Features of the formation of an elemental “image” in the chain of soil–grapes–wine and the study of the relationship of the material forms of elements

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The possibility of establishing the relationship between the distribution of gross content and mobile forms of soil elements of vineyards has been studied by methods of ICP spectrometric and chemometric analysis. The authenticity of wines by varietal and geographical characteristics was studied by the relationship between the elemental composition of wine, grapes and soil from the place of grape growth. The nature of the intake of elements in the soil–grape chain and the degree of assimilation of mobile forms of soil elements by grape berries were also assessed by the indicator “biological absorption coefficient”. Each grape variety formed an elemental image due to the individual nature of the assimilation of the studied elements. The content of K, Rb, and Ti in the grape samples turned out to be higher than the concentration of mobile forms of these elements in the soil, regardless of the variety. The scattering diagrams of canonical values and projections of observations on the factor plane, constructed by methods of multidimensional statistical analysis of element concentrations, showed that each grape variety is localized in a certain part of the plane, forming groups of homogeneous objects (clusters). The contribution of elements to the grape discrimination model decreases by varietal basis in the sequence: Mo, Cu, K, Ni, Ba, Ca, Pb, Li, Mg, Fe, Ti, Zn, Rb, Al, V; and by regional basis – Rb, Al, K, Sr, Co, Na, Pb, Ca and Ni. The results obtained can be used to establish markers that determine the grape variety and regional identity of wines.

