Maurizia Dossena
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Maurizia Dossena Maurizia Dossena Presentation Transcript

  • UNIVERSTITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA MISURA 111 SOTTOMISURA B. “INFORMAZIONE E DIFFUSIONE DELLA CONOSCENZA” CONVEGNO DI APERTURA 27 Marzo 2013 - RICCAGIOIA S.C.P.A. – TORRAZZA COSTE (PV) La chimica del vino: conoscere i componenti costitutivi dei vini lombardi per migliorarne la qualità globale Dall’uva al vino: i prodotti della fermentazione Maurizia Dossena Università degli Studi di Pavia Dipartimento di Biologia e Biotecnologie «L. Spallanzani»
  • Agenda Vino: definizione generalità composizione chimica vinificazione Fermentazione : alcolica Mosto: composizione correzione: SO2 Prodotti della fermentazione: malo-alcolica malo-lattica Maurizia Dossena - Università di Pavia alcool etilico alcool metilico amine biogene 2
  • Il termine “vino” indicava in origine qualsiasi bevanda ottenuta dal processo di fermentazione degli zuccheri contenuti in frutti, cereali e miele. Con il passare del tempo il termine “vino” è stato utilizzato per indicare esclusivamente il prodotto ottenuto dalla fermentazione dei frutti di Vitis, principalmente Vitis vinifera. Maurizia Dossena - Università di Pavia 3
  • La Vitis vinifera ha particolari esigenze climatiche per cui prospera solo nelle zone temperate dei due emisferi tra il 50° e il 30° grado di latitudine nord e il 30° e il 40° grado di latitudine sud. Maurizia Dossena - Università di Pavia 4
  • Il vino Secondo il Codice Internazionale delle Pratiche Enologiche dell'Office International du Vin (OIV), D.P.R. 162/65, Reg. CEE 2392/89 è “...il prodotto ottenuto esclusivamente dalla fermentazione totale o parziale degli zuccheri contenuti nelle uve fresche pigiate o non, o di mosti di uve, che si trasformano in alcole attraverso la cosiddetta fermentazione alcolica...” Il vino è il risultato di un processo biologico: la fermentazione un complesso di reazioni chimiche innestate da lieviti, microrganismi unicellulari capaci di degradare gli zuccheri ad alcool etilico con liberazione di anidride carbonica. 5 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Il vino E’ costituito da un gran numero di composti organici ed inorganici (circa 600) preesistenti nel mosto di neoformazione, che prendono origine cioè dal processo fermentativo, in quantità molto diverse tra loro: ognuno contribuisce all'equilibrio fisico-chimico ed organolettico del vino con una specifica funzione Maurizia Dossena - Università di Pavia 6
  • Il vino E’ uno dei prodotti alimentari di maggior valore sotto molti punti di vista:  E’ legato alla tradizione: è un simbolo dell’Italia, riconosciuta da sempre come terra di elezione per la vite (in epoca greca era nota con il termine “Enotria” = terra del vino).  Rappresenta un settore commerciale in cui convergono grandi interessi e grandi investimenti.  La sua produzione ad alta qualità (considerando anche la sicurezza) è cresciuta vertiginosamente negli ultimi anni  E’ molto interessante dal punto di vista nutrizionale (considerando un’assunzione moderata) per via delle sostanze nobili che contiene – es. polifenoli, resveratrolo e i composti aromatici Maurizia Dossena - Università di Pavia 7
  • Il vino: oggetto di studi Oltre che essere alimento di grande diffusione e consumo in tutto il mondo, il vino è anche, probabilmente, l’alimento più studiato dal punto di vista scientifico. Il numero di studi scientifici pubblicati ogni anno è impressionante e riguarda argomenti vari nel campo della chimica, della microbiologia, della medicina, dell’agronomia, ecc. Ma è soprattutto la chimica enologica la disciplina che attrae il maggior numero di ricercatori in tutto il mondo. Maurizia Dossena - Università di Pavia 8
  • Analisi del vino Come per molti altri alimenti, le analisi sul vino riguardano più aspetti: • l’aspetto normativo, legato a parametri analitici che ogni prodotto enologico deve rispettare per poter essere commercializzato: grado alcolico, acidità totale, parziale e fissa, estratto secco, ecc., anche se i disciplinari di produzione sono poco restrittivi da questo punto di vista • l’aspetto nutrizionale, legato alle proprietà benefiche (o anche malefiche) che il vino apporta alla nostra salute, attraverso l’assunzione di sostanze antiossidanti come i polifenoli che può essere interessante dosare nelle varie classi in cui esistono • l’aspetto qualitativo, legato principalmente all’aroma e al bouquet del vino e quindi alle centinaia di sostanze volatili di cui è ricco il vino, sostanze in parte ancora non ancora identificate e quantificate Maurizia Dossena - Università di Pavia 9
