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A razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr como marcador de
terroir e sua avaliação em vinhos portugueses
Francisca Pinto Castro
Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Química
Orientadores: Professora Doutora Sofia Cristina Gomes Catarino
Professora Doutora Maria Norberta Neves Correia de Pinho
Júri
Presidente: Professor José Manuel Madeira Lopes (Professor Associado do Instituto
Superior Técnico, Universidade de Lisboa)
Orientador: Professora Doutora Sofia Cristina Gomes Catarino (Professora Auxiliar
convidada do Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa)
Vogal: Doutora Ilda Maria Justino Caldeira (Investigadora Auxiliar do Instituto
Nacional de Investigação Agrária e Veterinária)
Maio de 2015
2
Agradecimentos
Em primeiro lugar quero agradecer a ajuda dos meus pais que tornaram possível a minha formação
académica e sem a qual não teria chegado à realização desta dissertação. Obrigada por todo o
apoio, os bons conselhos e o encorajamento que sempre me deram.
Um agradecimento muito especial à Doutora Sofia Catarino e à Professora Doutora Maria Norberta
de Pinho pela orientação, dedicação, disponibilidade, preocupação e rigor exigido durante todo este
período e, sobretudo, pela confiança depositada em mim ao longo deste estágio.
À técnica D. Otília Cerveira pela sua preciosa ajuda no laboratório, e também pela sua disponibilidade
e simpatia, tentando muitas vezes motivar e fazer esquecer todos os problemas inerentes a este tipo
de trabalho.
À Doutora Ilda Caldeira pelo apoio na análise estatística multivariada dos dados.
À D. Edviges e à D. Irene pela boa disposição e alegria bem como à D. Amélia e à D. Deolinda pela
companhia e auxílio no laboratório.
Quero também agradecer ao Eng. Miguel Baião e ao Eng. Mário Dias do Laboratório de Análises do
Instituto Superior Técnico pela disponibilidade em me receber e sem a qual não teria sido possível a
realização do trabalho experimental em tempo útil. Um agradecimento especial ao Mauro Marques
por todo o apoio e experiência no laboratório.
Gostaria, ainda, de expressar o meu sincero agradecimento pela excelente recepção, ajuda,
incentivo, conhecimentos transmitidos, disponibilidade e, sobretudo, pela boa disposição e bom
ambiente de trabalho que me proporcionaram as minhas colegas de laboratório: Sara Cruz e Patrícia
Martins. E ainda a todos os restantes investigadores do Instituto Nacional de Investigação Agrária e
Veterinária (INIAV), Dois Portos.
Por último, mas não menos importantes, por toda a amizade, carinho, paciência, disponibilidade
prestada, boa disposição e apoio que me deram durante estes meses, quero agradecer a todos os
meus amigos, em especial, à Matilde Teixeira, Isabel Albuquerque, Inês Semedo, Maria Lourenço,
Maria Vaz, Carlota Espírito Santo, Mariana Reis, Ana Sofia Carlos e Carmen Matos, Tomás Queirós e
Nuno Bronze, por estarem presentes nos bons e maus momentos, contribuindo para o meu
crescimento profissional e pessoal.
3
Resumo
A avaliação da origem geográfica dos vinhos com base na sua composição química, para efeitos de
controlo da autenticidade, é um objectivo do sector vitivinícola desde há muitos anos. A composição
multielementar, os perfis de elementos terras raras e, em particular, a razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr têm demonstrado um elevado potencial para a avaliação de vinhos de acordo com a sua
proveniência.
Com o presente trabalho pretende-se contribuir para a avaliação da razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr como marcador de origem geográfica de vinhos. Para tal, este parâmetro analítico foi
determinado num conjunto de 22 vinhos da Região Demarcada do Douro, com origem em seis
quintas, produzidos em condições experimentais. De modo complementar efectuou-se a análise
multielementar dos vinhos.
Foi utilizado um procedimento analítico previamente optimizado para a determinação da razão
87Sr/
86Sr em vinhos por ICP-MS. Os elementos Sr e Rb foram previamente separados por
cromatografia de permuta catiónica com EDTA.
Os valores de razão isotópica 87
Sr/86
Sr dos vinhos, compreendidos entre 0,7130 e 0,7175,
apresentaram diferenças estatisticamente significativas. Ainda assim, este intervalo de variação é
muito pequeno indicando uma grande proximidade da razão 87
Sr/86
Sr destes vinhos.
No que respeita à composição multielementar, os elementos terras raras permitiram uma boa
discriminação entre os vinhos de acordo com a sua origem, evidenciando a sua importância como
potenciais indicadores de origem geográfica.
Palavras-chave: vinho, autenticidade, origem geográfica, composição multielementar, razão
isotópica 87
Sr/86
Sr
4
Abstract
The evaluation of the geographical origin of wines based on their chemical composition for authenticity
purposes is a concern of the wine sector for many years. The multielement composition, rare earth
elements patterns and in particular, strontium isotopic ratio 87
Sr/86
Sr have shown high potential for the
evaluation of wines according to their origin.
The present work aims to contribute to the evaluation of strontium isotopic ratio 87
Sr/86
Sr as a marker
of geographical origin of wines. To this end, this analytical parameter was assessed in 22 wines from
the Douro Region, produced under experimental conditions. As a complement multielement analysis
of the wines was performed.
A previously optimized analytical procedure for determining the ratio 87
Sr/86
Sr in wines by ICP-MS was
used. Rb and Sr were previously separated by cation exchange chromatography with EDTA.
The values of the isotopic ratios 87
Sr/86
Sr of wines showed statistically significant differences, the
values ranged between 0.7130 and 0.7175. This range is considered very small which showed a close
proximity of the ratios 87
Sr/86
Sr of the wines from this region.
As regards the multielement composition, the rare earth elements allowed a good discrimination
between wines according to the geographical origin, showing its potential importance as indicators of
geographical origin.
Keywords: wine, authenticity, geographical origin, multielement composition, 87
Sr/86
Sr ratio
5
O trabalho experimental apresentado nesta dissertação decorreu no Laboratório de Enologia (Sector
de Análise Mineral) do Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, Dois Portos.
6
Índice
1. Introdução e Objectivos ................................................................................................................. 11
2. Revisão Bibliográfica e Enquadramento ....................................................................................... 13
2.1. Composição físico-química do vinho ..................................................................................... 13
2.1.1. Composição mineral do vinho ....................................................................................... 13
2.2. Autenticidade do vinho .......................................................................................................... 14
2.2.1. Marcadores de origem geográfica ................................................................................. 15
2.2.1.1. Razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr no sistema solo-vinho .............................. 17
2.2.1.2. Composição multielementar .................................................................................. 19
2.3. Técnica analítica de Espectrometria de Massa Acoplada a Plasma Indutivo (ICP-MS) ....... 21
2.4. Região Vitivinícola do Douro ................................................................................................. 23
3. Materiais e Métodos ...................................................................................................................... 25
3.1. Vinhas e vinhos ..................................................................................................................... 25
3.2. Determinação da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos por ICP-MS ................ 29
3.2.1. Preparação das amostras para a análise isotópica ...................................................... 29
3.2.2. Determinação analítica da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS ................................. 34
3.3. Determinação da composição multielementar dos vinhos por ICP-MS ................................ 35
3.4. Tratamento estatístico dos resultados .................................................................................. 36
3.4.1. Razões isotópicas de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos .................................................... 36
3.4.2. Composição multielementar dos vinhos ........................................................................ 36
4. Resultados e Discussão ................................................................................................................ 38
4.1. Determinação da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr ....................................................... 38
4.1.1. Verificação da eficácia da separação cromatográfica de Sr e Rb ................................ 38
4.1.2. Razões isotópicas de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos .................................................... 39
4.2. Composição multielementar dos vinhos ................................................................................ 46
5. Conclusões e Perspectivas Futuras .............................................................................................. 56
6. Referências Bibliográficas ............................................................................................................. 57
7
Anexos............................................................................................................................................. 62
Anexo I – Preparação de soluções para o procedimento de separação cromatográfica ................. 62
Anexo II – Pré-tratamento da resina de permuta catiónica ............................................................... 63
Anexo III – Volumes de EDTA 0,1 M e pH 7,0 adicionados às amostras digeridas e volume final das
amostras diluídas .............................................................................................................................. 64
Anexo IV – Preparação de soluções para as determinações analíticas por ICP-MS ....................... 65
8
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Vinhas e respectivos vinhos brancos e tintos ..................................................................... 25
Tabela 2 – Características físico-químicas dos vinhos ......................................................................... 27
Tabela 3 – Programa de forno utilizado na digestão por HPMW dos vinhos ....................................... 29
Tabela 4 – Condições operatórias do equipamento de ICP-MS ........................................................... 34
Tabela 5 – Parâmetros instrumentais do equipamento de ICP-MS para a análise isotópica dos vinhos
............................................................................................................................................................... 34
Tabela 6 – Parâmetros instrumentais do equipamento de ICP-MS para a análise multielementar dos
vinhos .................................................................................................................................................... 35
Tabela 7 – Relação entre as concentrações de Rb e Sr na fracção de eluição de Sr dos vinhos ....... 38
Tabela 8 – Concentrações totais de Rb e Sr, razão entre estas concentrações e a razão isotópica de
estrôncio 87
Sr/86
Sr, nos vinhos .............................................................................................................. 39
Tabela 9 – Teste LSD e p-values para a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos ................ 42
Tabela 10 – Concentrações dos elementos minerais nos vinhos (expressos em µg/L, excepto para Li,
Be, V e Co, expressos em ng/L e Mg expresso em mg/L) .................................................................... 46
Tabela 11 – Concentrações dos elementos terras raras (ng/L) nos vinhos ......................................... 48
9
Lista de Figuras
Figura 1 – Principais componentes do ICP-MS equipado com um analisador de massas do tipo
quadrupolo ............................................................................................................................................. 21
Figura 2 – Mapa da Região Demarcada do Douro ............................................................................... 24
Figura 3 – Localização geográfica das quintas/vinhas ......................................................................... 26
Figura 4 – Diagramas de vinificação (simplificados) dos vinhos brancos (a) e dos vinhos tintos (b) ... 28
Figura 5 – Esquema do procedimento de separação cromatográfica de Sr e Rb e etapas seguintes
para a determinação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS ............................................................. 33
Figura 6 – Razões isotópicas 87
Sr/86
Sr dos vinhos ............................................................................... 44
Figura 7 – Razões isotópicas 87
Sr/86
Sr em função das razões [Rb]/[Sr] dos vinhos ............................ 45
Figura 8 – Fenograma dos vinhos em estudo aplicado à matriz de correlações .................................. 49
Figura 9 – Fenograma dos elementos químicos considerados na análise multielementar aplicado à
matriz de correlações ............................................................................................................................ 51
Figura 10 – Projecção dos 22 vinhos e dos 35 elementos no plano definido pelos eixos principais I
(44%) e II (13%) .................................................................................................................................... 52
Figura 11 – Fenograma dos vinhos em estudo aplicado à matriz de correlações para os elementos
terras raras ............................................................................................................................................ 53
Figura 12 – Projecção dos 22 vinhos e dos elementos terras raras no plano definido pelos eixos
principais I (81%) e II (11%) .................................................................................................................. 54
10
Lista de abreviaturas
AAS – Espectrofotometria de Absorção Atómica
ACP – Análise em Componentes Principais
DOP – Denominação de Origem Protegida
EDTA – Ácido Etilenodiaminotetracético
FTIR – Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier
HPMW – Microondas de Alta Pressão
ICP-AES – Espectrometria de Emissão Atómica Acoplada a Plasma Indutivo
ICP-MS – Espectrometria de Massa Acoplada a Plasma Indutivo
ICP-OES – Espectrometria de Emissão Óptica Acoplada a Plasma Indutivo
ICP-MS-Q – Espectrometria de Massa Acoplada a Plasma Indutivo de Quadrupolo
ICP-SF-MC-MS – Espectrometria de Massa Acoplada a Plasma Indutivo com Multicolector
IGP – Indicação Geográfica Protegida
IRMS – Espectrometria de Massa de Razões Isotópicas
IVV – Instituto da Vinha e do Vinho
LQ – Limite de Quantificação
NIR – Espectroscopia de Infravermelho Próximo
NIST – National Institute of Standards and Technology
OIV – Organização Internacional da Vinha e do Vinho
RSD – Coeficiente de Variação
SRM – Material de Referência Certificado
TIMS – Espectrometria de Massa de Ionização Térmica
TXRF – Fluorescência de Raios X por Reflexão Total
11
1. Introdução e Objectivos
A origem geográfica dos produtos vinícolas apresenta um papel preponderante na garantia da sua
autenticidade, nomeadamente nos produtos ao abrigo de Denominações de Origem Protegidas
(DOP) e de Indicações Geográficas Protegidas (IGP). Segundo dados do Instituto da Vinha e do
Vinho (IVV, 2014), Portugal é o décimo primeiro produtor mundial de vinho (6 238 439 hL de vinho,
campanha 2013/2014), o que constitui um contributo importante para a economia portuguesa, sendo
que cerca de 50% da produção total corresponde à produção de vinhos com potencial direito à
designação oficial DOP.
Nas últimas décadas, têm sido realizados diversos estudos por parte da comunidade científica com
vista à avaliação da origem geográfica do vinho através da sua composição físico-química. Das
diversas espécies químicas que constituem o vinho, tais como álcoois e outros compostos voláteis,
ácidos orgânicos, elementos minerais, glúcidos, compostos azotados, compostos fenólicos, entre
outros, são os elementos minerais que se apresentam em melhor posição como marcadores de
origem geográfica. Isto deve-se ao facto dos elementos minerais presentes nos vinhos estarem
directamente relacionados com a composição do solo, não sendo degradados ao longo dos
processos tecnológicos de produção, ao contrário de outras espécies químicas. Em particular, a
composição multielementar e a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr têm-se apresentado como fortes
candidatos a marcadores de origem geográfica de vinhos (Catarino et al., 2012).
O conceito de terroir encontra-se estreitamente relacionado com a origem geográfica e traduz-se na
expressão de um conjunto de factores nas características do vinho. Este conceito não apresenta uma
definição única e consensual, mas os principais factores envolvidos são o solo, o clima, a casta e a
acção do Homem na produção vitivinícola. Na vitivinicultura europeia tradicional, o solo é considerado
o factor com maior influência no terroir.
O estrôncio é considerado um geomarcador cuja composição isotópica natural está associada à
natureza e idade geológica das formações rochosas que originaram o solo e, consequentemente,
com a região geográfica. Recentemente, no âmbito de um projecto I&D sobre estratégias para
avaliação da autenticidade geográfica dos vinhos, confirmou-se que a razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr é uma ferramenta viável para a avaliação de DOP, onde os solos foram desenvolvidos sobre
diferentes formações geológicas, apresentando especial interesse para fins de Zonagem. Foi
observado que solos mais antigos, desenvolvidos sobre formações graníticas, apresentavam uma
razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr mais elevada, comparativamente com os restantes solos
formados sobre formações sedimentares (Martins et al., 2014). Não obstante estes resultados,
torna-se necessário reunir mais informação relativamente a esta razão no sistema solo-vinho de
modo a avaliar a sua adequabilidade como marcador de autenticidade geográfica de vinhos,
eventualmente com outros parâmetros analíticos.
A combinação da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr com outras razões isotópicas já utilizadas na
avaliação da autenticidade do vinho (pesquisa de fraudes relacionadas com práticas enológicas não
autorizadas), nomeadamente a razão isotópica de hidrogénio (2H/
1H) e de oxigénio (
18O/
16O),
12
relacionadas com a água presente no vinho, pode contribuir para a avaliação da proveniência
geográfica do vinho.
Actualmente, o Banco de Dados Europeu (Wine Databank) integra valores de razões isotópicas de
elementos estáveis: hidrogénio (2H/
1H), carbono (
13C/
12C) e oxigénio (
18O/
16O) de vinhos provenientes
dos países produtores dos Estados Membros da União Europeia. Caso se comprovar a
adequabilidade da razão isotópica 87
Sr/86
Sr como indicador da origem geográfica de vinhos, esta
poderá vir a integrar este banco de dados.
Outras razões isotópicas como a razão isotópica de enxofre 34
S/32
S, de boro 11
B/10
B e as de chumbo
207Pb/
206Pb,
208Pb/
206Pb,
204Pb/
206Pb foram estudadas e avaliada a sua adequabilidade como
marcadores de origem geográfica noutros produtos alimentícios, como por exemplo nos cereais
(Asfaha et al., 2011). No caso particular do vinho, a utilização da razão isotópica do enxofre 34
S/32
S
não é viável devido à adição de dióxido de enxofre em elevadas quantidades durante o
processamento tecnológico. As restantes razões isotópicas não são igualmente adequadas, dado que
os elementos minerais que as caracterizam são elementos contaminantes do vinho.
A determinação analítica da razão isotópica de 87
Sr/86
Sr em produtos agrícolas não é uma tarefa fácil,
sendo fundamental, para fins de caracterização e comparação de amostras, a utilização de métodos
analíticos de elevada exactidão e precisão.
A técnica analítica mais precisa e bastante utilizada em matrizes geológicas é a espectrometria de
massa de ionização térmica (TIMS), embora a análise por espectrometria de massa acoplada a
plasma indutivo (ICP-MS) possa ser uma boa alternativa. Esta técnica é mais económica que a TIMS,
é bastante robusta e as medições são relativamente rápidas, o que torna o seu uso mais frequente,
especialmente utilizando um espectrómetro de massa acoplado a plasma indutivo de quadrupolo,
ICP-MS-Q (Vorster et al., 2008a).
