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Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Il vino  Maria Luisa Savo Sardaro Il Vino Il vino 2 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro...

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Il vino  Maria Luisa Savo Sardaro Il Vino Il vino 2 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro La vite…origini molto antiche Probabile comparsa della famiglia delle Vitacee circa 10 milioni di anni fa – Molte specie poi estinte per le glaciazioni – Sopravvissute circa 60 specie tra America del Nord e Asia – In particolare: Vitis vinifera tra caucaso, Mar Caspio e Mar Nero (nonostante si chiami “vite Europea”) Esisteva prima dell’uomo – L’uso del frutto risale all’era neolitica, quando l’uva veniva pigiata insieme a bacche di rovo, lampone e sambuco in fosse scavate nella terra e rivestite di argilla – Numerosi affreschi in tombe egizie raffigurano pratiche di vinificazione – Origini viticoltura datate attorno 9000 a.C in Mesopotamia – Dal III millennio a.C diffusione del consumo di vino e della coltivazione della vite nel bacino mediterraneo tra Grecia e Italia (Enotria Tellus - Terra del vino) – La viticoltura fiorì in epoca Romana – Nel medioevo sopravvisse solo grazie ai monasteri – Poi sviluppo in tutta Europa e successivamente in America – Avvento delle “esposizioni Universali (1862) e diffusione malattie (oidio) Il vino 3 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Il vino è un alimento fermentato “Il vino è un prodotto ottenuto esclusivamente dalla fermentazione totale o parziale di uve fresche, pigiate e non, o di mosti d’uva” Materia prima Prodotto modificazioni biochimiche e reologiche associate all’attività metabolica dei microrganismi selezionate dalla tecnologia Il vino 4 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Materia prima: L’uva Morfologicamente è una bacca e si possono distinguere le diverse porzioni Buccia o pericarpo (15-20%) Polpa o mesocarpo (75-85%) Semi o vinaccioli (3-6%) Il vino 5 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Composizione del raspo Povero di zuccheri, ricco di acidi, soprattutto salificati, molto ricco di ceneri. Il pH è superiore a 4 a causa dell’alto contenuto in sali: – vinificazione in presenza di raspi: aumento del pH con un abbassamento dell’acidità dei mosti. Il raspo è molto ricco di sostanze fenoliche – acidi organici 2-3% – Ceneri 5-6% – Polifenoli (tannini) 2-4% Il vino 6 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Composizione dei vinaccioli Rappresentano dallo 0 al 6% del peso degli acini – Acqua 25-45% – Zuccheri 35% – Sost. Azotate 6% – Sost. Minerali 4% – Polifenoli 4-6% (dal 20 al 55% dell’acino) Il vino 7 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Rappresenta dall’8 ad oltre il 20% del peso dell’acino Composizione della buccia Non contiene zuccheri (solo tracce) Contiene polifenoli Contiene acidi organici (generalmente salificati, il pH è più alto) – soprattutto acido citrico – Malico diminuisce con la maturazione – Tartarico esterificato Rivestita da pruina cerosa (pectine e cellulosa) Prodotti secondari con ruolo enologico importante – Sostanze odorose Terpeniche (linfanolo, neroli, geraniolo nelle uve mature) – Sostanze fenoliche Vasta gamma, uve rosse antociani Rilevanti x colore e astringenza del vino Sensibili all’ossidazione determinano la stabilità o l’instabilità del vino – Sostanze azotate Forma ammoniacale, aminoacidica, peptidica Il vino 8 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro La polpa rappresenta in peso la parte più importante dell’acino (75-85%) Composizione della Zuccheri: – glucosio e fruttosio (rapporto 0.92). Il saccarosio solo in tracce. polpa Il contenuto globale è di circa 150-240 g/l. tale valore è più elevato per i vitigni particolari, ad es. moscato, o per uve affette da marciume. – Altri zuccheri: arabinosio, ramnosio, maltosio, raffinosio… Acidi organici: l’acidità dell’uva è costituita prevalentemente da tre acidi. Nei climi freddi prevalenza di acido malico, nei climi caldi prevale l’acido tartarico (pH da 2,8 a 3,5) – Acido tartarico (da 3 a 15 g/l) – Acido malico ( da 0.8 a 8 g/l) – Acido citrico (da 0.1 a 0.3 g/l) Sostanze minerali: Il potassio costituisce il 50% delle ceneri, quindi seguono il calcio e il magnesio. Da notare che nel vino finito si osserva una prevalenza del magnesio sul calcio a seguito