  • Alcune applicazioni analitiche Le analisi sono importanti in più punti della filiera del vino, dal prelievo delle uve alprodotto imbottigliato: • Controllo di qualità: valutare il grado di maturazione delle uve, l’effetto dei vari passaggi del processo, il grado di invecchiamento • Riduzione dei processi degradativi: identificare le sostanze che apportano contributi negativi al vino e capirne l’origine • Miscelazione: stabilire, attraverso la misurazione di parametri ben precisi, quali siano i rapporti ottimali di miscelazione per ottenere un prodotto con le caratteristiche desiderate • Certificazione per la commercializzazione: poter soddisfare i requisiti richiesti per l’ottenimento della D.O.C. • Certificazione per l’esportazione: poter soddisfare i requisiti richiesti per l’esportazione dei prodotti sui mercati esteri Maurizia Dossena - Università di Pavia 10
  • Normative sui metodi di analisi A livello di Comunità Europea, il Regolamento CE n. 2676/90 determina i metodi d’analisi comunitari da utilizzare nel settore del vino. In questa normativa e successivi aggiornamenti ,tutti i parametri importanti per gli aspetti di sicurezza alimentare sono descritti nei minimi particolari. Per quanto riguarda i limiti massimi di concentrazione per le sostanze indesiderate nel vino, invece, non ci sono ancora regole comuni: è sufficiente valutare i limiti massimi per il contenuto di metalli nel vino Maurizia Dossena - Università di Pavia 11
  • Composizione del vino le proprietà organolettiche non sono influenzate soltanto dai suoi componenti maggiori, cioè acqua e alcol etilico, ma anche dai componenti minori e persino da quelli presenti in tracce e ultratracce. Es. è sufficiente una concentrazione di poche decine di ng/l di 2,4,6tricloroanisolo per impartire al vino il classico, sgradevole gusto di tappo È piuttosto difficile delineare una descrizione della composizione media del vino, viste le numerose possibilità di tecniche di vinificazione. Sono sempre presenti composti delle seguenti classi:      Acqua: 85-90%. Alcoli: etanolo, metanolo, alcoli superiori, glicerina Acidi organici: tartarico, malico, citrico, lattico, acetico Zuccheri: glucosio, fruttosio Gomme e pectine      Polifenoli: antociani, tannini Sostanze minerali: anioni, cationi Sostanze volatili: acidi volatili, esteri, aldeidi, terpeni Vitamine Gas disciolti: anidride carbonica, anidride solforosa, ossigeno 12 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Composizione sommaria del vino Costituenti Quantità Acqua 700-900 g/l Costituenti Quantità Sostanze minerali a) anioni Zuccheri pentosi tracce nei nei solfati 0,1-0,4 g/l vini secchi glucosio e fruttosio cloruri 0,03-0,10 g/l 0,2-2 g/l fosfati 0,05-0,70 g/l Alcoli b) cationi etilico 9-16 % vol potassio metilico 20-200 mg/l sodio 10-60 mg/l superiori 100-500 mg/l calcio 80-150 mg/l glicerina 4-15 g/l magnesio 80-150 mg/l composti acetoinici 0,2-0,9 g/l 100-1800 mg/l ferro rame Acidi organici 1-10 mg/l 0,1-5 mg/l tartarico 3-8 g/l zinco 0,1-4 mg/l malico 0-7 g/l manganese 0,5-4 mg/l citrico 0,1-0,5 g/l succinico 1-4 g/l acetico 0,2-1 g/l 0,1-0,6 mg/l 1-3 g/l lattico piombo Sostanze azotate Vitamine Sostanze fenoliche ( acidi fenolici, antoiani, azoto totale 0,05-0,9 g/l flavonoli, tannini) 200-700 mg/l 0,4-4 g/l
  • Uva Uva Grappolo: infruttescenza costituita da raspo e acini. - raspo (o graspo) (3,5% circa): struttura legnosa centrale; - acini (95-96% circa): di numero e forma variabili, costituiti da buccia (8-20% del peso), polpa e vinaccioli. Maurizia Dossena - Università di Pavia 14
  • Maurizia Dossena - Università di Pavia 15
  • Mesocarpo Endocarpo Vinacciolo Cere cuticolari Epicarpo Maurizia Dossena - Università di Pavia 16
  • Pruina La superficie degli acini è ricoperta da una cera detta pruina, che protegge l’acino dalla evaporazione dell’acqua e trattiene vari microrganismi. La pruina è costituita per 2/3 da acido oleanolico (sostanza che agisce come attivatore di fermentazione) e per 1/3 da alcoli, esteri, acidi grassi ed aldeidi, tutti a catena lunga Maurizia Dossena - Università di Pavia 17
  • Buccia Buccia E’ la sede dei precursori degli aromi Sostanze fenoliche Nella buccia dell’uva matura bianca e rossa sono presenti: acidi fenolici, flavonoli e tannini; gli antociani sono presenti solo nell’uva rossa. Sostanze aromatiche Circa 400 composti (idrocarburi, alcoli, esteri, a. grassi, aldeidi, chetoni etc.) Sono responsabili in parte dell’aroma primario del vino giovane. Aromi secondari: fermentazione. Aromi terziari: invecchiamento. Enzimi dell’uva: polifenolossidasi, perossidasi e catalasi. Pectine: prodotte durante l’invaiatura. Polimeri dell’acido galatturonico e zuccheri (ramnosio, galattosio, arabinosio) Maurizia Dossena - Università di Pavia 18
