UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA
Dipartimento di Biologia e Biotecnologie
“L. Spallanzani”
Vini rossi D.O.C. dell’Oltrepò ...
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Sommario
1. INTRODUZIONE...................................................................................................
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6.6 Gli antociani..........................................................................................................
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14. ALLEGATO: disciplinari D.O.C...........................................................................................
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1. INTRODUZIONE
La prima percezione sensoriale indotta dagli alimenti è rappresentata dal colore che, in
particolare per...
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dei sali che hanno superato il loro prodotto di solubilità per la generazione di etanolo, a
sostanze come proteine e pol...
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produrrà sensazioni astringenti e amare; queste sono riferite ai tannini e rimarranno per
qualche tempo in bocca dopo av...
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2. IL COLORE
Il colore è comunemente l’apparenza cromatica che si nota osservando gli oggetti alla loro
luce naturale, è...
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2.1 Colorimetria
La branca della fisica che si occupa di descrivere le proprietà della luce e del colore si chiama
color...
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3. ANATOMIA DELL’OCCHIO
L'occhio è una sfera piena di liquido racchiusa da tre strati di tessuto. Solo lo strato più
int...
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depolarizzazione. Nel buio il recettore è in uno stato depolarizzato, con un potenziale di
membrana di circa -40 mV; pr...
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498 nm, corrispondente al suo colore rosso-porpora. La miscela di opsina e di retinale trans
ha un massimo di assorbime...
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curve garantisce la copertura di uno spettro luminoso che va da 380 nm a 740 nm circa (lo
spettro visivo). I coni del b...
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finale della colorimetria è quello di associare uno o più parametri al determinato colore per
renderlo misurabile, ques...
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parte dell’uomo è infatti una complessa funzione del contesto, influenzata dall’illuminazione,
dalla memoria, dall’iden...
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superficie giudicata relativamente ad un’altra area similmente illuminata che appare
bianca, e si esprime con le espres...
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si chiama pienezza e ricchezza del colore: un colore molto saturo si dice “vivo”, “pieno”,
“carico”, mentre uno poco sa...
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campioni da confrontare e dagli altri colori presenti nella scena, come lo sfondo. Potrebbe
quindi essere problematico ...
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4.4.1. Il modello fisico e la teoria tristimolare: lo spazio XYZ
L’anello di giunzione tra il modello fisico e la teoria...
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(blu), con unità di misura tali che una quantità eguale dei tre stimoli corrisponde alla luce
proveniente da un illumin...
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4.4.2. Il modello percettivo e lo spazio colore XYZ: L*a*b* e L*u*v*
Lo spazio XYZ riesce a combinare il modello fisico...
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4.4.4. XYZ
I colori primari di XYZ sono X, Y, Z, e sono ottenibili
con una trasformazione lineare da RGB. E’ interessan...
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percettivamente uniforme se come misura di distanza tra i colori viene usata la distanza
euclidea, ma solo se le distan...
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5. DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO
Alla luce di quanto affermato finora, una strategia coerente imporrebbe di valuta...
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L’utilizzo della densità del parametro WCD e del parametro WCH determinati mediante
misurazione dei valori di assorbanz...
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Hue o H* è usato per descrivere il primo attributo
osservato in un colore ovvero la trama. H* è
l’angolo della trama in...
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Utilizzare i valori del CIELab rispetto alle misure convenzionali di assorbanza permette di
ottenere valori calcolati m...
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quindi, variando la concentrazione del pigmento varierà anche la luce assorbita e quindi la
luminosità, l’intensità e l...
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vengono traslocati nella pianta. Tutte le pratiche colturali che stimolano la vigoria della pianta
non sono favorevoli ...
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l’anello B, con gli atomi di carbonio 2, 3, e 4, viene formato da un derivato dell’acido
cinnamico. L’enzima chiave nel...
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calcone a 2S-flavanone (naringenina, liquiritigetina), una reazione catalizzata dall’enzima
CHI. Il flavanone rappresen...
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Figura 14 La via generale di biosintesi dei fenoli in V. vinifera porta alla produzione di stilbeni (C6-C2-C6) e
flavon...
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(F3h1 e F3h2) [50], dove il numero TC rappresenta un assemblaggio della sequenza consenso
in un espresso tag (EST). L'i...
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I flavonoidi comprendono le sostanze coloranti dell’uva localizzate nella buccia: gli
antociani, che sono presenti nei ...
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6.4 Non flavonoidi
Molti composti non flavonoidi presenti nell’uva e nel vino sono acidi fenolici, che si
suddividono i...
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sono presenti sia nelle bucce che nelle polpe e oltre che esterificati possono essere in
misura minore glicosilati [68]...
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importanza in quanto precursori di fenoli volatili olfattivamente attivi [71]. La
degradazione di questi acidi può dare...
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famiglia relativamente eterogenea di molecole aromatiche che sono derivati da Phe e malonil-
coenzima A.
Questi compost...
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presente prevalentemente nelle uve rosse e in tracce in quelle bianche [80]. Nell’uva sono
rilevabili principalmente le...
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6.6 Gli antociani
Gli antociani sono pigmenti idrosolubili localizzati nei vacuoli delle bucce dell’uva, ai cui
frutti ...
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antocianine (zucchero + aglicone) possono così essere scisse per idrolisi acida in uno
zucchero e in antocianidine (agl...
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La struttura del catione flavilio si può considerare un ibrido di risonanza. Tuttavia, poiché
l’ossigeno ha una minor t...
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I flavonoidi non glicosilati, cioè liberi dallo zucchero
sono anche detti agliconi. La glicosilazione conferisce
agli a...
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spostamento batocromico della lunghezza d’onda del massimo assorbimento (verso il colore
malva), mentre la glicosilazio...
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Figura 24
L'esistenza di almeno un gruppo OH libero è necessario per produrre i cambiamenti strutturali
che conducono a...
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La carica positiva è delocalizzata attraverso tutte le
frazioni pirilio, sebbene gli atomi di carbonio 2 e 4
siano i pi...
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Figura 25. Antociani equilibri in soluzione acquosa e le corrispondenti trasformazioni strutturali. AH2
rappresenta il ...
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4, il colore delle soluzione contenenti una miscela di antociani è più rosso e più malva di
quello della malvina, la na...
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A pH 3,2 il 96 % dell’ acido solforoso si trova sottoforma di anione HSO- che è in grado di
reagire con il catione flav...
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6.7 Tannini
Sono sostanze in grado di originare combinazioni stabili con le proteine e con altri polimeri
vegetali; rea...
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Figura 28
Gli stereoisomeri seppur più stabili dei due carboni asimmetrici dell’eterociclo ossigenato, se
sottoposti a ...
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Nei vinaccioli è stata comunque riscontrata la presenza della (-)-epicatechina gallato (l’acido
gallico è esterificato ...
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6.8. Maturazione polifenolica
L’andamento che la bacca segue nel suo accrescimento è rappresentato da una curva a
“dopp...
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Nei vitigni a bacca colorata si
definisce anche una maturità
fenolica, che riguarda il
periodo in cui lo stato
fisiolog...
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aumento generale dei tannini. Fra gli indici di maturazione va pertanto segnalata l’intensità di
colorazione, correlata...
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Fattori esterni quali esposizione alla luce, clima e concimazioni possono influenzare la
presenza degli antociani. Le t...
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7. COPIGMENTAZIONE
La copigmentazione è stata descritta per la prima volta da Robinson & Robinson [115]. Si
tratta di u...
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  1. 1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “L. Spallanzani” Vini rossi D.O.C. dell’Oltrepò Pavese: studio del colore Relatore: Prof.ssa Ornella Pastoris Correlatori: Dott.ssa Maria Daglia Dott.ssa Maria Alessandra Leoni Tesi sperimentale di Laurea Magistrale in Biologia Sperimentale ed Applicata di Vincenzo Zaccaria ANNO ACCADEMICO 2012-2013
  2. 2. 1 Sommario 1. INTRODUZIONE............................................................................................................................... 4 2. IL COLORE........................................................................................................................................ 7 2.1 Colorimetria .................................................................................................................................. 8 3. ANATOMIA DELL’OCCHIO ........................................................................................................... 9 3.1 Coni e bastoncelli........................................................................................................................ 11 4. MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE................................................................. 13 4.1 Il modello fisico del colore.......................................................................................................... 13 4.2 Il modello percettivo del colore: Tinta, saturazione ed intensità................................................. 13 4.3 La teoria tricromatica .................................................................................................................. 17 4.4 Teorie a confronto: ricerca di una sintesi.................................................................................... 17 4.4.1. Il modello fisico e la teoria tristimolare: lo spazio XYZ..................................................... 18 4.4.2. Il modello percettivo e lo spazio colore XYZ: L*a*b* e L*u*v*....................................... 20 4.4.3. RGB..................................................................................................................................... 20 4.4.4. XYZ..................................................................................................................................... 21 4.4.5. CIE L*a*b* ......................................................................................................................... 21 5. DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO.......................................................................... 23 5.1 Wine colour density – densità del colore del vino (WCD) ......................................................... 23 5.2 Wine Colour Hue - tonalità del colore del vino (WCH) ............................................................. 23 5.3 CIELab ........................................................................................................................................ 24 5.4 Condizioni standard di misurazione............................................................................................ 26 6. CHIMICA DEL VINO...................................................................................................................... 27 6.1 Polifenoli..................................................................................................................................... 27 6.2 Biosintesi..................................................................................................................................... 27 6.3 Classificazione ............................................................................................................................ 32 6.4 Non flavonoidi ............................................................................................................................ 34 6.4.1. Acidi fenolici e loro derivati................................................................................................ 34 6.4.2. Acidi benzoici...................................................................................................................... 34 6.4.3. Gli acidi idrossicinnamiltartarici (HCTA).......................................................................... 34 6.4.4. Stilbeni e derivati ................................................................................................................ 36 6.5 I flavonoidi.................................................................................................................................. 36 6.5.1. Flavonoli ............................................................................................................................. 37 6.5.2. Flavanoli ............................................................................................................................. 38 SOMMARIO