delle precipitazione del tartrato di calcio insolubile. Non sono presenti tannini e quindi i vini bianchi non sono tannici Sostanze azotate: la polpa contiene soltanto il 20 - 25% dell’azoto totale dell’acino Il vino 9 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Densità elevata (da 1,065 a 1,100) La composizione chimica e le proprietà fisiche del mosto variano Il mosto – varietà dell’uva, – influenza climatica, d’uva – pratiche di viticoltura, – maturazione – raccolta. Le proprietà più importanti comprendono – concentrazione zuccherina, – la quantità di sostanze azotate (dal 40 a 220 mM/l) di azoto ammoniacale, AA (da 2 a 8 g/l) (principalmente: prolina, arginina, treonina e ac. Glutammico) – concentrazione di vitamine, – contenuto di ossigeno dissolto, – quantità di solidi solubili (debole tenore in pectine), residui di fungicidi e pesticidi, – pH, – presenza di sostanze inibitrici o stimolanti prodotte sia da parte dei lieviti che dei batteri lattici Il vino 10 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Composizione generica del mosto H2O= tra 70 e 85% Zuccheri = tra 12 e 27% Acidi totali = circa 0.2% Azoto = 0.01 – 0,2% Il vino 11 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro glucosio e il fruttosio presenti in quantità non uguali, spesso prevale il fruttosio. Zuccheri del – Entrambi sono fermentati da tutti i lieviti e dai batteri lattici. mosto I pentosi La loro concentrazione è di circa 1-2 g/l: forme levo dell'arabinosio, dello xilosio e quella destro del ribosio – non sono fermentati dai lieviti ma lo sono dai batteri che seguono la fermentazione malolattica. Il saccarosio (glu-fru) non fa parte dei componenti del mosto, esso tuttavia, in alcuni casi, può essere aggiunto. La concentrazione di esosi fermentescibili tra 150 e 300 mg/ml Il vino 12 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro l’acido tartarico – Nel mosto d’uva matura da 3,8 a 11,3 g/l Acidi organici – Meno nel mosto d’uva all’invaiatura – Può essere prodotto in piccole quantità dal metabolismo dei lieviti (da acido ascorbico) – di norma non è utilizzato dai lieviti e dai batteri e perciò permane nel vino – instabile dal punto di vista chimico-fisico, precipita sotto forma di tartrato l’acido malico: – è instabile dal punto di vista microbiologico perché subisce la fermentazione malo-alcolica dai lieviti e malo-lattica dai batteri lattici – Più elevato all’invaiatura (2-3 mg/l), diminuisce con la maturazione (ruolo di trasportatore di energia x la pianta) l’acido citrico è stabile chimicamente, non è fermentato dai lieviti ma può essere utilizzato dai LAB. La presenza di questi acidi conferisce al mosto un pH molto basso, quasi sempre compreso tra 2.7 e 3.6. Il vino 13 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Acidità del vino Responsabili dell'acidità di un vino sono: gli acidi naturali contenuti nell'uva gli acidi di origine fermentativa Il vino 14 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Dipende dallo stato di maturazione della pianta sali d’ammonio (3-10% dell’azoto totale) Composti azotati aminoacidi (20-30%) polipeptidi (25-40%) proteine (chitine..) (5-10%) – Le proteine non sono utilizzate ne da lieviti ne da batteri, – i peptidi e gli aminoacidi sono utilizzati sia da lieviti che dai LAB, – i composti ammoniacali sono utilizzati solo da lieviti. Le principali fonti di azoto utilizzate dai lieviti durante la fermentazione sono aminoacidi liberi e ioni ammonio ma in alcuni succhi essi non sono presenti in concentrazioni sufficienti a consentire il massimo sviluppo. Poiché la mancanza di azoto è una delle cause più frequenti di arresto della fermentazione alcolica, in molti casi i composti ammoniacali vengono aggiunti ai mosti come integratori. L’utilizzo di fertilizzanti, nelle vigne, a base di azoto può cambiarne il contenuto nell’uva e condizionare lo sviluppo cellulare dei lieviti. Il vino 15 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Altri composti POSITIVI. composti necessari per lo sviluppo microbico: presenti in eccesso sia vitamine quali la biotina, acido pantotenico, tiamina, piridossina etc., necessarie ai lieviti ma soprattutto ai LAB che sono molto esigenti nutrizionalmente. In quantità sempre sufficienti sono presenti anche fosforo, zolfo, potassio, magnesio, calcio, etc. Sostanze aromatiche Centinaia di sostanze chimiche determinano l’aroma varietale delle diverse uve in equilibrio