Travail de fin d'études en chimie et bio-industries : Application de la voltamétrie cyclique à l'étude du vin, du moût à la bouteille : élaboration d'un indice comparatif d'oxydation et de stabilité oxydative.

Abstract

Oxidation is a chemical phenomenon that must be controlled to ensure the stability and quality of red, rosé, and white wines. In this context, voltammetry provides rapid, high-resolution electrochemical information, enabling the simultaneous analysis of redox status, polyphenolic reactivity, and polyphenol concentration. The evolution of voltammograms throughout the different stages of vinification, ageing, and storage offers a direct reading of oxidative transformations, notably through the modification of anodic peaks, the decrease in signals associated with easily oxidizable compounds, and the appearance of signatures linked to oxidation products. This work aimed to characterize this evolution as a function of technical practices—from must to wine in tank, and through bottle‑based experiments, while developing robust models capable of predicting oxidative status. To achieve this, reference oenological data and voltametric signals were collected at multiple time points and across different matrices. Several models were compared according to preprocessing strategy, the nature of explanatory variables, and the chosen chemometric approach, then evaluated using independent validation sets. The results show that monitoring the wines from harvest to bottling reveals an IGO that strictly follows the technical stages: a marked increase during fermentation, a sharp decrease after bottling, and a subsequent rise linked to redox restructuring. The IGO sub-indices indicate a preferential accumulation of moderately oxidizable species (IGO2). All these trends are confirmed by the wines’ physicochemical parameters. ANOVA confirms the major effect of air contact, while PCA identifies the 0.85–0.98 V potentials as the most discriminant. The index derived from the PLS-DA model effectively distinguishes wines exposed to air from those that were not, demonstrating the ability of cyclic voltammetry to provide a robust tool for redox diagnostics. In conclusion, this study demonstrates that it is possible to develop reliable and practical models for characterising contact with air and monitoring voltametric behaviour in relation to oenological practices.

L’oxydation constitue un phénomène chimique à maitriser pour garantir la stabilité et la qualité des vins rouges, rosés et blancs. Dans ce contexte, la voltamétrie fournit des informations électrochimiques rapides et à haute résolution, permettant d’analyser simultanément l’état redox, la réactivité polyphénolique et la concentration en polyphénol. L’évolution des voltammogrammes au cours des différentes phases de vinification, d’élevage et de garde offre une lecture directe des transformations oxydatives, notamment par la modification des pics anodiques, la diminution des signaux liés aux composés facilement oxydables et l’apparition de signatures associées aux produits d’oxydation. Ce travail vise à caractériser cette évolution en fonction des itinéraires techniques, du moût au vin en cuve, jusqu’en bouteille, tout en développant des modèles robustes capables de prédire l’état oxydatif. Pour ce faire, des données œnologiques de référence et des signaux voltamétriques ont été collectés à plusieurs dates et sur différentes matrices. Plusieurs modèles ont été comparés selon la stratégie de prétraitement, la nature des variables explicatives et l’approche chimiométrique retenue, puis évalués à l’aide de jeux de validation indépendants. Les résultats montrent que le suivi des vins, de la récolte à la mise en bouteille, présente un IGO qui suit strictement les étapes techniques : forte hausse en phase fermentaire, chute nette après la mise, puis remontée liée à la restructuration redox. Les sous indices de l’IGO révèlent une accumulation préférentielle d’espèces moyennement oxydables (IGO2). Toutes ces tendances sont confirmées par les paramètres physicochimiques des vins. L’ANOVA confirme l’effet majeur du contact à l’air, tandis que les ACP identifient les potentiels 0,85–0,98 V comme les plus discriminants. L’indice dérivé du PLS DA discrimine efficacement les vins exposés ou non à l’air, démontrant la capacité de la voltamétrie à fournir un outil robuste de diagnostic redox. En conclusion, ce travail démontre la possibilité d’obtenir des modèles fiables et opérationnels pour caractériser le contact à l’air et suivre l’évolution voltamétrique en fonction des pratiques œnologiques.