Contaminación de la madera por 2,4,6-tricloroanisol

02/08/11
Fuente: urbinavinos.blogspot.com

contaminacionIdentificación de una nueva fuente de contaminación de la madera de roble por 2,4,6-tricloroanisol y su efecto sobre la contaminación de vinos criados en barrica. Al igual que el fenómeno bien conocido de los corchos, hay varias fuentes de contaminación de la madera de roble por el 2,4,6-tricloroanisol (TCA) que son imposibles de predecir. El TCA afecta a duelas de la misma barrica de forma muy esporádica, con zonas contaminadas muy limitadas sobre la superficie que pueden alcanzar varios milímetros de profundidad. El origen exacto del TCP y TCA en la madera de roble no se conoce. Los datos de los que disponemos indican que la fase de secado natural de las duelas de madera es la fuente de estos contaminantes organoclorados indeseados.

Se ha demostrado que la formación estrictamente química del 2,4,6-triclorofenol (TCP), derivado de biocidas organoclorados, es imposible que tenga lugar en las tradicionales condiciones de la tonelería, y su acumulación también es altamente improbable.

Así como se ha demostado que en el corcho, todos los análisis efectuados en la madera de roble indican que el TCP tiene un origen bioquímico. La capacidad de biometilación de clorofenoles es bien conocida y relativamente extendida entre la microflora habitual de las duelas de madera, pero el origen exacto del intermediario que lleva a la formación de TCP todavía se desconoce.

Una posible hipótesis es que en estas reacciones participen las clorofenoloxidasas (CPO). En los ulitmos años se han propuesto varias posibilidades pero los microorganismos responsables de la formación del precursor del TCA en la madera de roble todavía no ha sido identificado.

La magnitud de este problema sigue siendo subestimado por los toneleros y los utilizadores de las barricas, debido a la extremadamente impredecible y localizada contaminación de las duelas.

CONTAMINACIÓN DEL VINO POR HALOANISOLES

El fenómeno comunmente denominando “cork taint” o contaminación del corcho, cuando en realiad habría que hablar de contaminación por cloroanisoles. El empleo masivo e indiscriminado de este termino ha contribuido a difundir la idea entre el personal técnico de bodegas, e incluso entre el público en general, de que la contaminación del vino por cloroanisoles es atribuible siempre y exclusivamente al tapón de corcho, algo falso según los estudios realizados.

Sin embargo, dicha contaminación puede aparecer en otros alimentos o, incluso, en el agua de consumo público. Se trata de un hecho bien documentado y más extendido de lo que podría pensarse, que no afecta exclusivamente al sector vitivinícola.

Además, los estudios realizados por diferentes grupos de investigación indican que el fenómeno de la contaminación del vino por anisoles es más complejo de lo que se suponía. A este problema contribuyen varios compuestos químicos y factores, que en ningún caso permiten atribuir la culpabilidad del problema exclusivamente al tapón de corcho.

De esta manera, cada vez es más evidente que un porcentaje elevado de los vinos
contaminados se debe a procesos de contaminación producidos en la propia bodega.

El sabor a moho, indicador de una contaminación agroalimentaria:
El sabor y/o aroma a moho o a humedad del vino es consecuencia de la presencia en el ambiente (ya sea el aire, agua, madera, etc.) de microorganismos (especialmente hongos filamentosos), los cuales al entrar en contacto con una serie de pesticidas de alta toxicidad utilizados industrialmente (halofenoles), desarrollan una reacción de defensa que les lleva a producir haloanisoles. Estos pesticidas son los clorofenoles, fluorofenoles, yodofenoles y bromofenoles.

Los haloanisoles son contaminantes muy importantes capaces de arruinar las propiedades organolépticas naturales de cualquier vino. Sus características
más importantes son:
– Producen desagradables olores denominados como fúngicos o a moho (olores mohosos) o como olores y aromas propios de humedad. Cuando la concentración de 2,4,6-TBA es particularmente elevada se pueden percibir además aromas yodados o fenólicos.
– Tienen un umbral de percepción olfativa muy bajo, del orden de ng/l (1 ng o nanogramo corresponde a 10 gramos). Este hecho es muy significativo ya que una cantidad muy pequeña de ciertos haloanisoles se percibe con claridad a través de gusto y olfato.
– Generalmente son muy volátiles, capaces de transmitirse a través del aire y con una gran facilidad para adherirse y contaminar la madera, el corcho y también otros materiales (polímeros plásticos, siliconas, cartón y papel, gomas, resinas, etc.).