tra – Sostanze aromatiche libere e volatili – Precursori non volatili e non aromatici – Sostanze aromatiche volatili instabili Importanti i composti terpenici e i carotenoidi Regolate da – condizioni ambientali (terroir) che incidono sulla maturazione – condizioni meteorologiche (luce, calore e umidità) che incidono sull’annata Il vino 16 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro I microrganismi in vinificazione I lieviti – (positivi o negativi f(x) specie) I batteri lattici – (positivi o negativi f(x ) specie e tecnologia) I batteri acetici – (negativi) Le muffe – (negative tranne eccezioni) Il vino 17 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Diverso trattamento materia prima - Fermentazioni spontanee -(nessuno o blando trattamento materia prima) - Fermentazioni guidate -(possibile trattamento materia prima e utilizzo innesto) Il vino 18 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Tipologie di starter Naturali: più simili alla pratica più antica che si base sul reinoculo: Una parte di prodotto ben riuscito viene utilizzato come inoculo per un nuovo batch di materia prima. Non è nota né controllabile la microflora del materiale utilizzato nel reinoculo Selezionati: a partire dal 1890 circa: uso di colture miste e colture pure selezionate, dal 1960 a oggi: importanza sempre maggiore dell’uso di colture a composizione definita Il vino 19 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Il mosto d’uva è un substrato estremamente selettivo. Tale selettività è da attribuirsi a due fattori principali: Un fattore intrinseco dovuto alla forte acidità e ai bassi valori di pH Un fattore estrinseco dovuto alle condizioni di anossia in cui si viene a trovare e che la tecnologia favorisce. In queste condizioni I batteri sono inibiti, fanno eccezione alcuni batteri lattici, temporaneamente bloccati Tutte le muffe ed i lieviti con solo metabolismo aerobico (non fermentanti) sono bloccati per mancanza d’ossigeno. I lieviti dotati di attività fermentativa (i fermenti alcolici) sono quelli che si sviluppano e prendono il sopravvento Il vino 20 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Il metabolismo dei lieviti Le vie di degradazione degli zuccheri: – La respirazione – La fermentazione alcolica – La regolazione delle vie metaboliche degli zuccheri Il metabolismo dei costituenti azotati Il vino 21 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Il vino 22 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Metabolismo degli zuccheri In presenza di ossigeno C6H12O6 + 6O2 ® 6H2O + 6 CO2 – 688 kcal/mole. In condizioni di anossia invece il lievito si moltiplica pochissimo tanto che occorrono 176 grammi di zucchero per produrre 1 grammo di cellule di lievito (secco). L’energia potenziale dello zucchero è sfruttata solo parzialmente per via fermentativa C6H12O6 ® (fermentazione alcolica) 2C2H5OH + 2 CO2 – composto ancora ricco di energia quale l’alcol etilico e svolgimento di 56 kcal/mole Il vino 23 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Fermentazione Fermentazione alcolica: – Potere riduttore di NADH trasferito ad accettore di elettroni (rigenera NAD+): è l’acetaldeide Þ etanolo (ma la via è più complessa) Fermentazione gliceropiruvica – In presenza di solfito l’acetaldeide non può esser ridotta ad etanolo, l’accettore è allora il diidrossiacetone fosfato Þ glicerolo 3 fosfato Þ glicerolo Il vino 24 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Il vino contiene circa 80 g/l di glicerolo (8%) fermentazione – Quindi l’8% di zucchero diventa glicerolo (via gliceropiruvica) gliceropiruvica – Il 92% fermentazione alcolica Le due Fermentazioni sono legate durante tutta la vinificazione La gliceropiruvica più veloce all’inizio Alla produzione di glicerolo associati anche i prodotti secondari (acido α- chetoglutarico, acido succinico, butandiolo, diacetile…ma anche acido acetico, danno per il vino) – Per questo motivo il ruolo del glicerolo dibattuto Aspetto positivo = Sapore dolce, rotondità Aspetto negativo = Possibilità presenza acido acetico Il vino 25 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Fattori stimolanti la fermentazione gliceropiruvica (glicerolo+ac. acetico) Concentrazione iniziale di zuccheri (maggiore è la concentrazione maggiore è la produzione) – Meccanismo di difesa della cellula che produce glicerolo per aumentare l’osmofilia x contrastare la concentrazione