Development of two chromatographic methods for the characterization of table and wine grapes (Vitis vinifera L.)

Introduction Grape (Vitis vinifera L.) is one of the most widely produced crops in the world; it is consumed as such and as fresh derivatives (about 45% of production), or used for wine production (about 55%)1. Several studies have reported that grape and its derivatives are characterized by the presence of phenolic compounds with antioxidant and health promoting effects, with particular efficacy on the cardiovascular system. The problem associated with the alcoholic beverage abuse has led to an increase of interest in the non-fermented products, in particular table grapes. Different studies performed among grape consumers showed that they prefer the seedless varieties. The phenolic compound abundance is influenced by the grape variety (red and white varieties) and the presence of seeds. Among polyphenols, flavonoids are the most abundant, where the main contributors are flavanols, flavonols and anthocyanins (red varieties). Grape skin and leaves contain anthocyanins and flavonols, whereas pulp and seeds contain mainly proanthocyanidins and organic acids. In order to investigate the health properties of table grapes, the phenolic profile and the relative abundance of active compounds must be investigated. On these bases, the aim of this study was the development of two chromatographic methods suitable for the characterization of sixteen varieties of table and wine grapes. Materials and methods Grapes samples included: six red and seven white table grape varieties. In parallel three wine varieties were analysed for comparison. The chromatographic methods applied for the grape characterization were: (1) a HPLC method combined with electrospray ionization mass spectrometry, used to identify major and minor phenolic compounds; and (2) a HPLC method combined with the diode array detector (DAD), used for the quantification of the most abundant compounds. The HPLC-DAD method was validated according to the FDA guidelines considering linearity, sensibility, stability and recovery. Results The grape samples included in this study showed complex polyphenol profiles. Considering the variability of phenolic compounds and the limited commercial availability of reference standards, HPLC coupled to mass spectrometry was an important tool for a wide characterization of samples. The HPLC-MS method allowed the identification of 25 anthocyanins, 18 flavan-3-ols, 18 flavonols, 3 stilbenes and 3 organic acids. After the screening analysis, the most abundant compounds were quantified by the HPLC-DAD technique. The wine grapes showed a higher anthocyanin content compared to the table varieties. The most representative compounds of this class of polyphenol were malvidin-3-O-glucoside and peonidin-3- O-glucoside. Excluding anthocyanins, the phenolic compound content ranged between 5.94 and 151.38 μg/g. The methods used in this study allowed a qualitative and quantitative analysis of the phenolic compounds in grapes. Furthermore, our results showed that some table grape varieties presented a highly interesting phenolic profile, indicating that they could represent a good source of health compounds in the human diet. References: 1 FAO-OIV FOCUS 2016 Table and dried grapes.

Introduzione La vite (Vitis vinifera L.) rappresenta una coltivazione a diffusione mondiale; l’uva è consumata come tale e derivati freschi (circa il 45% della produzione), o è utilizzata per la produzione del vino (circa il 55%)1. Diversi studi hanno riportato che l’uva e i suoi derivati sono caratterizzati dalla presenza di composti fenolici con effetti antiossidanti e positivi sulla salute, principalmente sul sistema cardiovascolare. Il problema associato all’abuso delle sostanze alcoliche (con la conseguente contrazione del mercato vinicolo), tuttavia, ha portato ad un crescente interesse per i prodotti non-fermentati, e in particolare per le uve da tavola. Indagini di mercato, condotte tra i consumatori sulle preferenze relative all’uva da tavola, hanno evidenziato che la scelta va principalmente verso le varietà senza semi. L’abbondanza dei composti fenolici nell’uva è influenzata dalla varietà (bianca o rossa) e dalla presenza dei semi. Tra i composti fenolici i flavonoidi, rappresentati principalmente da flavanoli, flavonoli e antociani (varietà rosse), sono i composti più abbondanti. Gli antociani e i flavonoli sono contenuti principalmente nella buccia e nelle foglie, mentre la polpa e i semi sono ricchi di proantocianidine e acidi organici. La valutazione del profilo fenolico e dell’abbondanza delle molecole biologicamente attive sono parametri importanti per la valutazione delle potenziali proprietà salutistiche dell’uva da tavola. Partendo da queste considerazioni, lo scopo di questo lavoro è stato lo sviluppo di metodi cromatografici idonei alla caratterizzazione di sedici varietà di uva da tavola e da vino. Materiali e metodi I campioni includevano sei varietà di uva rossa e sette di uva bianca, entrambe da tavola. Parallelamente, come confronto, sono state analizzate tre varietà di uva da vino. Due metodi cromatografici sono stati messi a punto per l’analisi quali/quantitativa dei campioni: (1) un metodo HPLC accoppiato a spettrometria di massa con sorgente a ionizzazione elettronica è stato utilizzato per lo screening e l’identificazione dei composti fenolici; (2) un metodo HPLC accoppiato a rilevatore spettrofotometrico a serie di diodi (DAD) è stato utilizzato per la quantificazione dei composti più abbondanti. Il metodo HPLC- DAD è stato validato secondo le linee guida del FDA, prendendo in considerazione diversi parametri tra cui la linearità, la sensibilità, la stabilità e il recupero. Risultati I campioni di uva inclusi nello studio hanno mostrato un profilo fenolico complesso. Considerando la numerosità dei composti fenolici e la limitata disponibilità commerciale degli standard di riferimento, l’HPLC accoppiato a spettrometria di massa si è dimostrato lo strumento più idoneo per una completa caratterizzazione dei campioni. Il metodo HPLC-MS ha permesso l’identificazione di 25 antociani, 18 flavan-3-oli, 18 flavonoli, 3 stilbeni e 3 acidi organici. Dopo questa preliminare analisi di screening, i composti più abbondanti sono stati quantificati tramite HPLC-DAD. Come atteso, le uve da vino hanno mostrato un contenuto di antociani più elevato rispetto alle varietà da tavola. Le molecole più rappresentative di questa classe di composti sono la malvidina-3-O-glucoside e la peonidina-3-O-glucoside. Escludendo gli antociani, il contenuto di polifenoli nelle diverse varietà di uva è risultato compreso tra 5.94 e 151.38 μg/g. I metodi sviluppati ed applicati in questo studio hanno permesso l’analisi qualitativa e quantitativa dei composti fenolici presenti nelle diverse varietà di uva. Inoltre, i risultati ottenuti hanno evidenziato che alcune varietà di uva da tavola sono caratterizzate da un profilo fenolico particolarmente interessante; queste uve potrebbero rappresentare una buona fonte di composti salutistici per la dieta umana. Bibliografia 1 FAO-OIV FOCUS 2016 Table and dried grapes.