  • Polpa Polpa Costituita dal succo e da una minima quantità di cellule.      Acqua (70-85%) Sostanze azotate, proteine, pectine. Vitamine (gruppo B, vit.C, A); enzimi, sostanze minerali Zuccheri (15-25 %) Acidi organici 1-1,5 % 19
  • Vinaccioli Vinaccioli Sono i semi dell’uva in numero da 1 a 4 (3-6% in peso).      Tannini 4-6% Grassi vegetali (13-20%) Glucidi 34-36% (amido e sostanze azotate) Protidi 4-6,5% Acqua La rottura dei vinaccioli durante la vinificazione determina un aumento dell’alcol metilico. Maurizia Dossena - Università di Pavia 20
  • Vinificazione Vini rosati Uva Mosto Aggiunta di SO2 Vinificazione in rosso Vinacce: + lieviti, coloranti, tannini, acidi Vinificazione in bianco Assenza di vinacce Maurizia Dossena - Università di Pavia Vini rossi Vini bianchi 21
  • Maturazione dell’uva  Aumento degli zuccheri (15-22%) con maggiori % di fruttosio rispetto al glucosio (rapporto è 0,9).  Aumento sali minerali.  Aumento antociani della buccia.  Diminuzione dei tannini che polimerizzano.  Diminuzione dell’acidità (5-10 g/l). Dal rapporto % zucchero/acidità viene calcolato l’indice di maturazione che stabilisce il tempo di vendemmia. Maurizia Dossena - Università di Pavia 22
  • Definizione mosto D.P.R. 12 febbraio 1965, n. 162 Norme per la repressione delle frodi nella preparazione e nel commercio dei mosti, vini ed aceti. (I) (II) (pubbl. in Suppl. Ord. Gazz. Uff. n. 73 del 23 marzo 1965) Per mosto o mosto d’uva si intende “il prodotto che si ricava dall’uva fresca o ammostata mediante pigiatura e sgrondatura o torchiatura, avente una gradazione complessiva naturale non inferiore a 8°” Maurizia Dossena - Università di Pavia 23
  • Composizione del mosto Resa dell’uva in mosto 65 - 80 L/q acqua 65 - 85 % con sostanze in sospensione frammenti vegetali, microrganismi sostanze in dispersione (0,1 ÷ 0,0001 mm): protidi, polifenoli, gomme, enzimi, fosfati di Fe e Al sostanze in soluzione elettroliti (acidi organici e loro sali, sali inorganici) non elettroliti (zuccheri, polialcoli) 24 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Composizione del mosto 65-85% glucosio + fruttosio 15-25% pentosi 0,05-0,1% Acidi 1,5 - 2% tartarico 0,2 - 0,8% malico 0,1 - 1% citrico 0,02 - 0,05% Sali minerali 0,2 - 0,3% Polifenoli 0,1 - 0,3% Pectine Proteine vegetali e Gomme max 1 g/L Composti volatili primari max 1000 mg/L Acqua Zuccheri 25
  • Composizione del mosto Tra le sostanze minori GLI ALCOLI POLIVALENTI  LE SOSTANZE PECTICHE  LE GOMME Maurizia Dossena - Università di Pavia 26
  • Correzione del mosto • Aumento tenore zuccherino attraverso aggiunta di: - filtrato dolce (mosto parz. fermentato e filtrato) - mosto muto (addizionato di SO2) - mosto concentrato (evaporazione sottovuoto a 40-60°C di mosti con titolo alcolimetrico  1%) - saccarosio (1,5-1,6 kg di zucchero per hl di mosto  aumento 1% in alcol del vino) Maurizia Dossena - Università di Pavia 27
  • L’anidride solforosa in enologia o diossido di zolfo o SO2 Conosciuta fin dall’antichità ha permesso un grande progresso nelle conservazione dei vini. Le sue numerose proprietà lo rendono uno strumento indispensabile della pratica di cantina. Il lievito in fermentazione produce deboli quantità di SO2: generalmente inferiori ai 10 mg/L (a volte possono superare i 30 mg/L) Maurizia Dossena - Università di Pavia 28
  • L’anidride solforosa in enologia L'anidride solforosa viene utilizzata per le sue proprietà:  antiossidanti : SO2 + ½ O2 -----> SO3  antisettiche : inibisce lo sviluppo di microorganismi Nel vino esiste in molteplici forme, libera e combinata Deve essere utilizzata con precauzione:  può dare origine a odori o gusti sgradevoli  favorire certi intorbidamenti durante la conservazione Limiti legali per normativa italiana  160 mg/L per vini rossi  210 mg/L per vini bianchi Maurizia Dossena - Università di Pavia 29
  • Funzioni dell’SO2 Azione solubilizzante : il colore dei vini rossi solfitati è più marcato e brillante perché la SO2 determina una maggiore solubilità dei pigmenti. Azione acidificante diretta ed indiretta : inibisce i batteri lattici e di conseguenza riducendo la fermentazione malolattica c’è più a.malico che è più forte del lattico. Azione chiarificante: in quanto favorisce la coagulazione dei colloidi. Azione antiossidante: fondamentale nella inattivazione delle ossidasi responsabili dell’ intorbidimento del vino. Azione antisettica: funzione della concentrazione Maurizia Dossena - Università di Pavia 30