  3. 3. 2 6.6 Gli antociani................................................................................................................................ 39 6.6.1. Proprietà dei fenoli ............................................................................................................. 42 6.6.2. Antociani, pH e SO2............................................................................................................. 43 6.6.3. Degradazione di antociani................................................................................................... 48 6.7 Tannini ........................................................................................................................................ 49 6.7.1. Tannini condensati.............................................................................................................. 49 6.7.2.Tannini idrolizzabili............................................................................................................. 51 6.8. Maturazione polifenolica............................................................................................................ 52 7. COPIGMENTAZIONE..................................................................................................................... 56 7.1 Autoassociazione di antocianine ................................................................................................. 59 7.2 L’influenza del pH ...................................................................................................................... 60 7.3 Perdita di colore dopo la fermentazione...................................................................................... 62 8 METALLI .......................................................................................................................................... 64 8.1 Metalli e colore ........................................................................................................................... 66 9. VITI E IDENTITA’ .......................................................................................................................... 69 9.1 Oltrepò Pavese ............................................................................................................................ 71 9.1.1.Croatina ............................................................................................................................... 72 9.1.2.Barbera ................................................................................................................................ 73 10.VINI ROSSI D.O.C. : BONARDA, BARBERA E SANGUE DI GIUDA ..................................... 74 11. SCOPO DEL LAVORO.................................................................................................................. 77 12. MATERIALI E METODI............................................................................................................... 78 Sovrapressione in bottiglia a 20°C:................................................................................................... 78 Acidità Volatile (in acido acetico): (OIV-MA-AS313-02 R2009).................................................... 80 Titolo Alcolometrico Volumico (TAV) % vol. (OIV-MA-AS312-01 R2009 4.C) .......................... 83 Massa Volumica a 20°C E Densità Relativa a 20°C (OIV MA-AS2-01° R2012 Met.5)................. 85 Estratto secco non riduttore (OIV MA-F-AS203B R2012) ............................................................. 86 Glucosio e Fruttosio (OIV-MA-AS311-02 R2009) .......................................................................... 87 Anidride Solforosa Totale (OIV-MA-AS323-04B R2009)............................................................... 89 Acidità Totale (in acido tartarico) (OIV-MA-AS313-01 R2009 Met.5.2)........................................ 91 pH...................................................................................................................................................... 92 La AAS per lo studio dei metalli pesanti .......................................................................................... 94 Determinazione delle caratteristiche cromatiche del vino: ............................................................... 97 13.RISULTATI E DISCUSSIONE....................................................................................................... 99 13. CONCLUSIONI............................................................................................................................ 156
  4. 4. 3 14. ALLEGATO: disciplinari D.O.C................................................................................................. 158 “SANGUE DI GIUDA DELL’OLTREPÒ PAVESE” O “SANGUE DI GIUDA”.................. 158 “OLTREPO’ PAVESE”................................................................................................................ 162 “BONARDA DELL’OLTREPÒ PAVESE” ............................................................................... 169 Esempi rette di taratura AAS .......................................................................................................... 177 Esempio report analisi spettrofotometrica mediante Wine Color Analysis .................................... 178 Tabelle alcolimetriche del Reichard................................................................................................ 179 15. BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................... 180
  5. 5. 4 1. INTRODUZIONE La prima percezione sensoriale indotta dagli alimenti è rappresentata dal colore che, in particolare per il vino è anche indice di qualità [1][2]. Il colore del vino è infatti indicativo della varietà [3][4], delle pratiche di viticoltura [5][6], della produzione [7][8], dell’età del vino[9][10]. Inoltre il colore è correlato all’aroma, al gusto ed all’aspettativa degli stessi, predisponendo l’organismo alle percezioni successive legate a gusto ed olfatto. Gli appassionati e i degustatori di vino ne osservano il comportamento nel bicchiere sia a riposo sia dopo un movimento di rotazione, o inclinando il calice, valutando la luce incidente sulla sua superficie o attraverso la sua massa. Con queste operazioni sono attribuite al vino molte caratteristiche. L'occhio, dunque, è un mezzo essenziale per l’assaggiatore, precede e contrasta i sensi di odore e sapore, le cui impressioni sono evolutive, fugaci e spesso incerte, pertanto la presentazione del vino è importante sulla prima impressione [11]. Nell’uva e nel vino giovane, il colore rosso deriva dai pigmenti presenti, le antocianine [12]. Durante la maturazione e l’invecchiamento del vino, gli antociani subiscono dei cambiamenti, diventando più complessi con massa molecolare maggiore rispetto ai monomeri degli antociani dai quali si sono formati [9] e cambiano pertanto il colore del vino [13]. Lo studio della composizione chimica dell’uva e del vino riveste pertanto un ruolo importante per la caratterizzazione del prodotto, per il miglioramento della qualità e per stimare il potenziale enologico che dall’uva può essere trasferito al vino [14]. Con lo sviluppo di nuove tecniche analitiche la conoscenza della composizione del vino è andata via via aumentando ed ha permesso di individuare alcune complesse reazioni che avvengono durante i vari step della produzione del vino e durante l’invecchiamento alcune delle quali ancora poco chiare [15]. Considerando la trasparenza e brillantezza, un vino di qualità dovrebbe essere molto limpido e mantenere queste caratteristiche nel tempo. Al termine della fermentazione alcolica il vino è molto torbido; questa torbidità è dovuta a tracce di materiale vegetale, uva, precipitati a causa INTRODUZIONE
  6. 6. 5 dei sali che hanno superato il loro prodotto di solubilità per la generazione di etanolo, a sostanze come proteine e polifenoli e soprattutto ai resti di lieviti (lievito morto) che hanno trasformato lo zucchero in etanolo e batteri che hanno proliferato nel vino. Questi residui devono essere rimossi prima che il vino venga posto in commercio. In cantina tutte queste particelle in sospensione iniziano a depositarsi sul fondo, in modo che il vino guadagni chiarezza. Ma di per sé ciò non avviene in un tempo ragionevole e sincrono con l’immissione nel mercato ed è necessario ricorrere ad operazioni di chiarificazione e filtrazione. Più sono piccole le particelle, come in ogni sospensione, più difficile risulterà la stabilizzazione. Nel vino, ci sono anche molti colloidi che possono flocculare. Per rimuovere i colloidi a carica positiva (cationi ferro e rame) vengono aggiunte sostanze con carica negativa, come bentonite; mentre, per rimuovere le particelle caricate negativamente (composti polifenolici, lievito, batteri) vengono aggiunti composti che espongono cariche elettriche positive, quale gelatina, albumina, colla di pesce e proteine naturali. L'albumina è spesso aggiunta direttamente con i bianchi d'uovo. La regolamentazione nell’uso dei chiarificanti fa capo al regolamento base UE 822/87. E’ correlata al Codex (Codice Enologico Internazionale), approvato dai governi degli Stati aderenti all’OIV, regolamenta le varie pratiche enologiche e al Codex Alimentarius, strumento nato nel 1962 per opera di due organismi internazionali dell’ONU, LA FAO E L’OMS. La comparsa di precipitati è un fenomeno naturale in vini vecchi, da non confondere con la torbidità del vino più giovane. La trasparenza e la brillantezza sono due qualità di vino essenziali per apprezzare il suo colore, mentre l'intensità della colorazione non è un criterio assoluto di qualità, da una importante informazione sulla struttura ed il corpo del vino. Il colore è inoltre legato al gusto ed alle sensazioni tattili. Un rosso scuro, profondo, che non permette ai raggi di luce di attraversarlo, è ascrivibile ad un vino robusto, forte, che al palato INTRODUZIONE
  7. 7. 6 produrrà sensazioni astringenti e amare; queste sono riferite ai tannini e rimarranno per qualche tempo in bocca dopo averlo ingerito conferendo al vino un lungo retrogusto. Al contrario, un vino dal colore rosso attenuato avrà una struttura più leggera con retrogusto breve, il che non significa che avrà qualità inferiore. Il colore di un vino rosso dipende in larga misura dalla sua composizione fenolica e alla sua composizione antocianica. La tonalità o tono è indicativa dell’evoluzione in rapporto all’età, ma non della qualità. L'instabilità e la reattività di antociani sono fattori intrinseci che influenzano il colore con variazioni dal rosso-arancio-blu al marrone. Il vino giovane presenta riflessi rosso-blu, vivaci, porpora o rubino dovuta alla presenza di antociani, mentre con l’invecchiamento presenta sfumature di colore arancione, che viene spesso chiamato rosso mattone dovuto alla decomposizione e alla combinazione degli antociani. INTRODUZIONE
  8. 8. 7 2. IL COLORE Il colore è comunemente l’apparenza cromatica che si nota osservando gli oggetti alla loro luce naturale, è quindi una percezione, una sensazione. Nella seconda metà del Seicento Isaac Newton effettuò il celeberrimo esperimento del prisma e spiegò il fenomeno ipotizzando che nella luce del sole siano contenuti raggi diversi, che hanno diverse rifrattività e che vengono percepiti come diversi colori se osservati separatamente. Quando questi diversi raggi sono mescolati, l’apparato visivo percepisce un colore diverso da quelli che percepirebbe se fossero separati. Il colore quindi è una percezione soggettiva, causata da uno stimolo fisico oggettivo, la luce. La colorimetria (parte della psicofisica) è lo studio di questa percezione, con riferimento allo stimolo luminoso che la produce. Più in generale la scienza del colore è un argomento interdisciplinare che, oltre alla colorimetria, comprende la parte dell'ottica che studia le caratteristiche della luce che riguardano il colore, la psicologia della percezione visiva (a colori), la fisiologia dell'occhio, la neurobiologia e neurofisiologia relative alla visione (a colori) e le teorie della visione. Una informazione relativa al mondo fisico costituisce uno stimolo che perviene agli organi di senso. Essi producono una risposta che viene trasmessa al cervello dove si verifica la percezione dello stimolo. Gli stimoli sono quindi grandezze fisiche oggettivamente descrivibili e misurabili con precisione, mentre le percezioni sono grandezze soggettive, difficilmente descrivibili e misurabili. IL COLORE