A medição dos isótopos de estrôncio por ICP-MS exige a separação de Sr e de Rb para evitar a
sobreposição isobárica dos isótopos 87
Rb e 87
Sr, e consequente sobreavaliação da razão isotópica
87Sr/
86Sr. De facto, o
87Sr é radiogénico e a sua concentração aumenta gradualmente nos minerais
devido ao β-decaimento radioactivo do isótopo de rubídio 87
Rb. A separação destes dois elementos
foi anteriormente efectuada através do método de cromatografia de permuta iónica com EDTA,
desenvolvido por Vorster et al. (2008a) e adaptado por Martins et al. (2014).
Com o presente trabalho pretendeu-se contribuir para a avaliação da razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr como marcador de origem geográfica de vinhos. Para tal, este parâmetro analítico foi
determinado num conjunto de 22 vinhos da região Demarcada do Douro, produzidos em condições
experimentais, no âmbito de um projecto de I&D com vista ao desenvolvimento de um biossensor
para rastreabilidade de vinhos desta região. Foi aplicado um procedimento analítico envolvendo a
preparação prévia das amostras por separação cromatográfica de permuta iónica e posterior
determinação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS. De modo complementar, foi avaliada a
composição multielementar dos vinhos com vista à sua discriminação de acordo com a sua origem.
13
2. Revisão Bibliográfica e Enquadramento
2.1. Composição físico-química do vinho
“Por «vinho» entende-se o produto obtido exclusivamente por fermentação alcoólica, total ou parcial,
de uvas frescas, esmagadas ou não, ou de mostos de uvas.” (Reg. (CE) Nº 479/2008, do Conselho,
de 29 de Abril de 2008). Sendo que, de uma forma abreviada pode-se dizer que a fermentação
alcoólica consiste na transformação do açúcar das uvas em etanol, com a libertação de dióxido de
carbono e de um vasto conjunto de compostos secundários, os quais ainda que em quantidades
reduzidas podem desempenhar um papel importante na qualidade do produto.
O vinho é constituído maioritariamente por água, que representa 85 a 90% do seu volume, contendo
uma variedade de outros compostos como álcoois, sendo o etanol o mais abundante (79 – 136 g/L),
seguido do glicerol (15 – 20 g/L); os ácidos orgânicos provenientes da uva, tais como o ácido
tartárico, o ácido málico, o ácido cítrico e os ácidos provenientes da fermentação alcoólica e
maloláctica (caso esta decorra), presentes em menores quantidades, como o ácido succínico, o ácido
láctico e o ácido acético; os elementos minerais (2 – 4 g/L); os glúcidos que provêm da uva, tais como
a glucose e frutose (hexoses), xilose e arabinose (pentoses), arabinogalactanoproteínas e
ramnogalacturonanas (polissacáridos); compostos azotados (1 – 3 g/L), tais como proteínas,
polipéptidos e aminoácidos; substâncias voláteis tais como aldeídos e os ésteres (Ribéreau-Gayon et
al., 2006); e os compostos fenólicos não flavonóides – ácidos fenólicos (benzóicos e cinâmicos),
estilbenos e fenóis voláteis – e flavonóides – taninos, antocianinas, flavanóis e flavonóis (Cabrita et
al., 2003).
2.1.1. Composição mineral do vinho
A composição mineral do vinho provém, essencialmente, da absorção radicular pela videira dos
elementos minerais do solo, verificando-se um constante enriquecimento em catiões minerais durante
a formação e maturação dos bagos de uva (Eschnauer, 1982). No vinho, os elementos minerais
encontram-se solubilizados sob a forma de sais orgânicos, tais como tartaratos, malatos, sucinatos,
acetatos, de sais minerais, como cloretos, sulfatos, fosfatos e de complexos orgânicos com outras
espécies químicas (Catarino et al., 2008).
De acordo com a sua expressão quantitativa, como exemplos de elementos maioritários, em
concentrações entre os 10 mg/L e os 1000 mg/L, incluem-se alguns metais alcalinos e alcalino-
terrosos, tais como sódio (Na), magnésio (Mg), potássio (K) e cálcio (Ca), que são os principais
responsáveis pela estrutura metálica dos vinhos e pela sua capacidade tampão ácido-base. Outros
elementos que integram este grupo são o Si, P, S e Cl. Os elementos presentes a um nível de
concentração inferior, entre 0,1 mg/L e 10 mg/L, são o boro (B), sob a forma de ácido bórico, alumínio
(Al), manganês (Mn), ferro (Fe), cobre (Cu), zinco (Zn), rubídio (Rb), estrôncio (Sr) e molibdénio (Mo),
que são elementos minoritários e na sua maioria oligoelementos - indispensáveis aos seres vivos, em
pequenas quantidades. Ao nível vestigial (<100 µg/L) encontram-se os elementos Li, V, Cr, Co, Ni,
14
Ga, As, Se, Cs, Ba, Pb, I e F e ao nível sub-vestigial (<1 µg/L) os elementos Be, Cd, Sb, W, Hg, Tl, Bi,
U e lantanídeos (Catarino et al., 2008).
Os elementos minerais considerados elementos contaminantes nos vinhos são o conjunto dos metais
pesados, o elemento químico Al e ainda alguns não metais, tais como As, Se, Sb e Be, excluindo os
metais alcalinos e os restantes alcalino-terrosos.
Os elementos minerais estão presentes naturalmente nos mostos e vinhos em teores não tóxicos,
embora por vezes possam estar presentes em concentrações mais elevadas. Estes podem ser
considerados endógenos, exógenos ou, na maioria dos casos, ambos. Os elementos endógenos
estão presentes no vinho em maior quantidade e estão relacionados com as condições geológicas,
climáticas e culturais da vinha. Os elementos exógenos estão associados a contaminações a que as
uvas, o mosto e o vinho são expostos durante os processos tecnológicos.
No processo natural de estabilização do vinho ocorre a eliminação parcial destes elementos minerais
através da sua precipitação sob a forma de sais orgânicos e/ou sulfuretos e da absorção por parte de
bactérias e leveduras (Catarino et al., 2008).
2.2. Autenticidade do vinho
O vinho é um dos produtos alimentares mais controlados sendo alvo de legislação muito específica. A
determinação da sua autenticidade em diferentes domínios, tais como a origem geográfica, o ano de
produção, as castas utilizadas e a pesquisa de adulterações, através da composição físico-química, é
um objectivo perseguido há várias décadas por diversos actores do sector vitivinícola, com destaque
para as entidades de controlo e certificação. A avaliação da autenticidade é actualmente realizada por
controlo administrativo, por avaliação dos principais parâmetros físico-químicos e pela análise
sensorial do vinho, abordagem que nem sempre permite uma avaliação inequívoca da autenticidade
do vinho. A garantia dessa autenticidade assume especial importância no contexto vitivinícola
europeu, onde a classificação dos produtos vínicos está fortemente relacionada com a proveniência
geográfica (Denominações de Origem Protegidas e Indicações Geográficas Protegidas). Ainda que
com pouca expressão, a circulação de produtos com indicação de proveniência fraudulenta prejudica
o comércio de vinho (Catarino et al., 2011).
Actualmente, o Banco de Dados Europeu (Wine Databank) integra valores de razões isotópicas de
elementos estáveis: hidrogénio (2H/
1H), carbono (
13C/
12C) e oxigénio (
18O/
16O) de vinhos provenientes
dos países produtores dos Estados Membros da União Europeia. Estas razões isotópicas são
utilizadas como indicadores de práticas enológicas fraudulentas. A variação da razão isotópica de
oxigénio 18
O/16
O presente na água do vinho com a região de produção é há muito conhecida e a sua
medição foi formalmente reconhecida e incluída no Banco de Dados Europeu desde 1996 (Kelly et
al., 2005). O método oficial europeu para a detecção da chaptalização do vinho (adição de açúcar de
cana ou de beterraba aos mostos antes do processo de fermentação) está em prática desde 1991 e
baseia-se na medição da razão isotópica de hidrogénio 2H/
1H.
As estratégias mais exploradas para a avaliação da origem geográfica do vinho baseiam-se no
pressuposto de que a composição mineral do vinho reflecte a composição mineral do solo de origem,
15
pelo menos para alguns dos elementos. Assim, um dos aspectos fulcrais para o sucesso da sua
aplicação consiste na identificação e selecção dos elementos químicos capazes de reflectir a
composição do solo, e portanto, que possibilitam discriminá-los.
2.2.1. Marcadores de origem geográfica
A determinação da origem geográfica de alimentos e de bebidas tem sido alvo de estudo por parte da
comunidade científica nas últimas décadas, principalmente por causa da crescente preocupação dos
consumidores sobre a autenticidade dos produtos que consomem. Nas últimas décadas, têm sido
publicados vários artigos de pesquisa sobre a composição química e as razões isotópicas como
indicadores de origem geográfica de alimentos e bebidas.
Com base na literatura disponível nesta área, verifica-se que os indicadores de proveniência
geográfica mais explorados são as razões isotópicas de elementos leves, tais como hidrogénio,
oxigénio, azoto, carbono e enxofre, mais recentemente, combinados com as razões isotópicas de
estrôncio e chumbo e, por vezes, combinados com a composição multielementar (Kelly et al., 2005;
Rummel et al., 2010; Asfaha et al., 2011; Bong et al., 2012; Drivelos e Georgiou, 2012; Zhao et al.,
2014).
As razões isotópicas de enxofre 34
S/32
S, de boro 11
B/10
B e de chumbo 207
Pb/206
Pb, 208
Pb/206
Pb,
204Pb/
206Pb foram estudadas e foi avaliada a sua adequabilidade como marcadores de origem
geográfica em produtos alimentícios, como por exemplo nos cereais (Asfaha et al., 2011) e em sumos
de laranja (Rummel et al., 2010).
No caso particular do vinho, a utilização da razão isotópica do enxofre 34
S/32
S não é viável devido à
adição de dióxido de enxofre em elevadas quantidades durante o processamento tecnológico. As
restantes razões isotópicas não são igualmente adequadas, dado que os elementos minerais boro e
chumbo são considerados elementos exógenos no vinho, ou seja, estão associados a contaminações
a que as uvas, o mosto e o vinho são expostos durante o processo tecnológico (fertilizações,
tratamentos fitossanitários, proximidade das vinhas a vias rodoviárias, contacto do mosto e vinhos
com materiais de ligas metálicas, tratamento com produtos enológicos, entre outros). Por exemplo,
durante o crescimento da videira são utilizados fertilizantes ricos em boro que poderão influenciar a
razão 11
B/10
B na planta ou no vinho. A variação isotópica da água de irrigação da vinha poderá ser
também um factor de alteração desta razão (Coetzee et al., 2005). A presença de chumbo no vinho
está relacionada com a precipitação atmosférica, fertilizantes e pesticidas usados na viticultura e
materiais usados na vinificação, transporte e armazenamento do vinho (Barbaste et al., 2002).
Como referido anteriormente, diversos produtos agro-alimentares têm sido alvo de estudo de modo a
comprovar a sua proveniência geográfica, como por exemplo a água, sumo de laranja, cereais,
alface, tomate (Rummel et al., 2010; Voerkelius et al., 2010; Asfaha et al., 2011; Bong et al., 2012;
Martin et al., 2012; Trincherini et al., 2014). As principais técnicas utilizadas nestes estudos são a
espectrometria de massa acoplada a plasma indutivo, ICP-MS, a espectrometria de massa de
ionização térmica, TIMS, espectroscopia de massa com plasma acoplado por indução com
multicolector, ICP-SF-MC-MS, a espectroscopia de massa de razões isotópicas, IRMS, entre outras.
16
Rummel et al. (2010) combinaram a razão isotópica de elementos estáveis (H, C, N, S) com a razão
87Sr/
86Sr para a identificação da origem geográfica de sumos de laranja. Foram analisadas cerca de
150 amostras de sumo de laranja de várias regiões do Norte e Sul da América, África e Europa. A
discriminação das regiões de produção de laranja foi possível através das diferenças geográficas,
climáticas e litológicas. Estes autores concluíram que a prova da origem geográfica das amostras de
sumo de laranja é fortalecida com a combinação destes parâmetros com a análise multielementar.
Asfaha et al. (2011) combinaram a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr e razões isotópicas estáveis
de oxigénio, azoto, carbono e enxofre com a análise multielementar para a autenticação da origem
geográfica de amostras de cereais da Europa. A abordagem sequencial descrita neste estudo foi
bem-sucedida, embora não se possa concluir que todos os modelos propostos consigam
prever/identificar sempre a origem geográfica correcta de todos os cereais produzidos na Europa. As
17 regiões escolhidas não cobrem toda a variabilidade deste continente, no que diz respeito às
formações geológicas, características do solo e condições climáticas. Este estudo permitiu identificar
uma ferramenta aplicável a um número elevado de cereais produzidos na Europa que até então não
existia. Os resultados demonstraram ainda a viabilidade, o interesse e as limitações de um estudo
com estas dimensões, dados a quantidade de parâmetros avaliados, o número de amostras e as
organizações envolvidas.
Trincherini et al. (2014) avaliaram a origem geográfica de 118 amostras de tomate provenientes de
dois países diferentes (China e Itália) e para tal, efectuaram a determinação da razão isotópica de
estrôncio 87
Sr/86
Sr. A técnica analítica de TIMS revelou ser adequada para a determinação precisa da
razão isotópica 87
Sr/86
Sr destas duas origens geográficas. Os resultados obtidos desta análise para
os valores médios da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr foram 0,7082±0,0004 para as amostras
de tomate do Norte de Itália e 0,7105±0,0003 para as amostras da China. Os valores médios das
duas regiões demonstraram diferenças muito significativas (p<0,01).
Estes tipos de análises abordadas anteriormente são normalmente muito morosas e como tal, foram
explorados métodos não-específicos mais simples, como a espectroscopia de infravermelho com
Transformada de Fourier (FTIR) e a espectroscopia de infravermelho próximo (NIR). As principais
vantagens da aplicação destes métodos não-específicos são a preparação mínima da amostra e as
medições rápidas das amostras após a calibração ter sido estabelecida.
Siivonen et al. (2014) apresentaram um método para a análise do vinho baseado na luminescência
através de um complexo de európio com um tempo de vida de luminescência longo. O procedimento
foi aplicado a 15 amostras de vinhos tintos europeus de diferentes anos de produção e de quatro
vinhas distintas. Os resultados obtidos juntamente com a respectiva identificação e com a análise de
dados demonstraram uma correlação significativa com resultados existentes da FTIR e métodos
espectrofotométricos de análise de vinhos.
Os parâmetros que têm sido largamente estudados e com elevado potencial para a classificação de
vinhos de acordo com a sua proveniência geográfica são a composição multielementar, os perfis de
elementos terras raras e a razão de isótopos estáveis de elementos. Esta metodologia parte do
pressuposto de que a composição elementar do vinho reflecte a composição elementar do solo de
origem, pelo menos para alguns elementos. Um dos aspectos fundamentais para o êxito da sua
17
aplicação consiste na identificação e selecção dos elementos com potencial discriminante, que
reflictam a geoquímica do solo. A razão de isótopos de estrôncio cuja composição isotópica natural
varia com a idade geológica do solo e consequentemente com a região geográfica, constitui um outro
potencial marcador de proveniência (Catarino et al., 2012).
2.2.1.1. Razão isotópica de estrôncio 87Sr/86Sr no sistema solo-vinho
O estrôncio é um elemento químico que pertence ao grupo dos metais alcalino-terrosos e apresenta
quatro isótopos naturais estáveis: 84
Sr, 86
Sr, 87
Sr e 88
Sr, cujos intervalos de variação natural são 84
Sr,
0,55-0,58%; 86
Sr, 9,75-9,99%; 87
Sr, 6,94-7,14%; e 88
Sr, 82,29-82,77% (Berglund e Wieser, 2011).
Destes quatro isótopos apenas o 87
Sr é radiogénico e a sua concentração aumenta gradualmente nos
minerais devido ao β-decaimento radioactivo do isótopo de rubídio 87
Rb. A abundância relativa do
isótopo de estrôncio 87
Sr varia com a idade geológica da rocha e, consequentemente, com a origem
geográfica. Tal torna a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr um parâmetro importante em
geocronologia. De facto, o valor da razão 87
Sr/86
Sr em rochas graníticas (mais antigas) é
significativamente maior, tipicamente superior a 0,710, do que em rochas basálticas (mais recentes),
tipicamente entre 0,702 e 0,705 (Capo et al., 1998).
Horn et al. (1993) iniciaram os estudos sobre a adequação da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr
como marcador de origem geográfica de vinhos. Estes autores conduziram um tipo de ‘estudo cego’
com vista à caracterização de vinhos com base na razão 87
Sr/86
Sr. Os vinhos utilizados neste estudo
eram provenientes de três regiões distintas: Kosovo, Itália e França. A técnica utilizada para a
medição desta razão isotópica foi a técnica analítica de TIMS, que demonstrou uma elevada precisão
e exactidão nas medições, mesmo em concentrações isotópicas nos vinhos muito baixas. Os valores
de razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr obtidos encontraram-se compreendidos entre 0,70835-
0,71033 (RSD≤0,002%). Os autores referem que possa ter ocorrido a sobreavaliação da razão
isotópica devido a possíveis contaminações aquando da clarificação com bentonites e da
desacidificação com carbonato de cálcio.