作者简介

Z. Temerdashev

Kuban State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: temza@kubsu.ru

Faculty of Chemistry and High-Tech Solutions

俄罗斯联邦, Krasnodar

A. Abakumov

Kuban State University

Email: temza@kubsu.ru

Faculty of Chemistry and High-Tech Solutions

俄罗斯联邦, Krasnodar

А. Khalafyan

Kuban State University

Email: temza@kubsu.ru

Faculty of Chemistry and High-Tech Solutions

俄罗斯联邦, Krasnodar

О. Sheludko

North-Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture and Wine Making

Email: temza@kubsu.ru
俄罗斯联邦, Krasnodar

参考

  1. Resolution OIV/VITI 333/2010. Definition of vitivinicultural “terroir”. https://www.oiv.int/public/medias/379/viti-2010-1-en.pdf (дата обращения 02.06.2024).
  2. Resolution OIV CST 1/2007. Traceability Guidelines in the Vitivinicultural Sector. https://www.oiv.int/public/medias/2084/cst-1-2007-en.pdf (дата обращения 02.06.2024).
  3. Ribéreau-Gayon P., Glories Y., Maujean A., Dubourdieu D. The Chemistry of Wine: Stabilization and Treatments. Handbook of Enology. 2nd Ed. Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd., 2006. 450 p.
  4. Hao X., Gao F., Wu H., Song Y., Zhang L., Li H., Wang H. From soil to grape and wine: Geographical variations in elemental profiles in different Chinese regions // Foods. 2021. V. 10. Article 3108. https://doi.org/10.3390/foods10123108
  5. Maltman A. Minerality in wine: A geological perspective // J. Wine Res. 2013. V. 24. P. 169. https://doi.org/10.1080/09571264.2013.793176
  6. Marschner P. Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants. 3rd Ed. London, UK: Elsevier, 2012. 643 p.
  7. Jiménez-Ballesta R., Bravo S., Amorós J.A., Pérez-de-los-Reyes C., García-Pradas J., Sanchez M., García-Navarro F.J. Soil and leaf mineral element contents in mediterranean vineyards: Bioaccumulation and potential soil pollution // Water, Air, Soil Pollut. 2022. V. 233. Article 20. https://doi.org/10.1007/s11270-021-05485-6
  8. Blotevogel S., Schreck E., Audry S., Saldi G.D., Viers J., Courjalt-Rade P., et al. Contribution of soil elemental contents and Cu and Sr isotope ratios to the understanding of pedogenetic processes and mechanisms involved in the soil-to-grape transfer (Soave vineyard, Italy) // Geoderma. 2019. V. 343. P. 72. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.02.015
  9. Ramirez P.M., Ibanez J.D.I.H. Nutrient content of vineyard leaves after prolonged treated wastewater irrigation // Agronomy. 2023. V. 13. Article 620. https://doi.org/10.3390/agronomy13030620
  10. Parr W., Maltman A., Easton S., Ballester J. Minerality in wine: Towards the reality behind the myths // Beverages. 2018. V. 4. Article 77. https://doi.org/10.3390/beverages4040077
  11. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Ed. Boca Raton, USA: CRC Press, 2010. 548 p. https://doi.org/10.1201/b10158
  12. Blotevogel S., Schreck E., Laplanche C., Besson P., Saurin N., Audry S., et al. Soil chemistry and meteorological conditions influence the elemental profiles of West European wines // Food Chem. 2019. V. 298. Article 125033. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125033
  13. Абакумов А.Г., Титаренко В.О., Халафян А.А., Темердашев З.А., Каунова А.А. Установление сортовой принадлежности винограда по выявленным элементам-маркерам в ягоде и различных ее составляющих частях // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. С. 61. https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.1.002
  14. Van Leeuwen C. Terroir: The effect of the physical environment on vine growth, grape ripening and wine sensory attributes / Managing Wine Quality. Viticulture and Wine Quality. Sawston, UK: Woodhead Publishing Ltd, 2010. 548 p. https://doi.org/10.1201/b10158
  15. Reynolds A.G., Taylor G., Savigny C. Defining Niagara terroir by chemical and sensory analysis of Chardonnay wines from various soil textures and vine sizes // Am. J. Enol. Vitic. 2013. V. 64. P. 180.
  16. Tramontini S., Leeuwen C., Domec J.C., Destrac-Irvine A., Basteau C., Vitsli M., et al. Impact of soil texture and water availability on the hydraulic control of plant and grape-berry development // Plant Soil. 2013. V. 368. P. 215.
  17. Wang R., Sun Q., Chang Q. Soil types effect on grape and wine composition in Helan mountain area of Ningxia // PLoS One. 2015. V. 10. Article e0116690. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0116690
  18. Fernández-Marín M.I., Guerrero R.F., García-Parrilla M.C., Puertas B., Ramírez P., Cantos-Villar E. Terroir and variety: Two key factors for obtaining stilbene-enriched grapes // J. Food Compos. Anal. 2013. V. 31. P.191. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2013.05.009
  19. Jiang B., Xi Z., Luo M., Zhang Z. Comparison on aroma compounds in Cabernet Sauvignon and Merlot wines from four wine grape-growing regions in China // Int. Food Res. 2013. V. 51. P. 482. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.01.001