  9. 9. 8 2.1 Colorimetria La branca della fisica che si occupa di descrivere le proprietà della luce e del colore si chiama colorimetria. La colorimetria tenta di standardizzare la misurazione del colore attraverso lo studio dei modelli di colore e li specifica usando tre coefficienti: la lunghezza d’onda dominante, la purezza e la luminanza. Come precedentemente affermato il colore è una caratteristica psicofisica soggettiva, cioè esiste solo negli occhi e nel cervello dell'osservatore umano; non essendo una caratteristica propria di un oggetto, si è sentita la necessità trovare una o più grandezze che potessero renderlo misurabile in modo standardizzato, per poterlo classificare e riprodurre. A questo proposito si sono mossi degli organismi internazionali come la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) e l’Optical Society of America (OSA). La prima ha compiuto lavori di rilievo verso la creazione di scale e spazi colorimetrici entro i quali sia possibile eseguire misurazioni che prescindano dalla soggettività e che permettano di eseguire dei calcoli su delle grandezze definite. Gli spazi creati non sono lineari, come prevedibile, poiché dipendono da variabili particolari come la curva di risposta spettrale dei fotorecettori sensibili al colore posti sulla retina dell'occhio e dall'interpretazione del cervello. La seconda ha eseguito importanti ricerche sulla non linearità di questi spazi e sulla costruzione di campioni indeformabili di colore definito. IL COLORE
  10. 10. 9 3. ANATOMIA DELL’OCCHIO L'occhio è una sfera piena di liquido racchiusa da tre strati di tessuto. Solo lo strato più interno dell'occhio, la retina, contiene neuroni che sono sensibili alla luce e sono in grado di trasmettere segnali visivi. Lo strato immediatamente adiacente di tessuto comprende tre strutture, distinte ma continue, indicate collettivamente come il tratto uveale caratterizzato da un'alta concentrazione di melanina come pigmento luce assorbente. Oltre all’efficientemente trasmissione dell'energia luminosa, la funzione primaria delle componenti ottiche dell'occhio è quella di conseguire un’immagine focalizzata sulla superficie della retina. La cornea e il cristallino sono i primi responsabili della rifrazione (Bending) di luce, fenomeno che è necessario per la formazione di immagini focalizzati sui fotorecettori della retina (figura 1). Nella retina i fotorecettori non presentano potenziali di azione, ma l’attivazione della luce provoca un cambiamento graduale nel potenziale di membrana e una corrispondente modifica del tasso di rilascio del trasmettitore sui neuroni post- sinaptici. La luce che splende su un fotorecettore, porta alla iperpolarizzazione della membrana piuttosto che Figura 1 Anatomia dell'occhio umano. "Neuroscienze" Figura 2 Fototrasduzione recettoriale. “Neuroscienze” ANATOMIA DELL’OCCHIO
  11. 11. 10 depolarizzazione. Nel buio il recettore è in uno stato depolarizzato, con un potenziale di membrana di circa -40 mV; progressivi aumenti di intensità dell’illuminazione causano transizioni del potenziale attraverso la membrana che diventano negativi, una risposta che satura quando il potenziale di membrana raggiunge circa -65 mV. Come in altre cellule nervose, il trasmettitore rilasciato dal terminale sinaptico del fotorecettore è dipendente dai canali Ca2+ voltaggio sensibili nella membrana terminale. Così, al buio, quando fotorecettori sono relativamente depolarizzati, il numero di canali Ca2+ aperti nel terminale sinaptico è alto, e il tasso di rilascio del trasmettitore è corrispondentemente grande. Nella luce, quando recettori sono iperpolarizzati, il numero di canali Ca2+ aperti è ridotta, così come il tasso di rilascio del trasmettitore. Lo stato relativamente depolarizzato dei fotorecettori al buio dipende dalla presenza di canali ionici nel segmento esterno della membrana che permettono agli ioni Na+ e Ca2+ di fluire nella cellula, riducendo quindi il grado di negatività interna. La apertura o chiusura di questi canali è regolata dai livelli del nucleotide guanosina monofosfato ciclico (cGMP). Al buio, alti livelli di cGMP nel segmento esterno permettono di tenere i canali aperti. Nella luce, tuttavia, i livelli di cGMP diminuiscono ed alcuni dei canali vengono chiusi; ciò porta alla iperpolarizzazione del segmento esterno della membrana e infine alla riduzione di rilascio del trasmettitore alla sinapsi dei fotorecettori (figura 2). Il fotopigmento contiene un cromoforo prostetico che assorbe la luce (retinale, un'aldeide della vitamina A) accoppiato ad una parte proteica chiamata opsina che sintonizza l’assorbimento della molecola di luce ad una particolare regione dello spettro. Infatti, è la diversa componente proteica della fotopigmento in coni e bastoncelli che contribuisce alla specializzazione funzionale di questi due tipi di recettori. Entro 35 fs dall’assorbimento di un fotone il doppio legame in posizione 11 isomerizza e dall’isomero 11-cis diviene tutto-trans retinico; questo cambiamento poi innesca la fototrasduzione. La rodopsina ha un massimo di assorbimento a ANATOMIA DELL’OCCHIO
  12. 12. 11 498 nm, corrispondente al suo colore rosso-porpora. La miscela di opsina e di retinale trans ha un massimo di assorbimento a 387 nm ed è perciò di colore giallo [17]. 3.1 Coni e bastoncelli I due tipi di fotorecettori, coni e bastoncelli, si distinguono per forma, tipo di fotopigmento contenuto, distribuzione attraverso la retina e il modello di connessioni sinaptiche. Ciò comporta una specializzazione per i diverse aspetti della visione. Il sistema di bastoncelli ha una bassa risoluzione spaziale, ma è estremamente sensibile alla luce, mentre il sistema di coni ha una elevata risoluzione spaziale ma è relativamente insensibile alla luce. Le proprietà del sistema cono permettono anche gli esseri umani e molti altri animali di vedere i colori. Una proprietà speciale del sistema di coni è la visione a colori. Percepire i colori permette di discriminare oggetti sulla base della distribuzione delle lunghezze d'onda di luce che riflettono all'occhio. Un fattore cruciale è quello della visione cromatica. Tutti i bastoncelli contengono lo stesso fotopigmento (rodopsina), mentre ogni singolo cono contiene uno dei tre diversi fotopigmenti che complessivamente sono contenuti nei coni. Questi tre diversi tipi di pigmenti fotosensibili (conopsine) sono caratterizzati da spettri di assorbimento diversi. I tre tipi di coni si distinguono sulla base della loro diversa sensibilità a tre diverse lunghezze d'onda dello spettro di luce visibile (che corrispondono all'incirca ai colori blu, verde, rosso), per la durata dello stato attivo, per l’efficienza di attivazione della trasducina e la probabilità di attivazione spontanea e possono rispondere solo nei termini del tipo di impulsi a cui sono specificamente deputati. La mescolanza in proporzioni opportune degli impulsi provenienti dai coni dei tre tipi suddetti porterebbe alla percezione dei colori di tutti gli altri tipi. Questo modello è definito tricromatico. Data una lunghezza d'onda, tutti i bastoncelli sono ugualmente sensibili a quella lunghezza d'onda e quindi consentono solo una visione priva di colori. Variando la lunghezza d'onda, la sensibilità dei bastoncelli varia. Ogni cono invece, ha una sua curva di risposta al variare della lunghezza d'onda e la combinazione delle tre diverse ANATOMIA DELL’OCCHIO
  13. 13. 12 curve garantisce la copertura di uno spettro luminoso che va da 380 nm a 740 nm circa (lo spettro visivo). I coni del blu, (coni S, da short-wavelength sensitive cone) sono più sensibili a lunghezze d'onda corte, i coni del verde (coni M, da middle-wavelength sensitive cone) sono sensibili a lunghezze d'onda intermedie e i coni del rosso (coni L, dlong-wavelength sensitive cone) a lunghezze d'onda più elevate (figura 3). La visione cromatica è data dall'interpretazione da parte del cervello dell'assorbimento della luce di determinate lunghezze d’onda da parte dei tre tipi di fotorecettori detti coni che sono concentrati sulla retina dell'occhio umano. Questi tre colori sono detti colori primari per la caratteristica di essere individuati "puri" dagli elementi fotosensibili dell'occhio. La risposta di ogni tipo di cono è proporzionale all'intensità della luce che lo colpisce solo entro certi limiti: c’è un limite inferiore, al di sotto del quale il cono non è più sensibile (soglia di sensibilità) che non è la stessa per i tre tipi (il blu ha la soglia più bassa) e c'è un limite superiore (soglia di saturazione), al di sopra della quale la risposta è sempre la stessa. L'occhio umano è in grado di percepire solo tre attributi della luce: la tinta (Hue), la saturazione (Saturation) e la brillanza (Brightness). Il colore è la risultante di questi tre attributi. Una luce percepita come avente un certo colore può effettivamente corrispondere a una unica sorgente o a una sovrapposizione con opportune intensità di emissioni a diverse lunghezze d’onda. Lo scopo Figura3Spettridiassorbimentodeifotorecettori."Neuroscienze". ANATOMIA DELL’OCCHIO
  14. 14. 13 finale della colorimetria è quello di associare uno o più parametri al determinato colore per renderlo misurabile, questa operazione è detta specificazione del colore [16]. 4. MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE Il primo aspetto da prendere in esame è quello di come rappresentare i colori in modo corretto sia da un punto di vista fisico che percettivo. A questo scopo vengono introdotte le tre maggiori teorie sulla rappresentazione dei colori e dello spazio in cui sono inseriti: il modello fisico del colore, il modello percettivo del colore e la teoria tricromatica. 4.1 Il modello fisico del colore La luce è energia elettromagnetica nella regione dello spettro che ha lunghezza d’onda compresa tra 400 e 700 nm, che è percepita dall’occhio umano come colore dal viola al rosso. Un colore è quindi rappresentabile tramite una distribuzione spettrale di energia nella zone del visibile. Volendo campionare uno spettro di energia senza perdita di informazione si dovrebbe utilizzare un numero praticamente infinito di livelli, tuttavia possiamo descrivere l’effetto visivo di ogni distribuzione con una tripletta di valori: lunghezza d’onda dominante, purezza e luminanza. E’ importante notare che una tripletta non rappresenta univocamente un’unica distribuzione: molte distribuzioni di energia differenti producono lo stesso colore, “sembrano” uguali, e sono descritte dalla stessa tripletta. La relazione tra distribuzioni e triplette è dunque di molti-a-uno. 4.2 Il modello percettivo del colore: Tinta, saturazione ed intensità Una volta introdotto lo spazio di colore fisico, è necessario fare un’osservazione importante: il colore non è una proprietà fisica degli oggetti, come il loro peso o il loro volume. Il colore è una rappresentazione percettiva della distribuzione di energia elettromagnetica emessa o riflessa da un oggetto, un prodotto del sistema visivo umano [18]. La percezione del colore da MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  15. 15. 14 parte dell’uomo è infatti una complessa funzione del contesto, influenzata dall’illuminazione, dalla memoria, dall’identità del soggetto, dalle emozioni: sintesi tra la realtà fisica e quella fenomenica. Lo spazio di colore percettivo è la rappresentazione che la nostra mente da alla percezione del colore, a come i colori sono in relazione l’uno con l’altro e che posizione occupano relativamente agli altri colori. I principali fattori di percezione umana del colore, convenzionalmente sono chiamati Hue (tinta), Saturation (saturazione) e Intensity (intensità) (coordinate cromatiche H,S,I) [18]. Questi tre termini corrispondono grossomodo alle nozioni fisiche di lunghezza d’onda dominante, purezza e luminanza. - La hue (tinta o tonalità) è quanto viene percepito quale principale qualità distinguibile di un colore visualizzato. Una tinta, quindi, non è un solo colore, ma una famiglia di colori; parlando della tinta “blu” si intende l’intera famiglia di tutti i blu dai più saturi ai meno saturi e dai più luminosi ai meno luminosi: appartengono tutti alla tonalità nello spettro visibile che è composto principalmente dalle lunghezze d'onda che producono il blu; fanno quindi parte della stessa famiglia, cioè hanno una tinta simile. Non tutti i colori hanno una tinta: bianco, nero e varie gradazioni di grigio sono colori senza una tinta, e sono pertanto detti colori acromatici; i colori cromatici sono quelli che hanno una tinta. L'occhio umano distingue tra 200 e 300 tinte diverse. Di queste ce ne sono solo quattro che non vengono percepite come mescolanze di altre tinte: si tratta del rosso, del giallo, del verde e del blu che sono dette tinte unarie. - La brightness (luminanza o brillanza) è la quantità totale di luce che il colore appare emettere è quindi l'attributo percettivo assoluto del colore che si riferisce alla misura di quanto un’area appare luminosa, isolata dal contesto, cioè tale che la luce arrivi all’occhio solo dall’oggetto. Per oggetti inseriti in un contesto si può considerare il concetto di brillanza relativa; detta chiarezza (inglese lightness); è la brillanza di una MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  16. 