Caractérisation de la composition tannique macromoléculaire et impact sur la stabilité colloïdale des vins

par Gauthier Lagarde

Projet de thèse en Œnologie

Sous la direction de Michael Jourdes.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec Unité de recherche Œnologie (laboratoire) depuis le 18-11-2019 .


  • Résumé

    L'une des famille les plus importante de la composant la matrice colloïdale du vin est les composés phénoliques (tannins condensés et anthocyanes) responsables de l'astringence et de l'amertume du vin, ils jouent également un rôle dans la stabilisation de la couleur. Les tannins condensés du raisin et du vin sont des polymères plus ou moins complexes d'unité flavan-3-ols telle que la (+)-catéchine et la (–)-épicatéchine. Cependant, bien que ces tanins soient les principaux constituants phénoliques des vins rouges entre 2 et 4 g/l selon les cépages et les pratiques de vinification utilisées, seuls la structure et les propriétés organoleptiques des composés les plus petits (monomères, dimères et trimères) sont connus. Une importante proportion des structures oligomériques et polymériques qui sont majoritairement les tannins impliqués dans la matrice colloïdale reste encore à identifier et caractériser mais surtout à apprécier leurs propriétés organoleptiques ainsi que leurs interactions moléculaires avec les autres macromolécules du vin rouge. En ce qui concerne les tannins du raisin, il a été établi que leurs tailles affectent fortement leurs propriétés organoleptiques en termes d'amertume et d'astringence. De plus, outre la structure des tannins (taille, pourcentage de galloylation), de nombreux autres facteurs influencent les interactions tannins-protéines ainsi que les interactions tannins- polysaccharides comme le pH, la concentration en éthanol, l'acidité, la microoyxgénation ou la conductivité ionique du milieu. Récemment, une nouvelle sous-famille de tannins condensés nommée les tannins couronne a été identifiée, purifiée et caractérisée pour la première fois dans le vin et dans le règne végétal. L'identification et la caractérisation structurale de ce nouvel oligomère tannique ont été effectuées par dépolymérisation chimique en milieu acide ainsi que par HPLC-UV couplée à un spectromètre de masse à haute résolution de type Q-TOF et par RMN. Ce tannin couronne a également été quantifié dans différent vin rouge et des teneurs importantes ont été détectées dans les vins. De plus des différences significatives entre cépages ont été observées notamment entre la Syrah, le Cabernet Sauvignon, et le Merlot. Dans ces cépages, les tannins couronne étaient spécifiquement localisés dans les pellicules du raisin et totalement absent des pépins et des rafles. Une analyse sensorielle préliminaire sur des vins commerciaux allant de 3 à 23 ans de vieillissement en bouteille, montre une forte corrélation entre la concentration de ce tannin couronne et l'intensité d'astringence ressentie par les dégustateurs. Le projet de thèse vise a approfondir les connaissances sur les tannins condensés et notamment sur la nouvelle sous-famille de tannins condensés les tannins couronnes. À ce jour, un tétramère et deux pentamères de tannin condensés couronne ont été identifié dans les vins rouges, mais cette nouvelle sous-famille de tannin condensé du raisin et du vin est beaucoup plus large et leur impact sur la stabilité colloïdale du vin, ainsi que leurs interactions avec la matrice du vin reste a étudié. En effet une étude préliminaire de la structure 3D du tétramère de tannins couronne a mise en évidence la présence au cœur de la molécule d'une cavité importante pouvant être un site de chélation de certain constituant du vin. Là encore de nombreux travaux doivent être menés pour mieux comprendre ce phénomène et son impact sur la stabilité et les propriétés organoleptique des vins. Dans ce contexte, cet axe a pour objectif : (1) La caractérisation structurale des nouveaux tannins couronne et tannins oligomère non cyclique possédant plus de 4 à 5 unités élémentaires. (2) L'étude des phénomènes chélation lié à la cavité au centre de la structure des tannins couronne et ces implication dans la stabilité colloïdale des vins (3) L'étude des interactions tannins oligomère/protéines et tannins oligomère/ polysaccharides en fonction de la composition du milieu ainsi qu'une comparative de ces interaction en fonction du type de tannins (couronne ou linéaire).

  • Titre traduit

    Characterization of the tannic macromolecular composition and its impact on the colloidal stability of wines


  • Résumé

    One of the most important component family in the colloidal matrix of red wine is the phenolic compounds (condensed tannins and anthocyanins) which are responsible for the astringency and bitterness of wine, as well as the stabilization of color . The condensed tannins of in grapes and wine are complex polymers of flavan-3-ols units such as (+)-catechin and (-)-epicatechin. However, although these tannins are the main phenolic constituents of red wines between 2 and 4 g/l depending of the used grape varieties and winemaking practices, only the structure and organoleptic properties of the smallest compounds (monomers, dimers and trimers) are known. A large proportion of the oligomeric and polymeric structures, which are the main tannins involved in the colloidal matrix of the wine, still remained to be identified and characterized. Similarly their organoleptic properties as well as their molecular interactions with the other macromolecules of red wine is still unknown. With regard to grape tannins, it has been established that their sizes strongly affect their organoleptic properties in terms of bitterness and astringency. Moreover, in addition to the structure of tannins (size, percentage of galloylation), and many other factors influence tannin-protein interactions as well as tannin-polysaccharide interactions such as pH, ethanol concentration, acidity, microoyxgenation or ionic conductivity of the medium. Recently, a new subfamily of condensed tannins named crown tannins has been identified, purified and characterized for the first time in wine and in the plant kingdom. The identification and the structural characterization of this new tannic oligomer were carried out by chemical depolymerization in an acid medium as well as by HPLC-UV coupled to a Q-TOF high resolution mass spectrometer and by NMR. This crown tannin was also quantified in different red wines and significant levels were detected in the wines. In addition, significant differences between grape varieties have been observed especially between Syrah, Cabernet Sauvignon and Merlot. In these varieties, crown tannins were specifically localized in grape skins and totally absent from seeds and stems. Preliminary sensory analysis on commercial wines ranging from 3 to 23 years old shows a strong correlation between the concentration of this crown tannin and the intensity of astringency. The aim of this project is to deepen knowledge on condensed tannins and especially on the new condensed tannins subfamily the crown tannins. To date, one tetramer and two pentamers of condensed crown tannin have been identified in red wines, but this new subfamily of condensed tannin of grapes and wine is much broader and their impact on the colloidal stability of the wine, as well as that their interactions with the wine matrix remains studied. Indeed, a preliminary study of the 3D structure of the tetramers of crown tannins has revealed the presence at the heart of the molecule of a large cavity that can be a chelating site of certain wine constituents. Here again, much work needs to be done to better understand this phenomenon and its impact on the stability and organoleptic properties of wines. In this context, the aims of the thesis project is : (1) The structural characterization of new crown and non-cyclic oligomeric tannins with more than 4 to 5 elemental units. (2) The study of chelation phenomena related to the cavity at the center of the structure of crown tannins and these involvement in the colloidal stability of wines (3) The study of oligomeric tannin /protein and oligomeric tannin/polysaccharide interactions as a function of the composition of the medium as well as a comparison of these interactions depending on the type of tannins (crown or linear).