  20. Temerdashev Z.A., Abakumov A.G., Kaunova A.A., Shelud’ko O.N., Tsyupko T.G. Assessment of quality and region of origin of wines // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. № 12. P. 1724. https://doi.org/10.1134/S1061934823120171)
  21. Temerdashev Z., Khalafyan A., Abakumov A., Bolshov M., Akin'shina V., Kaunova A. Authentication of selected white wines by geographical origin using ICP spectrometric and chemometric analysis // Heliyon. 2024. V. 10. Article e29607. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e29607
  22. Fabani M.P., Toro M.E., Vázquez F., Díaz M.P., Wunderlin D.A. Differential absorption of metals from soil to diverse vine varieties from the Valley of Tulum (Argentina): Consequences to evaluate wine provenance // J. Agric. Food. Chem. 2009. V. 57. P. 7409. https://doi.org/10.1021/jf901572k
  23. Martin A.E., Watling R.J., Lee G.S. The multi-element determination of Australian wines // Food Chem. 2012. V. 133. P. 1081. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.02.013
  24. Dutra S.V., Adami L., Marcon A.R., Carnieli G.J., Roani C.A., Spinelli F.R., et al. Determination of the geographical origin of Brazilian wines by isotope and mineral analysis // Anal. Bioanal. Chem. 2011. V. 401. P. 1571. https://doi.org/10.1007/s00216-011-5181-2
  25. Gómez M.D. M.C., Feldmann I., Jakubowski N., Andersson J.T. Classification of German white wines and certified brand of origin by multielement quantitation and pattern recognition techniques // J. Agric. Food Chem. 2004. V. 52. P. 2962. https://doi.org/10.1021/jf035120f
  26. D’Antone C., Punturo R., Vaccaro C. Rare earth elements distribution in grapevine varieties grown on volcanic soils: An example from Mount Etna (Sicily, Italy) // Environ. Monit. Assess. 2017. V. 189. Article 160. https://doi.org/10.1007/s10661-017-5878-6
  27. Cabrita M.J., Martins N., Barrulas P., Garcia R., Dias C.B., Pérez-Álvarez E.P., et al. Multi-element composition of red, white and palhete amphora wines from Alentejo by ICPMS // Food Control. 2018. V. 92. P. 80. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2018.04.041
  28. Dinca O.R., Ionete R.E., Costinel D., Geana I.E., Popescu R., Stefanescu I., Radu G.L. Regional and vintage discrimination of Romanian wines based on elemental and isotopic fingerprinting // Food Anal. Methods. 2016. V. 9. P. 2406. https://doi.org/10.1007/s12161-016-0404-y
  29. Jurado J.M., Alcázar Á., Palacios-Morillo A., de Pablos F. Classification of Spanish DO white wines according to their elemental profile by means of support vector machines // Food Chem. 2012. V. 135. P. 898. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.06.017
  30. Hu X.-Z., Liu S.-Q., Li X.-H., Wang C.-X., Ni X.-L., Liu X., et al. Geographical origin traceability of Cabernet Sauvignon wines based on Infrared fingerprint technology combined with chemometrics // Sci. Rep. 2019. V. 9. Article 8256. https://doi.org/10.1038/s41598-019-44521-8
  31. Temerdashev Z., Abakumov A., Khalafyan A., Bolshov M., Lukyanov A., Vasilyev A., Gipich E. The influence of the soil profile on the formation of the elemental image of grapes and wine of the Cabernet Sauvignon variety // Molecules. 2024. V. 29. Article 2251. https://doi.org/10.3390/molecules29102251
  32. Bevin C.J., Dambergs R.G., Fergusson A.J., Cozzolino D. Varietal discrimination of Australian wines by means of mid-infrared spectroscopy and multivariate analysis // Anal. Chim. Acta. 2008. V. 621. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.10.042
  33. Pohl P. What do metals tell us about wine? // Trends Anal. Chem. 2007. V. 26. P. 941. https://doi.org/10.1016/j.trac.2007.07.005
  34. Catarino S., Madeira M., Monteiro F., Caldeira I., Bruno de Sousa R. Curvelo-Garcia A. Mineral composition through soil-wine system of Portuguese vineyards and its potential for wine traceability // Beverages. 2018. V. 4. Article 85. https://doi.org/10.3390/beverages4040085
  35. Temerdashev Z., Abakumov A., Bolshov M., Khalafyan A., Ageeva N., Vasilyev A., Ramazanov A. Instrumental assessment of the formation of the elemental composition of wines with various bentonite clays // Microchem. J. 2022. V. 175. Article 107145. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.107145
  36. Temerdashev Z., Bolshov M., Abakumov A., Khalafyan A., Kaunova A., Vasilyev A., Sheludko O., Ramazanov A. Can rare earth elements be considered as markers of the varietal and geographical origin of wines? // Molecules. 2023. V. 28. Article 4319. https://doi.org/10.3390/molecules28114319
  37. Castiñeira M., Brandt R., Jakubowski N., Andersson J.T. Changes of the metal composition in German white wines through the winemaking process. A study of 63 elements by inductively coupled plasma–mass spectrometry // J. Agric. Food Chem. 2004. V. 52. № 10. P. 2953. https://doi.org/10.1021/jf035119g
  38. Redan B.W. Processing aids in food and beverage manufacturing: potential source of elemental and trace metal contaminants // J. Agric. Food Chem. 2020. V. 68. P 13001. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b08066