16. 15 superficie giudicata relativamente ad un’altra area similmente illuminata che appare bianca, e si esprime con le espressioni "chiaro" o "scuro". La chiarezza è un concetto che si riferisce alle superfici e non alle luci, in quanto viene definita in termini di "simile illuminazione". L'occhio ha la capacità di giudicare differenze di chiarezza: vi è quindi la possibilità di costruire una scala uniforme di chiarezza, cioè un insieme ordinato di colori, in modo che la differenza percepita tra le chiarezze di due colori adiacenti sia costante. Nell’osservare un colore cromatico si percepisce una componente di tinta e una componente acromatica (cioè di bianco nel caso di luce o di grigio nel caso di oggetti); la brillanza viene quindi percepita come generata da una parte cromatica e da una parte acromatica. La quantità di parte cromatica rispetto a quella acromatica viene detta genericamente saturazione. In realtà sono necessari tre termini diversi, pienezza, croma e saturazione, per descrivere in maniera completa questo concetto: - La colorfulness (pienezza), detta anche acromaticità, descrive la quantità assoluta della parte cromatica percepita; si riferisce sia alle luci che agli oggetti ed esprime la quantità relativa della componente cromatica rispetto a quella bianca, cioè la concentrazione della componente cromatica: blu e celeste hanno la stessa tinta, ma il blu ha una pienezza maggiore del celeste, lo stesso si può dire di viola e lilla, rosso e rosa. Se si varia il livello di illuminazione a cui un osservatore è adattato varia non solo la brillanza di un oggetto ma anche la pienezza; occorre allora considerare due tipi di pienezza relativi: il croma (inglese chroma) è la pienezza di un’area in proporzione alla brillanza di un oggetto similmente illuminato che appare bianco; la saturazione (inglese saturation) è la pienezza di un’area in proporzione alla brillanza del colore dell’oggetto stesso (prodotta dalla parte cromatica e dalla parte acromatica). La saturazione descrive quella che nel linguaggio comune MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  17. 17. 16 si chiama pienezza e ricchezza del colore: un colore molto saturo si dice “vivo”, “pieno”, “carico”, mentre uno poco saturo è un colore “pallido”, “pastello” - La luminosità indica (indipendentemente dalla lunghezza d’onda), l’intensità della luce riflessa o emessa da un oggetto; per fare un esempio, un oggetto illuminato in modo non uniforme, ha hue e saturazione costanti ma intensità variabile. Per poter avere un’utilità pratica nell’analisi di immagini, i colori devono essere messi in relazione tra di loro all’interno di uno spazio e misurati. Per fare ciò possiamo confrontare visivamente un campione di colori “sconosciuti” (cioè non ancora classificati) con un insieme di campioni standard. I campioni e i colori sconosciuti vanno osservati sotto una luce standard, visto che il colore riflesso da un oggetto dipende sia dal colore della superficie che da quello della luce. Uno spazio di colore costruito usando questa tecnica è lo spazio di colore di Munsell [19][20], uno spazio 3D che ha come dimensioni la Hue, la saturazione e la luminosità. In questo spazio i colori sono ordinati in modo da avere un’uguale distanza percettiva dai vicini. Uno spazio di colore che rispetta questa proprietà è detto color-order system (figura 4). Da questo modello si può anche notare come il colore aggiunga una notevole quantità di informazione rispetto alla scala di grigio: la sola luminosità veicola la stessa quantità di informazione di un valore in scala di grigio, e in più si ha a disposizione l’informazione di altre due componenti che rappresentano la crominanza. La rappresentazione dello spazio di colore di Munsell è soggettiva: questo significa che, se da un lato questa rappresentazione è percettivamente corretta, dall’altro il posizionamento e la distinzione tra colori dipendono dal giudizio di un osservatore, dall’illuminazione, dalla grandezza dei Figura 4 Cerchio di Munsell Color Order System MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  18. 18. 17 campioni da confrontare e dagli altri colori presenti nella scena, come lo sfondo. Potrebbe quindi essere problematico definire in modo univoco e quantitativo lo spazio di colore di Munsell. Per questo motivo molti studiosi di questo settore hanno scelto di impiegare misure basate su modelli del sistema visivo umano, e cercano costantemente nuovi modelli che rispecchino meglio la “catena percettiva” dell’osservatore reale [21]. 4.3 La teoria tricromatica La teoria tricromatica si basa sulla composizione della retina dell’occhio umano. Questa teoria porta a un modello di rappresentazione del colore, il modello tricromatico, che è molto semplice e conosciuto. Questo modello è basato sull’idea che la somma in parti diverse di rosso, verde e blu (i tre colori fondamentali, detti primari) possa generare l’intero spazio dei colori. Questa assunzione è quasi vera: con questo modello è possibile generare un numero notevole di colori differenti ma non tutti. Alcuni colori nella zona del viola non possono essere riprodotti con una mistura additiva di rosso, verde e blu. 4.4 Teorie a confronto: ricerca di una sintesi. il modello fisico fornisce una descrizione oggettiva e quantitativa dei colori, il modello percettivo segue il modo umano di rappresentare il colore come composizione di hue, saturazione e luminosità ed è quindi percettivamente corretto mentre il modello tricromatico si basa sulla natura tristimolare della retina. MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  19. 19. 18 4.4.1. Il modello fisico e la teoria tristimolare: lo spazio XYZ L’anello di giunzione tra il modello fisico e la teoria tristimolare è dato da due funzioni chiamate spectral-response (risposta spettrale) e color-matching (corrispondenza di colore) C.M.F. La prima funzione indica la risposta (in percentuale di luce assorbita) dei tre tipi di coni presenti nella retina umana al variare della lunghezza d’onda della radiazione elettromagnetica all’interno dello spettro del visibile (figura 5). Questa funzione ci permette di costruire la seconda, la funzione di color-matching, che indica la quantità di luce rossa, verde e blu necessaria per un osservatore medio per avere un colore che corrisponda esattamente a un colore C di luminanza costante, per ogni valore di lunghezza d’onda dominante nello spettro del visibile. In pratica, per ogni colore di riferimento se ne crea un altro miscelando luce rossa, verde e blu nelle quantità necessarie per avere un colore uguale sia da un punto di vista percettivo che fisico. Osservando la figura a lato si nota che ci sono dei valori negativi: per ottenere certi colori si dovrebbe “sottrarre” luce di uno dei tre colori primari. Questo non fisicamente possibile: per definire il digramma si aggiunge la quantità di luce necessaria al campione. Questo risultato conferma l’affermazione fatta in precedenza: ci sono colori non ottenibili come combinazione lineare additiva di rosso, verde e blu. Nel 1931 la CIE Commission International de l’Eclairage, per risolvere il problema delle funzioni di color-matching nello spazio R.G.B., definì tre primari immaginari, che chiamò X, Y, Z, scelti in modo tale da far si che tutta l’informazione sulla luminosità fosse veicolata da Y, e che la combinazione additiva di questi tre primari potesse produrre tutti gli altri colori dello spettro percepibili dall’occhio umano: 700 nm (rosso), 546,1 nm (verde) e 435,8 nm Figura 5 S.R. MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  20. 20. 19 (blu), con unità di misura tali che una quantità eguale dei tre stimoli corrisponde alla luce proveniente da un illuminatore bianco di pari energia. Contemporaneamente, precisò il concetto di “osservatore standard” fissando a due gradi il campo di visione delle persone che presero parte agli esperimenti, in modo da stimolare esattamente la regione foveale della retina, con massima densità di coni. Ogni colore visibile C avente distribuzione spettrale d’energia P(λ), è definito come: Le funzioni di color-matching ¯x, ӯ¸ e ¯z¸ sono state ricavate da osservazioni sperimentali e tabulate a intervalli di 1nm. Inoltre il primario Y ha associata una funzione di matching che corrisponde alla risposta percettiva alla luminosità dell’occhio umano. Una funzione di color-matching è una funzione che indica la quantità di ogni primario (X, Y , Z o R, G, B) necessaria a un osservatore medio per avere un colore che corrisponda esattamente a un colore C di luminanza costante, per ogni valore di lunghezza d’onda dominante nello spettro del visibile. E’ interessante notare che le tre funzioni color-matching dello spazio CIE sono combinazioni lineari delle funzioni color-matching per i tre primari di RGB. Ma, mentre le funzioni color-matching dello spazio RGB hanno valori negativi (cioè non tutti i colori sono rappresentabili tramite addizione di rosso, verde e blu), le funzioni color-matching dello spazio XYZ sono positive (cioè tutti i colori visibili sono ottenibili tramite addizione di X, Y e Z). Figura 6 Color Matching XYZ MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  21. 21. 20 4.4.2. Il modello percettivo e lo spazio colore XYZ: L*a*b* e L*u*v* Lo spazio XYZ riesce a combinare il modello fisico e la teoria tristimolare. Tuttavia rimane un problema nel sistema della CIE. Considerando la distanza tra il colore C1(X1; Y1; Z1) e il colore C1 + ∆C, e la distanza tra il colore C2 (X2; Y2; Z2) e il colore C2 + ∆C, la distanza misurabile è la stessa, ma la distanza percepita è spesso differente. Da qui sorge la necessità di avere uno spazio percettivamente uniforme, uno spazio in cui colori che sono ugualmente distanti siano percepiti come ugualmente distanti da un osservatore umano. Nel 1976 e negli anni seguenti sono stati sviluppati dal CIE due spazi che possiedono questa caratteristica, ottenibili come trasformazione non lineare dello spazio XYZ. Questi spazi sono lo spazio CIE L*a*b* e lo spazio CIE L*u*v*. 4.4.3. RGB Lo spazio di colore RGB è considerato lo spazio nativo della computer graphics ed è quindi il più diffuso. RGB impiega un sistema di coordinate cartesiane, e può essere rappresentato come un cubo unitario, con bianco e nero sui vertici della diagonale principale e i livelli di grigio sulla diagonale principale. Questo sistema però è limitato a causa dell’alta correlazione tra i tre canali (variando l’intensità, tutte e tre le componenti cambiano) e dalla non uniformità percettiva (figura 7). Figura 7 Spazio RGB MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  22. 22. 21 4.4.4. XYZ I colori primari di XYZ sono X, Y, Z, e sono ottenibili con una trasformazione lineare da RGB. E’ interessante notare che Y ha una funzione di color-matching che corrisponde esattamente alla funzione di risposta alla luminosità dell’occhio umano. La luminosità è quindi ottenibile direttamente da Y, applicando una trasformazione che tenga conto della risposta non lineare dell’occhio umano: E’ importante notare che la trasformazione da RGB a XYZ, e anche da XYZ agli altri spazi CIE, dipende dalla scelta del “punto di bianco”, cioè delle coordinate (X0; Y0; Z0) del colore definito come bianco. CIE definisce diversi punti di bianco, a seconda della temperatura e della natura della sorgente luminosa: ci sono punti di bianco per la luce naturale, per lampade fluorescenti, a filamento. 4.4.5. CIE L*a*b* Lab è uno spazio percettivamente uniforme: questa proprietà di Lab è stata provata anche in maniera sperimentale usando il metodo delle JND (Just noticeable difference, differenze appena notabili). A un osservatore vengono proposte una serie di coppie di tavole, e questi deve dire quali gli sembrano indistinguibili. I colori indistinguibili vengono raggruppati in blocchi e la posizione di questi blocchi viene individuata all’interno dello spazio colore. Se questi blocchi sono piccoli, di forma ellissoidale, e con misure simili tra di loro, lo spazio è percettivamente uniforme [18]. I risultati dell’esperimento dimostrano che Lab è Figura 8 Spazio XYZ MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  23. 23. 22 percettivamente uniforme se come misura di distanza tra i colori viene usata la distanza euclidea, ma solo se le distanze sono piccole, altrimenti tutto quello che si può dire del confronto tra due colori è che sono diversi. Lab è ottenibile a partire dallo spazio CIE XYZ tramite delle trasformazioni non lineari: MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEL COLORE