  • L’anidride solforosa in enologia I metodi di utilizzo dell’SO2 sono diversi: Gassoso, cioè combustione di dischetti di zolfo che liberano SO2 per la disinfezione delle botti o altri vasi vinari di legno. Liquido, per mezzo di bombole con l’erogatore. Solido, ossia come sali da disciogliere (metabisolfito di sodio e potassio, bisolfito di sodio, solfito di sodio). Maurizia Dossena - Università di Pavia 31
  • L’anidride solforosa nel vino Maurizia Dossena - Università di Pavia 32
  • L’anidride solforosa E’ noto che sull’uomo ha un’ azione tossica OSM : • comprende la SO2 tra i conservanti (E220) • dose giornaliera ammissibile: 0,7 mg/kg peso corporeo ( pari a 50 mg per un uomo di 70 kg) • DL50: 1,5 g/kg di peso corporeo Ha anche un’ azione allergenica Dal 25 novembre 2005 Direttiva europea CE n. 89/2003: Obbligo segnalare la presenza di solfiti e SO2 nel vino e altri alimenti per : Concentrazione > 10 mg/L o i 10 mg/kg, Maurizia Dossena - Università di Pavia espressi come SO2 33
  • L’anidride solforosa La SO2 ingerita a dosi rilevanti determina alcuni effetti indesiderati quali: anormale apporto di ossigeno al sangue con conseguenti cefalee inibizione della secrezione proteolitico dello stomaco) della pepsina (enzima irritazione della mucosa gastrica con conseguente nausea e vomito distruzione della tiamina con conseguente turbe del metabolismo dei carboidrati. Maurizia Dossena - Università di Pavia 34
  • La fermentazione Processo fondamentale per la produzione del vino La fermentazione alcolica o fermentazione primaria Il suo ruolo non si limita unicamente alla trasformazione dello zucchero in alcol e anidride carbonica e altri sotto prodotti ma è ciò che definisce le qualità organolettiche dell'uva Il ruolo della fermentazione alcolica è determinante per la formazione delle qualità aromatiche e gustative del vino, non a caso si dice che “gli aromi primari sono nascosti nell'uva, ma è la fermentazione che li rivela”. Maurizia Dossena - Università di Pavia 35
  • Fermentazione alcolica Evoluzione delle conoscenze Fermentare (da fervere = bollire)            (1684) N. Lemery “ebullizione causata da spiriti” (1685) A. Leeuwenhoek “animalcula” (1789) A. Lavoiser “nulla si crea...” (1815) J. Gay-Lussac C6H12O6→2CH3CH2OH + 2CO2 + calore 180 g 92g + 88 g (1857) L. Pasteur dimostra il ruolo dei microrganismi (1860) L. Pasteur evidenzia: glicerina, ac.succinico ecc. (1897) Hans ed Edvard Buchner: estrazione “zimasi” alcolica (1906) Harden e Yung: indispensabile la presenza di fosfati (1999) Fleet: un contributo sinergico da parte di lieviti, funghi filamentosi, batteri acido-lattici, altri gruppi di batteri Maurizia Dossena - Università di Pavia 36
  • La fermentazione alcolica La fermentazione alcolica è la trasformazione degli zuccheri del mosto in alcol etilico, anidride carbonica ed altri componenti secondari ad opera di funghi unicellulari appartenenti per lo più al genere Saccharomyces Caratteristiche importanti: • Elevata resistenza all’alcol • Elevato potere alcoligeno • Elevata resistenza alla CO2 • Bassa produzione di acido acetico Saccharomyces cerevisiae Maurizia Dossena - Università di Pavia 37
  • I LIEVITI Cellule di Saccharomyces cerevisiae La fermentazione alcolica è prodotta da agenti specifici detti lieviti, vegetali unicellulari, specializzati nello sfruttare per la loro crescita e moltiplicazione le sostanze zuccherine attraverso un complesso di enzimi. Le loro dimensioni (4-12 micron) e la loro forma variano con l'età, la specie e le condizioni di sviluppo. I lieviti responsabili della fermentazione dei mosti d'uva appartengono a molte specie, con elevato, medio o modesto potere fermentativo. Alcune specie si riscontrano in quasi tutti, altre invece figurano più raramente; talune prevalgono nelle zone fredde, altre nei luoghi molto caldi. I lieviti della specie Kloeckera apiculata, ad esempio, cessano di essere attivi quando l'alcol raggiunge il 3-4%, gli stipiti del S. rosei quando arriva al 10-11% mentre alcuni ceppi di S. cerevisiae, arrivano a produrre tenori di alcol di 16-17°. Fra i lieviti che resistono maggiormente all'azione dell'alcol, va segnalato il Sacch. bayanus, che perciò è da consigliare per i mosti altamente zuccherini. Un altro elemento importante, che va seriamente tenuto in considerazione, nella scelta dei lieviti è il loro rendimento in alcol, cioè il rapporto 38 il fra volume dell' alcol prodotto e il peso degli zuccheri trasformati.