Como referido anteriormente, a determinação exacta da razão isotópica de 87
Sr/86
Sr em produtos
agrícolas não é uma tarefa fácil e a sua medição requer uma elevada precisão. Por esta razão, a
técnica mais precisa e bastante utilizada em matrizes geológicas é a espectrometria de massa de
ionização térmica (TIMS), embora a análise por espectrometria de massa acoplada a plasma indutivo
(ICP-MS) possa ser uma boa alternativa (Vorster et al., 2008a).
Nas últimas décadas a aplicação da técnica de ICP-MS tem sido utilizada para a determinação da
razão isotópica 87
Sr/86
Sr com o propósito de avaliar a origem geográfica (Vanhaecke et al., 1999;
Almeida e Vasconcelos, 2001; Barbaste et al., 2002; Almeida e Vasconcelos, 2004; Martins et al.,
2014).
Barbaste et al. (2002) conduziram um estudo para a avaliação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr em vinhos
de diferentes regiões. Esta análise incluiu 11 vinhos entre os quais com origem em solos basálticos
(Chile, Califórnia e Madeira), arenosos (França e Austrália) e graníticos (Portugal e África do Sul).
Estes autores utilizaram a técnica de ICP-MS com um analisador de massas com multicolector para
as determinações analíticas. As razões 87
Sr/86
Sr obtidas encontraram-se compreendidas entre
18
0,70471-0,71255. Nomeadamente, para um vinho produzido a partir de uvas de uma vinha de uma
zona granítica de Portugal, a razão isotópica de 87
Sr/86
Sr foi de 0,71203±0,00002. A exactidão do
método foi de 0,02% e a precisão foi de 0,002-0,003% (RSD). A análise dos 11 vinhos de diferentes
regiões permitiu discriminar entre vinhos com origem em solos basálticos, arenosos e graníticos.
A composição isotópica de estrôncio foi anteriormente determinada por Almeida e Vasconcelos
(2004) para um único solo (0,732) e dois vinhos (0,729), um vinho de mesa tinto e um vinho tinto
fortificado semelhante ao vinho do Porto. O vinho de mesa tinto foi produzido a partir de uvas da
casta Touriga Nacional de uma vinha com 10 anos e o vinho tinto fortificado foi produzido a partir de
uvas de diferentes castas de uma vinha com 60-70 anos. Os resultados obtidos neste estudo foram
idênticos a valores da razão 87
Sr/86
Sr obtidos anteriormente pelos mesmos autores (Almeida e
Vasconcelos, 2001) para a região vitivinícola do Douro (0,725) e diferentes, por exemplo, de valores
observados para as regiões da Bairrada (0,711) e de Borba (0,714).
Mais recentemente, Martins et al. (2014) observaram que solos de diferentes regiões portuguesas
possuíam razões 87
Sr/86
Sr também diferentes. Este estudo incluiu quatro vinhas de três
Denominações de Origem Protegida (Dão, Óbidos e Palmela). Na região do Dão consideraram uma
vinha: Quinta dos Carvalhais, onde os solos foram desenvolvidos sobre formações graníticas, as
formações geológicas mais representativas desta região. Na região de Óbidos, caracterizada pela
grande variedade de formações litológicas, consideraram duas vinhas, a Quinta do Sanguinhal e a
Quinta de S. Francisco. A Quinta do Sanguinhal é caracterizada por solos desenvolvidos em
formações arenosas do Jurássico e a Quinta de S. Francisco é caracterizada por solos desenvolvidos
em formações arenosas do Cretácico. Na região de Palmela consideraram uma vinha, a Vinha de
Algeruz. Esta área foi desenvolvida sobre formações sedimentares. Os solos da região de Óbidos
apresentaram a mesma razão isotópica (0,714) e foram significativamente diferentes dos solos da
região do Dão e Palmela (0,737 e 0,711, respectivamente). Os valores da razão isotópica de
estrôncio 87
Sr/86
Sr menores correspondiam aos solos da região de Palmela, desenvolvidos no
material geológico mais recente considerado neste estudo, e os valores da razão 87
Sr/86
Sr maiores
correspondiam aos solos da região do Dão, desenvolvidos sobre rochas graníticas.
Petrini et al. (2015) caracterizaram as vinhas Glera da região vinhateira Prosecco do Norte de Itália,
no que diz respeito à razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr de mostos de diferentes anos de produção
(2010, 2011 e 2012), comparativamente com a análise isotópica de Sr dos solos de origem. Para
cada vinha foi feita uma análise isotópica detalhada de três fracções de solo sequenciais extraídas de
três profundidades diferentes e dos componentes das uvas (películas, sementes, mosto e ramos), de
modo a verificar o intervalo de fraccionamento isotópico do Sr na planta. As razões 87
Sr/86
Sr nos
mostos, sementes e ramos foram semelhantes, enquanto que as películas apresentaram uma razão
isotópica 87
Sr/86
Sr inferior. O intervalo de variação das razões 87
Sr/86
Sr nos mostos das diferentes
vinhas foi considerado elevado (0,70706 - 0,71215), dado que a área geográfica em estudo é
relativamente pequena. Estes autores observaram uma relação estatisticamente significativa entre a
fracção de solo e o mosto. Petrini et al. (2015) focaram esta análise nos mostos, de modo a evitar a
possível influência do processo de vinificação nesta determinação, que será investigada em estudos
futuros.
19
Durante et al. (2015) investigaram dois procedimentos analíticos para o pré-tratamento de amostras
de vinho Lambrusco com DOP de quatro anos de produção distintos (2009, 2010, 2011 e 2012). Os
dois procedimentos analíticos avaliados foram a mineralização das amostras por microondas e a
baixa temperatura. As amostras foram digeridas pelo método analítico que se verificou mais
adequado (digestão a baixa temperatura) e os valores das razões 87
Sr/86
Sr obtidos foram comparados
com outros dados isotópicos provenientes de solos da mesma vinha e com vinhos da mesma casta,
mas de vinhas de outras regiões. Os resultados obtidos não demonstraram variabilidade significativa
entre os diferentes anos de produção e observaram-se semelhanças entre o intervalo isotópico dos
solos (0,70792 – 0,71198) e dos vinhos (0,70860 – 0,70929). Contudo, o único indicador de origem
geográfica investigado não se demonstrou suficiente para discriminar produtos semelhantes e, como
tal, torna-se necessário analisar mais amostras de solos e de vinhos provenientes de outras regiões
de modo a obter resultados mais suportados.
De acordo com a literatura, a razão isotópica do estrôncio é característica do solo e reflecte-se nas
uvas, mostos e vinhos (Almeida e Vasconcelos, 2001; Barbaste et al., 2002) sem grandes
contaminações. Ao longo do processo de vinificação das uvas tintas existe um ligeiro aumento da
concentração de estrôncio devido à presença deste elemento nas grainhas e, consequente,
transferência para o vinho durante a etapa de maceração, o que não se verifica no processo de
produção dos vinhos brancos.
Existem várias técnicas analíticas que permitem a determinação da razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr em solos, mosto e vinho: espectrometria de massa com plasma acoplado por indução,
ICP-MS (Almeida e Vasconcelos, 2004; Vorster, 2008a; Catarino et al., 2012; Martins et al., 2014),
espectroscopia de massa com plasma acoplado por indução com multicolector, ICP-SF-MC-MS
(Barbaste et al., 2002), espectrometria de massa de ionização térmica, TIMS (Almeida e
Vasconcelos, 2001; Vorster, 2008a).
2.2.1.2. Composição multielementar
A composição mineral do vinho reflecte, para alguns elementos, a composição química do solo de
origem e como tal, pode ser usada para efeitos de autenticidade. A escolha dos elementos minerais é
um aspecto importante para o sucesso da aplicação desta metodologia, uma vez que, ao longo do
processo de produção do vinho ocorrem reacções naturais de estabilização físico-química e diversas
contaminações que podem alterar o perfil mineral do vinho (Catarino et al., 2008; Catarino el al.,
2011).
Os elementos químicos do grupo dos lantanídeos (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,
Yb, e Lu) (também conhecidos por elementos de terras raras) têm demonstrado fortes correlações
dos valores de concentração presentes nos solos e nos vinhos correspondentes e como tal, têm
apresentado um grande potencial como marcadores de origem geográfica de vinhos. Este grupo de
elementos químicos é absorvido do solo através das raízes da videira de uma forma não selectiva
devido à grande semelhança química destes elementos, sendo expectável que as alterações das
concentrações são longo do processo de produção do vinho sejam igualmente não selectivas,
havendo um perfil de distribuição de concentrações da uva (Catarino et al., 2011).
20
A análise da composição multielementar e a identificação e selecção de elementos com potencial
discriminatório têm-se verificado como elementos fundamentais na caracterização de vinhos (Gómez
et al., 2004), permitindo, em alguns casos, diferenciá-los de acordo com a sua origem geográfica e
métodos de vinificação (Almeida e Vasconcelos, 2003; Coetzee et al., 2005; Serapinas et al., 2008;
Catarino et al., 2011; Rodrigues et al., 2011; Martin et al., 2012).
Esta abordagem tem sido generosamente explorada e existem diversos artigos publicados. Almeida e
Vasconcelos (2003) avaliaram a influência da proveniência geográfica de solos e do processo de
vinificação na composição multielementar de vinhos. Para tal, estes autores seleccionaram duas
vinhas da região do Douro. Neste estudo foi produzido um vinho de mesa tinto através de uvas
monovarietais provenientes de uma vinha com 10 anos numa adega com equipamentos bastante
modernos. Simultaneamente foi produzido um vinho tinto fortificado, semelhante ao vinho do Porto, a
partir de uvas polivarietais de uma vinha com 60-70 anos através de um processo tradicional de
vinificação. Almeida e Vasconcelos (2003) efectuaram a análise multielementar (Al, As, B, Ba, Be, Ca,
Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Ga, Hf, Li, Mn, Mo, Nb, Ni, Pb, Rb, Sb, Sc, Sr, Ti, Th, Tl, U, V, W, Y, Zn, Zr,
La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, e Lu) de solos, mostos (preparados em
laboratório) e amostras recolhidas nas diferentes etapas de cada um dos processos de vinificação.
Foi utilizado um equipamento de ICP-MS nas determinações analíticas, após se ter realizado o pré-
tratamento adequado das amostras. Esta equipa verificou que ambos os processos de vinificação
influenciaram a composição multielementar dos vinhos. A maioria dos elementos apresentou
concentrações semelhantes ou inferiores nos vinhos em relação aos respectivos mostos,
provavelmente devido à precipitação ou coprecipitação de partículas em suspensão durante a
fermentação e /ou durante o envelhecimento. Foi observada uma contaminação evidente durante a
prensagem e /ou fermentação (dependendo do elemento) de Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, V e Zn, no vinho
fortificado e de Al, Cr, Fe, Ni, Pb e V, no vinho de mesa. Contudo, a análise multielementar dos
vinhos e os respectivos mostos apresentaram diferenças significativas estatisticamente, assim como
a análise multielementar dos vinhos e os solos de origem.
Martin et al. (2012) determinaram as concentrações de 56 elementos em 1397 amostras de vinhos
australianos, utilizando as técnicas de espectrometria de massa por plasma acoplado (ICP-MS) e de
espectroscopia de emissão atómica por plasma acoplado por indução (ICP-AES). Esta análise de
1397 amostras de vinho, de 51 regiões, de 39 castas e de 19 anos de produção diferentes permitiu
distinguir as diferentes regiões australianas através da análise da composição multielementar.
Concluíram ainda que, o ano de produção demonstrou pouca influência na composição
multielementar e que foram observadas diferenças significativas entre vinhos brancos e vinhos tintos.
Contudo, este estudo permitiu concluir que a região de origem é o factor com maior contribuição na
composição multielementar de vinhos australianos, indicando que esta informação pode ser utilizada
como ferramenta para a identificação e autenticação geográfica.
Mais recentemente, Catarino et al. (2014) determinaram as concentrações de 40 elementos utilizando
a técnica de ICP-MS em amostras de solos, mosto e vinho de quatro vinhas com direito à designação
oficial DOP: Dão, Óbidos e Palmela, onde os solos foram desenvolvidos sobre formações geológicas
diferentes. O objectivo deste estudo foi identificar os elementos com potencial discriminatório e avaliar
21
a adequabilidade da composição multielementar como indicador de proveniência geográfica. Os
resultados demonstraram que, de um modo geral, o solo da região do Dão, desenvolvido sobre
formações graníticas, demonstrou concentrações significativamente mais elevadas (especialmente de
Li, Be, Rb, Sn, Cs e elementos de terras raras) do que os outros solos, que foram desenvolvidos
sobre formações sedimentares, uma tendência também observada nos vinhos. Estes resultados
foram consistentes com resultados anteriores que relataram o sucesso da discriminação regional de
vinhos de um único país com base na sua composição multielementar.
Existem várias técnicas analíticas capazes de realizar a determinação da composição multielementar,
a espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado, ICP-OES (Thiel et al., 2004), a
espectrometria de absorção atómica, AAS (Almeida e Vasconcelos, 2003), a espectrometria de
infravermelho próximo, NIRS (Yu et al., 2007), a fluorescência de raios X por reflexão total, TXRF
(Gruber et al., 2006) e a espectrometria de massa acoplada a plasma indutivo, ICP-MS (Almeida e
Vasconcelos, 2003; Catarino et al., 2006a).
2.3. Técnica analítica de Espectrometria de Massa Acoplada a
Plasma Indutivo (ICP-MS)
A técnica analítica de espectrometria de massa com acoplamento de plasma indutivo (ICP-MS)
apresenta selectividade e sensibilidade elevadas, limites analíticos bastantes baixos, o que a torna
numa ferramenta de grande utilidade para a caracterização detalhada da composição multielementar
e isotópica do vinho (Catarino et al., 2006a).
Esta técnica baseia-se na utilização da energia fornecida pelo plasma para a ionização da amostra,
onde posteriormente os iões que foram separados em função da sua razão massa/carga são
convertidos num sinal eléctrico mensurável sob acção de campos electromagnéticos.
A grande maioria dos elementos químicos apresenta mais do que um isótopo e, no plasma são
gerados os iões positivos de cada isótopo, que originam diferentes espectros de massa, sendo então
possível a análise da composição isotópica dos elementos por ICP-MS. O equipamento utilizado
neste trabalho é um ICP-MS equipado com um analisador de massas do tipo quadrupolo,
representado na figura 1.
Figura 1 – Principais componentes do ICP-MS equipado com um analisador de massas do tipo quadrupolo
22
A amostra que se encontra no estado líquido é aspirada por uma bomba peristáltica para o
nebulizador, onde é convertida num aerossol. O nebulizador é do tipo cross flow. A formação do
aerossol é feita através da acção pneumática de um fluxo de árgon (1 L/min) direccionado num
ângulo tal que cruza com a amostra que entra no nebulizador através do tubo capilar. Na câmara de
nebulização, as partículas de maior dimensão ficam retidas e são eliminadas, permitindo somente a
passagem de partículas de menor dimensão que são conduzidas até à base do plasma através do
injector. Apenas 1-2% da amostra chega ao plasma.
Os componentes necessários para a formação do plasma são a tocha, a radiofrequência e a bobina
de radiofrequência. A tocha é onde o árgon circula e é composta por dois tubos de quartzo
concêntricos. A extremidade da tocha é envolvida por uma bobina de cobre que está ligada à fonte de
radiofrequência. O fluxo principal de gás fornece o árgon para a formação do plasma, a um caudal de
15 L/min entre os dois tubos da tocha. O plasma é gerado pela interacção do árgon com o campo
electromagnético criado pela bobina de radiofrequência. A temperatura do plasma chega
aproximadamente aos 7000°C. O fluxo de gás do nebulizador (1 L/min) conduz a amostra que se
encontra no interior da tocha até à base do plasma através do injector. A amostra sofre grandes
alterações físicas (dessolvatação, vaporização, atomização e ionização) à medida que atravessa o
plasma. Os iões formados à saída do plasma entram de seguida na zona da interface.
A zona da interface destina-se à passagem dos iões provenientes do plasma que opera à pressão
atmosférica, para o espectrómetro de massa que opera em grande vácuo (1 x 10-6
Torr). Esta zona
encontra-se arrefecida devido à alta temperatura atingida pelo plasma e é mantida a uma pressão de
cerca de 4 Torr. Esta zona é constituída por dois cones de níquel: o cone de amostragem e o cone
skimmer, ambos possuem um orifício no vértice. É através destes cones que se faz a passagem dos
iões da zona do plasma para o espectrómetro de massa. Os iões passam do orifício de maiores
dimensões do cone de amostragem com 1,1 mm de diâmetro para o cone skimmer cujo orifício tem
0,9 mm de diâmetro. Esta acção diminui o fluxo de gases que sai da zona do plasma.
O sistema de focagem de iões - lente iónica - consiste numa série de lentes electroestáticas que se
localizam entre o cone skimmer e o analisador de massas. A sua função é criar um feixe de iões e
dirigi-lo desde a zona de plasma, passando pela interface até ao analisador. A lente iónica impede
que fotões, espécies neutras e espécies de carga negativa cheguem ao analisador de modo a evitar
interferências e ruído de fundo.
