« Traitement phytosanitaire de la vigne: résidus »
Je vais vous présenter un résumé de ma thèse, dont le sujet est l’étude des composés soufrés aromatiques des vins rouges, particulièrement des composés dont l’origine peut être due à des résidus de pesticides. En premier lieu je vais faire un récapitulatif du métabolisme du soufre ainsi que des recherches déjà effectuées par d’autres auteurs. La plus grande quantité de composés soufrés se trouve dans les acides aminés, dans les peptides, tri peptides (gutathione) et dans les protéines. Le glutathion est une réserve de groupe thiols (groupe SH), étant nécessaire dans le système redox biologique. Le glutathion représente 40% du total de cystéine. Le glutathion augmente dans la baie de raisin à partir du début de la maturité et disparaît rapidement dès que le moût est libéré lors du foulage des raisins, en réagissant avec des quinones.
Le souffre est essentiel à la croissance de la levure. La plupart des levures prennent le souffre à partir des sulfates qui, à partir des systèmes de transport traversent la membrane de la levure. Ces réactions demandent de l’énergie. L’assimilation des sulfates est parallèle à la croissance des levures. La croissance des levures est améliorée si dans le milieu nous ajoutons de la méthionine et du glutathion En ce qui concerne les acides aminés soufrés, la méthionine et la cystéine, l’assimilation par la levure est différente. Tandis que la méthionine est assimilée à 100%, étant un concurrent direct des sulfates comme source de souffre chez la levure, la cystéine est plus rarement utilisée par la levure.
Deux autres points dans le métabolisme des souffres sont la biosynthèse de cystéine et méthionine, nécessaires à la fabrication de protéines. La composition azotée du moût, notamment le taux d’azote facilement assimilable (NH4+) peut modifier l’assimilation de ces composés par la levure. Pour le déroulement de la fermentation, biotine et thiamine sont nécessaires à la levure. Nous pouvons voir que le métabolisme du souffre chez la levure est lié au métabolisme azoté. Les processus de formation du H2S pendant la fermentation dépendent de ces réactions.
Nous pouvons différencier, parmi les composés soufrés, ceux qui sont très volatiles, nous les appelons composés soufrés « légers » et ceux qui sont moins volatiles, que nous appelons « lourds » (point d’ébullition supérieur à 90″ C). Les méthodes d’analyse sont différentes, les légers sont analysés avec la méthode « space de tête », tandis que pour les « lourds » une extraction est nécessaire. Les principaux composés soufrés légers sont le H2S, CS2, méthane thiol, éthane thiol, et ses disulfures correspondants. Le principal composé soufré « lourd » est le méthionol. Dans la littérature existent beaucoup de références sur les composés soufrés légers, quelquefois contradictoires en ce qui concerne leur formation et les teneurs rencontrées dans le vin. Par contre il existe très peu de données sur les composés soufrés lourds.
Récemment des études sur ces composés assez importants son faits sur des vins blancs principalement, mais il existe peu de données sur les vins rouges. La recherche et l’identification de nouveaux composés soufrés « lourds » nous ont conduit à l’étude de certains résidus de pesticides soufrés. Cette étude est complétée avec la valorisation de l’impact organoleptique des résidus à base de souffre qui pouvait exister dans le vin. Le H2S est le principal composé formé à partir des résidus des traitements dans le vin. Ces composés de réaction sont étudiés dans le vin, puisqu’ils sont aussi importants que lui même.
Pendant plusieurs années on supposait que les résidus de pesticides soufrés seraient la cause des défauts de réduit dans les vins. Certains auteurs ont montré que les levures pouvaient utiliser les bisthiocarbamates d’éthylène pour produire des composés soufrés tels que H2S et le CS2. Le mécanisme de dégradation des dithiocarbamates en éthylène diamine et CS2 ou en éthylène thio-uramide qui serait transformé en éthylène-thio-urea et CS2 est démontré. Le thirame est Ull fongicide avec une action antibotrytis. De nombreux travaux portent sur la libération des composés soufrés dans le vin à partir de dithiocarbamates.