  • I LIEVITI Per quanto riguarda i lieviti, è possibile fare ulteriori distinzioni: i lieviti possono essere indigeni, se si trovano sull’uva (sulla buccia) oppure selezionati, quando vengono isolati in ceppi, in possesso di ottime caratteristiche di attività e moltiplicati a livello industriale. Cellule di Saccharomyces cerevisiae I lieviti selezionati possono trovarsi pronti per l’utilizzo in forma fluida o in forma liofilizzata, cioè in polvere; esistono inoltre lieviti secchi attivi, molto pratici, che possono essere introdotti in un mosto iniziale non sterile dove dovranno prendere vigore e sopravvento sul resto della popolazione. È importante notare quindi che l’aroma del vino dipende non solo dalla materia prima ma anche dall’attività dei microbi coinvolti nella sua elaborazione. 39 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • E’ il fenomeno fondamentale della trasformazione del mosto in vino Resa legale* della trasformazione: 60% in volume. 1 mL di alcol su 100 mL = 1 grado alcolico Esempio: mosto con 20% di zuccheri vino con 12% in volume di alcol etilico * D.P.R. n. 162 del 1965 Maurizia Dossena - Università di Pavia 40
  • La fermentazione alcolica  Nelle fasi iniziali della fermentazione, i lieviti svolgono una respirazione aerobica utilizzano cioè l'ossigeno presente nel mosto, trasformando gli zuccheri in CO2 e H2O. Questa via metabolica è estremamente importante in quanto permette ai microrganismi di ottenere una maggiore quantità di energia e quindi una loro rapida crescita.  Quando nel mosto si esaurisce l'ossigeno, inizia la fermentazione vera e propria - un processo svolto in condizioni anaerobiche durante la quale i lieviti producono energia attraverso l'ossidazione degli zuccheri trasformandoli in alcol etilico, anidride carbonica e altri prodotti secondari Maurizia Dossena - Università di Pavia 41
  • Glucosio Glucosio 6-fosfato Fruttosio 6- fosfato Fruttosio 1-6 di fosfato Diidrossiacetone- fosfato Gliceraldeide-3- fosfato Glicerol- fosfato Ac. 1,3- fosfo -Glicerico Glicerina Ac. 3-fosfo-Glicerico Ac. 2- fosfo -Glicerico Ac. fosfo -enolpiruvico Ac. piruvico Prodotti secondari (ac. succinico, ac. Acetico, 2,3-butilenglicole, acetoino) Acetaldeide 42 Alcol etilico
  • FATTORI CHIMICO-FISICI CHE INFLUENZANO LA FERMENTAZIONE Temperatura: i lieviti responsabili della fermentazione sono mesofili con un optimun tra i 30-35°C. Ossigeno: dopo la fase aerobica di avvio fermentazione bisogna limitare l’ossigenazione per evitare fenomeni ossidativi. Acidità: un pH di circa 3 inibisce l’insorgenza di microrganismi diversi dai lieviti alcoligeni. Maurizia Dossena - Università di Pavia 43
  • 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 invece poco opportuna nei vini bianchi. Maurizia Dossena - Università di Pavia 44
  • La fermentazione malo-lattica La fermentazione malolattica segue di alcuni giorni quella alcolica e il suo valore principale è quello di deacidificare il vino Quando tutti gli zuccheri sono stati fermentati ad etanolo, i livelli dei lieviti diminuiscono e si può avere la crescita dei batteri lattici (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei) Famiglia: Lactobacillaceae Genere: Lactobacillus Bacilli Gram-positivi, anaerobi, non-sporigeni. Habitat umano: cavo orale, vagina e intestino. Maurizia Dossena - Università di Pavia 45
  • La fermentazione malo-alcolica L’acido malico presente nel mosto viene trasformato ad opera dei lieviti Schyzosaccharomyces Pombae in alcol etilico e CO2, secondo le seguenti reazioni: Maurizia Dossena - Università di Pavia 46
  • La fermentazione malo-alcolica Macerazione carbonica È un metodo di fermentazione alternativo a quello classico dove l'uva viene lasciata fermentare spontaneamente entro grandi cisterne saturate con CO2. Ideato da un'équipe di ricercatori francesi nel 1934, dal 1960 è stato utilizzato per produrre il vino francese Beaujolais. In Italia a partire dal 1975 questa tecnologia è stata utilizzata per produrre i vini novelli. Maurizia Dossena - Università di Pavia 47
  • Modificazioni durante la macerazione carbonica L’acido malico viene metabolizzato ad alcool etilico. Gli zuccheri, con un chimismo simile a quello dei lieviti, producono alcool, glicerina, aldeide acetica, acido succinico ed altri prodotti secondari tipici della fermentazione alcolica. Per azione degli enzimi pectolitici si ha l’idrolisi delle pectine delle pareti cellulari delle bucce ed il passaggio di antociani e sostanze fenoliche nella polpa. Maurizia Dossena - Università di Pavia 48