Na câmara de grande vácuo, o feixe de iões é direccionado para o analisador de massas do tipo
quadrupolo para que os iões sejam separados de acordo com a sua razão massa/carga (m/z). O
analisador do tipo quadrupolo é constituído por quatro barras de igual comprimento e diâmetro onde é
aplicada uma combinação entre potenciais de corrente directa e radiofrequência de modo a gerar um
campo magnético que permite a trajectória estável somente de iões de determinada razão (m/z).
Deste modo é possível a selecção dos iões a dirigir para o detector. Os iões de diferentes razões m/z
irão colidir com as barras onde são neutralizados e removidos.
Depois de separados pelo analisador de massas, os iões vão colidir com a superfície do detector para
serem convertidos num sinal eléctrico mensurável. A superfície activa do detector do tipo
multiplicador de iões, dínodo, liberta um electrão por cada ião que colide com esta superfície, por sua
23
vez este electrão volta a colidir no dínodo seguinte e assim sucessivamente até ser suficiente para
ser mensurável (USGS, 2015).
2.4. Região Vitivinícola do Douro
A Região Vitivinícola do Douro foi a primeira região demarcada e regulamentada do mundo, aquando
da criação pelo Marquês de Pombal, da Companhia Geral da Agricultura das Vinhas do Alto Douro,
em 1756.
A região, caracterizada pelo microclima como consequência da sua orografia acidentada, divide-se
em três sub-regiões - Baixo Corgo, Cima Corgo e Douro Superior, produzindo-se em cada uma delas
vinhos brancos, tintos e rosados, vinhos espumantes, licorosos de grande qualidade e ainda
aguardentes de vinho com características próprias.
Da globalidade do volume de vinho produzido na Região Demarcada do Douro, cerca de 50% é
destinada à produção de "Vinho do Porto", enquanto o restante volume é destinado à produção de
vinhos de grande qualidade que utilizam a denominação de origem controlada "Douro" ou "Vinho do
Douro" (IVV, 2014).
Situa-se no nordeste do território português e desenvolve-se pelo vale do rio Douro, tendo como
limites norte, oeste e sul sistemas de cadeia montanhosos e a fronteira com Espanha a este.
A Região Demarcada do Douro estende-se por 250 000 hectares, dos quais apenas cerca de 18,3%
são ocupados por vinha, que ocupa uma área aproximada de 46 000 hectares, distribuídos por cerca
de 40 000 viticultores (IVDP, 2014).
Os solos do Douro são normalmente descritos como compostos de xisto (rocha metamórfica
fortemente laminada), são ricos em nutrientes e têm também a propriedade de retenção da água. Os
interstícios das fracções laminadas de xisto que constituem uma grande parte do solo retêm uma
certa quantidade de humidade, por vezes, a suficiente para permitir à videira sobreviver nas
condições do clima seco características da maior parte do verão. Assim, os solos das vinhas do
Douro possuem a capacidade de permitir que as videiras se desenvolvam enquanto moderam o seu
acesso à água e, consequentemente, os seus rendimentos de produção, qualidades essenciais de
muitos solos vitivinícolas (Taylor’s, 2014).
Na figura 2 pode observar-se um mapa da Região Demarcada do Douro.
24
Figura 2 – Mapa da Região Demarcada do Douro
25
3. Materiais e Métodos
3.1. Vinhas e vinhos
Para a realização deste estudo foram utilizados vinte e dois vinhos monovarietais, dos quais quinze
vinhos tintos e sete vinhos brancos, de seis quintas da Região Demarcada do Douro. Na tabela 1
apresenta-se a identificação das vinhas e das castas/vinhos utilizados. Os vinhos foram produzidos
na vindima de 2012, em condições de microvinificação, no âmbito de um projecto de I&D com vista ao
desenvolvimento de um biossensor para rastreabilidade de vinhos da Região Vitivinícola do Douro
(FCT PTDC/AGR-ALI/117341/2010). Ao longo desta dissertação, os vinhos serão identificados pelos
nomes das castas utilizadas na sua produção.
Tabela 1 – Vinhas e respectivos vinhos brancos e tintos
QUINTA
(coordenadas) CASTAS BRANCAS/VINHOS CASTAS TINTAS/VINHOS
Quinta do Seixo
(41° 10’ N, 7° 33’ W)
Aragonez, Rufete, Tinta Barroca, Tinta
Francisca, Tinto Cão, Touriga Fêmea,
Touriga Franca, Touriga Nacional,
Trincadeira, Vinhão
Quinta da Boavista
(41° 10’ N, 7° 34’ W)
Côdega do Larinho, Viosinho Alicante Bouschet, Donzelinho Tinto
Quinta do Cidrô
(41° 08’ N, 7° 23’ W) Chardonnay Blanc Cabernet Sauvignon, Pinot Noir
Quinta do Casal da Granja
(41° 15’ N, 7° 28’ W) Fernão Pires, Moscatel Galego
Quinta do Ventozelo
(41° 10’ N, 7° 30’ W) Merlot Noir
Quinta do Cavernelho
(41° 17’ N, 7° 43’ W) Gouveio, Malvasia Fina
26
Na figura 3 estão identificadas as quintas e a localização das vinhas envolvidas neste estudo.
Figura 3 – Localização geográfica das quintas/vinhas
As características físico-químicas dos vinhos, determinadas a 8 de Março de 2013, são apresentadas
na tabela 2. Os parâmetros analisados foram o teor alcoólico, acidez total, acidez volátil, pH, SO2
livre, SO2 total, açúcares redutores, ácido málico, ácido láctico e extracto seco. O teor alcoólico, o pH,
os açúcares redutores, o ácido málico, o ácido láctico e o extracto seco foram avaliados utilizando a
técnica de espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Os restantes
parâmetros foram determinados por aplicação de métodos OIV: acidez total (OIV-MA-AS313-01),
acidez volátil (OIV-MA-AS313-02), pH (OIV-MA-AS313-15) [(OIV, 2014a)], SO2 livre e total (OIV-MA-
AS323-04B) [(OIV, 2014b)].
Quinta do Cavernelho
Quinta do Casal da Granja
Quinta do Ventozelo
Quinta do Cidrô
Quinta do Seixo Quinta da Boavista
27
Tabela 2 – Características físico-químicas dos vinhos
Teor Alc.
Ac. Total
Ac. Volát.
pH SO2 livre
SO2 Total
Aç. Redut
Ác. Málico
Ác. Láctico
Ext. Seco
(% vol.)
(g/L ác. tart.)
(g/L ác. acét.)
(mg/L) (mg/L) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L)
Castas Brancas:
Chardonnay 14,4 6,5 0,49 3,33 25 163 1,0 0,87 0,04 22,0
Côdega do Larinho 12,4 5,2 0,18 3,29 56 162 1,3 0,68 0,22 18,5
Fernão Pires 15,1 7,7 0,47 3,17 38 163 1,8 1,52 0,14 20,2
Gouveio 13,8 8,2 0,56 3,04 22 160 4,8 1,54 0,03 24,3
Malvasia Fina 12,8 10,3 1,02 2,95 35 143 6,6 1,63 0,06 28,2
Moscatel Galego 12,9 7,9 0,53 3,10 31 140 1,1 1,39 0,09 19,0
Viosinho 15,8 5,7 0,43 3,15 66 165 3,2 0,26 0,19 20,2
Castas Tintas:
Alicante Bouschet 13,4 5,2 0,65 3,48 16 86 2,8 N.Q. 0,80 27,6
Aragonez 13,4 4,9 0,69 3,68 19 107 1,9 N.Q. 0,83 25,5
Cabernet Sauvignon 14,7 7,0 0,63 3,33 16 104 2,7 0,79 0,04 31,6
Donzelinho Tinto 14,5 7,1 0,50 3,15 22 106 3,4 0,73 0,05 27,6
Merlot 13,6 6,7 0,64 3,33 13 112 2,5 0,68 0,15 27,9
Pinot Noir 12,0 7,9 0,71 3,22 12 103 1,9 1,32 0,23 26,1
Rufete 17,5 7,5 1,01 3,46 10 110 13,7 1,09 0,04 49,2
Tinta Barroca 10,7 4,8 0,62 3,55 16 91 1,1 0,07 0,96 22,9
Tinta Francisca 12,1 5,5 0,66 3,42 19 107 1,6 N.Q. 0,82 24,4
Tinto Cão 14,5 5,7 1,15 3,89 16 132 3,4 N.Q. 1,11 32,2
Touriga Fêmea 16,6 5,0 0,89 3,64 10 105 3,5 0,11 N.Q. 29,5
Touriga Franca 14,3 5,4 0,95 3,80 12 105 2,9 N.Q. 0,99 30,6
Touriga Nacional 14,0 4,5 0,65 3,89 16 111 3,3 N.Q. 1,11 30,0
Trincadeira 14,3 7,1 0,87 3,32 6 86 3,3 1,27 0,07 27,2
Vinhão 12,7 6,6 0,54 3,23 12 97 4,4 0,10 0,53 33,0
As uvas foram colhidas nas diferentes quintas, transportadas, e vinificadas na adega experimental do
Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária (INIAV), em Dois Portos. As uvas das castas
tintas e brancas foram vinificadas de acordo com os processos de vinificação clássicos de vinho
branco e de vinho tinto que se apresentam na figura 4.
28
a) b)
Figura 4 – Diagramas de vinificação (simplificados) dos vinhos brancos (a) e dos vinhos tintos (b)
Colheita
Transporte em câmara
frigorífica (4°C)
Pesagem
Desengace
Prensagem
Esmagamento
Defecação 4°C, 48h
Fermentação Alcoólica 16-18°C
Trasfega para a cuba
de armazenamento
Adição de SO2 (40 mg/L)
Adição de levedura seca activa (QA23) (300 mg/L) e de fosfato diamónio (100 mg/L)
Adição de SO2 (80 mg/L)
Colheita
Transporte em câmara
frigorífica (4°C)
Pesagem
Desengace
Prensagem
Esmagamento
Fermentação Alcoólica 24-26°C
Trasfega para a cuba
de armazenamento
Desencuba/Sangria
Adição de SO2 (80 mg/L) e de levedura
seca activa (D254) (200 mg/L)
Adição de SO2 (40 mg/L)
29
3.2. Determinação da razão isotópica de estrôncio 87Sr/86Sr dos vinhos
por ICP-MS
3.2.1. Preparação das amostras para a análise isotópica
A preparação das amostras de vinho para análise isotópica por ICP-MS envolveu as seguintes
etapas: (i) digestão por microondas de alta pressão (HPMW) para a mineralização dos vinhos (etapa
obrigatória antes da separação cromatográfica devido à influência negativa da matéria orgânica
presente nos vinhos neste processo); (ii) separação cromatográfica de Sr e de Rb (etapa fundamental
antes da determinação analítica da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS, de modo a minimizar a
interferência isobárica do isótopo 87
Sr sobre o isótopo 87
Rb); (iii) concentração da fracção de eluição
que contém o Sr e a sua redissolução numa solução de ácido nítrico; e (iv) filtração.
i) Digestão das amostras de vinhos por HPMW
As amostras de vinho foram mineralizadas utilizando a técnica de digestão, em vaso fechado, por
microondas, sistema de alta pressão, segundo o programa de digestão apresentado na tabela 3.
Todas as amostras foram digeridas no Laboratório de Análises do Instituto Superior Técnico (LAIST).
Tabela 3 – Programa de forno utilizado na digestão por HPMW dos vinhos
Tempo (min) Potência (W)
1 260 2 0 5 260 5 430 5 640
4 Ventilação
Para a mineralização das amostras de vinho foi adaptado um procedimento previamente
desenvolvido por Catarino et al. (2010), com ligeiras alterações. O volume de 2,0 mL de vinho foi
introduzido nos vasos de digestão (TFM) e adicionado 2,0 mL de peróxido de hidrogénio e 4,0 mL de
água desionizada, perfazendo um volume total de 8,0 mL, necessário para a operação do sensor de
temperatura. Em cada série de digestões foi preparado um branco de digestão para controlo da
qualidade do processo (despistagem de eventuais contaminações).
Entre cada operação, para efeitos de descontaminação, adicionou-se aos vasos 10 mL de ácido
nítrico a 5% (v/v) ultrapuro e efectuou-se o mesmo programa de forno.
Para a digestão das amostras de vinho foi utilizado o equipamento Milestone MLS 1200 mega
Microwave Labstation, equipado com um rotor monobloco de alta pressão Milestone HPR-1000/6m,
com seis posições (sistema fechado, pressão máxima de operação de 100 bar) com vasos de Teflon
TFM, um dos quais usado para controlo de temperatura no interior do vaso durante a operação.
Na digestão das amostras foi ainda utilizado peróxido de hidrogénio (H2O2) Trace Select 30% (v/v)
(Fluka).
30
ii) Separação de Sr e de Rb por cromatografia de permuta iónica
A separação cromatográfica dos elementos Sr e Rb foi efectuada em colunas de cromatografia
HIPEX Duran (12 mm de diâmetro interno e 200 mm de altura de leito) com a resina de permuta
catiónica Dowex 50W-X8/400 (Sigma-Aldrich). Foi utilizado ácido etilenodinitrilotetraacético, sal
dissódico dihidratado (EDTA) Tritiplex III p/ análise (Merck), para a preparação das soluções
utilizadas na separação cromatográfica. Foi utilizado ácido clorídrico, HCl 32% (v/v) (Merck) para a
preparação da solução utilizada no tratamento da resina. Foram ainda utilizados amoníaco, NH3 25%
(v/v) (Merck) e ácido nítrico bidestilado concentrado ultrapuro, HNO3 65% (v/v) (Sigma-Aldrich) para a
preparação das soluções utilizadas na separação cromatográfica.
As soluções utilizadas nas diferentes etapas de eluição são seguidamente apresentadas, por ordem
de adição: NH3 10% (v/v), EDTA 0,1 M (pH 7), EDTA 0,02 M (pH 5.5), EDTA 0,05 M (pH 7) e HNO3 3
M. Foi também utilizada a solução HCl 2 N para o tratamento da resina.
No anexo II apresenta-se em detalhe o modo de preparação das soluções anteriores.
Após lavagem e tratamento da resina, procedimento apresentado no Anexo III, esta foi colocada na
coluna de vidro até atingir a altura de cerca de 13 cm e a separação cromatográfica foi efectuada no
dia seguinte de modo a garantir o completo empacotamento da resina. A mesma resina foi utilizada
nos duplicados.
O procedimento de separação cromatográfica seguidamente apresentado contempla as etapas
seguintes: activação/pré-tratamento da resina (A), condicionamento da resina (B), preparação/diluição
da amostra antes da etapa de eluição (C) e etapas de eluição (D):
A. Activação/pré-tratamento da resina
- Introdução de 30 mL de NH3 10% (v/v) (para converter as partículas da resina em NH4+ - catião de
troca - e assim, tornar a resina capaz de reter os elementos Sr, Ca e Rb para posteriormente estes e
outros catiões divalentes serem eluídos na forma de complexos metálicos; e para tornar o pH da
resina ligeiramente ácido antes de introduzir a amostra).
- Lavagem da resina com 20 mL de água desionizada (para remoção do excesso de NH3).
B. Condicionamento da resina
Introdução de 20 mL de uma solução de EDTA 0,02 M pH 5.5 (para ajustar o pH da resina e assim
estabelecer o equilíbrio – a electroneutralidade tem que ser mantida para que haja permuta iónica –
resina neutra).
31
C. Preparação/diluição da amostra antes da etapa de eluição
De modo a evitar/prevenir a rápida saturação da resina e a consequente perda de Sr, efectuou-se a
diluição das amostras previamente mineralizadas (que contêm uma elevada concentração de catiões)
com uma solução de EDTA. Como os catiões presentes nas amostras formam complexos com o
EDTA em vez da resina, são removidos selectivamente da coluna.
- Diluição da amostra digerida com a solução 0,1 M de EDTA (pH 7,0) até pH 5,0 utilizando um
potenciómetro (micro pH 2002, Crison) para controlo da evolução do pH.
Neste passo, o pH final da amostra é o parâmetro relevante. O volume final foi variável entre as
diferentes amostras. Os volumes obtidos apresentam-se no anexo III.
- Introdução da amostra diluída (pHf 5) na coluna (os catiões ficam retidos na resina).
D. Etapas de eluição
O EDTA pode ser considerado o reagente complexométrico (agente quelante) padrão, formando
complexos com vários iões (excepto com metais alcalinos), incluindo metais pesados e
alcalino-terrosos, conduzindo a estruturas estáveis do tipo 1:1.
O conhecimento da sua estrutura é fundamental para que se forme o complexo pretendido. Este
ácido hexaprótico (H6Y2+
), em solução aquosa, apresenta as seguintes espécies: H4Y (espécie
neutra), H3Y-, H2Y
2-, HY
3- e Y
4-).
A adição sequencial de diferentes soluções de EDTA através da aplicação correcta de concentração
de EDTA e de pH conduz à formação dos complexos de EDTA pretendidos. Os catiões podem então
ser eluídos sequencialmente da coluna na forma de complexos de EDTA-ião metálico.
O complexo metálico Ca-EDTA tem uma constante de formação de complexos de EDTA (5,0x1010
)
maior que a do Sr-EDTA (4,3x108). E como tal, a concentração de EDTA utilizada no passo de
remoção do Ca é inferior à concentração de EDTA utilizada no passo de remoção do Sr.
