................................................... .1.2 .1.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 2.4................
C) Données complémentaires .................................................................... .1.2. 4..................
D) Discussion ...................................................................................... ... .1.2.4.....
IV) Identification du composé C ......................................................... ................. 126
A) Résultats obtenus en FT/MS ................................................................. .1.2 .7.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 3.0................
C) Données complémentaires ........................................................................................................... .1.4. 1..................
D) Discussion ............................................................................................................................................ ...... .1.4.1.....
V) Identification du composé D .......................................................... ................. 143
A) Résultats obtenus en FT/MS ................................................................. .1.4 .3.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 4.5................
C) Discussion ..................................................................................... .... .1.4.8....
Conclusion ........................................................................... .1 .4.9..................CHAPITRE 7 - INTERET DE L ’UTILISATION DE LA LC-FT/MS EN VUE DE L’IDENTIFICATION DE NOUVEAUX TRITERPENOÏDES DANS LES
EXTRAITS DE BOIS DE CHENE ...................................................................................................................... ............. 150
Introduction ......................................................................... .1.5 .0...................
I) Etude de la présence en LC-FT/MS d’isomères deétr ivdés des quercotriterpénosides I et II dan s un
extrait de bois de chêne ..............................................................1. .................... 15
A) Méthode utilisée ............................................................................... .. .1.5.1.........
B) Résultats ....................................................................................... .... .1.5.2...
II) Purification des composés E et F ..................................................... ................. 156
A) Purification du composé E................................................................................................................ .1 .5.6...............
B) Purification du composé F ................................................................................................................. . 1.5.8..............
III) Identification du composé E ......................................................... .................. 159
A) Résultats obtenus en FT/MS ................................................................. .1.5 .9.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 6.1................
C) Données complémentaires .................................................................... .1.6. 3..................
D) Discussion ...................................................................................... ... .1.6.3.....
IV) Identification du composé F ............................................................................................... .................. 164
A) Résultats obtenus en FT/MS .......................................................................................................... .1.6 .4.................
B) Résultats obtenus en RMN ..................................................................... .1. 6.6................
C) Discussion ..................................................................................... .... .1.6.8....
Conclusion ........................................................................... .1 .6.9..................
TROISIEME PARTIE : ................................ ................................................... .................................................. 172
CARACTERISATION SENSORIELLE DES COMPOSES PURIFIESQ. UANTIFICATION ET IMPACT GUSTATIF DANS LES
VINS ET LES EAUX-DE-VIE .............................................................................. ............................................... 172
CHAPITRE 8 - ETUDE DES PROPRIETES GUSTATIVES DE MOLECULES IDENTIEFES DANS UN EXTRAIT DE BOIS DE CHE.N E
DETERMINATION DE LEURS SEUILS DE PERCEPTION ...................................................... .1.7.2. ...................
Introduction ......................................................................... .1.7 .2...................
I) Etude des propriétés gustatives de composés tifdiéesn dans le bois de chêne ................... .... 173
A) Préparation des échantillons et conditions dgeu sdtéation .............................................. ............. 173
B) Résultats ............................................................................................................................................... ........ .1.7.4...
C) Goût des composés en mélange ..................................................................................................1.7.5. ...................
II) Détermination des seuils de perception du rléysoiniol et du QTT I ........................... ........ 177
A) Matériel et méthodes .......................................................................... .1.7.7.............
B) Résultats ....................................................................................... .... .1.8.0...
C) Discussion ..................................................................................... .... .1.8.0....
Conclusion ........................................................................... .1 .8.1..................
CHAPITRE 9 - QUANTIFICATION DU LYONIRESINOL ET DES QUERCOTRITERPE NOSIDES I ET III DANS LES VINS ET LES E-ADEU-XVIE . 18 3
Introduction ......................................................................................................................... .1.8 .3...................
I) Développement d’une méthode de quantification lydounirésinol et des quercotriterpénosides I e t 18II3I
A) Principe de la méthode. Composés quantifi.é.s. .................................................... ................ 184
B) Conditions chromatographiques ............................................................... .1.8.8. ...................
C) Paramètres de spectrométrie de masse .......................................................... ................. 189
D) Traitement des résultats ........................................................................ .1.9.3.............
E) Préparation des échantillons .................................................................... .1 .9.4...............
F) Validation de la méthode de quantification.. ................................................................................... .................. 195
II) Application à l’analyse des vins blancs. ............................................................................... .................. 200
A) Nature et origine des vins analysés ........................................................... .2.0. .0.................
B) Résultats du dosage du lyonirésinol dans less bvlianncs ............................................... ............... 201
C) Résultats du dosage des quercotriterpénosidets II I dans les vins blancs .............................. .......... 204
III) Application à l’analyse des eaux-de-vi.e. ............................................... ............... 208
A) Nature et origine des eaux-de-vie analysée.s. ...................................................... ................. 208
B) Résultats du dosage du lyonirésinol dans lesx -edaeu-vie ................................................................... .............. 208
C) Résultats du dosage des quercotriterpénosideets III I dans les eaux-de-vie ........................................... .......... 211
Conclusion ........................................................................... .2 .1.4..................
CONCLUSION GÉNÉRALE ............................... ................................................... ............................................ 216
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ....................... ................................................... ....................................... 220
ANNEXES ........................................... ................................................... ................................................... ..... 238
Liste des abréviations







Abréviations générales

1
H Proton
13
C Carbone 13
D
[α] Pouvoir rotatoire spécifique (en degrés)
δ Déplacement chimique (en ppm)
-1 -1ε Coefficient d’extinction molaire (en L.mol .cm )
λ Longueur d’absorption (en nm)
g, mg, g Microgramme, milligramme, gramme
L, mL, L Microlitre, millilitre, litre
AFNOR Agence Française de Normalisation
amu Unité de masse
Da Dalton
eV Electron-volt
DO Densité Optique
J Constante de couplage (en Hz)
kV Kilovolts
mmu Milli-unité de masse
m/z Rapport masse/charge
nm Nanomètre
ppb Partie par milliard
ppm Partie par million
Th Thomson
rpm Rotations par minute
R Résolution en spectrométrie de masse



Abréviations des molécules et des solvants

Acétate d'éthyle AcOEt
EtOH Ethanol
Hept n-Heptane
Hsp12 Heat Shock Protein 12
MeOH Méthanol
MtBE Méthyl ter-butyl éther
NHDC Neohespéridine dihydrochalcone
QTT Quercotriterpénoside
P-WL Dérivé 6’-O-gallate de l’acide (3S,4S)-4-β-glucopyranosyloxy-3-méthyloctanoïque
TFA Acide trifluoro-acétique

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