  • Anidride carbonica • Gas che si forma come prodotto collaterale durante la fermentazione alcolica degli zuccheri • Durante la fermentazione del mosto mantiene un ambiente favorevole impedendo il contatto con l'aria. • La sua presenza è apprezzata nel caso di vini spumanti e frizzanti nei quali diventa elemento distintivo e qualificante. • La sua quantità nel prodotto, espressa come pressione in bottiglia, è soggetta a precise norme nazionali e comunitarie. Maurizia Dossena - Università di Pavia 49
  • La fermentazione alcolica prodotti secondari Acido acetico Glicerina Acido succinico Alcoli superiori Esteri Acetaldeide che insieme ad altri sottoprodotti contribuiscono a caratterizzare l’aroma del prodotto finito. Maurizia Dossena - Università di Pavia 50
  • Alcoli     Dopo l’H2O (85-90%), l’alcol etilico rappresenta il prodotto principale della fermentazione alcolica Per grado alcolico si intende la percentuale in volume di alcol riferita a volume di vino (es. 14° = 14 ml di etanolo su 100ml di vino) e rappresenta la quota effettivamente contenuta nel vino. Per legge non deve essere inferiore ai 3/5 della gradazione alcolica complessiva e in ogni modo inferiore a 6°. Gradazione alcolica potenziale: sarebbe la percentuale di alcol che si potrebbe ottenere dagli zuccheri ancora presenti nel vino. Gradazione alcolica complessiva o totale: la somma delle due precedenti e comunque non deve essere inferiore a 10°. Il regolamento CEE 822/87 ha sostituito il termine grado con quello di titolo alcolometrico. Maurizia Dossena - Università di Pavia 51
  • Alcol etilico  La sua importanza, dal punto di vista merceologico e commerciale, è determinante, essendo la sostanza a maggior concentrazione dopo l’acqua e quindi influenza notevolmente tutto il complesso dei caratteri organolettici.  Oltre al sapore dolce, l’alcol etilico o etanolo è responsabile della morbidezza del vino.  È inoltre importantissima la sua capacità di solubilizzare tutti i composti importanti ai fini della costituzione del bouquet, che non sarebbero solubili in un mezzo esclusivamente acquoso.  Infine è decisivo dal punto di vista della genuinità, in quanto è possibile riconoscere l’addizione di zucchero non proveniente dall'uva per aumentare il grado alcolico in base alla misura di parametri analitici sull’alcol. Maurizia Dossena - Università di Pavia 52
  • Il vino nell’alimentazione Metabolismo dell’alcool etilico  10% eliminato dal polmone e dal rene  90 % metabolizzato nel fegato: Alcol etilico acetaldeide Enzimi responsabili: 1) Alcol deidrogenasi (nel citoplasma) 2) Sistema microsomiale (nel reticolo endoplasmatico) 3) Catalasi Maurizia Dossena - Università di Pavia 53
  • L’etanolo non è un componente necessario della dieta , ma è un componente importante nella vita quotidiana nei paesi occidentali Può essere un • NUTRIENTE • AGENTE TOSSICO - tossicità acuta e tossicità cronica • DROGA PSICOATTIVA - causa disturbi comportamentali, induce dipendenza a seconda:  quantità  frequenza di assunzione  ingestione con altri nutrienti  differenze individuali genetiche sociali assunzione di farmaci 54
  • Importante fonte energetica 1 grammo = 7,1 kcal (29,7 kJ) ma le bevande alcoliche mancano in genere di altri nutrienti Etanolo rappresenta 1-3% dell’introito calorico giornaliero (forti bevitori anche 50%) per la potenziale tossicità e per l’ incapacità di accumularlo, l’organismo lo elimina il più rapidamente possibile. differente genotipo porta a differente metabolismo: minore velocità di eliminazione porta a maggior danno diretto ed indiretto Maurizia Dossena - Università di Pavia 55
  • ASSORBIMENTO Etanolo: molecola debolmente polare che si muove facilmente tra le membrane e raggiunge facilmente l’equilibrio fra sangue e tessuti Rapidamente assorbito per diffusione lungo tutto il tratto digerente: esofago, stomaco ed intestino max assorbimento alcol diluito (20% ) e con l’aggiunta di anidride carbonica (spumanti e champagne) a digiuno assorbito per 80-90%. Picco alcolemico 30- 45 minuti a digiuno 60-90 minuti in concomitanza del pasto Diffonde immediatamente in tutti i tessuti e fluidi corporei in quantità proporzionale al loro contenuto in acqua Maurizia Dossena - Università di Pavia 56
