RELATÓRIO TÉCNICO-CIENTÍFICO FINAL
(Observação: as informações prestadas neste relatório poderão, no todo ou em parte, ser
publicadas pela FAPESC.)
1. IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
Chamada Pública Universal 03/2006
1.1. N° do Contrato: CON16237/2007-0
1.2. Título do Projeto: Ressonância magnética nuclear unidimensional e bidimensional, cromatografia líquida e
quimiometria aplicadas à análise da composição química de vinhos Cabernet Sauvignon produzidos em Santa Catarina.
1.3. Grande Área do Conhecimento (usar a nomenclatura do CNPq): Química/ Espectroscopia 1.06.03.03-4
1.4. Coordenador(a) do Projeto: Marcelo Maraschin
1.5. Localização do projeto (Cidade/Região/SDR): São José, 18ª SDR
1.5.1. Instituição: Universidade Federal de Santa Catarina – Laboratório de Morfogênese e Bioquímica Vegetal CCA.
1.6.1. Valor total do projeto (incluindo todos os intervenientes): R$ 493.180,00
1.6.2. Participação da FAPESC: Total R$ 19.980,00
Custeio R$ 17.680,00
Capital R$ 2.300,00
1.6.3. Outras instituições participantes (nomear): Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear –
Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) - colaboradora (aquisição de espectros de 1H e 13C-RMN)
1.7. Início do Projeto: 01/06 /2008
Término: 31/12/2008
______________________________________________________________________________________________
1.8 Equipe Executora (Nome, Titulação, Instituição e Função no projeto)
1) Prof. Dr. Marcelo Maraschin – Coordenador (UFSC-LMBV)
2) Prof. Dr. Antônio Gilberto Ferreira – Pesquisador (UFSCar – LRMN)
3) Bióloga M.Sc. Shirley Kuhnen – Pesquisadora (UFSC-LMBV)
4) Bióloga M.Sc. Priscilla Maria Menel Lemos – Pesquisadora (UFSC-LMBV)
2
DESCRIÇÃO DA PESQUISA, RESULTADOS E IMPACTOS
2.1 Resumo da pesquisa (até 500 palavras, espaço simples, fonte times new roman, tamanho 10)
O estudo objetivou caracterizar a composição de metabólitos primários e secundários de amostras de vinhos Cabernet
Sauvignon (CS) catarinenses, via espectroscopia unidimensional (1D) e bidimensional (2D) de ressonância magnética
nuclear de hidrogênio e carbono (1H-RMN, 13C-RMN e 1H/13C-RMN), cromatografia líquida e análise estatística
multivariada (análise de componentes principais - PCA e dos quadrados mínimos parciais - PLS). Foram analisadas as
safras de 2004, 2005, 2006, das regiões do Vale do Rio do Peixe e São Joaquim. A primeira fase de determinação dos
constituintes das amostras consistiu da obtenção dos espectros de 1D- e 2D-RMN de 1H e de 13C (Bruker DRX 400 e
DX 500). Os experimentos de 2D-RMN incluíram registros de TOCSY e HSQC, seguidos de análise comparativa dos
resultados dos perfis espectrais com bases de dados disponíveis na literatura especializada e trabalhos desenvolvidos
pelo grupo proponente. Nos perfis espectrais, buscou-se identificar metabólitos de natureza de ácidos orgânicos,
aminoácidos, álcoois, mono/oligossacarídeos e compostos aromáticos, bem como quantificar compostos específicos
(ácidos orgânicos e aminoácidos, por exemplo), os quais são responsáveis por atributos de qualidade do vinho.
Subsequentemente, explorou-se o uso de técnicas quimiométricas (PCA e PLS) para a análise do conjunto de dados de
regiões específicas dos espectros: região alifática (0-3 ppm), região de carboidratos (3 – 5,5 ppm) e região aromática
(5,5 - 10 ppm),visando identificar distintos perfis espectroscópicos e correlacioná-los coma origem amostral e safras. A
terceira fase do trabalho objetivou caracterizar as frações aromáticas, i.e. polifenóis e antocianinas, das amostras em
estudo de forma aprofundada, via cromatografia líquida e RMN off-line. O conjunto de dados obtidos viabilizou a
caracterização relativamente completa de sistemas complexos como o vinho CS. No contexto tecnológico, a proposta de
trabalho em tela gera subsídios técnico-científicos para a criação de um conceito de produto, com características
potencialmente diferenciadas de mercado, contribuindo para agregar valor aos vinhos objetos de estudo.
