La TECNOLOGIA ALIMENTARE è l'applicazione della scienza ... · Per garantire la qualità igienico-sanitaria degli alimenti è stato regolamentato (CE ... funzione aldeidica con la

PAS 2013-14_Tecnologie alimentari A058

La TECNOLOGIA ALIMENTARE è l'applicazione della scienza alimentare a selezione, conservazione, lavorazione, confezionamento, distribuzione ed utilizzo di alimenti sicuri, nutrienti e salutari. Studia la composizione fisica, microbiologica e

chimica degli alimenti.

Scienza dell'alimentazione: disciplina che ha per oggetto lo studio degli aspetti biologico-medici dell'alimentazione, al fine di migliorare lo stato di nutrizione e di

prevenire o curare stati morbosi. Comprende la valutazione del fabbisogno alimentare dell'individuo, la bromatologia (ossia lo studio della composizione chimica

degli alimenti e delle modificazioni indotte dai processi di cottura e di conservazione), la tecnologia alimentare, l'igiene degli alimenti. Nuove tematiche riguardano lo studio delle sostanze con azione preventiva presenti negli alimenti

(antiossidanti) e l'applicazione delle biotecnologie per ottenere prodotti alimentari

adatti per specifiche patologie.


QUALITA’ dei PRODOTTI ALIMENTARI

Il concetto di qualità è oggi definito come il possesso da parte di un prodotto dei requisiti che lo rendono adatto a soddisfare i bisogni espressi o potenziali dei suoi

utilizzatori (norma UNI EN ISO 8402).

Accanto alla qualità richiesta dal consumatore (qualità percepita) vi è anche una qualità definita dalle industrie e dalla grande distribuzione e che riguarda la

tecnologia e la sicurezza alimentare (qualità oggettiva). Diversi sono i fattori che concorrono a determinare la qualità totale di un alimento: riconducibili ai parametri di qualità oggettiva sono la qualità igienico-sanitaria e la qualità di origine, più associati ad un discorso di percezione sono invece i concetti

di qualità chimico-nutrizionale e qualità organolettica.



La qualità igienico-sanitaria di un alimento è data dalla rispondenza dello stesso a requisiti d’igiene minimi, stabiliti per legge, relativi al contenuto in sostanze di natura chimica, che possono derivare da una contaminazione primaria (e cioè a

monte del ciclo produttivo, dovuta alla presenza di residui di fitofarmaci o metalli pesanti) o da una contaminazione secondaria (che può avvenire durante lo

stoccaggio, il trasporto o la vendita dei prodotti alimentari) di microorganismi e di loro tossine che possono causare accanto a processi di alterazione del prodotto,

anche intossicazioni o infezioni alimentari nel consumatore.

Per garantire la qualità igienico-sanitaria degli alimenti è stato regolamentato (CE 852/2004) dalla comunità europea il significato di igiene degli alimenti con cui si

intendono le misure e le condizioni necessarie per controllare i pericoli e garantire l’idoneità al consumo (sistema HACCP – strumento di autocontrollo che mira all’analisi dei rischi e dei punti critici di controllo delle varie fasi del ciclo

produttivo).



La qualità chimico-nutrizionale di un alimento è data in primis dagli elementi nutritivi, quali proteine, lipidi e carboidrati in esso contenuti e che sono la fonte

energetica e costituzionale dell’alimento stesso; ma anche da elementi come antiossidanti, fitoetrogeni, fibra alimentare…che non sono propriamente nutritivi,

ma che come composti nutraceutici possono esplicare un’importante azione salutistica per l’organismo umano.

La valutazione da parte del consumatore di alcune caratteristiche quali l’aspetto, l’aroma e la consistenza, percepite attraverso gli organi di senso decifra

la qualità organolettica.

Tecnologie di trasformazione dell’uva

- Glucidi - Acidi organici - Sostanze minerali - Sostanze azotate


Composizione chimica dell’uva

Acino o bacca: frutto della vite di grandezza, peso, colore e forma variabili a seconda della varietà.


Grappolo: infruttescenza di più bacche (lunghezza media di 15-20 cm; peso medio 150-400 g), costituito da un asse centrale ramificato detto raspo. L’acino è legato al raspo mediante il cercine o toro che costituisce la parte terminale di una ramificazione detta pedicello.

Buccia o epicarpo: è la parte esterna dell’acino, ne costituisce circa il 6-10% e svolge una funzione protettiva. Contiene essenzialmente materie coloranti (antocianine e polifenoli), aromi, sostanze minerali e a sua volta è ricoperta esternamente dalla pruina.