  • La concentrazione nel sangue (alcolemia) dipende da :  quota ingerita  concentrazione alcolica della bevanda  modalità di assunzione (digiuno/pasto)  composizione corporea (acqua)  peso  sesso  fattori genetici, capacità individuale di metabolizzare l’alcol  abitudine al consumo di alcol Maurizia Dossena - Università di Pavia 57
  • 10% eliminato con respiro, sudore, urina 90 % metabolizzato nel fegato in piccola parte nella mucosa gastrica NAD+ NADH + H+ CH2OH I - alcol deidrogenasi CH3 citosolica H-C=O I CH3 NAD+ - MEOS microsomiale acetalaldeide deidrogenasi NADH + H+ HO-C=O I CH3 acetil CoA sintasi Maurizia Dossena - Università di Pavia C=O~SCoA I CH3 58
  • Sintesi dell’acetaldeide due diverse vie metaboliche in base al consumo 1. Consumo moderato ALCOL DEIDROGENASI (enzima costitutivo) Enzima citosolico Zn2+ dipendente; Km = 1mM Può ossidare anche il metanolo CH3CH2OH + NAD+  CH3CHO + NADH + H+ 2. Consumo elevato SISTEMA MICROSOMIALE CHE OSSIDA L’ETANOLO (MEOS microsomal ethanol oxidizing system) sistema inducibile CH3CH2OH + NADPH + H+ + O2 CH3CHO + NADP+ + H2O CYP2E1 Maurizia Dossena - Università di Pavia 59
  • Circa il 50% dei farmaci metabolizzato da questa via competizione alcol - farmaco (droga) ETILISTA aumenta il sistema cit P450 - più rapido metabolismo di farmaci ACETALDEIDE ALDEIDE DEIDROGENASI. ENZIMA LIMITANTE. Nel fegato 2 isoenzimi: citoplasmatico Km = 100 mM mitocondriale Km = 3 mM Polimorfismo genetico La forma mitocondriale è deficiente in ~ metà della popolazione cinese e giapponese Gravi effetti tossici a causa dell’accumulo di acetaldeide (arrossamento al volto, nausea, vomito, tachicardia, cefalea) 60
  • Valori indicativi di alcolemia (mg/ml) in funzione della quantità di alcol ingerito (UA) e del tempo trascorso dall’ingestione in condizioni di digiuno (col pasto: + 1 UA per la stessa alcolemia) UOMINI DONNE ORE DALL’ASSUNZIONE UA 1 2 ORE DALL’ASSUNZIONE 3 4 5 UA 1 2 3 4 5 0 0 0 1 0,23 0,01 0 0 0 1 0,13 0,01 2 0,38 0,26 0,14 0,02 0 2 0,57 0,45 0,33 0,21 0,09 3 0,63 0,51 0,39 0,27 0,15 3 0,92 0,79 0,67 0,56 0,44 4 0,88 0,76 0,64 0,52 0,40 4 1,26 1,14 1,02 0,91 0,78 5 1,13 1,01 0,89 0,77 0,65 5 1,61 1,49 1,37 1,25 1,1 Dal 2002 il Codice della strada fissa il limite massimo del tasso alcolico in 0,5 mg/ml (multa, sospensione della patente, arresto) Maurizia Dossena - Università di Pavia 61
  • ETANOLO NAD+ Ac. LATTICO NADH + H+  NAD+ Ac. GRASSI Ac. PIRUVICO ACIDOSI LATTICA ACIDO ACETICO ACETALDEIDE  gluconeogenesi  IPOGLICEMIA lattato compete con urato per escrezione renale e quindi IPERURICEMIA dovuta anche ad aumentato catabolismo dell’ATP TRIGLICERIDI   IPERLIPIDEMIA STEATOSI EPATICA NADH + H+ CICLO DI KREBS ACETIL CoA   CHETOSI INDUZIONE DEL MEOS  DEFICIT DI O2  DANNO CELLULARE E TISSUTALE  RALLENTAMENTO CATENA RESPIRATORIA  PRODUZIONE DI ROS
  • Il consumo dannoso di alcol si conferma importante fattore di rischio per malattie croniche, incidentalità stradale, domestica e lavorativa, violenza e omicidi. In particolare esso risulta essere la principale causa di cirrosi epatica nonché di 60 malattie e condizioni patologiche, ivi compresi alcuni tipi di cancro. Piano Nazionale di Prevenzione 2010-2012, approvato con Intesa Stato-Regioni nell’aprile 2010, in base al quale le Regioni saranno chiamate a redigere i loro Piani di Prevenzione regionali. Maurizia Dossena - Università di Pavia 63
  • LINEE GUIDA INRAN e OMS Una dose accettabile giornaliera da consumarsi durante i pasti può essere indicata entro il limite di :  2-3 unità alcoliche per gli uomini  1-2 unità alcoliche per le donna  1 unità alcolica per gli anziani ≤ 10% calorie totali Per gli adolescenti fino a 15 anni, l’OMS raccomanda l’astensione totale dal consumo di alcol Gravidanza. Nelle prime fasi della gravidanze, anche assunzioni moderate possono portare a danno. Non è possibile stabilire la dose non tossica e pertanto l’alcol va completamente eliminato. Maurizia Dossena - Università di Pavia 64
  • Danni da abuso di alcool  Sistema nervoso centrale: alterazioni nella trasmissione nervosa;  Sistema neurovegetativo: vasodilatazione cutanea e mucosa; diuresi;  Apparato cardiovascolare: riduzione della contrattilità del miocardio e accumulo di lipidi; arteriopatie periferiche;  Apparato gastroenterico: lesioni; malassorbimento di nutrienti; lesioni pancreatiche.  Fegato: epatite, cirrosi, tumori. Maurizia Dossena - Università di Pavia 65