2.2. Caracterização da Pesquisa:
PESQUISA BÁSICA (PB):
PB visando o avanço do conhecimento sobre o tema em estudo ( )
PB para avançar conhecimento, com potencial de aplicação tecnológica (x)
PB para o avanço do conhecimento, com potencial para contribuir em políticas públicas ( )
PB visando avançar o conhecimento, com potencial de aplicação pública ou privada ( )
PESQUISA TECNOLÓGICA ( )
PESQUISA EM POLÍTICAS PÚBLICAS ( )
PESQUISA TECNOLÓGICA E POLÍTICAS PÚBLICAS ( )
2.3 Síntese de resultados e impactos da pesquisa - cumprimento dos objetivos; impactos dos
resultados da pesquisa: avanço do conhecimento; inovação tecnológica; benefícios sociais,
econômicos, ambientais, culturais e regionais, efetivos ou esperados; contribuição à formulação
de políticas públicas; outros impactos ou efeitos observados ou potenciais (até 500 palavras,
espaço simples, fonte times new roman, tamanho 10)
As análises de vinhos consideraram uma safra adicional, i.e., a safra 2007, ampliando a representatividade do modelo
analítico proposto. Os espectros de1D e 2D de 1H e 13C-RMN permitiram a detecção simultânea e o assinalamento de
um número significativo de composto e.g., aminoácidos e álcoois derivados, ácidos orgânicos e álcoois, além de
monossacarídeos, sacarose, aldeídos e bases nitrogenadas (vide tabela em anexo). Um manuscrito descrevendo estes
resultados encontra-se em elaboração. De forma similar, os principais ácidos fenólicos tipicamente encontrados em
vinhos foram detectados nas amostras em análise, por cromatografia líquida de alta eficiência (ácidos gálico, cumárico,
cinâmico, ferúlico, cafeico, siríngico, por exemplo). O estilbeno resveratol teve sua ocorrência confirmada, porém, os
teores destes compostos fenólicos mostraram-se variáveis consoante à região de origem e safras dos vinhos. Os
resultados obtidos foram apresentados no Congresso Latino-Americano de Cromatografia e Técnicas Relacionadas
(COLACRO XII, 28-30/10/2008, Florianópolis/SC). As análises cromatográficas dos compostos antociânicos
encontram-se em andamento, em função do atraso na entrega dos padrões daqueles compostos, porém é sugerida a
ocorrência de glicosídeos de malvidina e cianidina nas amostras. As análises quimiométricas (PCAs e PLS) não
evidenciaram resultados de interesse, no que concerne à discriminação das amostras, a partir da utilização de matriz de
dados espectrais de 1H RMN in natura. O tratamento dos dados espectrais (1º e 2º derivadas, deconvolução, bucket,
etc.) poderá auxiliar na extração de informações de relevância, notadamente no que se refere à segregação das amostras
quanto à origem. Os resultados obtidos geram subsídios técnico-científicos para a tipificação de vinhos, uma abordagem
de interesse quando se busca a indicação de origem daquele produto, por exemplo, um aspecto de interesse
mercadológico no âmbito regional e nacional. Para tal, sugere-se que um número de amostras maior seja analisado, de
modo a confirmar a robustez da abordagem analítica utilizada.
3. DETALHAMENTO TÉCNICO
3.1. Data: 25/02/2009
Prestação de contas financeira: ( x ) Finalizada
( ) Em
3.2. Avaliação (feita pelo(a) coordenador(a) da pesquisa):
A) O Projeto se desenvolveu segundo a proposta originalmente definida?
( x ) Sim
( ) Não
Se houve mudanças significativas, elas foram especificadas e justificadas?
( x ) Sim
( ) Não
Do ponto de vista do conteúdo da proposta, não houve alterações, apenas foi constatada a
necessidade de desligamento de instituição parceira em momentos iniciais à execução do projeto.
Tal fato foi comunicado/solicitado à Fapesc, havendo a anuência desta.
Houve solicitação de alteração de rubrica (custeio/capital)?
( ) Sim
( x ) Não
Não houve alteração de valores de itens da rubrica custeio para capital e vice versa. A solicitação encaminhada a esta
Fundação (vide anexo) referiu-se a mudança de itens dentro da rubrica custeio, sendo aprovada posteriormente. A
documentação pertinente (carta de concordância) foi encaminhada à Fapesc instrumentando o processo de prestação de
contas financeira, conforme instrução recebida do corpo funcional desta Fundação.