Estas características determinan que al aparecer como contaminantes en alimentos, incluso a niveles muy bajos, produzen desagradables sensaciones (olores y sabores) a moho que hacen desaconsejable su consumo.

Una contaminación que puede afectar a cualquier producto alimentario:
Los primeros datos de contaminación de vinos por cloroanisoles y más concretamente por TCA, datan de la década de los años 80 del pasado siglo, donde se identificaron varios compuestos químicos diferentes responsables de la contaminación en vinos, señalándose al 2,4,6-TCA como el agente contaminantes más importante.

Sin embargo, la detección de cloroanisoles (especialmente 2,4,6- TCA y 2,3,4,6-tetracloroanisol o 2,3,4,6-TeCA) como contaminante de otros alimentos fue previa a su detección en vino.

Halofenoles y haloanisoles: composición química y estructura:
Los haloanisoles (cloroanisoles y bromoanisoles) reconocidos como los enemigos declarados del vino más importantes son el 2,4,6-tricloroanisol (2,4,6-TCA), el 2,3,4,6-tetracloroanisol (2,3,4,6-TeCA), el pentacloroanisol (PCA) y el 2,4,6- tribromoanisol (2,4,6-TBA). Estructuralmente son compuestos derivados del anisol o metoxibenceno, e incluyen en su composición uno o más átomos de un halógeno. El anisol es un compuesto presente en una gran número de sustancias volátiles que suelen ser muy olorosas, mientras que los halógenos son cuatro: flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I). Por eso los anisoles que resultan de su interacción son llamados fluoroanisoles, cloroanisoles, bromoanisoles y yodoanisoles.

Desde un punto de vista biológico los haloanisoles se originan por una reacción bioquímica de defensa conocida como biometilación que tiene lugar en determinados microorganismos (fundamentalmente hongos filamentosos). Ante una agresión externa de los halofenoles (pesticidas muy tóxicos), el hongo es capaz de transformarlos en haloanisoles no tóxicos.

La formación de haloanisoles es, por tanto, un mecanismo de supervivencia para muchos microorganismos (hongos y bacterias) cuando entran en contacto con halofenoles tóxicos.

De manera análoga los bromofenoles, fluorofenoles y yodofenoles serían estructuralmente idénticos excepto por el halógeno que llevan en su estructura (bromo, fluor y yodo respectivamente).

¿Por qué existe la contaminación en corcho y/o bodegas?
Los halofenoles más ampliamente utilizados por el hombre son los clorofenoles y los bromofenoles. Estos compuestos se transforman en anisoles por la acción biológica de determinados microorganismos, fundamentalmente hongos filamentosos (como una cepa de Trichoderma longibrachiatum aislada a partir de un corcho en unlaboratorio) y capaces de llevar a cabo la reacción química.

Los clorofenoles no son sustancias creadas por la naturaleza, sino que han sido producidas artificialmente por el hombre. Por eso, apenas existen microorganismos capaces de degradarlos por lo que son compuestos muy recalcitrantes: persisten de forma tenaz en la naturaleza durante periodos de tiempo considerables (hasta decenios).

Algunos expertos apuntan a que los clorofenoles podrían formarse además durante el proceso de cloración del agua mediante reacción del hipoclorito sódico con fenoles disueltos en ella, mientras que también se ha sugerido que en el corcho podría formarse durante el blanqueo de los tapones con lejía (práctica hoy ya en desuso).

Los clorofenoles, especialmente el pentaclorofenol (PCP) y el 2,4,6-triclorofenol (2,4,6-TCP) son dos de los pesticidas más ampliamente utilizados. Además las preparaciones de PCP suelen estar contaminadas con un 2-8% de 2,3,4,6- tetraclorofenol (2,3,4,6-TeCP).

Su amplio uso se debe a:
– Son muy fáciles de sintetizar para las industrias químicas.
– Son muy baratos.
– Son liposolubles (solubles en grasas) por lo que atraviesan las membranas
de los seres vivos.
– Son muy tóxicos. La toxicidad se debe a su capacidad para reaccionar
y destruir las proteínas y el material genético o ADN de los seres vivos.

