Le contrôle et la mesure de la perméabilité à l'oxygène des emballages sont l'un des aspects les plus importants à prendre en compte afin de maintenir la qualité des produits alimentaires pendant le processus de fabrication, d'emballage et de conservation. L'oxydation des aliments est liée à la perte de propriétés organoleptiques et à une durabilité réduite.

Dans le cas du secteur vitivinicole, l'évolution du vin est extrêmement dépendante de la quantité d'oxygène que le vin reçoit. L'oxygène est impliqué de manière cruciale dans le processus œnologique, depuis la collecte des raisins jusqu'à l'ouverture et la consommation du vin lui-même (Zaldivar E et al. 2017). Les processus dans lesquels l'oxygène intervient ont été étudiés et analysés depuis des années, pour arriver à la conclusion que, avec plus ou moins d'intensité, l'oxygène détermine le développement du processus de brassage et définit les caractéristiques sensorielles finales du vin. La gestion de l’oxygène et les réactions d’oxydo-réduction font partie des principaux défis auxquels les vignerons sont confrontés lors de la production et du vieillissement du vin. (Laurie et Clark, 2010).

Les processus par lesquels le vin peut avoir un apport d'oxygène se produisent lors des mouvements du vin, des filtrations et de la mise en bouteille (tableau 1 -Palacios A. et al 2017- et voir aussi figure 1). Cependant, une exposition modérée à l'oxygène est connue pour être bénéfique en tant que stabilisateur de couleur, réduisant l'astringence et l'amertume (Singleton 1987, Castellar et al. 1998, Atansova et al. 2002).

Tableau 1. Opérations de déplacement du vin et leur relation avec l'approvisionnement en oxygène

Figure 1. Apport de l'oxygène tout au long du processus de vinification présenté lors de l'atelier AWITC par Olav Aagaard

La mise en bouteille est un processus complexe et délicat impliquant de nombreux facteurs qui doivent être contrôlés. De plus, on sait que la quantité d'oxygène introduite au début et à la fin du processus d'embouteillage est plus grande et décrit une courbe en forme de U. Selon le directeur qualité de Constellation Brands, le processus d'embouteillage devrait commencer par un oxygène dissous (OD) inférieur à 1 mg/L, et avec une augmentation inférieure à 0,30 mg/L. Lors du remplissage, la concentration en oxygène dans l'espace libre de la bouteille (HS) peut varier de 1,5 à 2,50 mg/L (Nygaard, M. 2010). Ken Fugesang, professeur d'œnologie à l'Université de Californie  recommande des niveaux d'oxygène total (TPO) dans  de la bouteille en dessous de 1,25 mg/L pour les vins rouges et en dessous de 0,60 mg/L pour les vins rosés (Letaief H. 2016). Les chercheurs de Wine Quality Solutions recommandent un TPO compris entre 2 et 4 mg/L et un réservoir d'oxygène dissous avant la mise en bouteille d'environ 0,50 mg/L.

Il existe diverses données et recommandations concernant le processus de mise en bouteille, certaines contradictoires. Ce fait indique que chaque vin a un bouquet caractéristiques déterminées, plus oxydantes ou plus réductrices selon sa nature et, par conséquent, capacité différente à accepter plus ou moins d'oxygène tout au long de son processus de production et de mise en bouteille. En parallèle, mesurer et contrôler le TPO lors de la mise en bouteille  il est essentiel de garantir la qualité du vin et sa durée de vie.

Après la mise en bouteille, l'exposition à l'oxygène dépend de l'efficacité du bouchage. La perméabilité de chaque bouchon se mesure comme le taux de transfert d'oxygène (OTR) ou oxygène qui pénètre dans la bouteille au fil du temps : soit par le bouchon lui-même, par échange avec l'environnement, soit par le passage de l'air entre le bouchon et les parois de la bouteille ( Figure 2). Une autre mesure de référence est celle de l'oxygène total du récipient (TPO) qui correspond à la somme de l'oxygène dissous dans le vin (DO) et de l'oxygène dans l'espace libre de la bouteille (HS). Il est documenté que l'OTR, la TPO et les conditions de stockage du vin sont des paramètres clés pour garantir le bon statut organoleptique du vin. (Dieu et autres. 2005).

Figure 2. Voies d'entrée de l'oxygène dans la bouteille au cours du vieillissement du vin. (1) Diffusion à travers les pores du capuchon. (2). Diffusion entre l'interface entre le bouchon et le flacon. (3). Oxygène expulsé par le bouchon, dégazage. Lopes P. et coll. (2007) Principales voies de pénétration de l'oxygène à travers différentes fermetures dans les bouteilles de vin)

La perméabilité à l'oxygène des bouchons est un paramètre à prendre en compte pour évaluer l'interaction bouchon-vin. On sait désormais qu'un léger apport continu et constant d'oxygène semble bénéfique pour la maturation du vin rouge, étant donné que les réactions phénoliques oxydatives rehaussent la couleur et diminuent l'astringence. Cependant, lorsqu’il s’agit de la production et du stockage du vin blanc, on estime que toute entrée d’oxygène est considérée comme négative. Il y a encore quelques années, les bouchons alternatifs ne pouvaient rivaliser avec le bouchon en termes de perméabilité à l'oxygène. Plusieurs études ont soutenu le fait que le meilleur compagnon d'un bon vin était le bouchon, puisque les bouchons à vis pouvaient donner des composés réduits, étant donné qu'ils laissaient entrer peu d'oxygène, et au contraire, les bouchons synthétiques pouvaient donner des composés oxydants parce qu'ils laissaient entrer trop d'oxygène. l'oxygène à entrer. Le liège était le seul à disposer d’un apport constant et prolongé d’oxygène favorisant la maturation. 

Il existe plusieurs méthodologies pour déterminer la perméabilité à l'oxygène d'un couvercle, soit par la mesure du potentiel d'oxydoréduction, la mesure de l'oxygène dissous par sonde polarographique et la mesure de la composition gazeuse au niveau de l'espace libre d'un ballon par chromatographie en phase gazeuse. Le problème de ces techniques est qu’elles sont destructrices. C'est pour cette raison que les études les plus récentes utilisent des techniques non destructives telles que le Mocon, une méthode colorimétrique basée sur le changement de couleur de la réaction d'oxydo-réduction du carmin indego ou le NomaSense TM O.₂.

Ne disposant pas actuellement d’une méthodologie éprouvée et standardisée  en raison de la mesure de l'OTR, il est difficile d'évaluer les valeurs de l'OTR pour différents revêtements. Il est essentiel de connaître à la fois la matrice du vin et sa capacité oxydative ainsi que l'OTR du bouchon.

ICSURO dispose de la technologie pour mesurer l'OTR, notamment des capteurs Nomasense P300 PSt6 et PSt3 pour effectuer des mesures d'oxygène par oxo-luminescence non destructive avec une limite de détection de 0,02hPa et 0,31hPa respectivement. Les unités de pression partielle sont facilement converties en mg O2 en fonction du temps.

Maria Verdum
Département de R+D+i
Fondation Institut Catalan du Liège