B) Equipamentos adquiridos, quando for o caso:
1. pHmetro
2. micropipeta (10-100ul)
C) Problemas ou dificuldades na execução do projeto, quando houver:
Dificuldades relativas à importação de compostos padrões para cromatografia líquida e ressonância magnética nuclear
(antocianinas e ácidos polifenólicos, e.g.) foram sentidas e prejudicaram sobremaneira o andamento da proposta. Tal
fato se deveu à burocracia alfandegária e a movimentos grevistas, os quais concorreram para a degradação/atraso de
recebimento de alguns dos compostos solicitados. De forma específica, o recebimento de padrões de antocianinas
ocorreu apenas recentemente, impedindo que os alvos de estudo propostos pudessem ser alcançados com o
detalhamento que se buscava. De forma similar, e em algumas situações, o envio de amostras às instituições parceiras
mostrou-se dificultoso, devido ao longo tempo de trânsito do material, causado por movimentos grevistas. A despeito
das dificuldades encontradas, os alvos propostos foram alcançados em sua totalidade ao término do período de execução
das atividades.
D) Objetivos e metas previstas foram atingidas?
( x ) Totalmente
( ) Parcialmente
Comentar: Os experimentos do projeto foram executados em sua totalidade, com resultados de interesse técnicocientífico que cumprem os objetivos e metas propostos. Sugere-se que o conjunto de dados gerado é de utilidade a
processos de tipificação dos vinhos em análise, uma abordagem de interesse do setor produtivo, que poderá ganhar
robustez com a ampliação do conjunto de informações via amostragens futuras. Além disto, e de interesse do grupo
proponente, vislumbra-se a expansão do conjunto de dados obtido, com a inclusão de dados disponíveis oriundos de
safras de vinhos Cabernet Sauvignon produzidas no RS. Do ponto de vista analítico, esta estratégia permitirá uma
comparação da diversidade química daqueles vinhos produzidos tradicionalmente na Serra Gaúcha, em relação aos
vinhos catarinenses. Por fim, o projeto viabilizou o treinamento de mão-de-obra no âmbito da graduação e pósgraduação (mestrado e doutorado), envolvendo estudantes de SC e do PR, reforçando as parcerias com outras
instituições de renome (i.e., UFPR e UFSCar).
E) Disseminação do conhecimento e produção gerada pela pesquisa:
- Artigos publicados ou encaminhados – (quantidade): um artigo em preparação
- Dissertações ou teses originadas ou incorporadas: suporte a uma dissertação de mestrado em andamento
- Livros publicados ou encaminhados:
- Divulgação na Internet:
- Participação em Congressos, Simpósios ou Seminários: apresentação de trabalho junto ao Congresso
Latino-Americano de Cromatografia e Técnicas Relacionadas (COLACRO XII, 28-30/10/2008, Florianópolis/SC).
- Registro de Propriedade Intelectual:
- Outros:
Descrever a produção e sua repercussão: Presentemente, uma dissertação de mestrado encontra-se em
andamento, com suporte no projeto em tela, em parceria com a UFPR – Departamento de Farmácia. Além disto, a
apresentação dos resultados obtidos em congresso internacional (vide acima) gerou um convite à elaboração de um
segundo manuscrito por parte de periódico especializado em análise orgânica instrumental (Revista Analítica). A
eventual repercussão no setor produtivo refere-se à possibilidade concreta de uso do modelo analítico utilizado em
processos de caracterização/tipificação de vinhos.