1ª Etapa de eluição (remoção do Ca)
- Introdução de 40 mL de uma solução a 0,02 M de EDTA (pH 5.5 – espécies predominantes de
EDTA: H2Y2-
).
2ª Etapa de eluição (remoção do Sr)
- Introdução de 50 mL de uma solução a 0,05 M de EDTA (pH 7 – espécies predominantes de EDTA:
HY3-
e Y4-
e H2Y2-
).
Após a etapa de remoção de Sr é fundamental a etapa de lavagem de resina, para a remoção do
excesso de EDTA.
- Introdução de 40 mL de água desionizada.
3ª Etapa de eluição (remoção do Rb)
- Introdução de 40 mL de uma solução a 3 M de HNO3 (como o EDTA não forma complexos com
metais alcalinos, o Rb permanece na resina).
32
No final da eluição da fracção que contém Rb foi feita a neutralização da resina para o ensaio do
duplicado através da adição de 40 mL de água desionizada.
As soluções de eluição foram adicionadas sobre a resina, numa fase inicial com a ajuda de uma
pipeta de Pasteur junto à parede lateral da coluna e, em seguida, adicionou-se o restante volume à
resina. Não houve interrupção da eluição entre soluções, ou seja, quando as soluções estavam quase
a ser esgotadas iniciou-se a adição da solução seguinte.
iii) Concentração da fracção de eluição contendo estrôncio e sua dissolução
A concentração da fracção de eluição que contém Sr foi feita até um volume final de
aproximadamente 10 mL num rotavapor (BUCHI R-250) equipado com bomba de baixo vácuo
(secagem gel SR 840 Laboport), banho de aquecimento (B-419), uma torre de evaporação e um
banho de refrigeração.
Após a concentração da fracção contendo Sr foi feita a dissolução/solubilização do resíduo com uma
solução de ácido nítrico, HNO3 1% (v/v) até perfazer 20 mL. Foram adicionados 0,2 mL de HNO3 e o
restante volume foi completado com água desionizada.
iv) Filtração
Efectuou-se a filtração da fracção de eluição contendo Sr de modo a prevenir/minimizar a deposição
de EDTA no equipamento de ICP-MS (depósitos na câmara de nebulização, obstrução do
nebulizador e contaminação dos cones e das lentes). As amostras foram filtradas utilizando um filtro
de seringa Acrodisc PVDF 0,45 µm com 25 mm de diâmetro.
A água desionizada (condutividade <0,1 µS/cm) utilizada para a preparação de soluções e para a
lavagem do material foi produzida usando o equipamento de purificação de água Seralpur Pro 90CN
(Seral, Ransbach-Baumbach, Germany).
O HNO3, qualidade analítica (diversas marcas), foi purificado por bidestilação, no sistema de
destilação de ácidos por infravermelhos BSB-939-IR (Berghof, Germany), para a preparação da
solução de descontaminação de HNO3 20% (v/v).
O material utilizado (polipropileno e Teflon PFA) foi descontaminado por imersão numa solução de
HNO3 20% (v/v) durante 24 horas e abundantemente enxaguado com a água desionizada.
33
Na figura 6 apresenta-se o esquema resumo da separação cromatográfica e informação das soluções
de eluição.
Figura 5 – Esquema do procedimento de separação cromatográfica de Sr e Rb e etapas seguintes para a
determinação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS
Lavagem e pré-tratamento da resina
(H2O desionizada; HCl 2 N)
Activação da resina
(NH3 10% (v/v), 30 mL)
Lavagem da resina para remoção do
excesso de NH3
(H2Odesionizada 20 mL)
Condicionamento da resina
(0,02 M EDTA pH 5,5 20 mL)
Eluição da amostra diluída
(~0,1 M EDTA pH 5,0 25-35 mL)
Eluição de Sr
(0,05 M EDTA pH 7,0 50 mL)
Eluição de Ca
(0,02 M EDTA pH 5,5 40 mL)
Lavagem da resina para remoção do
excesso de EDTA
(H2Odesionizada 40 mL)
Eluição de Rb
(HNO3 3 M 40 mL)
Lavagem da resina para neutralização e
posterior utilização (duplicado)
(H2Odesionizada 40 mL)
Concentração da fracção de Sr
(T= 40°C Vfinal= 10 mL)
Dissolução com HNO3 1% (v/v)
(0,2 mL HNO3, Vfinal= 20 mL)
Filtração com filtro seringa
PVDF 0,45 µm, d= 2,5 cm
Determinação dos teores de Sr e Rb por
ICP-MS
Determinação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr por ICP-MS
34
3.2.2. Determinação analítica da razão isotópica 87Sr/86Sr por ICP-MS
A análise das amostras de vinhos foi efectuada num espectrómetro de massa com plasma acoplado
por indução (ICP-MS) Perkin Elmer SCIEX Elan 9000 equipado com um cross-flow nebulizer, câmara
de atomização do tipo Scott em Ryton, cones de níquel, bomba peristáltica com 4 canais modelo
Gilson e autoamostrador Perkin-Elmer AS-93 Plus protegido por câmara de fluxo laminar classe 100
(Max Petek Reinraumtechnik). O sistema analítico é controlado pelo Software Elan 6100 Windows NT
(Versão 2.4).
As condições operatórias do ICP-MS, optimizadas diariamente, para as determinações analíticas
apresentam-se na tabela 4.
Tabela 4 – Condições operatórias do equipamento de ICP-MS
Parâmetro instrumental Definição
Potência RF 1200 W Fluxo de árgon de
arrefecimento 15 L/min
Fluxo de árgon do nebulizador
0,94-0,98 L/min
Fluxo de árgon auxiliar 1,5 L/min Fluxo de admissão de
solução 1,0 mL/min
No anexo V apresentam-se todas as soluções utilizadas no equipamento de ICP-MS e o seu modo de
preparação.
A determinação analítica das razões isotópicas 87
Sr/86
Sr dos vinhos foi efectuada por aplicação do
método descrito por Martins et al. (2014). Na tabela 5 apresentam-se os parâmetros instrumentais
utilizados e anteriormente optimizados para a determinação das razões 87
Sr/86
Sr.
Tabela 5 – Parâmetros instrumentais do equipamento de ICP-MS para a análise isotópica dos vinhos
Parâmetro instrumental Definição
Modo de varrimento Peak hopping Canais MCA 1
Tempo de permanência 30 ms (
86Sr)
35 ms (87
Sr) 20 ms (
88Sr)
Varrimentos por leitura 500 Leituras por réplica 1
Réplicas 3 Tempo por leitura 247 s
Foi preparada uma solução padrão de SrCO3 (50 µg/L), a partir do material de referência certificado
NIST SRM 987 (SrCO3), para calibração analítica. Esta mesma solução foi periodicamente analisada
como amostra para controlo da estabilidade do equipamento, após uma série de quatro amostras de
vinho. Foi efectuada a calibração periódica entre amostras de modo a detectar uma possível
mudança ao longo do tempo.
Cada amostra de vinho foi tratada (digestão por HPMW seguida de separação cromatográfica) e
analisada em duplicado.
35
Previamente à determinação das razões isotópicas dos vinhos determinaram-se os teores de Sr e de
Rb nas fracções de eluição de Sr, por aplicação do método semiquantitativo optimizado por Catarino
et al. (2006a), de modo a verificar a eficácia da separação cromatográfica.
3.3. Determinação da composição multielementar dos vinhos por ICP-MS
A composição multielementar dos vinhos foi avaliada por aplicação do método semiquantitativo
desenvolvido por Catarino et al. (2006a), após a diluição de 1:10 dos mesmos com água desionizada.
Estas medições analíticas foram realizadas no equipamento de ICP-MS referido anteriormente na
secção 3.2.2.
Os parâmetros instrumentais utilizados no método semiquantitativo para a caracterização
multielementar dos vinhos apresentam-se na tabela 6.
Tabela 6 – Parâmetros instrumentais do equipamento de ICP-MS para a análise multielementar dos vinhos
Parâmetro instrumental Definição
Potência RF 1200 W Caudal de admissão da
amostra 0,85 mL/min
Caudal de árgon do nebulizador
0,85-0,95 L/min
Tempo de permanência 50 ms Varrimentos por leitura 6
Leituras por réplica 1 Réplicas 1
Tempo por leitura 67 s
Na determinação da composição multielementar das amostras foram utilizadas as seguintes soluções
e reagentes: soluções padrão monoelemento de Be, Co e In, 1000 mg/L (Merck); solução padrão
multielemento com Mg, Cu, Rh, Cd, In, Ba, Ce, Pb e U, 10 μg/L (Perkin-Elmer); ácido nítrico (HNO3),
concentrado ultrapuro Ultrex II 70% (v/v) (J.T. Baker).
A calibração analítica foi estabelecida a partir de uma solução padrão multielementar com 30
elementos: Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Ag, Cd, In, Cs,
Ba, Hg, Tl, Pb, Bi, U, 10 μg/mL (Perkin Elmer). Para a padronização interna foram usadas as
soluções padrão monoelemento de Rh e Re (padrões internos), 1000 mg/L (Merck).
Foi obtido um espectro de massa completo (m/z = 6–240, omitindo as gamas de massa de 16–18; 40,
41, 211–229) através do varrimento total das gamas de massa. As interferências isobáricas foram
automaticamente corrigidas pelo Software do equipamento.
36
3.4. Tratamento estatístico dos resultados
3.4.1. Razões isotópicas de estrôncio 87Sr/86Sr dos vinhos
O tratamento estatístico dos resultados das razões isotópicas de estrôncio
87Sr/
86Sr dos diferentes
vinhos foi efectuado recorrendo-se ao Software Statistica 7 (StatSoft, Inc., Tulsa, Ok 74104, USA) por
aplicação da One-way ANOVA (análise de variância com um factor). As diferenças observadas foram
testadas através da aplicação de uma análise de variância seguida do teste de Fisher Least
Significant Difference (LSD). A significância foi testada a α=0.05 (p<0.05).
3.4.2. Composição multielementar dos vinhos
Os tratamentos e respectivas interpretações estatísticas são indispensáveis para concluir quanto à
importância das diferenças obtidas entre os vários sujeitos. Os métodos estatísticos unidimensionais
apenas tratam as diferentes variáveis observadas sucessivamente, não permitindo analisar de uma
forma simultânea e global um quadro de dados. Como tal, as técnicas de análise multidimensional
são largamente utilizadas para a interpretação global dos resultados.
A análise em componentes principais (ACP) é um método de análise de dados multidimensional
essencialmente descritivo adaptado ao tratamento de dados quantitativos. Este método permite
representar os diferentes vinhos num espaço de dimensões reduzidas com um mínimo de perda de
informação que também é calculada. A variância dos componentes principais é medida pelos valores
próprios que reflectem a parte de inércia total explicada por cada um dos eixos e, assim, a qualidade
da representação da nuvem em projecção sobre os eixos.
Nesta técnica os n eixos iniciais, sendo n o número de características, são substituídos por um
sistema de novos eixos, cada um dos quais é uma combinação linear das características utilizadas,
devidamente ponderadas. A primeira componente principal é o primeiro destes eixos e é orientado
segundo a direcção de maior dispersão dos pontos correspondestes aos diferentes vinhos. A
segunda componente principal é o segundo eixo que é ortogonal ao primeiro e, portanto é orientado
segundo a direcção de maior dispersão remanescente.
Os resultados analíticos foram tratados por técnicas de taxonomia numérica. Deste modo,
pretendeu-se estudar comparativamente a composição multielementar dos diversos vinhos bem como
o respectivo comportamento global das características consideradas.
Os resultados conjuntos de todas as variáveis foram submetidos a análises de agregação e de
componentes principais – Principal Components Analysis (PCA). Os cálculos foram realizados pelo
programa NTSYS-pc package, versão 2.1 q. A partir da matriz de resultados é realizada uma
estandardização, sendo as variáveis centradas e reduzidas, obtendo-se uma matriz estandardizada,
que é utilizada nos cálculos seguintes. A PCA é utilizada para obter uma distribuição dos vinhos no
espaço definido pelas características utilizadas na matriz, neste caso a composição multielementar,
em que a distância entre cada par de vinhos exprime o seu grau de parecença ou afinidade.
Utilizou-se também o método de agregação para variáveis e para amostras de vinhos, utilizando-se
dois coeficientes: a distância euclidiana média e o coeficiente de correlação, obtendo-se duas
37
matrizes simétricas. Efectuou-se a análise de agregação para estas duas matrizes, cujos resultados
são representados graficamente em fenogramas.
38
4. Resultados e Discussão
4.1. Determinação da razão isotópica de estrôncio 87Sr/86Sr
4.1.1. Verificação da eficácia da separação cromatográfica de Sr e Rb
De modo a controlar a presença de Rb na fracção de eluição de Sr, directamente relacionada com a
eficácia da separação cromatográfica, os teores de Sr e de Rb foram determinados nesta solução. Os
resultados obtidos apresentam-se na tabela 7.
Como referido anteriormente, é fundamental que esta avaliação seja realizada antes da determinação
por ICP-MS da razão isotópica 87
Sr/86
Sr das amostras. De acordo com resultados de estudos
anteriores (Martins et al., 2014), a razão entre as concentrações de Rb e Sr igual a 4% pode
contribuir para a sobreavaliação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr.
Tabela 7 – Relação entre as concentrações de Rb e Sr na fracção de eluição de Sr dos vinhos
Vinhos [Rb]/[Sr] (%) Vinhos [Rb]/[Sr] (%)
Chardonnay 0,07 Merlot 0,09
Chardonnay dup 0,04 Merlot dup 0,16
Côdega do Larinho 0,07 Pinot Noir 0,14
Côdega do Larinho dup 0 Pinot Noir dup 0,18
Fernão Pires 0,04 Rufete 0,29
Fernão Pires dup 0 Rufete dup 0,02
Gouveio 0,35 Tinta Barroca 0,11
Gouveio dup 0,07 Tinta Barroca dup 0,12
Malvasia Fina 0,1 Tinta Francisca 0,11
Malvasia Fina dup 0,02 Tinta Francisca dup 0,18
Moscatel Galego 0,07 Tinto Cão 0,06
Moscatel Galego dup 0,03 Tinto Cão dup 0,06
Viosinho 0,21 Touriga Fêmea 0,33
Viosinho dup 0,03 Touriga Fêmea dup 0,47
Alicante Bouschet 0,17 Touriga Franca 3,14
Alicante Bouschet dup 0,04 Touriga Franca dup 1,19
Aragonez 0,06 Touriga Nacional 0,11
Aragonez dup 0,08 Touriga Nacional dup 0,06
Cabernet Sauvignon 0,06 Trincadeira 0,04
Cabernet Sauvignon dup 0,03 Trincadeira dup 0,02
Donzelinho Tinto 0,06 Vinhão 0,19
Donzelinho Tinto dup 0,01 Vinhão dup 0,22
Através da observação dos valores apresentados na tabela 7 pode concluir-se que o Rb foi removido
com sucesso em todas as amostras, com excepção do vinho Touriga Franca (ambas as réplicas) em
que a concentração de Rb na fracção de Sr foi de 3,14% do teor de estrôncio. Ainda assim, a
verificar-se, a sua influência na medição da razão isotópica 87
Sr/86
Sr será mínima.
39
É de referir que foram quantificados outros elementos do grupo dos metais alcalino-terrosos em
elevadas concentrações na fracção de eluição de Sr, tais como Ca, Mg e Ba, tal como seria de
esperar, devido ao facto do EDTA formar complexos com outros catiões de comportamento e
propriedades semelhantes aos de Sr.
4.1.2. Razões isotópicas de estrôncio 87Sr/86Sr dos vinhos
Os valores das concentrações totais de Rb e Sr, a razão entre estas concentrações e a razão
isotópica 87
Sr/86
Sr dos vinhos são apresentados na tabela 8.
Tabela 8 – Concentrações totais de Rb e Sra)
, razão entre estas concentrações e a razão isotópica 87
Sr/86
Srb)
nos vinhos
Rb (µg/L) Sr (µg/L) [Rb]/[Sr]
87Sr/
86Sr
Chardonnay (Quinta de Cidrô)
874 (18) 527 (12) 1,66 0,715±0,001 a,b,c
Côdega de Larinho (Quinta da Boavista)
203 (3) 532 (12) 0,38 0,7155±0,0005 b,c,d
Fernão Pires (Quinta do Casal da Granja)
1944 (10) 1355 (13) 1,44 0,7175±0,0005 d
Gouveio (Quinta de Cavernelho)
1132 (6) 390 (4) 2,90 0,7135±0,0005 a,b
Malvasia Fina (Quinta de Cavernelho)
943,7 (0,5) 459 (4) 2,05 0,713±0,001 a
Moscatel Galego (Quinta do Casal da Granja)
1457,3 (0,4) 1017 (13) 1,43 0,7155±0,0005 b,c,d
Viosinho (Quinta da Boavista)
1443 (8) 500 (4) 2,88 0,714±0,002 a,b
Alicante Bouschet (Quinta da Boavista)
1107 (23) 1295 (12) 0,85 0,7145±0,0005 a,b,c
Aragonez (Quinta do Seixo)
2097 (48) 764 (15) 2,75 0,713 a
Cabernet Sauvignot (Quinta de Cidrô)
2862 (9) 1316 (13) 2,18 0,716 c,d
Donzelinho Tinto (Quinta da Boavista)
1677 (7) 1814 (22) 0,92 0,716±0,001 c,d
Merlot (Quinta de Ventozelo)
2173 (33) 1207 (14) 1,80 0,7145±0,0005 a,b,c
Pinot Noir (Quinta de Cidrô)
2801 (19) 1120 (10) 2,50 0,713 a
Rufete (Quinta do Seixo)
4230 (82) 2736,97 (0,07) 1,55 0,713 a
Tinta Barroca (Quinta do Seixo)
2369 (53) 962 (18) 2,46 0,7135±0,0005 a,b
Tinta Francisca (Quinta do Seixo)
3053 (28) 1819 (23) 1,68 0,7155±0,0005 b,c,d
Tinto Cão (Quinta do Seixo)
3068 (61) 2042 (30) 1,50 0,715 a,b,c
Touriga Fêmea (Quinta do Seixo)
1844 (32) 1392 (38) 1,33 0,713±0,002 a
Touriga Franca (Quinta do Seixo)
3218 (45) 1554 (24) 2,07 0,714 a,b,c
Touriga Nacional (Quinta do Seixo)
2706 (42) 1482 (12) 1,83 0,713±0,001 a
Trincadeira (Quinta do Seixo)
2245 (32) 1001 (20) 2,24 0,7130 a
Vinhão (Quinta do Seixo)
1721 (14) 1918 (15) 0,90 0,7135±0,0005 a,b a) Os valores apresentados correspondem à média de duas réplicas independentes e respectivo desvio-padrão (entre
parêntesis). b) Valores seguidos da mesma letra não são significativamente diferentes ao nível de significância 0,05.