  39. Catarino S., Madeira M., Monteiro F., Rocha F., Curvelo-Garcia A.S., de Sousa R.B. Effect of bentonite characteristics on the elemental composition of wine // J. Agric. Food Chem. 2008. V. 56. № 1. P. 158. https://doi.org/10.1021/jf0720180
  40. Mihucz V.G., Done C.J., Tatár E., Virág I., Záray G., Baiulescu E.G. Influence of different bentonites on the rare earth element concentrations of clarified Romanian wines // Talanta. 2006. V. 70. P. 984. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2006.05.080
  41. Zhao H., Tang J., Yang Q. Effects of geographical origin, variety, harvest season, and their interactions on multi-elements in cereal, tuber, and legume crops for authenticity // J. Food Compos. Anal. 2021. V. 100. Article 103900. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2021.103900
  42. Bronzi B., Brilli C., Beone G., Fontanella M., Ballabio D., Todeschini R., et al. Geographical identification of Chianti red wine based on ICP-MS element composition // Food Chem. 2020. Article 126248. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126248
  43. Catarino S., Curvelo-Garcia A.S., Bruno de Sousa R. Contaminant elements in wines // Ciência Téc. Vitiv. 2008. V. 23. P. 3.
  44. Wucherpfennig K. Wines. Production of Table Wines / Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. Amsterdam: Elsevier, 2003. p. 6195.
  45. Yang L., Ren Q., Zheng K., Jiao Z., Ruan X., Wang Y. Migration of heavy metals in the soil-grape system and potential health risk assessment // Sci. Total Environ. 2022. V. 806. Article 150646. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150646
  46. Bertin C., Yang X., Weston L.A. The role of root exudates and allelochemicals in the rhizosphere // Plant Soil. 2003. V. 256. P. 67. https://doi.org/10.1023/A:1026290508166
  47. Темердашев З.А.,. Абакумов А.Г., Халафян А.А, Агеева Н.М. Взаимосвязи между элементным составом винограда, почвы с места его произрастания и вина // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 11. С. 11. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-11-11-18
  48. Grindlay G., Mora J., Gras L., de Loos-Vollebregt M.T. C. Atomic spectrometry methods for wine analysis: A critical evaluation and discussion of recent applications // Anal. Chim. Acta. 2011. V. 691. P. 18. https://doi.org/10.1016/j.aca.2011.02.050
  49. Hopfer H., Nelson J., Collins T.S., Heymann H., Ebeler S.E. The combined impact of vineyard origin and processing winery on the elemental profile of red wines // Food Chem. 2015. V. 172. P. 486. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.113
  50. Hill T., Lewicki P. Statistics Methods and Applications. Tulsa, OK USA: StatSoft, 2007. 719 p.
  51. Zinicovscaia I., Sturza R., Gurmeza I., Vergel K., Gundorina S., Duca G. Metal bioaccumulation in the soil–leaf–fruit system determined by neutron activation analysis // J. Food Meas. Charact. 2018. V. 13. P. 592. https://doi.org/10.1007/s11694-018-9972-4
  52. Amorós J.A., Pérez-de-los Reyes C., García Navarro F.J., Bravo S., Chacón J.L., Martínez J., Jiménez Ballesta R. Bioaccumulation of mineral elements in grapevine varieties cultivated in “La Mancha” // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2013. V. 176. P. 843. https://doi.org/10.1002/jpln.201300015
  53. Nicolini G., Larcher R., Pangrazzi P., Bontempo L. Changes in the contents of micro- and trace-elements in wine due to winemaking treatments // Vitis – J. Grapevine Res. 2004. V. 43. P. 41. https://doi.org/10.5073/vitis.2004.43.41-45
  54. Da Silva J.M., da Silva G.H.T.G., Parente D.C., Leite F.C.B., Silva C.S., Valente P., et al. Biological diversity of carbon assimilation among isolates of the yeast Dekkera bruxellensis from wine and fuel-ethanol industrial processes // FEMS Yeast Res. 2019. V. 19. Artile foz022. https://doi.org/10.1093/femsyr/foz022
  55. Ren M., Liu S., Li R., You Y., Huang W., Zhan J. Clarifying effect of different fining agents on mulberry wine // Int. J. Food Sci. Technol. 2020. V. 55. P. 1578. https://doi.org/10.1111/ijfs.14433
  56. Geana E.I., Marinescu A., Iordache A.M., Sandru C., Ionete R.E., Bala C. Differentiation of Romanian wines on geographical origin and wine variety by elemental composition and phenolic components // Food Anal. Methods. 2014. V. 7. P. 2064. https://doi.org/10.1007/s12161-014-9846-2
  57. Temerdashev Z., Abakumov A., Bolshov M., Khalafyan A., Ageeva N., Vasilyev A. Data on the influence of clarification and stabilization with bentonite clays on the elemental composition of red wines determining their varietal affiliation // Data Brief. 2022. V. 42. Article 108163. https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108163
  58. Arozarena I., Casp A., Marin R., Navarro M. Differentiation of some Spanish wines according to variety and region based on their anthocyanin composition // Eur. Food Res. Technol. 2000. V. 212. P. 108. https://doi.org/10.1007/s002170000212

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».