Polpa o mesocarpo: rappresenta l’82-90% dell’acino. Contiene acqua, zucchero, acidi, sostanze minerali, azotate, pectiche e vitaminiche.

Vinaccioli o endocarpo: parte più interna dell’acino, da 0 a 4, sono fondamentali per l’accrescimento della bacca in quanto secernono appositi ormoni di crescita che si diffondono nella polpa e nella buccia. Contengono grandi quantità di tannini astringenti.

L’accrescimento della bacca segue una curva a doppio sigmoide e può essere suddiviso in quattro fasi:

• la I inizia al momento dell’allegagione e dura 5-6 giorni, non si notano accrescimenti degli acini neoformati e quelli non fecondati cadono;

• la II fase, erbacea (dura 2-6 settimane), corrisponde ad una intensa crescita dimensionale in cui la bacca aumenta notevolmente il suo peso ed il suo volume (per divisione e distensione cellulare) accumulando grandi quantità di acidi e pochi zuccheri;

• nella III fase si verifica un rallentamento nei processi di sviluppo dell’acino e ha inizio l’invaiatura (dura da 2-3 giorni per le varietà precoci fino a 45 giorni per quelle tardive), in cui l’acino comincia a cambiare colore (inizia la sintesi degli aromi, dei polifenoli….) aumentano gli zuccheri e diminuiscono gli acidi;

• la IV fase coincide con il secondo periodo di accrescimento rapido delle bacche, in cui l’acino riprende ad ingrossarsi (solo per distensione cellulare) e la sua composizione chimica subisce profonde modifiche.


In genere un vitigno che dà grappoli, e quindi acini, piccoli e compatti, è ottimo sotto l’aspetto vinicolo (QUALITA’ TECNOLOGICA)

-I Monosaccaridi principali–

I più abbondanti nell’uva sono due esosi nel succo vacuolare della polpa:

GLUCIDI (ZUCCHERI CnH2nOn)

Anche detti carboidrati Cn(H2O)n

Derivazione fotosintetica: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Dotati di potere crioprotettore (abbassano la Tf dell’acqua e proteggono le cellule del legno dei sarmenti e delle gemme contro le gelate)

hv

CHO

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

CHO

H

HHO

OHH

H

CH2OH

O

D-glucosio o destrosio (a= +52,5°) è un aldoesosio. Proiezione di

Fischer

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

Reazione di emiacetalizzazione intramolecolare

a-D-glucopiranosio

b-D-glucopiranosio

L’emiacetalizzazione corrisponde alla reazione di ciclizzazione della funzione aldeidica con la funzione alcolica in posizione 5. Si ha cosi’ la formazione di un ciclo piranico e di un nuovo centro chirale sul carbonio 1. La sua conf. ass. definisce il carattere a o b dei due diasteroisomeri prodotti.

5

1

1


Equilibrio di mutarotazione

a-D-glucopiranosio (36%)

b-D-glucopiranosio (64%)

Il glucosio si trova, allora, sia in soluzione sia allo stato solido nella sua forma più stabile: quella piranosidica con conformazione a sedia.

1

1

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

Questi due anomeri del D-glucopiranosio hanno proprietà fisiche e chimiche differenti; ad esempio hanno poteri rotatori dello stesso segno ma molto diversi in valore assoluto (aD=113,4°; bD=19,7°).

Quando si pone in soluzione il D-glucopiranosio, si stabilisce un equilibrio fra le due specie (a favore della conformazione b, più stabile) e il potere rotatorio raggiunge progressivamente il valore di 52,5° (fenomeno della mutarotazione)


D-fruttosio o levulosio (a= -93,0°) è un chetoesosio. Proiezione di

Fischer

Questi due zuccheri, interconvertibili attraverso l’intermedio enediolo, per epimerizzazione chimica o enzimatica, sono isomeri funzionali.

b-D-fruttofuranosio

L’emiacetalizzazione corrisponde, questa volta, alla reazione di ciclizzazione della funzione chetonica con la funzione alcolica in posizione 5. Si ha cosi’ la formazione di un ciclo furanico e di un nuovo centro chirale sul carbonio 2.

5

CH2OH

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

CH2OH

H

HHO

OHH

H

CH2OH

O

OH

CH2OH

H

HOH2C

HO H

H OH

O

Glucosio Enediolo Fruttosio


- Cenni di Stereochimica -

Excursus

Stereochimica – disposizione delle molecole nello spazio

Molecole con la stessa formula molecolare

Sovrapponibili?