40
A estabilidade do equipamento foi avaliada durante as medições através da análise periódica de uma
solução de Sr a 50 µg/L, não tendo sido observada instabilidade.
A precisão das medições da razão 87
Sr/86
Sr variou de 0,02 a 0,42% (RSD), valores que se situam no
limite da precisão da técnica de ICP-MS-Q, e bastante mais favoráveis do que os valores reportados
por Almeida e Vasconcelos (2004), compreendidos entre 0,2 e 0,7% (RSD). É conhecido que a
precisão da técnica de ICP-MS com analisador de massas do tipo quadrupolo é baixa quando
comparada com a precisão da técnica TIMS, tipicamente menor ou igual a 0,002% (RSD) (Horn et al.,
1993). A precisão pode ser um factor limitante, especialmente em estudos como este, que envolvam
amostras com valores de razão 87
Sr/86
Sr muito próximos. Contudo, o método de determinação da
razão 87
Sr/86
Sr por ICP-MS-Q é bastante robusto e menos moroso quando comparado com a TIMS,
tendo provado anteriormente ser adequado para distinguir razões isotópicas 87
Sr/86
Sr de vinhos
(Almeida e Vasconcelos, 2001; Almeida e Vasconcelos, 2004).
No presente estudo, a precisão das medições foi suficiente para distinguir entre os valores de razão
isotópica 87
Sr/86
Sr dos vinhos.
Os valores das razões isotópicas de estrôncio 87
Sr/86
Sr das diferentes amostras de vinho
encontraram-se compreendidos entre 0,7130-0,7175. A análise estatística evidenciou diferenças
muito significativas entre os vinhos, o que provavelmente poderia ser menos evidente se se incluísse
neste estudo amostras de vinhos originárias de outras regiões/solos. Ainda assim, o intervalo de
variação é muito pequeno, revelando uma grande proximidade entre os vinhos no que diz respeito a
este parâmetro.
Os resultados obtidos são ligeiramente inferiores a valores reportados anteriormente por Almeida e
Vasconcelos (2004) para vinhos da mesma região vitivinícola. Estes autores observaram a mesma
razão isotópica 87
Sr/86
Sr (0,729), num vinho de mesa tinto produzido com uvas da casta Touriga
Nacional de uma vinha com 10 anos, e num vinho tinto fortificado produzido através de uvas de
diferentes castas de uma vinha com 60-70 anos.
Anteriormente, no âmbito de um estudo envolvendo vinhos de diversas regiões vitivinícolas mundiais,
Barbaste et al. (2002) reportaram valores de razão isotópica em dois vinhos portugueses; um vinho
originário de uma zona granítica (0,71203±0,00002) e um outro vinho de uma zona basáltica
(Madeira) (0,70660±0,00002). No presente estudo os valores obtidos são ligeiramente superiores aos
valores de razão 87
Sr/86
Sr obtidos por estes autores, o que seria expectável no caso do vinho
originário da Madeira, uma vez que os solos desta região são desenvolvidos sobre formações
geológicas mais recentes. Por outro lado, sendo a região do Douro caracterizada por solos
desenvolvidos sobre xisto, seria expectável que os valores agora encontrados fossem inferiores ao
valor relatado para o vinho originário de uma região granítica. No entanto, admite-se que tendo sido
avaliada apenas uma amostra originária da Madeira no âmbito do referido estudo, possa esse vinho
não ser representativo da região.
Os valores de razão isotópica 87
Sr/86
Sr observados nos vinhos do presente estudo são ligeiramente
superiores aos valores obtidos por Horn et al. (1993) para 11 vinhos originários de França, Itália e
Kosovo. É de salientar que o intervalo de variação de valores de razão isotópica 87
Sr/86
Sr, para estes
vinhos, é igualmente estreito (0,70835-0,71033).
41
A tabela 9 apresenta os resultados do teste LSD para as razões isotópicas 87
Sr/86
Sr dos diferentes
vinhos, bem como os respectivos p-values quando as diferenças entre dois valores são significativas
(cinzento claro) e quando as diferenças são muito significativas (cinzento escuro).
42
Tabela 9 – Teste LSD e p-values para a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos
{1} {2} {3} {4} {5} {6} {7} {8} {9} {10} {11} {12} {13} {14} {15} {16}
0,7135 0,715 0,7155 0,7175 0,7135 0,713 0,7155 0,7145 0,713 0,716 0,716 0,7145 0,713 0,713 0,7135 0,7155
Vios {1}
0,1734 0,0740 0,0011 1 0,6437 0,0740 0,3584 0,6437 0,0284 0,0284 0,3584 0,6437 0,6437 1 0,0740
Chard {2} 0,1734
0,6437 0,0284 0,1734 0,0740 0,6437 0,6437 0,0740 0,3584 0,3584 0,6437 0,0740 0,0740 0,1734 0,6437
Cód Larin {3} 0,0740 0,6437
0,0740 0,0740 0,0284 1 0,3584 0,0284 0,6437 0,6437 0,3584 0,0284 0,0284 0,0740 1
F Pires {4} 0,0011 0,0284 0,0740
0,0011 0,0004 0,0740 0,0101 0,0004 0,1734 0,1734 0,0101 0,0004 0,0004 0,0011 0,0740
Gouv {5} 1 0,1734 0,0740 0,0011
0,6437 0,0740 0,3584 0,6437 0,0284 0,0284 0,3584 0,6437 0,6437 1 0,0740
Malv Fina {6} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437
0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734 1 1 0,6437 0,0284
Mosc Galeg {7} 0,0740 0,6437 1 0,0740 0,0740 0,0284
0,3584 0,0284 0,6437 0,6437 0,3584 0,0284 0,0284 0,0740 1
Alic Bousc {8} 0,3584 0,6437 0,3584 0,0101 0,3584 0,1734 0,3584
0,1734 0,1734 0,1734 1 0,1734 0,1734 0,3584 0,3584
Arag {9} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734
0,0101 0,0101 0,1734 1 1 0,6437 0,0284
Cab Sauv {10} 0,0284 0,3584 0,6437 0,1734 0,0284 0,0101 0,6437 0,1734 0,0101
1 0,1734 0,0101 0,0101 0,0284 0,6437
Donz Tinto {11} 0,0284 0,3584 0,6437 0,1734 0,0284 0,0101 0,6437 0,1734 0,0101 1
0,1734 0,0101 0,0101 0,0284 0,6437
Merlot {12} 0,3584 0,6437 0,3584 0,0101 0,3584 0,1734 0,3584 1 0,1734 0 0,1734
0,1734 0,1734 0,3584 0,3584
Pinot N {13} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734
1 0,6437 0,0284
Rufete {14} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734 1
0,6437 0,0284
Tinta Barr {15} 1 0,1734 0,0740 0,0011 1 0,6437 0,0740 0,3584 0,6437 0,0284 0,0284 0,3584 0,6437 0,6437
0,0740
Tinta Franc {16} 0,0740 0,6437 1 0,0740 0,0740 0,0284 1 0,3584 0,0284 0,6437 0,6437 0,3584 0,0284 0,0284 0,0740
Tinto Cão {17} 0,1734 1 0,6437 0,0284 0,1734 0,0740 0,6437 0,6437 0,0740 0,3584 0,3584 0,6437 0,0740 0,0740 0,1734 0,6437
Tour Fêm {18} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734 1 1 0,6437 0,0284
Tour Franc {19} 0,6437 0,3584 0,1734 0,0034 0,6437 0,3584 0,1734 0,6437 0,3584 0,0740 0,0740 0,6437 0,3584 0,3584 0,6437 0,1734
Tour Nac {20} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734 1 1 0,6437 0,0284
Trincad {21} 0,6437 0,0740 0,0284 0,0004 0,6437 1 0,0284 0,1734 1 0,0101 0,0101 0,1734 1 1 0,6437 0,0284
Vinhão {22} 1 0,1734 0,0740 0,0011 1 0,6437 0,0740 0,3584 0,6437 0,0284 0,0284 0,3584 0,6437 0,6437 1 0,0740
43
Tabela 9 (cont.) – Teste LSD e p-values para a razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr dos vinhos
{17} {18} {19} {20} {21} {22}
0,715 0,713 0,714 0,713 0,713 0,7135
Vios {1} 0,1734 0,6437 0,6437 0,6437 0,6437 1
Chard {2} 1 0,0740 0,3584 0,0740 0,0740 0,1734
Cód Larin {3} 0,6437 0,0284 0,1734 0,0284 0,0284 0,0740
F Pires {4} 0,0284 0,0004 0,0034 0,0004 0,0004 0,0011
Gouv {5} 0,1734 0,6437 0,6437 0,6437 0,6437 1
Malv Fina {6} 0,0740 1 0,3584 1 1 0,6437
Mosc Galeg {7} 0,6437 0,0284 0,1734 0,0284 0,0284 0,0740
Alic Bousc {8} 0,6437 0,1734 0,6437 0,1734 0,1734 0,3584
Arag {9} 0,0740 1 0,3584 1 1 0,6437
Cab Sauv {10} 0,3584 0,0101 0,0740 0,0101 0,0101 0,0284
Donz Tinto {11} 0,3584 0,0101 0,0740 0,0101 0,0101 0,0284
Merlot {12} 0,6437 0,1734 0,6437 0,1734 0,1734 0,3584
Pinot N {13} 0,0740 1 0,3584 1 1 0,6437
Rufete {14} 0,0740 1 0,3584 1 1 0,6437
Tinta Barr {15} 0,1734 0,6437 0,6437 0,6437 0,6437 1
Tinta Franc {16} 0,6437 0,0284 0,1734 0,0284 0,0284 0,0740
Tinto Cão {17}
0,0740 0,3584 0,0740 0,0740 0,1734
Tour Fêm {18} 0,0740
0,3584 1 1 0,6437
Tour Franc {19} 0,3584 0,3584 0,3584 0,3584 0,6437
Tour Nac {20} 0,0740 1 0,3584 1 0,6437
Trincad {21} 0,0740 1 0,3584 1 0,6437
Vinhão {22} 0,1734 0,6437 0,6437 0,6437 0,6437
44
Os vinhos e os respectivos valores de razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr foram agrupados de
acordo com a vinha de origem. O gráfico obtido apresenta-se na figura 6.
Figura 6 – Razões isotópicas 87
Sr/86
Sr dos vinhos
Os intervalos de variação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr dos vinhos são os seguintes: 0,7130-0,7155
(Quinta do Seixo); 0,7135-0,7160 (Quinta da Boavista); 0,7130-0,7160 (Quinta do Cidrô);
0,7155-0,7175 (Quinta do Casal da Granja); 0,7130-0,7135 (Quinta do Cavernelho).
O único vinho da Quinta do Ventozelo apresentou um valor de razão isotópica 87
Sr/86
Sr de 0,7145,
muito semelhante aos valores de razão isotópica da Quinta do Cidrô, a qual apresenta uma
localização próxima como se pode observar na figura 3.
O valor de razão isotópica 87
Sr/86
Sr mais elevado foi observado pelo vinho Fernão Pires, embora não
seja muito diferente do valor da razão 87
Sr/86
Sr do vinho Moscatel Galego, ambos da Quinta do Casal
da Granja.
45
Recentemente, foi verificada a existência de uma forte correlação entre os valores das razões
isotópicas 87
Sr/86
Sr e os valores da razão entre a concentração de Rb e a concentração de Sr
([Rb]/[Sr]) em solos de vinhas de diferentes DOP portuguesas (Martins et al., 2014). De modo a
investigar a eventual correlação entre estes mesmos parâmetros em vinhos, foi efectuada a
representação gráfica das razões isotópicas 87
Sr/86
Sr em função das razões [Rb]/[Sr] (figura 7). A
abundância relativa do isótopo 87
Sr está relacionada com a disponibilidade de Rb no material
geológico. Os ambientes geológicos ricos em Rb, em comparação com Sr, apresentam uma razão
87Sr/
86Sr maior, enquanto regiões pobres em Rb, em comparação com Sr, apresentam uma razão
87Sr/
86Sr menor. Como tal, a razão isotópica
87Sr/
86Sr de uma amostra geológica depende da razão de
concentrações Rb/Sr e da idade do material originário (Martins et al., 2014).
Figura 7 – Razões isotópicas 87
Sr/86
Sr em função das razões [Rb]/[Sr] dos vinhos
Os resultados apresentados na figura 7 não confirmam a existência desta relação nos vinhos,
sugerindo a alteração desta relação ao longo do sistema solo-vinho. De facto, estudos anteriores
demonstraram que durante o processo de vinificação ocorre uma redução dos teores de Rb,
enquanto que as concentrações de Sr tendem a aumentar. No caso particular do processo de
vinificação das uvas tintas, pode ocorrer um ligeiro aumento da concentração de Sr durante a etapa
de maceração devido à presença deste elemento nas grainhas e, consequente, transferência para o
vinho, o que não se verifica no processo de produção dos vinhos brancos (Catarino et al., 2006b).
0,7125
0,7130
0,7135
0,7140
0,7145
0,7150
0,7155
0,7160
0,7165
0,7170
0,7175
0,7180
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
87
Sr/8
6Sr
[Rb]/[Sr]
ChardonnayCôdega de LarinhoFernão PiresGouveioMalvasia FinaMoscatel GalegoViosinhoAlicante BouschetAragonêsCabernet SauvignotDonzelinho TintoMerlotPinot NoirRufeteTinta BarrocaTinta FranciscaTinto CãoTouriga FêmeaTouriga FrancaTouriga NacionalTrincadeiraVinhão
46
4.2. Composição multielementar dos vinhos
Na tabela 10 apresenta-se a composição multielementar dos vinhos bem como os limites de detecção
(LD), expressos em µg/L, do método analítico aplicado na sua determinação.
Tabela 10 – Concentrações dos elementos minerais nos vinhos (expressos em µg/L, excepto para Li, Be, V e
Co, expressos em ng/L e Mg expresso em mg/L)
(-) Elementos para os quais não foram obtidos valores de concentração. Os valores apresentados correspondem à média de duas réplicas independentes e o respectivo desvio padrão (entre parêntesis).