F) Principais benefícios efetivos ou potenciais para a sociedade em decorrência da pesquisa, entre
os seguintes aspectos, no que couber:
( x ) Incremento da renda familiar
( ) Melhoria da saúde
( ) Aumento da ocupação/emprego
( ) Melhoria do saneamento
( ) Redução da jornada de trabalho
( ) Melhoria da moradia
( ) Melhoria do sist. de transporte
( ) Melhoria da alimentação
( ) Melhoria do sist. de comunicação
( ) Alternativa econômica/renda
( ) Melhoria do fornec. de energia
( ) Melhoria da organização social
( ) Aquisição de bens duráveis
( ) Melhoria na educação
( x ) Satisfação do beneficiado
( x ) Avanço do conhecimento científico
( ) Melhoria do Meio Ambiente
( ) Inovação tecnológica
( ) Diretrizes para Políticas Públicas
( ) Melhoria em Sistema de Gestão
( ) Avaliação de Políticas Públicas
( ) Regulação setorial
( x ) Avaliação da Tecnologia no setor
( ) Avaliação de condições Socioeconômicas
( x ) Contribuição ao Desenvolvimento Regional
( ) Contribuição à inserção social
( ) Possibilidade de obter patente
( x ) Agregação de valor a produtos
( ) Redução da desigualdade social
( ) Redução de consumo de energias
( ) Redução de resíduos
Descrever os benefícios assinalados: Do ponto de vista científico, as informações geradas constituem um
avanço no conhecimento relativo à caracterização detalhada das matrizes complexas em estudo, com tempos de análise
relativamente curtos. Por outro lado, um viés tecnológico surge a partir da aplicação dos resultados destacando os
conteúdos de compostos de interesse à saúde humana sob ótica de: 1) controle de qualidade do produto final (avaliação
tecnológica do processo produtivo), 2) sensorial (satisfação do beneficiado, i.e., consumidor), e 3) incremento de renda
do setor produtivo afim, através da agregação de valor ao produto final, com base em suas eventuais características
diferenciadas e de apelo mercadológico (e.g., atividade antioxidante e aterosclerótica dos compostos fenólicos presentes
nos vinhos).
Florianópolis, SC, 25 de fevereiro de 2009.
___________________________________________________
Assinatura do(a) Beneficiário(a)
4. VERIFICAÇÃO TÉCNICA DO PROJETO (campo da FAPESC)
4.1 Mediante as informações apresentadas pelo(a) coordenador(a) do projeto no presente
relatório, verifica-se que os objetivos, metas e resultados previstos foram:
( ) Plenamente atingidos
( ) Parcialmente atingidos
( ) Não foram atingidos
4.2 Recomendações e encaminhamentos:
Florianópolis, SC, ________de___________________de__________.
___________________________________________________
Assinatura da FAPESC
Table 1. 1H and 13C chemical shifts and proton multiplicity for assigned compounds found in
Brazilian Cabernet Sauvignon red wines (Santa Catarina State).
Compound
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Acetaldehyde*
Acetaldehyde hydrate*
Acetic acid
Acetoin
Alanine
Arginine
Asparagine
Aspartic acid
Citric acid
Caffeic acid/t-caftaric acid
t-Coutaric acid
δppm 1H (multiplicity, assignment) - δ ppm 13C
References*
2.23 (d, CH3) - 33.78; 9.67 (d, CH)
1.31 (CH, hydrate); 5.24 (CH3, hydrate)
h, i
h
2.07 (s, βCH3) - 23.55
1.38 (d, CH3); 4.28 (CH)
b, i, j
1.47 (d, βCH3) - 17.52; 3.78 (αCH) - 52.66
h, l
a, b, d, f, g, i