Los clorofenoles han sido ampliamente utilizados durante décadas como pesticidas (antifúngicos) y preservantes de la madera, tanto en agricultura como en la industria, para evitar el crecimiento de hongos sobre madera, embalajes (cartón) y pieles, y en menor medida en granos (cereales) y cultivos. Como consecuencia han llegado a ser uno de los grupos más importantes de contaminantes que pueden ser hallados en prácticamente cualquier ecosistema. Algunos estudios han demostrado que el 2,4,6-TCP y el 2,4,6-TCA son contaminantes normales de los ecosistemas acuáticos de agua dulce en Suecia. Este hecho se agrava por su resistencia a la degradación, lo que les hace persistir en los ecosistemas naturales durante largos periodos de tiempo.

El empleo de clorofenoles está actualmente prohibido en Europa ya que se sospecha que son cancerígenos. Sin embargo, continúan siendo ampliamente utilizados en países en desarrollo (Asia y África principalmente).

A la vista de estos datos podemos afirmar que las posibles contaminaciones que afectan al sector del vino se pueden producir en:
– Contaminaciones del corcho producidas directamente en el bosque de alcornoques por exposición a clorofenoles, o contaminación del corcho durante el proceso de manufactura del tapón en la industria corchera.
– Contaminación del vino, o del tapón, durante su almacenaje en la propia bodega generalmente por contaminación de la madera de estructuras (techos y paredes), toneles y barricas o estantes donde reposan las botellas.

Los bromofenoles son, tras los clorofenoles, los compuestos más ampliamente utilizados, especialmente el 2,4,6-tribromofenol (2,4,6-TBP). Este compuesto se puede encontrar de manera natural en ambientes marinos ya que es sintetizado por algunas algas pardas como una manera de eliminar un exceso de bromo.

Sin embargo, los bromofenoles son producidos en grandes cantidades por las industrias químicas. Su empleo fundamental es como retardantes de llama en pinturas, barnices y elementos plásticos, aunque debido a la prohibición del empleo de clorofenoles como fungicidas en Europa se emplean cada vez más con este fin, ya que su uso no está restringido.

La aparición de bromofenoles y bromoanisoles en el vino está en relación directa con su presencia en bodegas a donde podrían llegar a través de pinturas, barnices y maderas tratadas.

La contaminación del vino:
– El único mecanismo efectivo para explicar la formación de cloroanisoles a niveles apreciables, tanto en bodega como en corcho, es la transformación del pesticida 2,4,6-TCP por biometilación en 2,4,6-TCA
– Este pesticida puede contaminar tanto las planchas de corcho en las fábricas, como los palés y estanterías de madera en las bodegas, y es transformado a 2,4,6-TCA por una amplia variedad de microorganismos, principalmente hongos filamentosos.
– Esta transformación es llevada a cabo por aquellos microorganismos que poseen una proteína (enzima) llamada clorofenol O-metiltransferasa (CPOMT) que puede metilar una amplia variedad de clorofenoles para sintetizar los correspondientes cloroanisoles.
– Una única enzima, la CPOMT, es responsable de la síntesis de todos los anisoles que afectan al vino: 2,4,6-TCA, 2,3,4,6-TeCA, PCA y 2,4,6-TBA.

¿Por qué los hongos filamentosos producen cloroanisoles?
Esta demostrado que los hongos filamentosos naturales sólo sintetizan cloroanisoles cuando entran en contacto con clorofenoles.

Los clorofenoles se encuentran como contaminantes de aguas, suelos, material vegetal (como hojarasca de bosques) e incluso la atmósfera. La razón de ello es su uso y producción indiscriminada durante los últimos decenios a razón de varios millones de toneladas anuales. Esto, unido a su elevada resistencia a su biodegradación ambiental, ha producido su acumulación en todos los ecosistemas que se analizan.

Debido a su elevada toxicidad, precisamente por eso se usan como fungicidas y pesticidas, cuando un hongo filamentoso entra en contacto con los clorofenoles intenta por todos los medios su inactivación (destoxificación o eliminación de su toxicidad) ya que en caso contrario podría morir o sufrir daños importantes que afecten a su fisiología.