Ces molécules peuvent se dégrader en isothiocyanate et H2S ou en éthylène diamine et CS2 et encore en éthylénethiourée et CS2. Un autre défaut des vins, dû aux résidus d’acéphate (principe actif du orthène). L’acéphate est hydrolysé en méthane thiol et d’autres métabolites. Cette réaction dépend du pH du vin, du temps et de la température de conservation du vin. Des résidus de méthomyl dans le moût, insecticide largement utilisé en viticulture, conduisent à la formation de méthane thiol, du éthane thiol, du sulfure dc diéthyle et du disulfilre de diéthyle. Ces composés, une fois présents dans le vin, confèrent des odeurs de choux-fleurs en cuisson et de laine mouillée.
Le souffre, utilisé dans la lutte contre l’oïdium, est aussi transformé par la levure en H2S. Je vous montre à la suite les résultats de notre propre recherche. Nous allons aborder le problème dérivé de l’utilisation des dithiocarbamates, notamment du thirame, ainsi que le souffre. Nous étudierons des cas précis où des traitements tardifs peuvent être à l’origine des défauts dans les vins. Nous allons aussi étudier l’impact organoleptique des substances formées. Nous avons trouvé dans certains vins un résidu soufré, un composé soufré lourd.
Une recherche effectuée sur les traitements phytosanitaires employés dans les vignes où ils traitent les raisins utilisés pour élaborer le vin nous montre que deux produits avec des matières actives avec des atomes de souffre avaient été employées, produit 1 (matière active le thirame Iprodione) et produit 2 (matière active le méthyrame de zinc). Le produit 2 est un antimildiou et fut utilisé en début avril, le produit l est utilisé dans la lutte contre botrytis et la dernière utilisation date du 5 Août, à peu près un mois et demi avant la date de récolte.
Nous avons analysé ces deux matières actives avec la méthode utilisée pour les composés soufrés lourds, et dans aucun de ces deux produits nous ne retrouvons le résidu cité. L’analyse du space de tête de ces produits nous fait apparaître beaucoup de CS2. Ces mêmes produits sont ajoutés dans un vin. Nous avons fait l’analyse du vin après trois jours. Le résidu est aussi absent dans le cas des deux matières actives. Nous avons fait la même expérience mais avec du moût. Nous avons pris deux erlenmeyer avec 1 litre de moût chacun, auquels on a ajouté ces deux produits séparément, et on a mis les échantillons à 25° C pendant 5 jours. En aucun cas on n’a pu constater l’apparition du résidu.
Finalement on a ensemencé les moûts avec l’ajout de ces substances avec des levures sèches pour réaliser la fermentation alcoolique. Une fois celle-ci achevée, on a procédé à l’analyse des vins. Dans le cas du vin obtenu après addition du produit 1 (Thirame) on a pu mettre en évidence l’apparition de ce résidu. Dans le cas du produit 2 (méthirame de Zinc) cette substance est absente. Nous avons concentré nos recherches sur l’étude du produit 1, et pourtant du thirame. Nous avons analysé plus en profondeur ce produit commercial. L’analyse du produit par la technique de space de tête nous montre qu’en plus du CS2, il existe dans cette préparation des traces de H2S.
Un autre cas de recherche: Nous avons analysé les vins de deux châteaux de Bordeaux, de deux appellations différentes, mais du même propriétaire, qui présentaient, d’après ses œnologues, certaines caractéristiques organoleptiques qui, pour eux, confèrent aux vins un manque de netteté. Nous avons étudié les traitements phytosanitaires des dernières années, dans tous les cas dans le programme de lutte il fut utilisé des dithiocarbamates, thirame, méthyrame, du Zinc et autres. Nous avons analysé les vins des millésimes 1989 jusqu’à 1994. Les composés soufrés que nous avons analysé sont le résidu du thirame ainsi que les CS2, composé qui est reconnu comme étant produit par des résidus de dithiocarbamates.