esterna A parità di alta concentrazione di zuccheri, la produzione di glicerolo diminuisce all’aumentare della concentrazione di azoto (deve essere almeno 190 mg/l) – Effetto negativo della chiarificazione – Per evitare acido acetico in mosti ricchi di zucchero (vedi marciume nobile) si può contrastare con aggiunta di sali di NH4. Attenzione: aggiunti all’inizio della fermentazione quando la reazione è più veloce A parità di alta concentrazione di zuccheri, la produzione di glicerolo aumenta all’aumentare della temperatura all’inizio della fermentazione (in questa fase stare < 20°C) Il vino 26 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Quali zuccheri vengono degradati Zuccheri degradati per via fermentativa Zuccheri degradati per via respirativa Il vino 27 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro 1. solo i monosaccaridi a 6 atomi di carbonio 2. Tutti i lieviti: glucosio, fruttosio e mannosio. glucosio e fruttosio uguale rapidità, il mannosio più lentamente 3. il galattosio solo da alcuni lieviti e, molto lenta. La capacità di fermentazione del galattosio può essere acquisita 4. i disaccaridi: saccarosio, maltosio, lattosio e melibiosio sono fermentati da quei lieviti che Via fermentativa sintetizzano i corrispondenti enzimi idrolitici (saccarasi e invertasi, maltasi, lattasi o b- galattosidasi, melibiasi). Le specie in grado di fermentare il lattosio sono poche e senza importanza enologica, hanno invece importanza casearia 5. il raffinosio, trisaccaride composto da una molecola di fruttosio e due di melibiosio, può essere fermentato dai lieviti che sintetizzano la raffinasi; in questo caso viene fermentato solo il fruttosio perciò 1/3 del raffinosio oppure la totalità se il lievito possiede anche una melibiasi (3/3) 6. I polisaccaridi in genere non sono fermentati. Fanno eccezione: alcuni ceppi di Sacch. cerevisiae in grado di fermentare le destrine, Schwanniomyces occidentalis in grado di fermentare l’amido e alcune specie del genere Kluyveromyces in grado di fermentare l’inulina. 7. Nessun lievito fermenta i pentosi: quelli presenti nei mosti (xilosio e arabinosio). Il vino 28 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Via respirativa Oltre a quelli utilizzabili per via fermentativa 1. pentosi, 2. l’acido acetico, 3. l’acido lattico, 4. il metanolo, 5. l’etanolo, 6. il diidrossiacetone, 7. l’acido chetoglucarico, 8. l’acido ossalacetico Il vino 29 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Regolazione delle vie metaboliche di utilizzazione degli zuccheri Scoperta di Pasteur: – Quando il lievito potrebbe utilizzare sia la fermentazione che la respirazione, l’aerazione (O2) induce: aumento di quantità di biomassa diminuzione di consumo di zuccheri – La respirazione inibisce la fermentazione Chiamato effetto Pasteur: – Per S. cerevisiae inibizione della fermentazione da parte della respirazione Competizione dei due enzimi che catalizzano sia la respirazione che la fermentazione del piruvato: – piruvato decarbossilasi (fermentazione) – piruvato deidrogenasi (respirazione) Il vino 30 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Regolazione delle vie metaboliche di utilizzazione degli zuccheri Cosa succede quando esiste un eccesso di glucosio? (condizione possibile nel mosto d’uva) – S. cerevisiae metabolizza gli zuccheri solo per via fermentativa anche in presenza di ossigeno Fenomeno scoperto da biochimico inglese Erbert Grace Crabtree (1928) [Biochem. J. (1928) 22 (1289–1298)] (sulle cellule tumorali) e definito Effetto Crabtree o contro-effetto Pasteur – Degenerazione dei mitocontri – Diminuzione di steroli e acidi grassi – Repressione della sintesi degli enzimi mitocondriali del ciclo TCA Si manifesta a partire da concentrazione di 9 g/l di glucosio Il vino 31 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Regolazione delle vie metaboliche di utilizzazione degli zuccheri La repressione catabolica esercitata dal glucosio in vinificazione è molto forte. Nel mosto d’uva qualunque siano le condizioni di aerazione, la concentrazione di glucosio e fruttosio sono tale che, per effetto Crabtree, S. cerevisiae è costretto a fermentare Però! – Tecnologicamente si sa che l’aerazione favorisce la respirazione (all’inizio della fermentazione si deve aerare…) Perché? – Non a causa della respirazione dei lieviti (aumenterebbe biomassa) – Ma per favorire la sintesi di acidi grassi e steroli che