Para ello los hongos han desarrollado estrategias diferentes:
– Cuando un hongo filamentoso entra en contacto con el 2,4,6-TCP como mecanismo de defensa produce enzimas tipo lacasas que son secretadas al exterior de la célula para degradar allí los clorofenoles, evitando que entren en la célula donde pueden dañar al hongo filamentoso.
– Sin embargo, los clorofenoles son compuestos liposolubles que pueden llegar a atravesar la pared y la membrana celular del hongo para alcanzar su interior (citoplasma y núcleo) donde pueden dañar irreversiblemente proteínas importantes, o incluso su material genético (ADN). Ante esta amenaza el hongo se defiende produciendo inmediatamente la enzima CPOMT (Clorofenol O-metiltransferasa) y que es la responsable de transformar el 2,4,6-TCP tóxico, en un compuesto inofensivo, el 2,4,6-TCA. Éste es expulsado de la célula y así el 2,4,6-TCA pasa directamente y se adhiere al corcho, la madera o cualquier otro material sobre el que el hongo está creciendo, puesto que el mecanismo es el mismo en todos los casos.

Esta estrategia de defensa es muy común entre los hongos filamentosos, de manera que la mayor parte de los hongos, presentes tanto en corcho como en bodegas, pueden sintetizar anisoles. Además esta enzima puede actuar sobre distintos clorofenoles y bromofenoles. Por tanto, la enzima CPOMT es la responsable de la formación de todos los anisoles (cloroanisoles y bromoanisoles) que contaminan el vino.

RIESGO DE TCA EN BODEGA

El olor a moho o humedad, muchas veces descrito como olor a corcho es frecuente y desagradable en los vinos; varias moléculas han sido identificadas con él, destacando el 2,4,6 tricloroanisol o TCA presente en los corchos si la calidad del proceso de fabricación no es satisfactoria. El pentacloroanisol (PCA) o el 2,3,4,6 tetracloroanisol, también responsables de estos olores, son producidos por degradación de compuestos que contienen pentaclorofenol (PCP) (prohibido desde 1999) o 2,3,4,6 tetraclorofenol (TeCP) encontrados en vinos que no han estado en contacto con corchos.
– 2,4,6 tricloroanisol (TCA) umbral de percepción en el vino: 3ng/l
– 2,3,4,6 tretracloroanisol (TeCA) umbral de percepción: 15ng/l
– 2,3,4,5,6pentacloroanisol (PCA) umbral de percepción: 20000ng/l
– 2,4,6 tribromoanisol (TBA) umbral de percepción 3ng/l

Hay casos en los que se presenta el mismo tipo de defecto sensorial pero no se detectan cloroanisoles sino otro tipo de contaminante halogenado, el 2,4,6 tribromoanisol (TBA). Vinos con concentraciones de TBA >20ng/l tienen intenso olor a moho, olor a fenólico, a yodo.

El 2,4,6-tribromofenol (TBP)puede aparecer naturalmente o por contaminación ambiental; puede formarse en aguas contaminadas, de desecho, tratadas y el cloro puede oxidar iones bromuro presentes en el medio y combinarse con otros compuestos del agua produciendo bromofenoles y clorofenoles.

Industrialmente, derivados del 2,4,6-tribromofenol (TBP) sintéticos se utilizan sobre todo en America del Sur como retardadores de llama en laminados, resinas, como conservantes en la fabricación de cueros, textiles, pinturas.

A pesar de la implicación económica para la industria del vino todavía no se conoce muy bien el mecanismo de formación del TBA aunque si se sabe que es similar al del TCA. Los anisoles no son tóxicos y derivan de la metilación de los halofenoles que si son altamente tóxicos, poco biodegradables y persistentes en el medio ambiente, como parte de una reacción normal de detoxificación mediada por diferentes especies de microorganismos.

Algunos hongos aislados de los corchos involucrados en la producción de TCA pertenecen a los generos de Penicillum, Paecilomyces, Acremonium, Cladosporium, Mucor ,Trichoderma, Fusarium siendo estos dos últimos los que tienen mayores velocidades de conversión.

La metilación de los halofenoles ocurre gracias a enzimas excretadas por estos hongos. En algunas especies esta enzima es inducida por la sola presencia de 2,4,6-triclorofenol TCP. Otros estudios también han demostrado que la O-metiltransferasa (T. longibrachiatum) también es responsable de convertir TBP en TBA.