Nous pouvons observer des relations entre le taux de résidu de certaines années. La concentration en résidu est semblable pour les années 1994, 1992 et 1991, tandis que qu’en 1993 et 1990, les résultats sont très différents. Malheureusement nous ne connaissons pas exactement les dates de traitement ainsi que les doses des produits phytosanitaires utilisés, sauf pour les deux châteaux pour l’année 1994. Manque de données précises, on peut imaginer que des concentrations élevées en résidu correspondent à des traitements assez tardifs. Concernant les résultats du millésime 1994, nous avons analysé les vins d’un troisième château qui a suivi les mêmes traitements. Dans tous les cas, la quantité de résidu est semblable, assez élevée.
Les traitements utilisés avec du thirame furent:
– Thirame pur: 30 juin
– Thirame + Iprodione : 5 août.
C’est probablement le traitement du 5 août qui a produit ce résidu. Dans tous les châteaux nous retrouvons un résidu assez important. Nous ne pouvons pas non plus assurer qu’en faisant un traitement à cette date nous retrouverons du résidu dans le vin, parce qu’une pluie, par exemple, pourrait le lessiver. En ce qui concerne le CS2, il ya des vins de certains millésimes qui présentent des concentrations assez élevées tandis que pour d’autres, les concentrations sont nulles. Nous avons fait la corrélation entre le résidu et le taux de CS2. Nous ne trouvons aucun rapport entre la quantité de CS2 et la quantité de résidu. En fait, il semble facile à expliquer, puisque le CS2 provient non seulement du thirame, mais aussi des autres dithiocarbamates. Il est possible aussi, que la température de fermentation ainsi que d’autres facteurs puissent faire varier le taux du CS2 dans le vin, substance très volatile.
Un autre cas de vins de Beaujolais avec du cépage Gamay. Plusieurs produits de traitement furent utilisés en différentes époques. En plus du thirame en début août, il existe aussi un autre produit de traitement, le méthomil, suspecté de donner des résidus dans le vin utilisé en début Juillet. Les vins sont élaborés selon la technique typique du Beaujolais, c’est à dire en macération carbonique. Les échantillons sont analysés une fois la fermentation malolactique achevée. Nous constatons que dans les essais de traitement témoin ainsi que dans ceux traités avec du Méthomyl, nous ne retrouvons ni du CS2 ni le résidu du thirame. Dans les vins dont les raisins ont suivi des traitements avec du thirame nous retrouvons toujours du CS2 à des concentrations variables, de même que le résidu.
Un autre cas de la région de Saint-émilion, sur trois vins provenant de différents châteaux qui appartenaient au même propriétaire. Le problème était que parmi ces trois vins, un seulement avait obtenu le label, les autres ayant été rejetés par le jury de dégustation. En principe les vignes ont suivi les mêmes traitements phytosanitaires. Parmi les produits utilisés il ya deux traitements avec du thirame les jours du 6 juillet et du 11 août. Nous constatons que les vins qui n’ont pas obtenu le label possèdent des concentrations élevées en CS2 et en résidus bien supérieurs au vin qui ne présente pas de défaut (60 fois dans le cas de résidu). Une distillation d’un vin avec ce composé soufré nous conduit à une dégradation de ce composé ainsi qu’à la formation de CS2.