  24. 24. 23 5. DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO Alla luce di quanto affermato finora, una strategia coerente imporrebbe di valutare il colore del vino mediante valori di assorbanza prestabiliti a 420 nm e 520 nm; utilizzando questo approccio è possibile descrivere due parametri: 5.1 Wine colour density – densità del colore del vino (WCD) È definita come la somma dell’assorbanza a 420 nm ed a 520 nm (A420 nm + A520 nm ) [22]. La densità di colore del vino è uno dei parametri di misura riferito a “the Somers measurements”. L’aggiunta della misura a 620 nm è stata proposta da Glories prima [23] e successivamente da Wrolstad [24], mentre per eliminare i problemi causati dalla torbidità è stata proposta una misura di assorbanza a 700 nm [25]. 5.2 Wine Colour Hue - tonalità del colore del vino (WCH) E’ data dal rapporto tra A420nm e A520nm . un incremento di questo valore è prevedibile per vini rossi invecchiati nei quali si ha uno shift dal rosso porpora attraverso un rosso mattone fino a giungere a toni scuri di marrone. Nei vini invecchiati si ha un incremento di Hue rispetto a quelli giovani [26]. Anche se le misure WCD e WHC possono essere fatte rapidamente, l'utilità di questi valori di colore sono limitate. Valori WCD e WCH sono considerati rappresentativi del colore di tutti i pigmenti del vino, anche se le misurazioni dell'assorbanza sono effettuate a due sole lunghezze d'onda. I valori di densità del colore del vino favoriscono l’assorbimento degli antociani che presentano valori massimi intorno 520 nm. Questa misura non tiene conto del contributo di colore offerto dai pigmenti derivanti da antociani come vitisina A e le antocianine e flavonoli ethyl-linked i cui valori di lunghezza d’onda sono rispettivamente a 512 nm e 540 nm. Sono necessari metodi più precisi per valutare il colore su una gamma spettrale più ampia, e l’utilizzo del CIElab risulta essere più idoneo in quanto effettua una scansione dai 400 nm ai 700 nm. DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO
  25. 25. 24 L’utilizzo della densità del parametro WCD e del parametro WCH determinati mediante misurazione dei valori di assorbanza è semplice e veloce [27][28], ma può essere difficile stimare il colore percepito dall’occhio umano mediante questi due valori. I colori possono essere descritti con precisione utilizzando le coordinate CIELab. I valori del CIELab permettono di discriminare caratteristiche distintive come l’influenza sul colore derivante dalla varietà, pratiche di viticoltura e fermentazione [29][30]. 5.3 CIELab La luminosità, rappresentata dal valore L*, definisce quanto chiaro o scuro sia un colore. La percezione circa la chiarezza o scurezza di un vino dipende dal numero di chiaroscuri, con conseguente adeguamento di intensità, che ci sono nell’unità di tempo; vi sono massimo sette sfumature che possono rimanere nella memoria visiva umana [31]. La saturazione o chroma, C* deriva dalle coordinate a* e b* ed è calcolata usando il teorema di Pitagora : C*= √ . Il valore C* è la distanza perpendicolare dall’asse della luminosità e tanto maggiore è questa quanto maggiore sarà il valore di C*.Figura 9 Spazio del colore CIELab. “Gonnet, 1998” DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO
  26. 26. 25 Hue o H* è usato per descrivere il primo attributo osservato in un colore ovvero la trama. H* è l’angolo della trama in gradi: 0° è collocato in +a* (asse del rosso), 90° è sull’asse +b* (asse del giallo), 180° è su –a* (asse del verde) e 270° è sul –b* (asse del blu)(figura9). L’angolo H è calcolato mediante l’ausilio di un rapporto trigonometrico: H*= ; la funzione trigonometrica è l’angolo in cui la tangente si trova tra l’angolo opposto (a*) e l’adiacente (b*) (figura 10). In questo modo, piuttosto che descrivere il colore di un vino giovane o invecchiato sulla scala rosso/porpora o rosso/mattone, i valori CIELab, ed in particolar modo H*, sono descrittori del colore del vino molto più accurati. E’ possibile ricavare, mediante l’utilizzo dei valori CIELab, altri due valori quali la differenza di colore e saturazione ΔE*ed s (figura 11); il primo viene usato per comparare due colori ed è la distanza tra due punti di due colori nello spazio tridimensionale [32]. Dove: ΔL*= L0-L1; Δa*= a0-a1 Δb*=b0-b1 [33]. La saturazione o “s” è un valore scalare derivato dagli standard CIELab ed è determinato dal rapporto tra Chrome e Luminosità: s = C*/L* Figura 10 Relazione trigonometrica tra a*,b*, C*, H*. Figura 11 DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO
  27. 27. 26 Utilizzare i valori del CIELab rispetto alle misure convenzionali di assorbanza permette di ottenere valori calcolati mediante la misura effettuata in tutto lo spettro del visibile, da 440 nm a 700 nm. In questo modo è possibile sia includere anche i valori di assorbanza minori che contribuiscono però al colore rosso del vino, che fornire una definizione del colore molto simile a quella percepita dall’occhio umano. I valori del CIELab possono essere inseriti in un software quale l’Adoboe Photoshop© di Windows© per ricreare il colore. 5.4 Condizioni standard di misurazione Per garantire la ripetibilità e la riproducibilità di ogni misurazione del colore, è necessario impiegare condizione standard. I fattori importanti in ogni misurazione di colore sono l’illuminazione, il vino nella cuvetta, ed un detector sensibile all’oggetto illuminato. La luce visibile corrisponde ad un range di lunghezza d’onda dal 360 nm agli 830 nm o dai 380 nm agli 780 nm; il range accettato dalla comunità scientifica per la ricerca per definire la lunghezza d’onda del visibile è tra i 400 nm ed i 700 nm [34][35]. Per ricreare le condizioni naturali di luce e standardizzarle viene utilizzato un illuminante D65 il quale ha una distribuzione di energia spettrale che a 6500 K corrisponde a quella di un buco nero. Il campione di vino viene posto in una cuvetta in quarzo le cui dimensioni interne sono di 1 mm attraverso cui passa la luce. La visualizzazione standard del colore di un oggetto è effettuata ponendo l’osservatore a 10° dall’oggetto stesso [36]. Questo è equivalente all’angolo approssimativo con il quale si guarda un oggetto tenendolo in mano. Esprimendo i valori CIELab che presentano un valore di assorbanza o valutando la λmax è possibile fornire il profilo del vino ma con delle limitazioni. Ad esempio è possibile utilizzare questi valori per valutare le caratteristiche cromatiche di pigmenti antociani derivati in sistemi modello [37][38]. E’ pur vero che in molti casi la concentrazione dei pigmenti non è ottimale e ciò fornisce una falsa caratterizzazione dei pigmenti del vino. La concentrazione dei pigmenti, infatti, è direttamente proporzionale ai valori di assorbanza secondo la legge di Lambert Beer, DETERMINAZIONE DEL COLORE DEL VINO
  28. 28. 27 quindi, variando la concentrazione del pigmento varierà anche la luce assorbita e quindi la luminosità, l’intensità e la trama del colore. 6. CHIMICA DEL VINO Un importante parametro per il vino rosso è il colore che dipende, su tutto, dalla composizione fenolica e particolarmente dalla presenza di antocianine [39], In particolare i polifenoli, hanno una forte influenza sulla qualità del vino [40], la composizione polifenolica del vino dipende dalla qualità della vite [41]. 6.1 Polifenoli Le sostanze fenoliche sono una famiglia numerosa ed eterogenea caratterizzata dalla presenza dell'anello aromatico del benzene legato ad uno o più gruppi funzionali ossidrilici (-OH). I polifenoli sono i composti responsabili delle differenze fra i vini bianchi e i vini rossi, in particolare del colore e del gusto di questi ultimi; presentano proprietà battericide, antiossidanti, protettive nei riguardi delle malattie cardiovascolari [42]. La composizione e la concentrazione delle sostanze fenoliche nel vino dipende dal tipo di uva, dai processi di vinificazione utilizzati e dall’insieme delle reazioni chimiche che avvengono durante l’invecchiamento [43]. Sono considerati i principali composti responsabili dell’imbrunimento dei vini durante la conservazione in bottiglia diventando substrato di una serie di reazioni enzimatiche e non enzimatiche [44]. Contribuiscono inoltre alla formazione di alcune delle più importanti proprietà sensoriali del vino, colore aroma e astringenza [45]. 6.2 Biosintesi La sintesi dei polifenoli avviene nella buccia partendo dagli zuccheri, i quali formano i composti fenolici attraverso due vie biosintetiche: la via dell’acetato e la via attraverso la formazione dell’acido shikimico (figura 12). Date le dimensioni delle loro molecole, essi non CHIMICA DEL VINO
  29. 29. 28 vengono traslocati nella pianta. Tutte le pratiche colturali che stimolano la vigoria della pianta non sono favorevoli all’accumulo di sostanze coloranti, poichè rallentano i processi di maturazione, dirottando i prodotti della fotosintesi verso la sintesi proteica piuttosto che verso quella degli zuccheri [46]. Figura 12 via dell'acido shikimico I flavonoidi posseggono uno scheletro C6-C3-C6, composto da una unità C6 (anello A) e da una unità C6-C3 (anello B e atomi di carbonio 2, 3 e 4). L’origine degli atomi di carbonio all’interno dello scheletro base è da attribuire a due diverse vie biosintetiche. L’anello A deriva dalla condensazione testa-coda di 3 unità acetato, mentre Figura 13 Struttura flavonoide CHIMICA DEL VINO
  30. 30. 29 l’anello B, con gli atomi di carbonio 2, 3, e 4, viene formato da un derivato dell’acido cinnamico. L’enzima chiave nella biosintesi dei flavonoidi catalizza la formazione dello scheletro C15 dei flavonoidi a partire da malonil-CoA e p-cumaroil-CoA (derivato attivato dell’acido p-cumarico). La maggior parte dei composti fenolici derivano dalla fenilalanina mediante la via fenilalanina ammoniaca liasi (PAL). I precursori dei flavonoidi sono acetil- CoA e CO2 che, mediante una reazione catalizzata da acetil-CoA carbossilasi (ACC) forma il malonil-CoA, mentre il p-cumaroil-CoA e gli analoghi esteri idrossicinnamici del CoA vengono forniti dal metabolismo fenilpropanoidico. L’enzima chiave di questo primo step nella biosintesi dei flavonoidi è stato chiamato, in un primo tempo, flavanone sintasi (FS) a causa della formazione, come prodotto di reazione, del flavanone naringenina. Questo è però il prodotto finale in quanto il primo è un calcone e pertanto, la calcone sintasi (CHS) è l’enzima chiave nella biosintesi dei flavonoidi [47] e la calcone isomerasi (CHI) catalizza la ciclizzazione del calcone in maniera stereospecifica con conseguente formazione del flavanone [48]. Questo enzima catalizza la condensazione in più stadi di tre unità acetato, derivanti da malonil-CoA, con il p-cumaroil-CoA, con conseguente formazione di un calcone, 4,2’,4’,6’-tetraidrossicalcone, dal quale si originano tutte le strutture dei flavonoidi. La CHS, in cooperazione con una riduttasi NADPH dipendente, la polichetide riduttasi (PKR), catalizza anche la formazione del 4,2’,4’-triidrossicalcone (6’-deossicalcone = isoliquiritigetina) e del corrispondente 5-deossiflavanone (liquiritigetina), sempre utilizzando malonilCoA e p-cumaroil-CoA. Sia il tetraidrossicalcone che il 6’-deossicalcone possono essere utilizzati come precursori diretti nella sintesi degli auroni. Negli stadi successivi della biosintesi, calconi, flavanoni, diidroflavonoli e flavan-3,4-dioli fungono da precursori nella biosintesi degli antociani, mentre i pathways che portano alla formazione di flavoni e flavonoli rappresentano delle ramificazioni degli stadi iniziali della biosintesi dei flavonoidi. La tipica struttura dei flavonoidi si forma in seguito a una conversione stereospecifica del CHIMICA DEL VINO
  31. 31. 30 calcone a 2S-flavanone (naringenina, liquiritigetina), una reazione catalizzata dall’enzima CHI. Il flavanone rappresenta uno dei principali punti di ramificazione nella biosintesi dei flavonoidi. La naringenina (un 5-idrossiflavanone) funge da intermedio per la biosintesi di isoflavoni, flavoni, diidroflavonoli e flavan-4-oli. La liquiritigenina (un 5-deossiflavanone) funge da precursore nel pathway degli isoflavoni. L’idrossilazione del flavanone sul C3 porta alla formazione dei diidroflavonoli, una reazione catalizzata dalla flavanone-3-idrossilasi (FHT), che è una diossigenasi 2-ossiglutarato-dipendente. I diidroflavonoli sono i substrati diretti nella sintesi dei flavonoli, catalizzata da una flavonolo sintasi (FLS), ancora una diossigenasi 2-ossiglutarato dipendente, e dei flavan-3,4-dioli (leucoantocianidine), nonchè intermedi nella formazione di catechine (flavan-3-oli), proantocianidine (dimeri ed oligomeri di flavan-3-oli) e antocianidine. La riduzione stereospecifica in posizione 4 dei diidroflavonoli, catalizzata da una diidroflavonolo-4-riduttasi (DFR) con NADPH come cofattore, porta alla formazione delle leucoantocianidine. L’introduzione di un doppio legame da parte di una diossigenasi tra il C2 ed il C3 della leucoantocianidina porta alla formazione del, il 2-flaven-3,4-cis-diolo, che può isomerizzare a formare un composto termodinamicamente più stabile, il 3- flaven-2,3-diolo, che probabilmente si disidrata spontaneamente formando l’antocianidina. La glicosilazione in posizione 3 dell’antocianidina, o di un suo intermedio, dovrebbe essere parte integrante della sequenza completa di reazioni, in quanto le comuni antocianidine sono instabili nelle normali condizioni fisiologiche della cellula vegetale. Agli enzimi finora citati vanno aggiunti numerosi altri enzimi, i quali catalizzano delle reazioni che portano a una modificazione dello scheletro base dei flavonoidi: reazioni di idrossilazione, glicosilazione, acilazione, importanti nel conferire caratteristiche di stabilità e idrofilicità alle molecole, mentre reazioni di metilazione e prenilazione, conferiscono ai flavonoidi caratteristiche di lipofilicità ed attività antimicrobica (figura 14). CHIMICA DEL VINO