2.00 (m, βCH2) - 31.72; 3.32 (δCH2); 4.11 (αCH) - 52.87
a, d
2.44 (dd, βCH) - 33.93; 2.67 (dd, β’CH) - 32.25; 3.59 (αCH) - 53.51
2.76 (dd, β’CH) - 32.25; 4.03 (αCH) - 53.51
a, d
2.74 (d, α,γCH) - 43.55; 2.94 (d, α’,γ’CH)
6.43 (d, C8’H); 7.69 (d, C7’H); 7.17 (s, C2’H-ring) - 113.01
6.91 (d, C3’H, C5’H-ring) - 118.56; 7.55 (d, C2’H, C6’H-ring) - 131.87
c, h, i
c, h
i
Disaccharide
5.19 (d, C1H) – 97.08
i
EtOH
Ethyl acetate
1.17 (t, CH3) - 19.54; 3.65 (q, CH2) - 60.41
1.24 (t, CH3); 4.14 (q, CH2)
b, i
i
Formic acid*
8.33 (s, HCOOH)
i
α-Fructose (t)
β-Fructose
Fumaric acid
3.64 (C1H) - 65.28; 3.99 (C4H)
3.56 (C1H) - 62.65; 3.85 (C5H); 4.09 (C3H) - 74.55; 3.78 (C6H)
a
a, h, i
GABA
α-Gal
Gallic acid
Glutamine
Glutamic acid
α-Glc
β-Glc
Glycerol
6.65 (s, CH)
a, h
2.45 (αCH2) - 33.77; 3.04 (t, γCH2) - 41.75
3.91 (C3H) - 71.45; 4.05 (C5H) - 71.80; 5.28 (C1H) - 95.19
d, g, i
a,
7.07 (s, C2H, C6H-ring) - 117.36
h, i
2.27 (m, βCH2); 2.57 (m, γCH2)
2.00 (dt, βCH, β’CH) - 26.74; 2.33 (m, γCH2) - 31.50
3.51 (C2H); 3.81 (C5H) - 69.17; 5.22 (d, C1H) - 95.20
a
a, h
a, h, i
3.23 (C2H) - 77.25; 3.44 (C4H) - 71.37; 4.62 (d, C1H) - 99.10
3.64 (CH2) - 65.48; 3.79 (CH) - 71.28
a, h, i
b, f, g
3.55 (s, αCH2) - 44.29
a
Histidine
Isobutanol
3.93 (dd, αCH ); 7.04 (s, C4H-ring) - 118,84; 7.97 (s, C2H-ring)
0.87 (d, CH3); 1.73 (m, CH); 3.36 (CH2-OH)
a, h
h, i
Isopentanol
0.87 (d, CH3); 1.64 (m, CH2); 3.62 (CH2-OH)
i
Lactic acid
Malic acid
1.38 (d, βCH3) - 22.51; 4.27 (q, αCH) - 70.08
2.74 (dd, βCH) - 39.81; 2.86 (dd, β’CH) - 40.80; 4.45 (αCH) - 70.05
3.35 (s, CH3) - 51.90
b, i
a, i
h, i
2.12 (s, S-CH3) - 13.23
8.81 (dd, C4H, C6H); 9.11 (s, C2H)
a, d, j
h, i
Glycine
Methanol
Methionine
Niacin
Ornithine
Phenylalanine/2phenylethanol
Proline
OH-Pro (t)
1-Propanol
Propionic acid
Pyruvic acid
1.73 (m, γCH); 1.92 (m, βCH2); 3.03 (t, δCH2)
7.29 (d, C4H-ring) - 129.36;
7.37 (m, C2,C4H-ring; C3, C5H-ring) - 131.77
2.07 (β’CH) - 26.74; 2.33 (m, βCH2) - 26.91; 3.41 (t, δCH) - 44.29; 4.11
(αCH) - 63.69
2.10 (m, β’CH); 2.45 (m, βCH); 4.34 (dd, αCH)
0.86 (t, CH3); 1.52 (m, CH2); 3.54 (CH2-OH)
a, b, d, e, f, g, i, j
1.05 (t, βCH3); 2.42 (q, αCH2) - 34.04
2.34 (s, βCH3) - 31.49
a, h
a, i
a
a, d, h, j
a
i
3.86 (d, αCH) - 53.07; 3.98 (m, βCH) - 52.65
a, d, j
2.66/2.39 (s, α, βCH2) - 31.57
5.42 (G1H, d)
a, b, f, g, i, j
a, h
Tartaric acid
4.71 (s, αCH) - 70.04
b, k
Threonine
Tryptophol
1.41 (d, γCH3) - 22.52; 4.37 (βCH) - 70.04
8.08 (s, NH)
a, i
h
Serine
Succinic acid/succinates
Sucrose#
49
50
Tyrosine/tyrosol
Uridine (t)
6.84 (d, C3, C5H-ring) - 118.34; 7.15 (d, C2, C6H-ring) - 133.81
5.88 (C5H-ring, C1’H); 7.90 (C6H-ring)
a, d, h, i
h, i
* For purpose of data comparison ( 1H and 13C chemical shifts, e.g.)
(t)
tentatively assigned
#
higher peak height for 2005 vintages
(a) Fan, TWM. Metabolic profiling by one- and two-dimensional NMR analysis of complex mixtures. Prog. Nuclear Mag. Reson. Spectrosc. 28, 161219, 1996.
(b) Košir, IJ; Kocjančič, M; Kidrič, J. Wine analysis by 1D and 2D NMR spectroscopy. Analusis, 26, 97-101, 1998.
(c) Lu, Y; Foo, LY. The polyphenol constituents of grape pomace. Food Chem., 65, 1-8, 1999.
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(l) SDBS. http://www.sdbs.jp