Il est bien possible qu’au cours de la conservation en bouteille, cette molécule soit dégradée avec l’apparition d’un goût soufré. Nous avons étudié l’impact organoleptique du CS2. D’abord nous avons calculé le seuil de perception dans l’eau. Les arômes dominants, d’après les dégustateurs, sont le souffre, le caoutchouc, le brûlé, réduit pour le CS2. Le seuil de perception, dans l’eau, du CS2, d’après nos dégustations se situe en 20f-lg/L. Nous avons calculé aussi le seuil de perception de cette substance dans le vin, les dégustateurs reconnaissent cette substance à des concentrations de l’ordre de 150 6 ~lg/L. Néanmoins avec des ajouts inférieurs, de l’ordre de 50 pg/L, la nuance aromatique du vin change. Il semble agir comme un masque d’arôme pour certaines odeurs fruitées ou au contraire, il peut potentialiser certains défauts, tels que l’odeur de moisi ou encore celle des phénols volatils. On dirait que le vin manque de netteté.
Parmi tous les vins analysés un grand nombre de vins contiennent des concentrations en CS2 très supérieures aux concentrations que nous avons obtenues, pouvant donner des défauts aux vins. Nous avons fait des essais pour éliminer le CS2 du vin. Le seul traitement avéré assez utile pour s’en débarrasser est celui du barbotage. On a réalisé des essais au laboratoire pour enlever le CS2, avec succès. Un vin contenant des concentrations assez élevées en CS2 a été soumis à du barbotage avec de l’azote à 150 ml/min pendant 5 ou 10 min. On observe que le CS2 disparaît. Avec un barbotage de 5 minutes la concentration par rapport au témoin est de 50% ; avec 10 minutes nous retrouvons à peine 20 %. A la dégustation, les vins auxquels on a imposé le barbotage sont plus nets d’un point de vue olfactif, leur arôme est plus complexe.
Avec cette expérience, nous constatons que le CS2 est assez volatile. Au cours de la fermentation alcoolique une grande partie s’échappe; pourtant les conditions de fermentation (température, remontages) conditionnent le taux final de CS2 indépendamment du taux de résidu de pesticide. Le souffre est un produit phytosanitaire utilisé depuis longtemps dans le traitement de l’oïdium (Uncinula Necator). En Espagne, l’oïdium est une maladie très répandue, et c’est assez courant d’avoir des attaques tardives, proches de la vendange, surtout sur certains cépages comme le Tempranillo. Pour freiner la maladie, un traitement au souffre, généralement à forte dose, est appliqué à ce stade. Il peut être utilisé sous forme de poudre (sublimable ou fleur) ou bien dissous (souffre mouillable).
Pendant très longtemps, les traitements à base de souffre étaient le principal moyen de lutte contre cette maladie. Dans les années 80 des produits de synthèse étaient utilisés. Le mode d’attaque de ces produits était l’inhibition de la synthèse des stérols de l’Oïdium (IBS ou DMI en anglais). Après des années de traitement, l’on s’est aperçu qu’il y avait des souches résistantes d’Oïdium contre ces produits. Cela a conduit à des attaques assez tardives de la maladie. Comme les IBS n’avaient pas d’action, ils sont revenus à l’utilisation du souffre. Les concentrations de résidus de souffre trouvées dans la baie sont toujours inférieures à 3pg/g de raisin, ce qui équivaut à 3,4 mg/L de souffre dans le moût, pour des traitements de 13 Kg/Ha de souffre dans la vigne.
La quantité de résidu ne varie pas si on traite un côté ou les deux du rang de vigne. On observe que le taux de résidu diminue pendant les deux semaines suivant le traitement. Si les traitements se font avant véraison, comme il se devrait, les résidus trouvés sont compris entre 0,9 ct 1,7 pg/L. Le H2S est formé dans le vin par réduction du souffre. Des expériences avec des fermentations auxquelles on ajoute des concentrations entre 0 et 3,4 mg/L de souffre à des moûts fermentés par différentes souches de levure, on n’observe pas de relation entre le souffre résiduel et la quantité de H2S formé. Selon la souche de levure, la production de H2S, à partir du souffre peut varier. La dose à laquelle nous utilisons cette levure peut faire aussi varier la concentration trouvée. La température de fermentation, les remontages avec aération en vinification en rouge, évidemment font varier aussi le taux de H2S dans le vin.
