Approche métabolomique dans l'analyse de l'évolution oxydative des vins en spectrométrie de masse à très haute résolution

Metabolomic approach in the analysis of the oxidative evolution of wines using high resolution mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Lemia Boutegrabet
• Direction : Régis Gougeon, Philippe Schmitt-Kopplin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'alimentation
• Date : Soutenance le 13/06/2012
• Etablissement(s) : Dijon en cotutelle avec Technische Universität (Munich, Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Jeandet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michèle Guilloux-Bénatier, Michael Rychlik
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Jeandet, Frédéric Aubriet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vin -- Analyse

Oxydation

Vin blanc

Spectrométrie de masse

Vinification

Mots clés libres

FT-ICR-MS

MS/MS

Oxydation

Vin blancs

Vieillissement

Analyse statistique

Métabolome

FT-ICR-MS

MS/MS

Oxidation

White wines

Aging

Chemometric analysis

Metabolomics

Résumé

Tout au long du procédé d’élaboration d’un vin, des réactions d’oxydation peuvent se produire y compris au cours du vieillissement en bouteilles. Depuis quelques années, la profession viti-vinicole est confrontée au problème de l’oxydation prématurée des vins blancs.. A ce jour, peu d’études ont pu apporter des explications d’ordre chimique à ce phénomène, et les mécanismes réactionnels intervenant restent peu connus.L’objectif de ce travail de thèse est d’apporter, au travers d’une analyse moléculaire non ciblée en spectrométrie de masse à transformée de Fourier et à résonance cyclotronique des ions (FT-ICR-MS) couplée à une étude chimiométrique, des réponses originales aux questions posées par la problématique actuelle d’oxydation prématurée des vins blancs. Nous avons montré suite à l’étude d’une série de vins oxydés prématurément non seulement la grande diversité chimique des vins, mais aussi la présence d’un ensemble de masses typiques associées à ce phénomène. Pour une meilleure compréhension de l’origine de cette problématique, nous avons considéré deux autres types d’oxydation : une oxydation relative exclusivement à un apport contrôlé en oxygène et une autre relative à l'évolution naturelle de vins en bouteilles. Cette dernière consiste en le suivi de l'évolution des espaces chimiques de séries verticales de vins blancs et rouges en fonction du temps. Sur la série verticale des vins blancs allant de 1979 à 2006, une charnière à l’année 1990 a été observée avec des groupes de masses typiques de chacun des vins jeunes (1979-1990) et des vieux vins (1991-2006).La comparaison entre les espaces chimiques discriminants chacun de ces trois types d’oxydation ne révèle la présence que de trois masses en commun, ce qui appuie l'hypothèse de causes multiparamétriques à l’oxydation prématurée des vins blancs, qui ne serait donc pas un phénomène du exclusivement à une exposition non contrôlée à l'oxygène.Des essais d’élucidation structurale en FT-ICR-MS/MS des masses discriminantes des vins oxydés et de la série verticale ont été effectués et des schémas de fragmentation pour certaines masses sont proposés

During winemaking processes, many oxidation reactions may occur especially during the aging period. Recently, white wines are characterized by a problem of premature oxidation for which few studies have provided chemical explanation. To date, the involved mechanisms in this phenomenon remain poorly understood.The aim of this thesis project is to provide, through an untargeted molecular analysis using Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS) coupled to chemometric analysis, original clue to understand the premature oxidation of white wines. Based on the study of a series of premature oxidized white wines, we were able to elucidate the high complexity and the chemical diversity of wine, and got out typical masses characterizing the oxidation state. In order to better understand the origin of this phenomenon, we considered two alternative possibilities of oxidation: the first one induced by oxygen, and the second through a natural evolution of wines in bottles. The latter included the monitoring of the chemical evolution of white and red wines as a function of time. A very interesting result was obtained on the vertical series of white wines from 1979 to 2006, where two groups were separated at the 1990 vintage to provide a group of old wines (1979-1990) and a group of new wines (1991-2006). Typical discriminant masses were found for each group.A comparison between the chemical spaces discriminating each of the three types of oxidation (premature oxidation, oxidation with oxygen and natural evolution of wine in bottle) revealed very few common masses that may indicate that the phenomenon of premature oxidation is indeed influenced by multiple factors.Finally, a structural elucidation of the typical masses of the groups of oxidized and aged wines were established using FT-ICR-MS/MS. Possible fragmentations schemes of some of these masses were proposed