  32. 32. 31 Figura 14 La via generale di biosintesi dei fenoli in V. vinifera porta alla produzione di stilbeni (C6-C2-C6) e flavonoidi (C6-C3-C6). Per ciascun enzima, il numero di copie geniche è riportato in parentesi. In grassetto sono indicati i seguenti enzimi coinvolti nella via biosintetica: PAL, fenilalanina ammonio-liasi; C4H, cinnamato 4-idrossilasi; 4CL, 4-cumarato-CoA ligasi; CHS, calcone sintasi; StSy, stilbene sintasi; RSGT, resveratrolo glucosiltransferasi; CHI, calcone isomerasi; F3H, flavanone 3-idrossilasi; F3'H, flavonoide 3'- idrossilasi; F3'5'H, flavonoide 3',5'-idrossilasi; DFR, diidroflavonolo 4-reduttasi; FLS, flavonolo sintasi; LDOX, leucoantocianidina diossigenasi; LAR, leucoantocianidina reduttasi; ANR, antocianidina reduttasi; UFGT, UDP-glucosio: flavonoide 3-O-glucosiltransferasi; OMT, O-metiltransferasi; ACCase, acetil-CoA carbossilasi. PA si riferisce alle proantocianidine. Le reazioni enzimatiche che non hanno conferma sperimentale sono state contrassegnate con un asterisco (*). La maggior parte dei geni sono stati organizzati in grandi (PAL, F3'5'H) o piccoli (CHS, F3H, FLS, LAR) famiglie di geni, il resto costituito da geni a singola copia (C4H, 4CL, CHI, F3'H, DFR, LDOX, ANR, UFGT). La maggior parte di queste copie, così come la maggior parte dei geni PAL, sono raggruppati in LG (Linkage Group) 16. Nell’uva i tre enzimi a monte sono codificati da geni multi-copia [49]: sono state trovate tre copie di CHS (CHS1, CHS2, e CHS3), due copie di CHI (CHI1 e CHI2) , e due copie di F3h CHIMICA DEL VINO
  33. 33. 32 (F3h1 e F3h2) [50], dove il numero TC rappresenta un assemblaggio della sequenza consenso in un espresso tag (EST). L'intensa correlazione tra la trascrizione di CHS2 e la biosintesi dei flavonoli è in accordo con il principio secondo il quale cDNA di CHS2 è stato prima isolato come UV-B CHS inducibile e che l'esposizione alla luce del sole induce fortemente l’accumulo di flavoinoidi nella buccia dell'uva [51]. Nei vigneti settentrionali i vini ottenuti in annate meno soleggiate, hanno evidenziato carenza dal punto di vista cromatico [52]. E’ stato dimostrato che i flavonoli forniscono resistenza alla luce e radical-scavenging di piante superiori [53]. L'espressione di CHS3, glutatione S-transferasi (GST), UFGT, e caffeoyl metil transferasi (CaOMT), per la biosintesi di antocianidine, è stata costantemente associata al colore dei tessuti della bacca dai risultati delle analisi di sottrazione e analisi di microarray di oligonucleotidi di uva rossa e bianca [54]. La biosintesi dei flavonoidi è controllato da tre tipi di fattori trascrizionali: R2R3 MYB, MYC e WD40 [55]. Per la biosintesi delle antocianine sono stati trovati VvmybA1 [56], VvmybA2 [57] e VvMYBPA1 [58]. 6.3 Classificazione I composti fenolici dei vini sono raggruppabili in due classi principali: acidi fenolici (non flavonoidi) ed i flavonoidi. Queste due classi si differenziano, fondamentalmente, perché all’interno della struttura molecolare dei primi vi è un solo anello aromatico, mentre in quella dei flavonoidi ve ne sono due collegati da una catena alifatica con tre centri carbonio dei quali uno ossigenato. I composti fenolici rappresentano una delle principali classi di metaboliti secondari dell’uva; sono composti legati principalmente alla varietà non coinvolti direttamente nelle principali funzioni fisiologiche delle piante, anche se dal punto di vista quantitativo possono essere influenzati da fattori climatici e ambientali [59][60]. CHIMICA DEL VINO
  34. 34. 33 I flavonoidi comprendono le sostanze coloranti dell’uva localizzate nella buccia: gli antociani, che sono presenti nei vitigni a bacca nera e sono i pigmenti di colore rosso o blu, e i flavonoli, i pigmenti di colore giallo che sono presenti in tutte le uve bianche e nere, in piccole concentrazioni. I flavonoidi comprendono anche i tannini, che derivano dai flavanoli. I non flavonoidi presenti nell’uva sono di due tipi: gli acidi benzoici (per esempio, acido gallico e acido catechico), e gli acidi cinnamici (per esempio acido caffeico e acido cumarico). Questi ultimi possono combinarsi con gli antociani e con l’acido tartarico, formando polifenoli condensati (polimerizzazione). Il gruppo costituente comune a questa ampia classe di composti è il fenolo; esso è una sostanza antiossidante in virtù della sua struttura con elettroni delocalizzati [61]. Questi polifenoli vegetali possono funzionare da agenti riducenti, da antiossidanti donatori di idrogeno grazie al loro potenziale redox, da chelanti di metalli e come quenchers (spegnitori dell’ossigeno singoletto). Complessando gli ioni ferro i flavonoidi pongono fine alla reazione di Fenton guidata dal radicale superossido [62]. Altra importante attività svolta da alcuni flavonoidi è rappresentata dal complessamento anche del rame [63]. Riducendo il radicale tocoferolo i flavonoidi contribuiscono alla rigenerazione dello stesso. Polifenoli Flavonoidi Tannini Antocianine Flavonoli Non Flavonoidi A. Idrossicinnamici A. Idrossibenzoici CHIMICA DEL VINO
  35. 35. 34 6.4 Non flavonoidi Molti composti non flavonoidi presenti nell’uva e nel vino sono acidi fenolici, che si suddividono in due famiglie, quella degli acidi idrossibenzoici ed idrossicinnamici, più altri derivati fenolici come gli stilbeni. 6.4.1. Acidi fenolici e loro derivati Nelle varietà di uve rosse, la concentrazione degli acidi fenolici è superiore sia nella polpa che nel mosto, dove gli acidi benzoici e cinnammici sono i predominanti, rispetto alle uve bianche [64]. Sono distribuiti nella buccia e nella polpa dell’acino dove sono presenti in quantità nettamente inferiore rispetto agli antociani. Sono i fenoli più semplici, vengono distinti in acidi benzoici e acidi cinnamici. 6.4.2. Acidi benzoici Le uve ed i vini contengono, in concentrazione variabile a seconda dei vini rossi o bianchi, sette acidi benzoici (C6-C1). Essi si differenziano per il grado e la natura dei sostituenti dell’anello benzenico e vengono liberati dall’uva nella quale si trovano o sotto forma di eterosidi per idrolisi acida o sotto forma di esteri liberati per idrolisi alcalina. Nei vini rossi si trovano forme libere derivanti da degradazione di antociani sotto l’azione del calore [65]. 6.4.3. Gli acidi idrossicinnamiltartarici (HCTA) Oltre agli acidi benzoici sono presenti anche acidi fenolici cinnamici (C6-C3). Essi vengono esterificati da acido tartarico [66] o come eterosidi del glucosio. Gli esteri tartarici degli acidi cinnamici sono gli acidi fenolici più importanti delle uve sia bianche che rosse [67]. Questi acidi si differenziano in para-cumarico, caffeico e ferulico (cis o trans), in base ai sostituenti dell’anello benzenico (figura 15). Nelle uve CHIMICA DEL VINO
  36. 36. 35 sono presenti sia nelle bucce che nelle polpe e oltre che esterificati possono essere in misura minore glicosilati [68]. Figura 15 I tenori di HCTA nell’uva possono variare in prossimità della maturazione, però la loro composizione relativa è caratteristica della varietà [60]. L’acido caffeil tartarico risulta essere il composto più abbondante nel mosto, mentre nelle bucce, a seconda della varietà, può essere più abbondante l’acido trans-p-cumaril tartarico, mentre l’acido feruril tartarico è in generale sempre presente in misura minore sia nelle bucce che nel mosto [69]. L’incremento degli HCTA avviene nei giovani frutti sino a pochi giorni dopo l’inizio dell’invaiatura, poi decrescono velocemente con un nuovo piccolo incremento in corrispondenza della diminuzione di accumulo degli zuccheri. Si è inoltre osservato che l’acido caffeil tartarico si riduce rapidamente durante la normale preparazione del mosto, in quanto viene trasformato in acido 2-S-glutationil caffeil tartarico a opera di un’ossidazione enzimatica. I composti idrossicinnamici sono composti importanti per i loro effetti sulla digeribilità dei cibi e sull’attività anti microbica, il gusto amaro, la loro azione anti-tiamina, anti-mutagena e anticancerogena, nonchè per il loro utilizzo per scopi terapeutici e farmacologici [67]. E’ stato dimostrato che gli HCTA e gli acidi fenolici sono incolori ma possono assumere colorazione gialla in seguito all’ossidazione: sono infatti responsabili degli imbrunimenti dei mosti causati da ossidazione enzimatica in quanto i substrati ideali delle polifenolossidasi (PPO) [70]. Sono sia inodori che incolori ma assumono CHIMICA DEL VINO
  37. 37. 36 importanza in quanto precursori di fenoli volatili olfattivamente attivi [71]. La degradazione di questi acidi può dare origine a 4-etil-fenolo e 4-etil-guaiaciolo derivanti alla riduzione e dercarbossilazione dell’acido p-cumarico e dell’acido ferrulico [72]. 6.4.4. Stilbeni e derivati Fra questi composti, l’isomero trans del resveratrolo, il 3,5,4’- triidrossistilbene, viene prodotto dalla vite in risposta all’attacco di parassiti fungini [73]. La concentrazione di resveratrolo nel vino varia: ad esempio i vini rossi contengono tra 0,2 e 5,8 mg / L a seconda della varietà dell’uva, mentre il vino bianco contiene 0,68 mg/L [74]. I vini rossi contengono sei volte più trans-resveratrolo dei vini bianchi, mentre i vini bianchi hanno un elevato concentrazioni di cis-resveratrolo [75]. 6.5 I flavonoidi I flavonoidi sono i più comuni composti fenolici delle piante, abbondanti nei fiori e nei frutti attraggono gli impollinatori e i dispersori di semi, ma sono pure coinvolti nella risposta agli UV e nella resistenza alle malattie [76]. Essi contribuiscono inoltre alla salute dell’uomo per la loro azione antiossidante [77]. In particolare, i flavonoidi più abbondanti nelle cultivar a bacca rossa sono i flavanoli e gli antociani; i primi si accumulano soprattutto nei semi mentre i secondi si trovano particolarmente nella buccia [78]. Sono pigmenti di colore giallo composti da due anelli benzenici uniti per mezzo di un eterociclo ossigenato, derivante sia dal nucleo 2-fenil cromone (flavoni e flavonoli), sia dal nuceo 2-fenil cromanone (flavanoni e flavanonoli) [68]. I flavonoidi costituiscono una Figura 16 CHIMICA DEL VINO
  38. 38. 37 famiglia relativamente eterogenea di molecole aromatiche che sono derivati da Phe e malonil- coenzima A. Questi composti includono sei sottogruppi principali che si trovano nella maggior parte delle piante superiori: calconi, flavoni, flavonoli, flavandioli, antociani e tannini condensati (o proantocianidine). La struttura chimica di questi composti, presenti in tutte le parti della pianta, è basata su uno scheletro C15 con un anello cromonico (C) legato a un secondo anello aromatico (B) in posizione 2, 3 o 4. In alcuni casi l’anello C può presentarsi in una forma isomerica aperta (calconi) oppure viene sostituito da un anello a 5 atomi di carbonio (auroni). I vari sottogruppi di flavonoidi vengono classificati in base allo stato di ossidazione dell’anello eterociclico ed alla posizione dell’anello B. Molti di questi hanno l’anello B in posizione 2 sull’anello eterociclo (flavanoni, flavoni, flavonoli ed antocianine), negli isoflavonoidi l’anello B è in posizione 3 mentre nelle 4-fenilcumarine (neoflavonoidi) l’anello B è in posizione 4. Esistono, infine, delle strutture oligomeriche, quali i biflavonoidi [(C6-C3-C6)2], come le proantocianidine [(C6-C3-C6)n]. 6.5.1. Flavonoli I flavonoli si distinguono dagli antociani per la natura dell’anello centrale ossigenato che si può considerare derivato dal γ-pirone [79] e che ha quindi un gruppo carbonilico; In base ai sostituenti dell’anello laterale si differenziano in quercetina, miricetina e campferolo (figura 18). La miricetina è Figura 17 Struttura flavonoide Figura 18 Struttura flavonoli CHIMICA DEL VINO
  39. 39. 38 presente prevalentemente nelle uve rosse e in tracce in quelle bianche [80]. Nell’uva sono rilevabili principalmente le forme eterosidiche, in particolare la quercetina, la miricetina e il campferolo nelle forme di glucosidi e di glucuronidi, anche se sono spesso presenti altri flavonoli minori [60]. L’importanza dei flavonoli è dovuta alla loro influenza sul colore data dalla co-pigmentazione con gli antociani è stata dimostrata nei vini rossi e nella frutta [81]. Svolgono ruoli importanti nel colore e nella qualità del vino con benefici per la salute [82]. 6.5.2. Flavanoli Presentano l’eterociclo ossigenato del pirano, e le molecole di questa famiglia principalmente presenti nelle uve sono le catechine e i leucoantociani, che in soluzione acquosa sono incolore e insapore. Nei vini sono la loro presenza è così importante perché i tannini condensati sono dei polimeri delle catechine e leucoantociani, che sono tra le sostanze polifenoliche più facilmente ossidabili. Catechine: Appartengono alla famiglia dei 3-flavanoli. Si trovano nella parte solida dell’uva (buccia, semi e steli) in forma monomerica o polimerica. Le unità fondamentali di tali composti sono quattro monomeri: catechina, epicatechina, gallocatechina ed epigallocatechina. Sia le forme monomere che quelle parzialmente condensate subiscono facili polimerizzazioni mediante riscaldamento in ambiente acido, con formazione di flobafeni che sono insolubili in acqua e possiedono un colore arancio-bruno. Leucoantociani: Chimicamente chiamati 3,4-flavandioli che se riscaldate in ambiente acido subiscono condensazione producendo antociani. Nel vino, lo studio dei leucoantociani assume una notevole importanza, poichè le forme condensate o polimerizzate di queste molecole formano la parte più importante dei tannini [79]. CHIMICA DEL VINO