Le mauvais traitement au souffre qui provoque des résidus dans les raisins est un des responsables de la production de H2S dans le vin. Ce phénomène est accentué d’autant plus qu’on vendange à la machine, car il se produit un lavage total du souffre qui existe dans les raisins. Les cas des vins analysés qui présentaient un défaut olfactif provenaient des raisins traités trois semaines avant la date de récolte. La dose employée est de l’ordre de 20 Kg/Ha. Nous n’avons pas analysé les moûts mais ils laissent supposer que la quantité de résidu est supérieure à 3,4 mg/L. Les vins analysés provenaient du cépage Cabernet Sauvignon, ramassé à la machine. Ils présentaient à la dégustation un défaut olfactif de type soufré, d’après les dégustateurs. Après analyse des composés soufrés « légers », nous constatons qu’il existe une grande concentration de H2S ainsi que des petites concentrations de méthane thiol et d’éthane thiol. Ces deux thiols sont formés par réaction du H2S avec soit de l’éthanol, soit du méthanol d’après le professeur Maujean. Selon d’autres auteurs, le méthane thiol peut aussi être formé par réaction entre le H2S et l’éthanal, en passant par un intermédiaire cyclique de thioacetaldéhyde. En aucun cas nous ne retrouvons du diméthyl disulfure ou du diéthyl disulfure.
Dans ces vins avec défaut de réduction, le H2S est le composé majoritaire, puis existent ensuite des petites quantités de méthane thiol et éthane thiol. Nous avons fait des expériences pour éliminer ces odeurs. Le H2S étant un composé très réactif l’intérêt est de s’en débarrasser le plus tôt possible. Les mercaptans sont les plus difficiles à éliminer par aération car leur point d’ébullition est supérieur au H2S (méthane thiol=6°C, éthane thiol=35°C et H2S -60°C). Il est important donc de se débarrasser du H2S le plus tôt possible avant la formation d’autres composés soufrés.
Il existe plusieurs traitements à réaliser pour enlever ces composés soufrés:
– Filtration
– Aération: d’un côté, les composés soufrés s’évaporent, de l’autre, le H2S s’oxyde en souffre (TANNER (1969)): 2H2S+02=2H20+3S
– Avec un traitement contenant du S02 : 2H2S+S02=2H20+3S.
Dans les vins analysés la filtration n’a pas suffi pour enlever totalement ces composés. Avec une forte aération le H2S disparaît presque entièrement, et il reste des traces de méthane thiol. Les composés avec un groupe thiol ont la propriété de précipiter avec des sels de cuivre. Ce traitement est employé en œnologie pour enlever les odeurs de H2S. On a réalisé un traitement avec du sulfate de cuivre à la dose de 0.01 et 0.03 g/hl. On peut observer que le H2S disparaît totalement, même à la dose la plus faible, tandis que le méthane thiol et l’éthane thiol diminuent mais ne disparaissent pas totalement. Nous avons réalisé l’analyse juste après le traitement. La vitesse de réaction du méthane thiol et éthane thiol est probablement beaucoup plus lente que celle du H2S.
Si le défaut de réduction est très fort, le couplage de ces deux traitements, aération et traitement avec du sulfate de cuivre sont conseillés. En conclusion, le mode de prévention de ces défauts passe par une bonne stratégie dans la lutte antioïdium. D’autre part, le cuivre apporté dans les traitements antimildiou est un bon palliatif de l’apparition de ces faux goûts. Malheureusement, dans diverses régions, ce traitement est très peu utilisé car, en raison du climat, les risques de mildiou sont presque nuls. Il y a d’autres composés soufrés qui se forment à partir du H2S. Le H2S peut réagir avec l’anhydride carbonique, pouvant produire du sulfure de carbonyle, composé très toxique mais aussi très volatile (point d’ébullition -50 OC). La réaction entre le H2S et l’éthanal produit les 2,4, 6-trimethyl-s-trithiane et éthane thiol.