Li Be Na Mg Al V Mn Fe Co Ni Zn
LD (µg/L) 0,003 0,003 * * 0,08 0,003 0,003 0,2 0,001 0,02 0,2
CHARD 3975 (32) 123 (22) 139 (3) 40 (1) 47 (1) - 903 (16) - 4318 (8) 10,46 (0,05)
1582 (46)
COD. LARIN 16204 (423)
- 227 (5) 38 (1) 9,8 (0,4) - 939 (30) - 12960 (342)
37 (1) 816 (23)
F PIRES 12720 (161)
452 (2) 224 (3) 62,4 (0,3) 46 (5) 379 (38) 1690 (15) - 3236 (6) 22,1 (0,1) 165 (8)
GOUV 8433 (115)
337 831) 243 (7) 45,2 (0,8) - 117 (19) 1717 (26) - 8468 (108)
20,4 (0,7) 155 (4)
MALV FINA 10385 (27)
687 (8) 249,9 (0,5)
45,7 (0,4) 105,7 (0,6)
458 (14) 2175 (30) 54 (6) 8687 (72) 24,5 (0,6) 401 (2)
MOSC
GALEG 30623 (263)
555 (3) 213,1 (0,4)
69,3 (0,4) 61 (4) 332 (12) 1457 (12) - 3525 (63) 11,3 (0,4) 104,4 (0,9)
VIOS 8192 (47) 314 (33) 316 (2) 49,7 (0,2) 51,3 (0,5) 154 (22) 810 (1) - 4004 (31) 15,0 (0,3) 525 (9)
ALIC
BOUSC 19134 (379)
399,5 (0,1)
277 (12) 77 (3) 208 (2) 302 (26) 4532 (120)
2440 (52) 17259 (556)
34,8 (0,7) 636 (6)
ARAG - 176 (1) 191 (3) 69 (1) 62,9 (0,6) - 2563 (33) 547 (32) 1760 (15) 19,1 (0,2) 273 (12)
CAB SAUV 15162 (69)
587 (91) 200 (1) 94,1 (0,9) 79 (2) 235 (10) 3295 (2) 420 (34) 9552 (122)
42,2 (0,2) 333 (1)
DONZ T 11877 (64)
724 (72) 179,1 (0,5)
80,1 (0,8) 121 (2) 213 (3) 2318 (14) 519 (18) 5358 (43) 27,6 (0,5) 207 (5)
MERLOT - 91 (4) 218 (2) 111 (2)
68,57 (0,06)
137,5 (0,6)
2629 (45) 887 (61) 1839 (108)
25,7 (0,6) 390 (7)
PINOT N 3352 (127)
173 (1) 188 (4) 70,0 (0,1) 241 (3) 390 (42) 1778 (22) 1264 (60) 1702 (57) 20 (1) 790 (24)
RUFET 9890 (95) 275 (23) 271 (5) 104 (3) 235 (3) 491 (34) 2359 (44) 670 (46) 3544 (93) 41 (2) 808 (28)
BARROC 7353 (133)
133 (6) 363 (1) 54,5 (0,3) 67,8 (0,9) 214 (18) 1868 (9) 615 (1) 1028 (35) 39,7 (0,2) 198,2 (0,2)
FRANCSC 11263 (331)
552 (79) 253 (5) 85 (1) 144 (2) 268 (26) 1984 (8) 1867 (10) 2180 (65) 29,69 (0,04)
414 (4)
T CAO 36828 (384)
913 (42) 235 (3) 107,2 (0,1)
69 (2) 244 (10) 5092 (139)
416 (11) 9424 (254)
59,7 (0,6) 211,9 (0,4)
TOUR FEM 10597 (71)
819 (5) 209 (1) 94,4 (0,5) 96 (1) 243 (46) 2610 (10) 483 (53) 26370 (330)
70 (4) 385,3 (0,1)
TOUR
FRANC 44014 (869)
491 (81) 328 (6) 87 (1) 81,7 (0,3) 250 (12) 3124 (56) 431 (6) 7047 (112)
31,76 (0,09)
510 (13)
TOUR NAC 7692 (26) - 213 (3) 70,0 (0,8) 91 (1) 243 (1) 1459 (24) 732 (14) 1728 (38) 32,7 (0,4) 368 (4)
TRINCAD 64168 (1073)
1167 (15) 427 (5) 106 (2) 117 (2) 203 (5) 3559 (22) 627 (15) 7468 (37) 106 (1) 254 (3)
VINHAO 5432 (113)
525 (45) 224 (3) 114 (2) 615 (8) 658 (14) 3098 (1) 1749 (15) 7699 (53) 35,8 (0,1) 804 (12)
47
Tabela 10 (cont.) – Concentrações dos elementos minerais nos vinhos (expressos em µg/L, excepto para Ga,
As, Y, Mo, Cs e Tl, expressos em ng/L)
Ga As Rb Sr Y Mo Sn Cs Ba Tl Pb
LD (µg/L) 0,004 0,005 0,001 0,004 * * * 0,0004 0,01 0,0006 0,006
CHARD 1002 (72) 782 (47) 874 (18) 527 (12) - 0,18 (0,01) 5,7 (0,2) 4568 (3) 44,582 (0,007)
24 (1) 30,4 (0,3)
COD.
LARIN - - 203 (3) 532 (12) - 0,37 (0,02) 6,2 (0,1) 387 (6) 31,7 (0,9) - -
F PIRES 2373 (64) 626 (15) 1944 (10) 1355 (13) - 1,132
(0,002) 6,6 (0,2) 12412 (59) 118 (1) 900 (27) 37 (1)
GOUV 2918 (36) 540 (16) 1132 (6) 390 (4) 89 (1) 1,80 (0,04) 1,3 (0,1) 2486 (5) 120 (2) 128 (5) 54,1 (0,7)
MALV
FINA 2425 (76) 631 (25)
943,7 (0,5)
459 (4) 75 (2) 0,84 (0,06) 12,8 (0,5)
3047 (2) 108,2 (0,5)
130 (14) 48,17 (0,07)
MOSC
GALEG 1448 (44) 510 (13)
1457,3 (0,4)
1017 (13) 88 (3) 0,88 (0,06) 13,48 (0,04)
8451 (39) 145,1 (0,9)
167 (18) 47,8 (0,3)
VIOS 950 (14) 482 (10) 1443 (8) 500 (4) 31 (3) 0,164
(0,005) 3,1 (0,2)
15019 (210)
22,6 (0,3) 295,5 (0,4)
17,7 (0,2)
ALIC
BOUSC 2151 (30) 2174 (50) 1107 (23) 1295 (12) 223 (4) 0,26 (0,03) 0,91
(0,06) 4308 (95) 97 (2) 69 (7) 32,6 (0,1)
ARAG 2660 (110) 1005 (6) 2097 (48) 764 (15) 63 (2)
0,564 (0,001)
5,29 (0,02)
5984 (67) 71,1 (0,8) 304 (46) 36,8 (0,5)
CAB
SAUV 3629 (42) 923 (14) 2862 (9) 1316 (13) 121 (4) 1,47 (0,08) 2,4 (0,2) 28540 (238)
106,2 (0,8)
362 (1) 24,9 (0,4)
DONZ T 3406 (8) 988 (60) 1677 (7) 1814 (22) 167 (11) 0,87 (0,01)
7,74 (0,03)
12714 (258)
123 (2) 104 (14) 39,5 (0,7)
MERLOT 867 (28) 1829 (17) 2173 (33) 1207 (14) 67 (2)
0,485 (0,009)
2,0 (0,4) 24952 (292)
20,5 (0,9) 104 (11) 41 (1)
PINOT N 3594 (28) 1456 (14) 2801 (19) 1120 (10) 164 (3) 1,40 (0,06) 4,8 (0,2) 16094 (66) 249 (3)
326,3 (0,3)
34,3 (0,6)
RUFET 4931 (237) 1033 (6) 4230 (82)
2736,97 (0,07)
198 (2) 1,4 (0,1) 7 (1) 11467 (208)
162 (2) 429 (19) 39,9 (0,4)
BARROC 2839 (119) 589 (35) 2369 (53) 962 (18) 165 (5) 0,87 (0,02)
1,54 (0,06)
8801 (206) 119 (1) 235 (17) 40 (1)
FRANCSC 2705 (5) 1374 (39) 3053 (28) 1819 (23) 147 (3)
0,479 (0,005)
0,448 (0,001)
19280 (165)
198 (20) 292 (13) 40,0 (0,7)
T CAO 7336 (94) 2213 (5) 3068 (61) 2042 (30) 239 (11) 1,48 (0,05)
2,43 (0,02)
7422 (129) 353 (2) 292 (11) 75,9 (0,8)
TOUR
FEM 5384 (73) 4447 (142)
1844 (32) 1392 (38) 618 (9) 0,42 (0,05) 2,56
(0,03) 6403 (81)
176,4 (0,4)
100 (10) 32 (1)
TOUR
FRANC 4054 (1) 3504 (2) 3218 (45) 1554 (24) 118 (8) 1,17 (0,04) 0,92
(0,02) 3650 (55) 111 (2) 138 (6) 19,7 (0,1)
TOUR
NAC 3700 (27) 1081 (21) 2706 (42) 1482 (12) 81 (1) 1,40 (0,06) 1,39
(0,08) 4182 (16) 101 (2) 200 (8) 16,6 (0,2)
TRINCAD 2613 (73) 700 (30) 2245 (32) 1001 (20) 250 (10) 0,57 (0,02)
1,74 (0,04)
3677 (21) 68,4 (0,9) 129 (10) 37,1 (0,7)
VINHAO 3332 (149) 2373 (16) 1721 (14) 1918 (15) 349 (8) 0,43 (0,06) 1,4 (0,3) 9023 (73)
370,0 (0,7)
53 (12) 40,95 (0,05)
(-) Elementos para os quais não foram obtidos valores de concentração. Os valores apresentados correspondem à média de duas réplicas independentes e o respectivo desvio padrão (entre parêntesis).
Os valores de concentração observados nos vinhos encontram-se dentro dos níveis de ocorrência
relatados na literatura (Catarino et al., 2008) e abaixo dos limites máximos admissíveis pela OIV. Os
limites máximos admissíveis para vinhos estabelecidos pela OIV são de 1 mg/L de Cu, 5 mg/L de Zn,
200 µg/L de As, 10 µg/L de Cd e 150 µg/L de Pb (OIV, 2014b).
48
Na tabela 11 apresentam-se as concentrações dos elementos terras raras dos vinhos. Nesta tabela
são ainda indicados, para cada elemento, os limites de quantificação analítica (LQ) do método
aplicado, expressos em ng/L (Catarino et al., 2011).
Tabela 11 – Concentrações dos elementos terras raras (ng/L) nos vinhos
Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
LQ (ng/L) 5,6 2,2 4,6 4,0 2,6 4,6 2,0 4,1 2,0 3,9 1,9 3,1 1,8
CHARD 23 (1) 4,3
(0,6)
22,6
(0,4) -
5,2
(0,2) 5 (2) -
4,1
(0,1) - - 1,8 (0,4) 4 (2)
1,4
(0,5)
COD.
LARIN 17 (2) - 9 (2) -
5,72
(0,09) - - - - - - 4 (3)
1,5
(0,3)
F PIRES 66 (18) 10 (1) 47 (5) 11 (2) 13 (1) 7 (3) 2,3
(0,7) 11 (1)
2,82
(0,07) 6 (2) 2,5 (0,2) 6 (1) 2 (1)
GOUV 52,7
(0,6)
10,7
(0,6) 57 (2) 7 (3) 18 (1)
11,0
(0,6) - 9 (2)
3,0
(0,5) 9 (2)
2,9
(0,8) 15 (2)
4,8
(0,4)
MALV
FINA 41 (17)
16,2
(0,3)
66,9
(0,6) 18 (5)
15,8
(0,2)
13,1
(0,8) 2 (2) 5 (2)
2,3
(0,9) 7 (2)
2,4
(0,6) 8 (2)
3,1
(0,1)
MOSC
GALEG 47 (18)
11,6
(0,6) 50 (1) 14 (2) 22 (3) 6 (4) -
10,30
(0,06)
2,1
(0,3) 6 (1)
2,1
(0,3) 9 (1)
1,7
(0,4)
VIOS 22 (10) 5 (1) 14 (2) - 6 (1) - - - - - - - -
ALIC BOUSC
120 (4) 24 (4) 108 (2) 24 (8) 20 (2) 33 (1) 6 (2) 23 (2) 6 (2) 20 (1) 5,1
(0,4) 27 (3) 5 (1)
ARAG 18 (6) 7 (3) 16 (7) 8 (2) 13 (2) 8 (2) 2 (2) 6 (2) 4 (3) 8 (1) 2 (1) 4,2 (0,2) 3 (1)
CAB SAUV
143 (3) 18 (1) 66 (5) 10,7
(0,2)
17,4
(0,4) 15 (3)
1,6
(0,6)
9,9
(0,8)
4,8
(0,4)
10,0
(0,6)
3,8
(0,5) 8 (1)
2,4
(0,3)
DONZ T 217 (33) 34 (4) 134
(11) 27 (3) 21 (2) 25 (3)
3,49
(0,02) 21 (3)
3,8
(0,1)
6,7
(0,8) 3 (1) 7 (2) -
MERLOT 57 (11) 6,1
(0,7) 34 (2) 10 (4)
5,5
(0,2) 7 (2) -
4,6
(0,6)
2,1
(0,8)
5,4
(0,1)
2,7
(0,3)
3,4
(0,9) -
PINOT N 220 (5) 33,3
(0,8) 141 (4) 34 (9) 31 (1) 22 (5)
3,3
(0,4)
21,3
(0,5)
5,6
(0,4) 15 (2)
4,4
(0,7) 16 (2)
2,8
(0,3)
RUFET 231 (2) 27,7
(0,9) 82 (1) 20 (8)
29,4
(0,6) 23 (2)
5,85
(0,06) 26 (4)
7,6
(0,5) 20 (2) 7 (2)
14,2
(0,4) 5 (2)
BARROC 86 (17) 20,5
(0,1) 93 (2) 28 (1) 19 (2) 23 (3) 5 (1) 19 (5)
4,6
(0,4)
12,2
(0,9)
2,3
(0,7)
11,9
(0,7)
2,4
(0,8)
FRANCSC 46 (23) 13,41
(0,03) 58 (9) 17 (5) 24 (4) 16 (1)
3,4
(0,3)
14,79
(0,05)
5,0
(0,3)
10,7
(0,4)
2,5
(0,5)
13,4
(0,4)
2,7
(0,8)
T CAO 46 (11) 10,0
(0,2) 38 (1) 13 (4) 44 (4) 18 (1)
3,6
(0,7) 22 (3)
8,7
(0,8) 22 (2) 6 (1) 19 (1)
4,0
(0,8)
TOUR FEM
404,1
(0,2) 68 (1) 266 (6)
50,4
(0,8) 40 (3) 70 (7) 13 (2) 61 (6)
18,0
(0,5)
56,55
(0,07) 10 (1) 39 (6)
7,7
(0,3)
TOUR FRANC
35 (3) 8 (3) 21,2
(0,6) 12 (4)
23,3
(0,5) 10 (1)
2,1
(0,6) 12 (1)
5,1
(0,2)
12,9
(0,3) 3 (1)
10,9
(0,1)
2,3
(0,2)
TOUR NAC
26 (1) 7 (1) 23 (4) 10 (4) 20,9
(0,7) 5 (3) - 13 (2)
3,4
(0,9) 9,6 (0,9) 3,3 (0,1) 7 (2)
2,0
(0,7)
TRINCAD 306 (10) 34,1
(0,2) 126 (14) 12 (4) 16 (3) 26 (3)
4,8
(0,8) 21 (2)
6,8
(0,5) 16 (3) 4 (1)
15,5
(0,7)
3,00
(0,03)
VINHAO 766 (1) 84,9
(0,6) 316 (5) 62 (2) 54 (4) 70 (4)
8,07
(0,01) 57 (1)
11,4
(0,6)
27,00
(0,06) 3,2 (0,2) 21 (5)
3,17
(0,08)
(-) Elementos para os quais não foram obtidos valores de concentração. Os valores apresentados correspondem à média de duas réplicas independentes e o respectivo desvio padrão (entre parêntesis).
49
Distance
0.560.961.371.782.19
CodegaLarinho
Chardonnay
CodegaLarinho
Viosinho
Fpires
Aragones
TNacional
TBarroca
CabSauvignon
DonzelinhoT
PinotNoir
TFrancisca
Merlot
Gouveio
MalFina
MoscGalego
TFranca
AlBouschet
Rufete
TCao
Trincadeira
TFemea
Vinhão
Os resultados analíticos apresentados nas tabelas 10 e 11 foram tratados por técnicas de taxonomia
numérica, representando a matriz de dados utilizada para construir os fenogramas de correlações. Os
fenogramas de correlações obtidos encontram-se representados nas figuras 8 e 9.
Os resultados são apresentados sob a forma de uma estrutura ramificada onde os níveis a que se
unem os diversos ramos estão relacionados com os valores das medidas de semelhança em que se
baseou o método de agregação. A separação observada nos fenogramas está relacionada com a
composição multielementar dos vinhos.
Figura 8 – Fenograma dos vinhos em estudo aplicado à matriz de correlações
É possível observar a separação dos 22 vinhos pertencentes a este estudo em dois grupos conforme
as semelhanças na composição dos diferentes elementos minerais. Os vinhos Touriga Fêmea e
Vinhão encontram-se separados dos restantes e esta grande distinção deve-se ao facto das
concentrações da maioria dos elementos nestas amostras serem francamente superiores, como se
pode observar nas tabelas 10 e 11.
Verifica-se uma tendência para o agrupamento dos vinhos brancos e dos vinhos tintos,
provavelmente reflectindo os processos tecnológicos de vinificação característicos de cada um dos
tipos de vinho. Por exemplo, no topo do fenograma é visível o agrupamento dos vinhos brancos
Chardonnay, Côdega do Larinho e Viosinho; e na parte central é notório o agrupamento dos vinhos
brancos Gouveio, Malvasia Fina e Moscatel Galego. No que diz respeito aos vinhos tintos, é evidente
50
o agrupamento dos vinhos Touriga Fêmea e Vinhão e os restantes vinhos tintos na parte central,
como por exemplo, o agrupamento dos vinhos Cabernet Sauvignon, Donzelinho Tinto, Pinot Noir e
Tinta Francisca.
É possível observar um agrupamento nítido dos vinhos Moscatel Galego e Malvasia Fina, devido às
semelhanças na composição que apresentam, não obstante serem originários de duas quintas,
Quinta do Casal da Granja e Quinta do Cavernelho, geograficamente não muito próximas. Por
observação do fenograma da figura 8, alguns dos vinhos originários da Quinta do Seixo surgem
agrupados: Touriga Fêmea e Vinhão; Rufete e Tinto Cão; Aragonez e Touriga Nacional.
No fenograma da figura 9, observa-se os diferentes elementos químicos agrupados em função da sua
variação nos vinhos. Se a variação for semelhante de vinho para vinho na generalidade dos vinhos,
os elementos encontram-se próximos no fenograma. A título de exemplo e como se pode verificar na
tabela 10, as concentrações de Mg e Sr são superiores nos vinhos Trincadeira e Rufete e inferiores
nos vinhos Chardonnay e Côdega do Larinho.