  40. 40. 39 6.6 Gli antociani Gli antociani sono pigmenti idrosolubili localizzati nei vacuoli delle bucce dell’uva, ai cui frutti impartiscono il colore che, a seconda della loro quantità e del pH, può essere verde- giallo, rosa, rosso, rosso-violetto, rosso-nero e blu-nero. Questi pigmenti sono gli unici polifenoli che possiedono la capacità di assorbire la luce sia nell’ultravioletto che in tutta la gamma del visibile (dal giallo-arancio al verde-bluastro) [83]. Localizzati essenzialmente nelle bucce si riscontrano anche in altri tessuti come foglie, germogli e radici, ma generalmente non sono visibili se non in foglie in fase senescente o in germogli in rapida crescita o come risposta ad agenti patogeni [84]. La molecola antocianica è costituita da due anelli benzenici uniti per mezzo di un eterociclo ossigenato, insaturo e dotato di una carica positiva, lo ione flavilio, che deriva dal fenil-2-benzopirilio [78]; essi sono quindi caratterizzati dallo ione pirilio e dal gruppo flavilio [79]. Figura 19 Antocianidine L’uva di Vitis vinifera contiene antociani monoglucosidi e solo raramente tracce di antociani diglucosidi. Le antocianidine del genere Vitis sono di 5 tipi: Cianidina, Delfinidina, Malvidina, Peonidina e Petunidina [46] che si differenziano tra di loro per i sostituenti dell’anello laterale (OH e OCH3). Come altre famiglie di fenoli, gli antociani non esistono liberi in natura ma legati a vari zuccheri che possono essere esosi o pentosi (glucosidi). Le CHIMICA DEL VINO
  41. 41. 40 antocianine (zucchero + aglicone) possono così essere scisse per idrolisi acida in uno zucchero e in antocianidine (aglicone) [79]. Nella forma di agliconi (antocianidine) queste molecole sono meno stabili che in forma eterosidica (antocianine) [68]. Nelle uve di Vitis vinifera sono state identificate le antocianine monoglucosilate (nella forma di 3-O- monoglucosidi) ed i loro derivati acilati con l’acido para-cumarico, l’acido acetico e, solo nel caso della malvidina, l’acido caffeico. La presenza di composti diglucosidi (una seconda molecola di glucosio è legata all’ossidrile sul carbonio in posizione 5) è riscontrabile nelle uve di alcune specie di Vitis non vinifera (V. riparia e V. rupestris), ed essendo un carattere genetico che si trasmette in linea dominante, si ritrova anche negli ibridi di prima generazione derivanti da un incrocio fra V. vinifera [86]. Questo spiega la presenza di antociani diglucosidi negli “ibridi produttori diretti” [87]. Anche la pelargonidina diglicoside è stata rilevata in tali ibridi [88]. Le antocianidine sono l'unico gruppo cationico tra i flavonoidi; ciò le rende uniche per caratteristiche chimiche. L'anello centrale è chiamato ione pirilio, ma poiché appartiene al gruppo dei flavonoidi è meglio conosciuto come ione flavilio. Il catione ossonio coinvolto è stabilizzato per risonanza della carica. Questa delocalizzazione è descritta dalle formule tautomeriche di Ingold, che coinvolgono gli ossigeni in posizione 2, 4 e 4’ (figura 20). Figura 20 CHIMICA DEL VINO
  42. 42. 41 La struttura del catione flavilio si può considerare un ibrido di risonanza. Tuttavia, poiché l’ossigeno ha una minor tendenza del carbonio ad assumere una carica positiva, è probabile che il contributo delle strutture (c) e (d) in figura 21 sia superiore. Figura 21 L'antociano (o antocianina) è un'antocianidina sulla quale è legata, all'ossidrile in posizione 3, uno zucchero. Si parla sempre di antociani e non di antocianidine perché tali molecole si trovano nel vino, molto più abbondantemente e frequentemente glicosilate, cioè come eterosidi. Il legame formato è del tipo C-O-C tra carboni idrossilati. Oltre alla posizione 3, le antocianidine possono essere glicosilate in posizione 5 o 7, o più raramente in due di queste. Per quanto riguarda lo zucchero, questo è con maggior incidenza D-glucosio, talvolta si può ritrovare L-ramnosio, L-arabinosio o D-galattosio. Il carbonio dello zucchero coinvolto è sempre quello β-anomerico (figura 21). Figura 22 CHIMICA DEL VINO
  43. 43. 42 I flavonoidi non glicosilati, cioè liberi dallo zucchero sono anche detti agliconi. La glicosilazione conferisce agli antociani maggiore solubilità in acqua e rafforza la loro stabilità contro l’ossidazione enzimatica. L’idrolisi acida restituisce l’aglicone e lo zucchero. Talvolta lo zucchero legato all’aglicone si trova acilato con acetile o con un derivato dell’acido cinnamico. 6.6.1. Proprietà dei fenoli La sostituzione di un idrogeno del benzene con un idrossile conduce a un fenolo che reagisce con i reattivi elettrofili presentando un carattere acido debole. La delocalizzazione rende molto più acido l'idrogeno fenolico di uno alcolico (pKa 9,9 contro 16-18), e rende le posizioni orto e para più reattive alla sostituzione elettrofila. Figura 23 Strutture di risonanza fenolo. Inoltre la delocalizzazione elettronica dei tre doppietti del ciclo e dei due dell’ossigeno e la loro coniugazione portano a uno spostamento elettronico (effetto mesomero) che, nei casi limite, porta alla localizzazione di una carica positiva sull’ossigeno e di una carica negativa su uno dei carboni del ciclo. E’ pertanto possibile che questi composti attivino reazioni di sostituzione elettrofila o nucleofila a seconda della disposizione degli OH. Gli antociani ed i tannini condensati possiedono un ciclo A e B con eccesso di carica negativa e possono reagire con composti elettrofili. La colorazione che l’antociano assume in soluzione dipende dalla composizione del mezzo (pH, SO2), dalla struttura molecolare del composto, dalla copigmentazione con altre sostanze presenti. La sostituzione dell’anello B causa uno CHIMICA DEL VINO
  44. 44. 43 spostamento batocromico della lunghezza d’onda del massimo assorbimento (verso il colore malva), mentre la glicosilazione e l’acilazione spostano il colore in senso inverso (verso l’arancio). Gli altri polifenoli presenti in soluzione possono copigmentare modificando il colore [68]. 6.6.2. Antociani, pH e SO2 I colori derivanti dagli antociani sono la risultante degli equilibri di quattro tipi di strutture; catione flavilio, base quinoidale, pseudobase carbinolo e calconi. Le quantità di queste strutture in equilibrio sono molteplici e dipendono dal pH e dalla struttura degli antociani [89]. Gli antociani cambiano facilmente il loro colore a seconda del pH: rossi in mezzo acido, sono blu in mezzo neutro o alcalino, e gialli in ambiente fortemente alcalino. Questa variazione del colore è indice di una variazione della struttura molecolare. A questo proposito, il comportamento degli antociani varia a seconda della sostituzione sul carbonio in posizione 3 [79]. Le soluzioni acide sono di color rosso e si decolorano all’aumentare di pH. La massima decolorazione si osserva per pH compresi tra 3,2 e 3,5. il colore varia dal malva al blu per pH maggiori a 4. A un pH di circa 3 o inferiore, l'antocianina è arancione o rosso ed esiste come catione flavilio [90] (figura24). CHIMICA DEL VINO
  45. 45. 44 Figura 24 L'esistenza di almeno un gruppo OH libero è necessario per produrre i cambiamenti strutturali che conducono a variazioni di colore. Il catione flavilio, che rappresenta la forma dominante in equilibrio in soluzioni acquose fortemente acide, di color rosso possiede un deficit elettronico; a seconda della posizione della carica positiva, sono possibili sei formule limite di equilibrio. La base chinonica, di color blu, presenta una funzione chetonica aromatica, formata a partire dagli OH fenolici. Sono possibili tre formule limite derivanti dai cationi flavilio corrispondenti che tuttavia non sono in equilibrio di mesomeria [91]. La base carbinolo incolore può essere caratterizzata da una funzione alcolica nelle posizioni 2 e 4. I calconi di colore giallo pallido derivanti dalle strutture precedenti, dopo l’apertura dell’eterociclo possono presentare la funzione chetonica in posizione 2 o 4 e possono esistere sotto due forme cis e trans. Il catione flavilio è interessato da due tipi di reazione: una di equilibrio acido-base e una di idratazione [92]. CHIMICA DEL VINO
  46. 46. 45 La carica positiva è delocalizzata attraverso tutte le frazioni pirilio, sebbene gli atomi di carbonio 2 e 4 siano i più carichi positivamente [93]. La relativa facilità di deprotonazione dei due gruppi OH nelle posizioni 4’ e 7 contribuisce al cambiamento di colore degli antociani. Uno di questi ossidrili perde un protone a pH ~ 4, producendo le basi quinonoidali AH che mostrano una deviazione cromatica verso lunghezze d'onda più lunghe rispetto al catione flavilio (AH2). A pH vicino alla neutralità, si verifica una seconda deprotonazione che porta alla formazione delle basi quinonoidali anioniche (A- ), con un altro spostamento verso il blu nello spettro di assorbimento. Inoltre, il catione flavilio è suscettibile per attacco nucleofilo nelle posizioni di carica-difettosi 2 e / o 4, come evidente dalla forte densità elettronica. Quando in un ambiente acquoso, le molecole di acqua, disponibili in gran quantità, si aggiungono alla forma flavilio a valori di pH superiori 1,5-2,0, ne consegue una perdita di colore dovuta alla formazione dell'addotto emichetale incolore (BH2) attraverso un lento pseudo equilibrio acido-base. Questo può eventualmente essere seguito da una apertura dell’anello che porta alla formazione dei retrocalconi (CE e CZ), che sono anch’essi quasi incolori [94]. Figura 24 Flavonoide CHIMICA DEL VINO
  47. 47. 46 Figura 25. Antociani equilibri in soluzione acquosa e le corrispondenti trasformazioni strutturali. AH2 rappresenta il catione flavilio che predomina a valori di pH acido; AH rappresenta le due basi quinoidali tautomeriche; A raffigura le basi anioniche quinonoidali che appaiono in soluzioni alcaline; BH2 è l’addotto emichetale incolore; CE e CZ sono isomeri dei retrocalconi. Questa perdita di colore può essere invertita da una semplice riacidificazione con recupero completo della forma colorata del catione flavilio. La reazione di transfert del protone è facilitata e l’equilibrio rosso-malva si sposta a pH più bassi. L’idratazione invece è più difficile, per cui la decolorazione delle forme rosse avviene a pH leggermente più elevati. Per valori di pH del vino (pH 3,5) le forme meno colorate rappresentate dalle basi quinoidali e un insieme di complessi neutrali e anionici rappresentano la forma predominante [95]. Fra pH 3 e CHIMICA DEL VINO
  48. 48. 47 4, il colore delle soluzione contenenti una miscela di antociani è più rosso e più malva di quello della malvina, la natura della sostituzione dell’anello B è all’origine di queste modifiche. È così possibile calcolare la percentuale delle diverse forme degli antociani in funzione del pH, in particolare dei vini compresi tra 3 e 4 (figura 26). Figura 26 In vitro, soluzioni acquose di antocianine, anche tenute in condizioni fisico-chimiche (temperatura, pH, luce, ossigeno) simili a quelli presenti nei vacuoli vegetali, tendono a perdere la loro colorazione vivace mediante formazione di specie incolori o mediante degradazione che porta alla scissione irreversibile della molecola [96]. Tuttavia, nella pianta, raramente si ritrovano le forme incolori BH2, CE, e la CZ e i colori durano per diversi giorni o addirittura settimane, indicando l'esistenza di meccanismi vacuolari che stabilizzano le specie colorate. Inoltre, la stessa antocianina può essere trovata in fiori di diverse tinte, un fatto che indica l'esistenza di diverse interazioni del pigmento con l'ambiente cellulare. Tra i meccanismi stabilizzatori trovati nel mondo vegetale, i più diffusi sono copigmentazione e complessazione con metalli o anche combinazioni dei due [97]. Il primo è risultato essere presente in alcuni fiori e il suo comportamento in soluzioni modello è stato oggetto di studi approfonditi [98], mentre il secondo dovrebbe avvenire tra tutte le antocianine poichè possiedono un gruppo catecolo nel loro β-ring e piccoli cationi metallici bivalenti e trivalenti [99]. In presenza di biossido di zolfo, le soluzioni degli antociani sono fortemente decolorate. CHIMICA DEL VINO
  49. 49. 48 A pH 3,2 il 96 % dell’ acido solforoso si trova sottoforma di anione HSO- che è in grado di reagire con il catione flavilio sul carbonio 2 e, in analogia alla reazione di idratazione, il prodotto è incolore [100]. L’eccesso di bisolfito, inoltre evidenzia i pigmenti sensibili allo sbiancamento che risultano importanti nei vini invecchiati dove la concentrazione di antocianine è bassa [101]. 6.6.3. Degradazione di antociani Le molecole degli antociani non sono molto stabili, il loro tenore infatti diminuisce in modo sensibile durante i primi mesi di affinamento e praticamente si annulla nel giro di qualche anno pur restando il vino di colore rosso. Questa diminuzione è dovuta sia alla combinazione degli antociani con diversi composti presenti nel vino, sia alle reazioni di degradazione. La stabilità degli antociani e la velocità di degradazione sono notevolmente influenzate e accelerate dalla temperatura [51]. La stabilità termica degli antociani varia con la temperatura e il pH. Anche la presenza di ossigeno e di interazioni con altri componenti, come gli zuccheri e l’acido ascorbico, influenza la stabilità degli antociani. La principale causa di perdita di colore sembra essere correlata all’idrolisi degli antociani dovuta alla scomparsa del colore rosso la cui velocità è direttamente proporzionale a quella di formazione dello zucchero. Il calore provoca, agli antociani che si trovano a pH 2,0-4,0, idrolisi dei legami glicosidici che producono calconi e, successivamente, alfa-dichetoni [102]. La rapida distruzione degli antociani a temperature più elevate potrebbe essere dovuta a idrolisi della struttura 3- glicoside, che ha un effetto protettivo in antociani instabili o all'idrolisi dell'anello pirilio determinato nella produzione di calcone, che sono responsabili del colore marrone sviluppato nel cibo contenente antociani [103]. L'aumento della temperatura accelera la distruzione degli antociani, che comporta la perdita di colore che non riprende in nessun caso il suo valore di partenza. Il pH ha una grande influenza sulla stabilità del pigmento antocianina, sia in presenza che in assenza di luce, mostrando più stabilità a pH 5,0 e 6,0 rispetto a pH 4,0 [104]. CHIMICA DEL VINO