En ce qui concerne l’éthane thiol, il n’est jamais retrouvé dans des vins qui ne présentent pas des défauts de réduction. Dans certains vins que nous avons analysé avec un taux de H2S très élevé que nous pouvons estimer à 20 ~lg/L , les concentrations d’éthane thiol sont toujours très faibles. Les concentrations trouvées dans certains blancs réduits sont supérieures à celles trouvées ici pour les vins rouges. La composition chimique d’un vin blanc et d’un vin rouge est très différente (surtout au niveau des composés phénoliques) ce qui pourrait expliquer pourquoi nous ne retrouvons pas les mêmes résultats. Nous avons trouvé le méthane thiol dans beaucoup de vins, ayant ou pas un défaut de réduit. MAUJEAN (1984) démontre la formation de méthane thiol et diméthyl disulfure à partir de méthionine en présence de riboflavine dans ce qu’il appelle le « goût de lumière ». Ce composé se trouve dans un grand nombre de vins que nous avons analysé.
Nous avons mesuré le méthane thiol dans 42 vins provenant de grands crus de Bordeaux, ainsi que d’autres vins de qualité reconnue. Dans un grand nombre de ces vins nous avons retrouvé le méthane thiol à des concentrations maximales de 1,2 ~lg/L. En moyenne la valeur que nous avons trouvée est assez faible mais supérieure au seuil de perception de cette substance dans la solution synthétique. Il y a certains vins qui n’ont pas de méthane thiol, en tout cas aucun d’entre eux ne contient ni du H2S, ni de l’éthane thiol. A de telles concentrations, nous pensons que cette substance peut contribuer au bouquet de vieillissement, un peu réduit, fermé de la plupart des vins vieux. Bien que le sujet principal de ma thèse soit l’étude des vins rouges, nous nous sommes intéressés à l’étude de certains vins blancs du cépage Chardonnay où nous retrouvions des notes aromatiques qui rappelaient l’odeur du méthane thiol.
Nous avons analysé 13 vins provenant du cépage Chardonnay, de Bourgogne. Parmi eux, des Pouilly fumés, Chassagne Montrachet Grand Cru, et d’autres vins de qualité reconnue. La moyenne des concentrations trouvées dépasse 6 fois le seuil de perception du méthane thiol en solution synthétique. En aucun cas ces vins ne présentaient un défaut olfactif pour les dégustateurs, le méthane thiol contribuant plutôt à une odeur un peu lourde, qui rappelle le melon et que possèdent la plupart des vins de Chardonnay. Il y a un seul vin où la concentration trouvée est relativement élevée. Ce vin est un des plus cotés de la série, et est noté à la dégustation comme le Chardonnay le plus typé. Nous ne savons pas si le méthane thiol est un composé typique de ce cépage ou bien s’il se dégage du type d’élaboration bourguignonne. Il reste encore à élucider quel est le précurseur du méthane thiol dans ces vins. Notez aussi que ni le H2S, ni l’éthane thiol ne sont retrouvés dans ces vins. D’autres composés peuvent apparaître dans de vin par réaction du H2S avec de l’éthanal comme des trithiolannes et trithiannes, mais il faut des conditions assez particulières.
CONCLUSION
Dans un premier temps, il faut dire qu’il est nécessaire de respecter les délais de traitement des différents produits, notamment si dans sa molécule existent des atomes de souffre. Nous avons démontré qu’ils peuvent être dégradés par la levure, en formant d’autres composés soufrés qui veulent être précurseurs eux-mêmes de plus de composés soufrés. Un autre point important, dont je n’ai pas parlé, est la dose et la façon de réaliser les traitements, vis-à-vis des résidus finaux dans les raisins.