aumentano la permeabilità dei glucidi all’interno della cellula Il vino 32 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro La fermentazione malo-lattica Dopo la fermentazione tumultuosa la fermentazione alcolica riprende in modo lento, seguita da quella malo-lattica, fondamentale per la qualità del vino. Il passaggio da acido malico ad acido lattico ingentilisce il vino che perde il sapore di agro, acerbo, duro. La diminuzione dell’acidità è anche dovuta alla precipitazione dell’acido tartarico come cremor tartaro. La fermentazione malo-lattica è poco opportuna nei vini bianchi. Il vino 33 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro batteri lattici appartenenti ai generi Leuconostoc e Lactobacillus. Il vino 34 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Metabolismo delle sostanze azotate Sostanze azotate si trovano localizzate soprattutto nella buccia mentre la polpa dell’acino ne è relativamente povera, quindi le tecnologie di vinificazione che prevedono il contatto prolungato o meno con le vinacce, possono influire significativamente sulla loro concentrazione nel mosto capacità di utilizzare molti composti azotati di differente complessità con l’esclusione degli estremi, cioè azoto elementare e proteine – fosfati mono-, di e tri-ammonici, – Il solfato, il carbonato, il bicarbonato, l’acetato, il lattato e il tartrato ammonico. – singoli aminoacidi – i peptidi, polipeptidi La capacità di svilupparsi con ammoniaca come fonte di azoto indica che i lieviti sono in grado di sintetizzarsi tutti gli aminoacidi, le purine e le pirimidine che sono alla base della costituzione delle proteine e degli acidi nucleici Il vino 35 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Vie generali della biosintesi degli aminoacidi Il vino 36 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro I batteri lattici caratterizzati da capacità di tollerare le condizioni di stress ambientali quali basso pH (< 3) presenza di etanolo (< 12%) SO2 (< 50 µg/ml) bassa temperatura diluizione dei nutrienti L’origine dall’uva e dall’ambiente della cantine o l’inoculo di starter Sono presenti i tutti i mosti d’uva e nei vini Se si sviluppano nel mosto mediante metabolismo fermentativo a carico degli zuccheri Þ causano difetti Se si sviluppano al termine della fermentazione alcolica mediante metabolismo a carico dell’acido malico Þ desiderati o non desiderati in funzione della tipologia di vino Il vino 37 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro FIORETTA (LIEVITI AEROBI) Si manifesta per l'azione di lieviti con la formazione di uno velo biancastro sulla superficie del vino soprattutto se il recipiente viene mantenuto scolmo. Il velo si rompe in tanti piccoli fiorellini e col passare del tempo il vino potrebbe intorbidirsi e divenire piatto se non addirittura acetico. SPUNTO E ACESCENZA (BATTERI ACETICIAEROBI) Lo spunto è la fase iniziale di questa malattia, dovuta ai batteri acetici. Si trasforma in acescenza quando la quantità di acido acetico aumenta notevolmente. Il colore è inalterato, ma l'odore è pungente ed il sapore aspro (acetato di etile e acido acetico). Si evita tenendo le botti ben colme. SPUNTO LATTICO (AGRODOLCE o FERMENTAZIONE MANNITICA) (BATTERI LATTICI ANAEROBI) Si verifica quando si sviluppano batteri lattici mentre è ancora troppo presente il fruttosio. Il fruttosio viene attaccato dai batteri che lo trasformano in acido acetico e lattico. Il sapore è dolce e allo stesso tempo aspro. L'odore ricorda quello di frutta troppo matura. GIRATO (FERMENTAZIONE TARTARICA o SOBBOLLIMENTO) (BATTERI LATTICI ANAEROBI) Si verifica quando i batteri lattici attaccano l'acido tartarico e sviluppano acido lattico e acetico con liberazione di anidride carbonica che determina un po' di effervescenza. L'aspetto è torbido, l'odore pungente ed il sapore è piatto prima e ripugnante poi. AMARORE (BATTERI LATTICI ANAEROBI) Si manifesta quando i batteri lattici attaccano la glicerina e si formano sostanze amare (acroleina) e impartendo un colore giallastro o aranciato. FILANTE (GRASSUME) (BATTERI LATTICI) E' una deviazione della fermentazione malolattica quando batteri lattici e zuccheri residui formano una sostanza vischiosa e filante (destrani). L'aspetto è simile a quello dell'olio mentre il sapore è piuttosto fiacco. Se si agita la bottiglia il fenomeno scompare. Il vino 38 di 39  Maria Luisa Savo Sardaro Buono studio Il vino 39 di 39