  • Metanolo  (CH3OH) si forma dall’idrolisi enzimatica della pectina, un polisaccaride presente nell’uva (pectine localizzate nelle bucce: vini rossi > alcol metilico) quantità esigue di esso sono quindi considerate normali nella misura compresa tra 0,6 e 0,15 ml su 100 ml di alcol etilico pur essendo tossico, il suo contenuto nel vino non costituisce rischio, a meno di quantità fraudolentemente aumentate (come nel caso tristemente noto di Narzole, nel 1986). 66 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Metabolismo Metanolo •E’ assorbito in circa tre ore tramite il tratto gastrointestinale, viena assorbito anche dal sistema respiratorio o dalla cute. Si distribuisce a cuore, milza, fegato, polmoni, cervello, muscoli e reni. In caso di intossicazione cronica esso si accumula nel nervo ottico. • Il 90% del metanolo (1) , come primo passaggio, viene ossidato ad aldeide formica (2) che poi subisce trasformazione ad acido formico (3). • Il restante 10% del metanolo viene eliminato invariato per via renale (tempo di emivita: 22 ore circa). •Lo step da metanolo a formaldeide catalizzato da aldeide deidrogenasi: etanolo e metanolo competono per questo stesso enzima in proporzione: 9:1 •Nel caso invece si sia a contatto con vapori di metanolo si avrà irritazione ulcerosa della congiuntiva, che potrà degenerare a cheratite ulcerosa. 67 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Ammine biogene (AB) Sostanze presenti soprattutto negli alimenti che hanno subito una fermentazione ad opera di batteri lattici. Si formano in seguito alla decarbossilazione degli aminoacidi precursori per opera dei batteri lattici. Sono biologicamente attive sul sistema nervoso e vascolare, possono provocare nell'uomo mal di testa, rossori, palpitazioni e diverse reazioni allergiche in funzione della loro concentrazione e della sensibilità individuale. Recentemente numerosi studi condotti su vini prodotti in diversi Paesi europei, hanno evidenziato che nell'ambito del processo di vinificazione la fermentazione malo-lattica (FML) è da ritenere la fase più critica per la produzione di AB 68 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Ammine biogene (AB) Tra queste sostanze, l'istamina, responsabile di reazioni allergiche e di mal di testa, è quella maggiormente determinata a livello di laboratori di controllo. Tra i batteri lattici, la capacità di produrre AB è stata per molto tempo attribuita a ceppi appartenenti ai generi Pediococcus e Lactobacillus Ma più recentemente è stato dimostrato che anche Oenococcus oeni, la specie più frequentemente responsabile della FML, è capace di produrre AB quali istamina, cadaverina, putrescina e tiramina, con differenze quali-quantitative in funzione del ceppo considerato. 69 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Ammine biogene L’ Organization Internatinnale de la Vigne et du Vin (Oiv) non ha ancora stabilito limiti legali per queste sostanze. Alcuni Paesi Europei hanno fissato per la concentrazione di istamina in vino, valori massimi ammissibili compresi tra 2 e 10 mg/L a seconda del Paese: 2 mg/L in Germania, 6 mg/L nel Belgio, 10 mg/L in Svizzera e Austria, 8 mg/L in Francia e 4 mg/L in Olanda. Per limitare la presenza di ammine biogene nei vini: tecniche compatibili con la vinificazione biologica Il primo accorgimento, quindi, è quello di scegliere con attenzione il ceppo di batteri da impiegare nella malo-lattica, privilegiando quelli che presentano una bassa formazione di ammine biogene, cioè una bassissima capacità decarbossilante (Zambonelli, 2003). 70 Maurizia Dossena - Università di Pavia
  • Ammine biogene Degradation of biogenic amines by vineyard ecosystem fungi. Potential use in winemaking. Cueva C, et al J Appl Microbiol. ( 2012) Uno studio condotto in Spagna dal CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) ha messo a punto un nuovo trattamento di origine naturale per ridurre le ammine biogene nel vino. La procedura, provata in vini rossi e bianchi, si basa sull'impiego di estratti enzimatici del fungo Penicillium citrinum. Il ceppo di P. citrinum è in grado di degradare alte concentrazioni di istamina, tiramina e putrescina, tre delle ammine biogene più abbondanti nei vini. Per ottenere gli estratti fungini attivi in questo processo, i ricercatori hanno utilizzato un sistema di microfermentazione con un substrato di cultura base arricchito con istamina, tiramina o putrescina come unica fonte di azoto, allo scopo di indurre l’attività ammina ossidasi dei funghi inoculati. Maurizia Dossena - Università di Pavia 71
  • Grazie per l’attenzione Bacco, CARAVAGGIO Maurizia Dossena - Università di Pavia 72