Como seria expectável verifica-se a separação dos elementos químicos conforme os grupos da
tabela periódica. Por exemplo, os lantanídeos, grupo de elementos químicos com comportamento
químico muito semelhante, surgem agrupados no fenograma. Observa-se também o agrupamento
dos elementos contaminantes (Pb, Sn, Cs, Tl, Mo, Zn, Fe, V, Al) na parte inferior do fenograma. Estes
apresentam-se de forma aleatória nos vinhos devido ao facto de resultarem essencialmente de
contaminação.
51
Figura 9 – Fenograma dos elementos químicos considerados na análise multielementar aplicado à matriz de correlações
52
Na figura 10 é apresentada a projecção dos 22 vinhos no plano definido pelas duas primeiras
componentes principais que representam 57% da variância total implícita na matriz de dados original.
Figura 10 – Projecção dos 22 vinhos e dos 35 elementos no plano definido pelos eixos principais I (44%) e II
(13%)
Na figura 10, os vinhos que surgem mais próximos no espaço formado pelas duas primeiras
componentes principais apresentam maior semelhança entre si.
Na primeira componente principal, que explica 44% da variância total, são fundamentalmente os
elementos terras raras, tais como Dy, Ho, Gd, Er, Tb, Y, Yb e Pr, que mais influenciam esta
componente.
Na segunda componente principal, que explica 13% da variância total, são os elementos como Li, Ni,
Be, Ga, Mo, Mn, Rb, Na e Mg, que justificam a distribuição espacial dos vinhos.
Por observação da projecção representada na figura 10, pode concluir-se que os vinhos Touriga
Fêmea e Vinhão encontram-se muito distanciados dos restantes vinhos, como seria de esperar,
devido às diferenças que apresentam.
A título de exemplo, o vinho Trincadeira apresenta concentrações mais elevadas nos elementos Li,
Be, Ni e Mn e concentrações menores nos elementos Zn, Fe, V e Al, comparativamente com o vinho
Pinot Noir, como se pode confirmar através das tabelas 10 e 11.
53
Um outro exemplo: os vinhos Côdega do Larinho e Viosinho, ambos provenientes da Quinta da
Boavista, surgem muito próximos no espaço representado pelas duas componentes principais. Por
outro lado, o afastamento observado entre os vinhos Côdega do Larinho e Chardonnay, originários de
diferentes vinhas, é explicado pelos elementos que influenciam a segunda componente principal.
Complementarmente, dada a influência dos elementos terras raras na primeira componente principal,
efectuou-se a análise em componentes principais somente com este grupo de elementos (figuras 11
e 12). Na figura 11 é apresentado o fenograma obtido aplicado à matriz de correlações para os
elementos terras raras e na figura 12 pode observar-se a projecção dos 22 vinhos no plano definido
pelas duas primeiras componentes principais, as quais representam 92% da variância total implícita
na matriz de dados original.
Figura 11 – Fenograma dos vinhos em estudo aplicado à matriz de correlações para os elementos terras raras
54
Figura 12 – Projecção dos 22 vinhos e dos elementos terras raras no plano definido pelos eixos principais I
(81%) e II (11%)
Por observação do fenograma da figura 11, observa-se a separação dos 22 vinhos em dois grupos
conforme as semelhanças nas concentrações dos elementos terras raras.
Na primeira componente principal (81% da variância total) são principalmente os elementos Dy, Gd,
Tb e Ho que explicam a distribuição espacial dos vinhos. Na segunda componente principal (11% da
variância total), Ce, Sm, Pr e Nd, são os elementos mais importantes.
A título de exemplo, o vinho Trincadeira possui os elementos Eu, Dy e Gd em maior concentração do
que o vinho Merlot e Er e Yb em menor concentração do que o vinho Alicante Bouschet, como se
pode confirmar na tabela 11.
Os vinhos Touriga Fêmea e Vinhão, ambos originários da Quinta do Seixo, encontram-se isolados
dos restantes vinhos, e mais uma vez, esta separação deve-se ao facto das concentrações dos
elementos nas amostras serem francamente superiores, como se pode confirmar na tabela 11.
No fenograma da figura 11 é possível observar o agrupamento de alguns vinhos originários da Quinta
do Seixo: Touriga Fêmea e Vinhão; Tinta Barroca e Tinta Francisca; Touriga Franca e Touriga
Nacional. Verifica-se ainda um ligeiro agrupamento dos vinhos brancos (na parte superior do
fenograma) e dos vinhos tintos (na parte inferior do fenograma), provavelmente reflectindo os
processos tecnológicos de vinificação característicos de cada um dos tipos de vinhos.
55
Do conjunto de 35 elementos analiticamente determinados, os 13 elementos terras raras
revelaram-se os mais apropriados para discriminação dos vinhos. Estes resultados são compatíveis
com resultados de um estudo anteriormente desenvolvido por Catarino et al. (2011), o qual confirmou
as potencialidades dos perfis de elementos terras raras para rastreabilidade e avaliação de origem
geográfica.
Finalmente, os resultados da análise em componentes principais indicam o grande potencial desta
aplicação em conjunto com outros indicadores, para fins de avaliação da proveniência geográfica de
vinhos.
56
5. Conclusões e Perspectivas Futuras
Este estudo actualiza o escasso conhecimento disponível sobre as razões isotópicas de estrôncio
87Sr/
86Sr em vinhos portugueses, nomeadamente em vinhos da região vitivinícola do Douro.
No que respeita ao procedimento analítico, o método de separação por permuta iónica aplicado, o
qual explora as propriedades de complexação do EDTA, mostrou-se bastante eficaz na separação de
Sr e de Rb dos vinhos, etapa fulcral de modo a evitar a sobreavaliação da razão isotópica 87
Sr/86
Sr.
Na generalidade dos casos a razão entre a concentração de Rb e a concentração de Sr na fracção de
eluição de Sr foi inferior a 0,5%.
O método de análise por ICP-MS-Q aplicado para a determinação da razão isotópica de estrôncio
87Sr/
86Sr dos vinhos apresentou uma precisão suficiente para permitir distinguir entre as razões
isotópicas das amostras. Este aspecto é fundamental uma vez que o intervalo de variação natural da
razão isotópica 87
Sr/86
Sr é muito estreito, pelo que para efeitos de comparação de amostras é
requerida uma grande precisão instrumental. Os valores de precisão variaram entre 0,02 e 0,42%
(RSD), no limite de precisão da técnica de ICP-MS.
Os vinhos originários de seis vinhas da Região Demarcada do Douro apresentaram valores de razão
isotópica 87
Sr/86
Sr compreendidos entre 0,7130 e 0,7175. A análise estatística evidenciou diferenças
muito significativas entre os vinhos, o que provavelmente poderia ser menos evidente se se incluísse
neste estudo amostras de vinhos originárias de outras regiões/solos. Ainda assim, o intervalo de
variação é muito pequeno, revelando uma grande proximidade entre os vinhos no que diz respeito a
este parâmetro analítico/indicador. Por outro lado, verificou-se que os valores de razão isotópica
87Sr/
86Sr não estão relacionados com a razão entre as concentrações de Rb e Sr ([Rb]/[Sr]) dos
vinhos.
Os resultados da avaliação da composição multielementar (tratados por análise estatística
multivariada), realizada em complemento à análise isotópica, evidenciaram a importância dos
elementos terras raras como potenciais indicadores de origem geográfica, corroborando resultados
anteriores.
Os resultados obtidos demonstraram que a razão 87
Sr/86
Sr é uma ferramenta fiável para a
identificação geográfica e vieram alargar os valores existentes de razões isotópicas de estrôncio
87Sr/
86Sr para vinhos portugueses da região Demarcada do Douro.
Contudo, torna-se necessário reunir mais informação acerca da razão isotópica de estrôncio 87
Sr/86
Sr
em vinhos portugueses complementarmente com os respectivos solos e com a respectiva análise
multielementar de solos e vinhos. É também necessário avaliar a evolução da razão 87
Sr/86
Sr ao
longo da sequência biotecnológica (solos, uvas, mostos e vinho) para averiguar a forma como é
afectada pelos processos de vinificação e a relação dos vinhos com os solos de origem.
Futuramente, esta informação pode vir a integrar uma base de dados internacional para o vinho,
juntamente com outros parâmetros, com o objectivo de ser utilizada como ferramenta para a
identificação e autenticação geográfica de vinhos.
57
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62
Anexos
Anexo I – Preparação de soluções para o procedimento de separação
cromatográfica
Todas as soluções utilizadas na etapa da separação cromatográfica são seguidamente referidas bem
como o seu modo de preparação.
- Ácido clorídrico (HCl) 2 N
A preparação da solução de ácido clorídrico 2 N em 500 mL foi efectuada fazendo uma toma de 98
mL à solução de ácido clorídrico 32% (v/v) e perfazendo o volume com água desionizada.
- Amoníaco (NH3), 10% (v/v)
A preparação da solução de amoníaco 10% (v/v) em 500 mL foi efectuada fazendo uma toma de 200
mL à solução de amoníaco 25% (v/v) e perfazendo o volume com água desionizada.
- Ácido nítrico (HNO3) 3 M
A preparação da solução de ácido nítrico 3 M em 500 mL foi efectuada fazendo uma toma de 103 mL
à solução de ácido nítrico bidestilado concentrado ultrapuro 65% e perfazendo o volume com água
desionizada. A toma foi adicionada lentamente ao balão de 500 mL com cerca de 125 mL de água e
só depois perfez-se o volume de 500 mL.
- Ácido etilenodinitrilotetraacético, sal dissódico dihidratado (EDTA)
Solução 1: EDTA 0,1 M (pH 7) (100 mL)
Pesou-se cerca de 3,7224 g num copo, adicionou-se um pouco de água desionizada e dissolveu-se o
EDTA até se obter uma solução límpida, acertou-se o pH com 2,2 mL de hidróxido de sódio 4 N, por
fim perfez-se o volume até 100 mL com água desionizada. O pH foi controlado com potenciómetro.
Solução 2: EDTA 0,02 M (pH 5,5) (500 mL)
Pesou-se cerca de 3,7224 g num copo, adicionou-se um pouco de água desionizada e dissolveu-se o
EDTA até se obter uma solução límpida, acertou-se o pH com 1,3 mL de hidróxido de sódio 1 N, por
fim perfez-se o volume até 500 mL com água desionizada. O pH foi controlado com potenciómetro.
Solução 3: EDTA 0,05 M (pH 7) (500 mL)
Pesou-se cerca de 9,3060 g num copo, adicionou-se um pouco de água desionizada e dissolveu-se o
EDTA até se obter uma solução límpida, acertou-se o pH com 5,5 mL de hidróxido de sódio 4 N, por
fim perfez-se o volume até 500 mL com água desionizada. O pH foi controlado com potenciómetro.
63
Anexo II – Pré-tratamento da resina de permuta catiónica
Pesou-se 30 g (quantidade suficiente para o enchimento de duas colunas) de resina Dowex
50W-X8/400 para um copo de 250 mL
Adicionou-se água desionizada até cobrir ~2 cm da resina
Agitou-se lentamente durante ~1 min
Deixou-se repousar durante ~5-10 min
Decantou-se a água (quase totalmente)
Repetiu-se o procedimento anterior (3x) até deixar de fazer espuma à superfície
Adicionou ácido clorídrico (HCl) 2 N (lavagem com ácido para activação da resina até cobrir
~2 cm da resina – passo sem o qual a resina não funciona)
Agitou-se lentamente durante ~1 min
Deixou-se repousar durante ~5-10 min
Decantou-se a água + ácido (quase totalmente, sem perder resina)
Repetiu-se o procedimento anterior (3x) – igual à água
Lavou-se a resina com água desionizada ~(10x) até obter um pH ≥ 5 (controlado com fita
medidora de pH) – igual ao procedimento de lavagem com água efectuado no início do
tratamento da resina
64
Anexo III – Volumes de EDTA 0,1 M e pH 7,0 adicionados às amostras digeridas
e volume final das amostras diluídas
Amostra (ref.) Vamostra (mL) VEDTA 0,1 M pH 7,0 (mL) Vfinal amostra diluída (mL)
Trincadeira A 8 27 35 Trincadeira B 8 24,5 32,5
Vinhão A 8 20 28 Vinhão B 8 20 28
Touriga Nacional A 8 26 34 Touriga Nacional B 8 26 34 Touriga Franca A 8 20 28 Touriga Franca B 8 21 29 Touriga Fêmea A 8 30 38 Touriga Fêmea B 8 26 34
Tinto Cão A 8 10 18 Tinto Cão B 8 25 33
Tinta Francisca A 8 11 19 Tinta Francisca B 8 7 15 Tinta Barroca A 8 18 26 Tinta Barroca B 8 8 16
Rufete A 8 16 24 Rufete B 8 26 34
Pinot Noir A 8 19 27 Pinot Noir B 8 21 29
Merlot A 7 19 26 Merlot B 8 25 34
Donzelinho Tinto A 8 26 34 Donzelinho Tinto B 8 26 34
Cabernet Sauvignon A 8 25 33 Cabernet Sauvignon B 8 25 33
Aragonez A 8 20 28 Aragonez B 8 19 27
Alicante Bouschet A 8 23 31 Alicante Bouschet B 8 22 30
Viosinho A 8 25 33 Viosinho B 8 5 13
Moscatel Galego A 8 3 11 Moscatel Galego B 8 2,5 10,5
Malvasia Fina A 8 7 15 Malvasia Fina B 8 17 25
Gouveio A 8 5 13 Gouveio B 8 12 20
Fernão Pires A 8 22,5 30,5 Fernão Pires B 8 21 29
Côdega do Larinho A 8 3 11 Côdega do Larinho B 8 2 10
Chardonnay A 8 5 13 Chardonnay B 8 4 12
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Anexo IV – Preparação de soluções para as determinações analíticas por
ICP-MS
Preparação de soluções para a optimização do equipamento de ICP-MS
Auto Lens Voltage (10 µg/L de Be, Co, In)
50 mL = 49,45 mL H2O + 0,5 mL HNO3 + 0,05 mL PEI (10 mg/L)
Analog Stage Detector (200 µg/L de Mg)
50 mL = 49,49 mL H2O + 0,5 mL HNO3 + 0,01 mL solução de Mg (1 g/L)
Cross calibration dual detector (200 µg/L de PEIII + 200 µg/L de Rh)
50 mL = 48,49 mL H2O + 0,5 mL HNO3 + 1 mL PEIII (10 mg/L) + 0,01 mL Rh (1 g/L)
Preparação de soluções e de amostras para a análise multielementar de vinhos
Blank (50 mL) = 48,5 mL H2O + 0,5 mL HNO3 + 0,5 mL Rh+Re (1 mg/L) + 0,5 mL EtOH
Standard (100 mL) = 94,043 mL H2O + 1 mL HNO3 + 1 mL Rh+Re (1 mg/L) + 1 mL EtOH +
+ 0,1 mL PEIII (10 mg/L)
0,9 mL Al (10 mg/L)
0,9 mL Fe (10 mg/L)
0,9 mL Zn (10 mg/L)
0,049 mL Na (1 g/L)
0,049 mL Ca (1 g/L)
0,049 mL Mg (1 g/L)
0,1 mL PEII (0,1 mg/L)
Solução intermédia de PEII (0,1 mg/L):
10 mL = 9,8 mL H2O + 0,1 mL HNO3 + 0,1 mL PEII (10 mg/L)
Solução de lavagem (análise de vinhos não digeridos, diluição 1:10):
1000 mL = 970 mL H2O + 20 mL HNO3 + 10 mL EtOH
Solução de padrão interno Rh + Re (1 mg/L):
50 mL = 49,4 mL H2O + 0,5 mL HNO3 + 0,050 mL Rh (1 mg/L) + 0,050 mL Re (1 mg/L)
Amostras de vinhos (diluição 1:10):
10 mL = 8,8 mL H2O + 1 mL vinho + 0,1 mL HNO3 + 0,1 mL Rh+Re (1 mg/L)
66
Controlo de contaminação (digestão)
Brancos de digestão:
5 mL = 4,90 mL branco + 0,05 mL HNO3 + 0,05 mL Rh+Re (1 mg/L)
Verificação da eficácia da separação cromatográfica (controlo do Rb)
5 mL = 4,95 mL fracção de Sr (após filtração) + 0,05 mL Rh+Re (1 mg/L)
Determinação da razão isotópica
Branco (HNO3 1%):
1000 mL = 990 mL H2O + 10 mL HNO3
Solução intermédia de padrão de SrCO3 (10 mg/L):
10 mL = 9,8 mL H2O + 0,100 mL HNO3 + 0,100 mL solução padrão SrCO3 (1 g/L)
Solução padrão de SrCO3 (50 µg/L):
1000 mL = 985 mL H2O + 10 mL HNO3 + 5 mL solução padrão SrCO3 (10 mg/L)
Solução de Lavagem - HNO3 2% (v/v):
1000 mL = 980 mL H2O + 20 mL HNO3
Amostras (fracção de Sr - diluição 1:3):
15 mL = 5 mL fracção de Sr (após filtração) + 10 mL HNO3 1% (v/v)
![[18-05-2011]Álcoois, Éteres e Tióis](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5571fc054979599169964f91/18-05-2011alcoois-eteres-e-tiois.jpg)
