L'aroma és un factor de qualitat de la majoria dels aliments, ja que en depèn, en gran mesura, que el consumidor accepti o rebutgi el producte. En el vi i en les begudes alcohòliques esdevé, però, un dels factors més importants, ja que aquests productes no es consumeixen pel seu valor nutritiu, sinó pel plaer que en proporciona la degustació.L'anàlisi de l'aroma del vi no és un problema senzill de resoldre si es consideren els centenars de compostos volàtils que poden intervenir en la seva configuració aromàtica i els baixos nivells de concentració en què es troben molts d'ells. El treball d'investigació realitzat en aquesta tesi ha consistit en l'estudi i la caracterització de l'aroma del vi mitjançant l'aplicació de dues tècniques molt importants en aquest àmbit: la cromatografia de gasos amb detecció olfactimètrica (GCO) i el nas electrònic.La GCO és una tècnica imprescindible en l'estudi de l'aroma que, utilitzant el nas humà com a detector cromatogràfic, permet identificar, d'entre tots els compostos volàtils de la mostra, aquells que presenten olor i que, per tant, són susceptibles de participar en l'aroma. El treball més rellevant dut a terme amb aquesta tècnica ha estat el desenvolupament d'un mètode, per a caracteritzar l'aroma del vi, que utilitza la microextracció en fase sòlida (SPME) com a tècnica de pretractament de la mostra i que permet l'avaluació de la intensitat aromàtica dels diferents compostos mitjançant una nova modalitat de la tècnica de dilució AEDA (Aroma Extract Dilution Analysis).Els instruments coneguts com a nassos electrònics es van desenvolupar amb la finalitat d'imitar el nas humà en el control de qualitat que, des de temps immemorials, s'ha dut a terme mitjançant l'anàlisi sensorial. En l'anàlisi de begudes alcohòliques, però, els nassos electrònics han estat poc utilitzats degut als problemes de saturació que causa l'elevat contingut d'etanol als sensors de gasos que conformen la majoria d'aquests instruments. En aquesta tesi s'ha estudiat l'aplicació d'un nas electrònic basat en l'espectrometria de masses al control de qualitat del vi i de les begudes alcohòliques, concretament brandies i aiguardents de canya de sucre, ja que, a priori, l'etanol no suposa una limitació per a l'ús d'aquest instrument. La major part dels estudis realitzats s'han dirigit a l'avaluació del potencial d'aquesta tècnica en el control de la qualitat del vi. Amb aquest objectiu s'han dut a terme amb èxit diferenciacions de vins segons diversos paràmetres enològics, com són l'origen, la varietat o el temps d'envelliment. Per altra banda, s'ha fet un seguiment de la maduració del raïm i del procés d'elaboració del vi per tal d'avaluar la capacitat d'aquesta tècnica en el control d'aquests dos processos. Una altra aplicació estudiada ha estat la determinació de compostos amb un impacte sensorial important, com els defectes aromàtics no desitjats, mitjançant el calibratge multivariant. En aquesta línia s'han desenvolupat dos mètodes per a la determinació del 2,4,6-tricloroanisole, un compost que es troba en alguns vins a causa de contaminacions externes i que és el principal responsable del defecte aromàtic conegut com a "gust de suro". Per últim, s'ha estudiat també l'aplicació de l'instrument al control de qualitat dels aiguardents de canya de sucre amb el desenvolupament d'un mètode per a determinar el temps d'envelliment dels aiguardents en bótes de fusta de roure, així com també s'ha estudiat la correlació entre les dades obtingudes en l'anàlisi dels aiguardents amb el nas electrònic i les intensitats de diferents descriptors aromàtics avaluades per un panel de tastadors en una anàlisi sensorial de les mostres. / Aroma is an important factor in quality control and quality assurance of foods, but in wines and in alcoholic beverages, this factor is possibly the most important. Wine aroma analysis is not an easy task to perform because aroma is composed of complex mixtures of hundreds of volatile compounds with different sensory and chemical properties and, moreover, the concentration levels of most of them are very low.The research work carried out in this thesis lay in the study and the characterisation of wine aroma by two very important techniques in this field: gas chromatography olfactometry (GCO) and electronic nose. GCO is a very useful technique in the study of wine aroma that makes it possible to identify, among all the volatile compounds, the odorous volatile compounds of the sample by using the human nose as chromatographic detector. The most important study carried out in this thesis by GCO was the development of a method for the characterisation of wine aroma that uses the solid-phase microextraction technique (SPME) as a sample pre-treatment technique. This method evaluates the aromatic intensity of the odorous compounds by a new approach of the aroma extract dilution analysis (AEDA) technique.Quality control of food has been carried out by sensory analysis since immemorial time. However, sensory analysis by a panel of experts is a costly process for industries because it requires trained people who can work for only relatively short periods of time. The purpose of the development of electronic noses was to achieve an instrument that could mimic the human sense of smell and provide rapid sensory information (e.g., differences and similarities among samples, presence of aromatic defects, etc.). Food analysis is probably the field in which the greatest number of applications using electronic noses have been developed. However, in wine and alcoholic beverage research, few studies have been performed with this type of instrumentation because of the problems that ethanol causes in the gas sensors which compose most of the electronic noses. In this thesis, the application of a mass spectromety (MS) based electronic nose to wine analysis has been studied because, a priori, ethanol does not interfere in the analysis by this instrument. Some applications have also been carried out with alcoholic beverages as sugar cane spirits and brandies. The purpose of these studies was to evaluate the potential application of this technique in the quality control of this kind of samples. In wine analysis, this technique was successfully applied to differentiate and classify wines according to their origin, variety and ageing. It was also evaluated its capacity in the monitoring of the aroma profile evolution during grape ripening and alcoholic fermentation in order to study the potential use of this technique in the control of these processes. Other application studied was the determination of compounds with an important sensory impact, such as the off-flavours, by multivariate calibration. Two methods were developed to determine 2,4,6-trichloroanisole which is the main responsible of the aromatic defect known as "cork taint". In the quality control of sugar cane spirits, a method to determine the ageing time of these samples in oak wood barrels was developed. It was also studied the correlation between the electronic nose data and the intensity of several odour attributes evaluated by a panel of experts in a sensory analysis of the spirits.