A la vista de todos estos estudios muchos especialistan concluyen que el problema debería enfocarse hacia la eliminación de los clorofenoles y bromofenoles del medio ambiente, a través de biotecnología o medios mecánicos, más que a la reducción de la carga microbiana.

El pentaclorofenol (PCP), el 2,3,4,6-tetraclorofenol (TeCP), el 2,4,6-tribromofenol (TBP) y el 2,4,6-tribromoanisol (TBA) pueden contaminar los vinos directamente o a distancia a través de la atmósfera. Otros estudios han demostrado que el 2,4,6-tribromofenol (TBP) y 2,4,6-tribromoanisol (TBA) son los principales contaminantes encontrados en la atmósfera de las bodegas, en las barricas viejas, vigas de madera de los sótanos, paredes de cemento, pinturas y ladrillos.

Por otro lado se han monitorizado diferentes elementos de la bodegas como corchos, tapones, juntas de goma, trozos de madera y se ha vistio que las concentraciones más altas de estos compuestos estaban en los tapones de silicona y en partes superficiales de las estructuras de madera a 3mm. 2,3,4,6-tetraclorofenol (TCP), 2,3,4,6-tetraclorofenol (TeCP) y pentaclorofenol (PCP) fueron encontrados, fundamentalmente, en tapones sintéticos mientras que 2,4,6-tricloroanisol (TCA) estaba específicamente en los corchos siendo difícil saber si fue producido in situ o provenía de lugares contaminados; en el caso de los tapones de plástico o de silicona, siendo evidente que la contaminación ha sido atmosférica o a través de superficies contaminadas con 2,4,6-tribromofenol (TBP).

La calidad del aire y la correcta aireación de los vinos en las zonas de almacenamiento es de vital importancia.

Son compuestos hidrofóbicos, de alto punto de ebullición (241-309ºC), lo que implica que pueden disolverse o absorberse fácilmente en superficies plásticas o siliconadas para ser liberados en los vinos con el paso del tiempo.

A diferencia de pentabromofenol (PBP), 2,3,4,6 tetrabromofenol (TeBP), 2,4,6-tribromoanisol (TBA) y 2,4,6-tribromofenol (TBP) no son muy tóxicos en las concentraciones medidas en los vinos.

El umbral de 2,4,6-tribromoanisol (TBA) en vino es de 7,9ng/l aunque puede afectar a la calidad por debajo de estos niveles pudiendo ser considerado una amenaza potente si se convierte en un contaminante ubicuo, el 2,4,6-tricloroanisol (TCA) tiene un umbral algo más alto.

Concentraciones bajas de haloanisoles en los vinos pueden alterar las características organolépticas al combinarse con haloanisoles provenientes de otras fuentes como los corchos. La determinación analítica de estos compuestos se realiza utilizando una fibra de microextracción en fase sólida para concentrar los componentes volátiles del espacio de cabeza del vino o de la solución de embebido de corchos, chips, madera; los compuestos son analizados luego por cromatografía gaseosa con detección por espectrometría de masas.

Sobre este problema se conoce poco por lo que las bodegas deberián asegurarse que los biocidas utilizados en el campo o bodega, así como pinturas, resinas, etc, no contengan halofenoles en su fórmula, extremar las condiciones de higiene ambientales y no usar desinfectantes que contengan cloro o bromo. Si el problema existe es recomendable realizar el control de barricas, maderas, corchos, bentonita, filtros de celulosa, cemento y un control ambiental para determinar la fuente, la causa, y eliminarla o aislarla, si es posible. La prevención mediante temperatura y humedad adecuadas, buena ventilación, ausencia de fuentes de contaminación y la realización de seguimientos periódicos en el vino son las mejores herramientas para la detección temprana de una posible contaminación.

ANALITOS
– Anisoles: 2,4,6-tricloroanisol (TCA); 2,3,4,6-tetracloroanisol (TeCA); 2,4,6-tribromoanisol (TBA); Pentacloroanisol (PCA).
– Halofenoles: 2,4,6-triclorofenol (TCP); 2,3,4,6-tetraclorofenol (TeCP); 2,4,6- tribromofenol (TBP); Pentaclorofenol (PCP).
en 11:06

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