  50. 50. 49 6.7 Tannini Sono sostanze in grado di originare combinazioni stabili con le proteine e con altri polimeri vegetali; reagiscono con le glicoproteine della saliva determinando la sensazione di astringenza. Sono molecole fenoliche voluminose derivanti da polimerizzazione di molecole monomeriche contenenti funzioni fenoliche e la cui configurazione spaziale è correlata con la loro reattività [85]. I principali legami tra proteine e tannini sono di tipo idrogeno o idrofobico, questi legami sono influenzati dalla concentrazione relativa di tannini e proteine e da fattori esterni come pH, tempo di reazione e temperatura [68]. Un ruolo fondamentale è svolto dalla natura della proteine, le quali, se ricche in prolina, hanno una eccellente affinità [105]. Possono essere presenti sia nei vacuoli delle cellule esterne, che essere legati alla membrana fosfolipidica o integrati nella parete celluloso-pectica; per cui sono localizzati non solo all’interno delle cellule ma anche esternamente facendo parte della parete cellulare. I tannini tendono a polimerizzare determinando maggiore intensità colorante mediante copigmentazione, maggior stabilità del vino, maggiore morbidezza e volume in bocca e maggiori aromi di fruttato [68]. I tannini si distinguono in idrolizzabili o gallici, di cui fanno parte gallotannini ed ellagitannini, e in tannini condensati o catechici. 6.7.1. Tannini condensati Chiamati anche tannini catechinici in quanto sono polimeri più o meno complessi delle catechine (figura 28), sono presenti in vari tessuti vegetali di vite quali legno, foglie e la bacca [106] e formano polimeri i cui i principali monomeri presenti sono: (+)-catechina e il suo isomero, (-)-epicatechina e, in misura minore, l'estere gallico della (-)-epicatechina e (-)-epicatechina 3-gallato [107] (figura 29). Figura 27 CHIMICA DEL VINO
  51. 51. 50 Figura 28 Gli stereoisomeri seppur più stabili dei due carboni asimmetrici dell’eterociclo ossigenato, se sottoposti a calore, liberano carbocationi instabili in grado di trasformarsi in proantocianidine mediante la reazione di Bate-Smith [85] (figura 30). Figura 29 CHIMICA DEL VINO
  52. 52. 51 Nei vinaccioli è stata comunque riscontrata la presenza della (-)-epicatechina gallato (l’acido gallico è esterificato sul carbonio C3) anche se in piccole quantità [108]. Nell’uva sono state riscontrate proantocianidine dimere, trimere, oligomere e polimere (figura 31). I polimeri composti da più di tre molecole, le procianidine, vengono considerati tannini condensati e sono in grado di influenzare il colore e il gusto del vino [109]. Anche il fatto che le bucce siano fresche o già fermentate ha influenza sul grado di polimerizzazione dei tannini presenti nell'estratto, in particolare queste ultime presentano tannini più polimerizzati [110]. Le proantocianidine oligomere (tannini condensati) hanno colorazione gialla dorata, che si sposta verso il rosso aumentando il grado di polimerizzazione. 6.7.2.Tannini idrolizzabili Sono esteri degli acidi fenolici, o di derivati degli acidi fenolici, principalmente con glucidi. Essi sono facilmente idrolizzabili: l’idrolisi può dare diversi prodotti tra i quali i più frequenti e i più importanti sono l’acido gallico e l’acido ellagico. Figura 30 Dimeri di antocianidine CHIMICA DEL VINO
  53. 53. 52 6.8. Maturazione polifenolica L’andamento che la bacca segue nel suo accrescimento è rappresentato da una curva a “doppia sigmoide”, sulla quale sono state individuate tre fasi o periodi: fase erbacea, fase translucida e di invaiatura e fase di maturazione [111][46]. Lo stadio di maturazione incide profondamente sulla composizione polifenolica della bacca e perciò influenza in modo significativo anche la successiva qualità del vino. L’evoluzione dei polifenoli durante la maturazione e la loro valorizzazione in vinificazione restano tuttavia poco definite [112]. L’uva, a seconda di diversi parametri considerati, raggiunge il suo grado di maturità in diversi tempi: per maturità fisiologica si intende il completamento del processo di maturazione, ovvero quando cessa l’interazione tra pianta e frutto e quest’ultimo non richiama più linfa elaborata dalla pianta. In questo periodo, se l’uva non viene raccolta, inizia la fase di sovramaturazione che implica una graduale perdita di acqua da parte del frutto e quindi una concentrazione dei suoi componenti. Nel corso della sovramaturazione si ha comunque un certo progresso delle attività metaboliche, anche se in quantità minori rispetto alle fasi precedenti, che porta ad alcune modificazioni della bacca quali un’ulteriore riduzione dell’acido malico e l’evoluzione delle sostanze aromatiche e polifenoliche. Quando la perdita di acqua supera il 15-20 % si parla di appassimento. La maturità tecnologica è invece definita come un particolare livello raggiunto dal titolo zuccherino e dall’acidità titolabile del succo al quale si vendemmia affinché l’uva sia adatta alla produzione di una particolare tipologia di vino. L’indice di maturazione è costituito dal rapporto tra zuccheri percentuali e acidità totale, è così possibile determinare il periodo ottimale di raccolta considerando che il valore di questo rapporto tende a stabilizzarsi. Questo metodo è un metodo empirico poiché i due fenomeni, innalzamento del grado zuccherino e la diminuzione dell’acidità totale, non sono tra loro correlati dato che alcuni vitigni mantengono un’elevata acidità anche in presenza dell’aumento del grado zuccherino [46]. CHIMICA DEL VINO
  54. 54. 53 Nei vitigni a bacca colorata si definisce anche una maturità fenolica, che riguarda il periodo in cui lo stato fisiologico dell’uva è caratterizzato da un particolare tenore e da una particolare struttura dei composti fenolici della buccia e dei semi, da cui dipende la loro diffusione nel mosto durante vinificazione. La maturità fenolica corrisponde all’ottenimento simultaneo di un potenziale importante in pigmenti nell’uva e di una loro buona capacità di diffusione nel vino. Questo tipo di maturazione generalmente avviene dopo la maturazione tecnologica e determina un aumento della componente fenolica e una diminuzione di quella degli antociani che rende il colore del vino pieno e compatto [52] (figura 32). Una buona conoscenza delle caratteristiche fenoliche dell’uva, permette di adattare il processo di vinificazione in base alla qualità e alla quantità di polifenoli. La maturità fenolica è data non solo dal contenuto totale in pigmenti delle uve, ma anche dalla loro estraibilità all’atto della vinificazione [113]. Per quel che riguarda la variazione dei polifenoli, durante la fase di maturazione delle uve si riduce progressivamente la clorofilla delle bucce, la quale viene sostituita da altri pigmenti, quali flavanoli o flavani (gialli) e antociani (rossi), e c’è un Figura 31 Figura 32 CHIMICA DEL VINO
  55. 55. 54 aumento generale dei tannini. Fra gli indici di maturazione va pertanto segnalata l’intensità di colorazione, correlata al contenuto di flavani o di antociani che continuano a crescere in parallelo con quello degli zuccheri fino alla maturazione fisiologica, per poi decrescere leggermente qualora si entri nella fase di sovramaturazione, e con la somma di antociani e tannini delle bucce e dei vinaccioli; quest’ultimo indice si può impiegare per determinare l’epoca della vendemmia. Gli antociani appaiono all’invaiatura e si accumulano durante tutta la maturazione; il loro tenore passa attraverso un massimo in prossimità della maturità, per poi essere degradati nel corso della sovramaturazione. Parallelamente si constata una simile evoluzione dei tannini, la cui concentrazione è già importante all’invaiatura, che persiste nella sovramaturazione. I tannini presenti nei vinaccioli tendono generalmente a diminuire con il progredire della maturazione dell’uva. In particolare, dopo l’allegagione e fino all’invaiatura si osserva una rapida diminuzione di tali composti, la cui concentrazione rimane poi costante dall’invaiatura alla maturazione. In generale si può dire che un’uva è matura quando è caratterizzata da bucce ricche in antociani e in tannini di natura complessa, più o meno inattivati e, nello stesso tempo, da semi poveri in tannini polimerizzati, ma reattivi nei confronti delle proteine [52] (figura 33). La liberazione degli antociani nel succo di macerazione diventa sempre più facile con il progredire dello stato di maturazione; se le uve sono ben mature è sufficiente indurre la rottura della membrana vacuolare per ottenere la liberazione degli antociani. L’accumulo degli antociani nelle cellule delle bucce e la loro estraibilità variano nell’ambito della stessa varietà in funzione dell’annata e del territorio; non è assolutamente sistematica la coincidenza della maturità fenolica con la maturità tecnologica. Le modificazioni che avvengono nelle bacche e nella composizione dell’uva durante la maturazione sono moltissime: dalla variazione degli ormoni, all’ingrossamento della bacca, all’accumulo di zuccheri, alla diminuzione degli acidi, alla sintesi di sostanze aromatiche. CHIMICA DEL VINO
  56. 56. 55 Fattori esterni quali esposizione alla luce, clima e concimazioni possono influenzare la presenza degli antociani. Le temperature troppo basse e troppe elevate non sono favorevoli in quanto se le temperature sono superiori a 35 °C la vite non sintetizza gli antociani. Particolare attenzione va posta, nei climi caldi, al contenuto di flavoni (catechine, epicatechine, leucoantociani), essendo essi polifenoli ossidabili che possono causare fenomeni di imbrunimento precoce dei vini e fornire sapore amaro. Gli sbalzi termici (giorno-notte) durante la maturazione favoriscono invece la sintesi dei pigmenti. Le concimazioni possono giocare un ruolo fondamentale, in quanto l’azoto deprime la colorazione (ombreggiamento, ritardo della maturazione, diminuzione degli zuccheri, etc.), mentre il fosforo, il potassio, il magnesio, il boro, il manganese e altri microelementi stimolano la sintesi degli antociani, dato che favoriscono quella degli zuccheri. Oltre certi livelli, il rapporto K2O/MgO del terreno deprime la sintesi di antociani, perchè il magnesio diviene fattore limitante. La disponibilità idrica gioca un ruolo rilevante nella sintesi di antociani, in quanto negli stress idrici (umidità eccessiva, piogge abbondanti, siccità) si riducono gli antociani e i polifenoli in genere (nonchè la qualità); un ridotto stress idrico, invece, provoca un aumento dei composti fenolici del succo e della buccia [114]. Gli ormoni svolgono un ruolo non ancora completamente chiarito, ma sembra che l’ acido abscissico (ABA) sia sintetizzato nella buccia e comunque influenzi positivamente la sintesi degli antociani. CHIMICA DEL VINO
  57. 57. 56 7. COPIGMENTAZIONE La copigmentazione è stata descritta per la prima volta da Robinson & Robinson [115]. Si tratta di un fenomeno diffuso osservato nei tessuti vegetali che contengono molecole di antociani [116]. Nel vino gli antociani reagiscono con cofattori provocando copigmentazione e miglioramento del colore del vino. I cofattori, alcuni di essi incolori, possono includere esteri degli acidi idrossicinnamici, acidi idrobenzoici, tannini e flavonoli come quercitina e campferolo [117]. Talvolta la copigmentazione può contribuire tra il 30% e il 50% al colore nei vini giovani ed è influenzata da molteplici cofattori. Gli effetti della copigmentazione sono dipendenti dal rapporto molare di cofattori e pigmenti nei vini invecchiati. Il colore esibito dagli antociani quando questi si trovano in complessi, può essere molto intenso rispetto a quello mostrato dalla forma libera. Nei vini rossi giovani provenienti da uve di Vitis vinifera, è stata riscontrata copigmentazione in grado di provocare simultaneo incremento dell’intensità di colore, conosciuto come “effetto ipercromico” e dello shift della trama dal rosso al blu detto “effetto batocromico” [118]. Antocianine con uguale struttura cromofora possono determinare colorazioni diverse [119]. In assenza di altre sostanze, con valori di pH vacuolari compresi tra 4 e 6, gran parte delle antocianine si presentano incolori ed è dunque evidente l’importante ruolo che le copigmentazioni, inter ed intra molecolari possono svolgere nella determinazione derivante dalle antocianine [98]. I principali co-pigmenti intermolecolari sono gli esteri idrossicinnamici, l’acido clorogenico, i tannini e le forme glicosilate di flavononi e flavonoli. La loro funzione sembra essere quella di rendere più stabile il colore attraverso la formazione di forti legami tra i loro nuclei aromatici e quelli del pigmento. Anche la formazione di un legame con uno zucchero sembra incrementare la stabilità del pigmento, pur non avendo un effetto diretto sulla colorazione. Con copigmentazione intramolecolare si intende la presenza di uno ione metallo come parte strutturante il pigmento antociano [120]. COPIGMENTAZIONE

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