La monitorización del grado de maduración es un tema de gran relevancia en la industria frutícola. En esta tesis doctoral se ha estudiado la viabilidad de utilizar una nariz electrónica como instrumento para monitorizar el proceso de maduración de la fruta de forma no destructiva. Los sistemas de olfato electrónico son instrumentos basados en una matriz de sensores químicos semiconductores cuyas sensibilidades están parcialmente solapadas. Los algoritmos de procesado de señal constituyen una parte fundamental de estos equipos. En este trabajo se ha seguido una metodología de aproximación sucesiva. Se diseñó un primer prototipo para comprobar la viabilidad de la idea y luego se diseñó un segundo instrumento para realizar tareas más productivas. Una parte fundamental del trabajo ha sido la modificación, evaluación e integración de diferentes algoritmos de procesado de señales. Entre ellos se han estudiado diferentes tipos de redes neuronales (redes feed-forward con entrenamiento back-propagation, redes Fuzzy Art y Fuzzy Artmap), algoritmos paramétricos como el PLS (Partial Least Squares) o algoritmos no supervisados como el PCA (Principal Component Analysis).Los prototipos se probaron con diferentes variedades de fruta climatérica. En concreto, manzanas, peras, melocotones y nectarinas fueron las variedades escogidas para el estudio. Para evaluar objetivamente las prestaciones de los equipos se compararon sus resultados con los indicadores que habitualmente se utilizan en los estudios de calidad que se realizan sobre diferentes variedades de fruta. Entre ellos destacamos la firmeza, la acidez, el contenido en sólidos solubles, la producción de etileno y el perfil aromático de las muestras. Además de clasificar la fruta según diferentes estados de maduración, los prototipos revelaron la existencia de buenas correlaciones entre las señales de los sensores y algunos de los indicadores medidos en las muestras de fruta analizadas. El segundo prototipo fue capaz de predecir varios indicadores de calidad a partir de la medida no destructivas de la producción aromática de las muestras utilizadas. Además, predijo con mucha exactitud la fecha óptima de recolecta de las variedades de melocotón y nectarinas estudiadas, variedades que presentan dificultades al intentar determinar con exactitud el momento óptimo de su recolecta. Los resultados obtenidos en esta tesis permiten concluir que, aunque existen algunos aspectos que deben ser mejorados antes de poder comercializar una nariz electrónica que monitorice el estado de maduración de la fruta, es viable el diseño de un instrumento de estas características para ser operado en condiciones de laboratorio. / The monitorization of the ripening state is becoming a very important issue in the fruit industry. In this doctoral thesis, a viability study has been carried out to see whether an electronic nose could be used as an instrument to assess fruit ripeness in a non-destructive manner. Electronic noses are systems based on an array of gas sensors with overlapped sensitivities. The signal processing algorithms embedded onto these instruments play a very important role since they process the multidimensional information generated at the sensor array to obtain the desired output.In this thesis, a successive approximation to the problem has been carried out. A first prototype was designed to check the viability of the idea. Afterwards, a second instrument was designed to test specific applications. A great amount of the work done dealt with the modification, evaluation and integration of many signal processing algorithms. Among them, different kinds of neural networks (feed-forward with back-propagation training, Fuzzy Art and Fuzzy Artmap), parametric algorithms (such as PLS, partial least squares) and unsupervised projections such as PCA (principal component analysis) were evaluated.The prototypes were tested with different cultivars, all of them climacteric; apples, pears, peaches and nectarines were chosen for the study. In order to do an objective evaluation, the results of the second prototype were compared with the ones obtained with techniques regularly used to assess fruit quality and ripeness. In this way, firmness, acidity, soluble solid contents, ethylene and aromatic production values were correlated with sensor signals from the prototype.Besides classifying fruit regarding to its ripeness state, the second prototype proved there were good correlations between sensor signals and some quality indicators measured on the samples chosen for the study. In fact, the prototype was able to predict some of the quality indicators just using the sensor signals from the non-destructive measurement of the fruit samples chosen. Moreover, it was able to predict with accuracy the optimal harvest date for peaches and nectarines, cultivars whose harvest date is difficult to determine by traditional techniques.The overall results obtained in this study lead to the conclusion that, although there are some problems that have to be addressed before an electronic nose for fruit ripeness assessment may become commercially available, the design of such as system to be operated under laboratory conditions is viable.