Identiche Isomeri

SI NO

Differenti connettività? SI NO

Isomeri costituzionali Stereoisomeri

Immagini speculari l’una dell’altra? SI NO

Enantiomeri Diasteroisomeri



Excursus

Chiralità – una molecola si definisce chirale quando non possiede un centro o un piano di simmetria e può esistere come coppia di enantiomeri.

Gli enantiomeri hanno proprietà fisiche e chimiche identiche se si studiano in un mezzo achirale; possono invece essere di stinti se si studiano in un mezzo chirale, come la luce polarizzata.

La luce è costituita da onde elettromagnetiche che vibrano in tutte le direzioni perpendicolari alla direzione secondo cui essa viaggia.

Quando la luce ordinaria è fatta passare attraverso un prisma di Nicol, la luce emergente risulta polarizzata linearmente nel piano.



Excursus

Il raggio di luce può esser visto come un vettore oscillante (quantità la cui grandezza varia periodicamente), ovvero la risultante di due vettori che ruotano in fase (uno in senso orario, uno in senso antiorario).

Quando la luce polarizzata passa attraverso un mezzo chirale, uno dei suoi componenti polarizzati circolarmente viene rallentato rispetto all’altro; questo determina uno sfasamento dei due vettori (destro e sinistro) e , conseguentemente, cambia l’orientazione del piano di polarizzazione.

La distorsione del piano è nota come rotazione ottica (si misura col prisma di Nicol); l’attività ottica è l’abilità di una sostanza a causare rotazione ottica.

Destrogiro, + o d : l’enantiomero che ruota il piano di polarizzazione a destra

Levogiro, - o l : l’enantiomero che ruota il piano di polarizzazione a sinistra



Excursus

Centro chirale – un atomo (di carbonio per esempio) ibridato sp3, che lega quattro gruppi diversi.

Un enantiomero può esser disinto dall’altro, semplicemente assegnando la configurazione del suo centro chirale (o degli altri elementi di asimmetria).

La configurazione indica la disposizione nello spazio degli atomi legati al centro chirale; il metodo per specificarla è il sistema di CHAN-INGOLD-PRELOG (R,S).

A C

B

D

AC

B

D

* *

HO H

CHO

CH2OH

*OHH

CHO

CH2OH

*

(+)-D-gliceraldeide(+)-R-gliceraldeide

(-)-L-gliceraldeide(+)-S-gliceraldeide

N.B.: Emil Fischer assegnò arbitrariamente, alla gliceraldeide la configurazione D (per la destrogira) ed L (per la levogira) per distinguere i due enantiomeri; da essa poi la estese a tutti i carboidrati derivanti.

La maggiorparte dei ZOH in natura possiede configurazione D.


-Gli altri Monosaccaridi –

Altri due aldoesosi presenti in piccola quantità, sia nell’uva che nel vino:

D-galattosio

N.B. fra i chetoesosi, invece, il D-fruttosio è l’unico presente.

CHO

OHH

HHO

HHO

OHH

CH2OH

CHO

HHO

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-mannosio

CHO

OHH

HHO

HHO

CH2OH

Principali aldopentosi presenti nell’uva e, immutati, nel vino perchè non fermentescibili.

L-arabinosio

Si trova sotto forma di poliosidi (gomme) spesso associati alle pectine.


D-xilulosio

CHO

OHH

HHO

OHH

CH2OH

CHO

OHH

OHH

OHH

CH2OH

D-ribosio L-ramnosio

È un metil-pentoso, risultante dalla

deossigenazione del carbonio 6 del L-mannosio; si trova, p.es., coinvolto nella parte glucosidica degli eterosidi terpenici

N.B.: in enologia si utilizzano spesso le espressioni “zuccheri riduttori” e “zuccheri fermentescibili”.

Riduttori se possiedono una funzione aldeidica o chetonica,e una funzione alcolica.

Fermentescibili se sono anche C6.

CHO

OHH

OHH

HHO

HHO

CH3


-I disaccaridi–

I principali presenti nelle uve e in parte anche nei vini:

Lattosio = Glucosio + Galattosio

Z-OH riduttori

Risulta dal legame b-glucosidico fra glucosio e fruttosio.

Non è uno Z-OH riducente; si accumula nelle foglie durante il processo fotosintetico, ma viene idrolizzato, durante il trasporto verso gli acini dell’uva, nei suoi due costituenti.

Maltosio = Glucosio + Glucosio

Saccarosio è il disaccaride più importante presente nell’uva.

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

HO

HOH2C

H

CH2OH

OHH

HHO

O

O

H

HO

H

HOH

HOH

H OH

HOH2C

H

CH2OH

OH

H HHO

O

O

H2O

N.B.: il saccarosio è perfettamente solubile in acqua in cui ha un potere rotatorio a= +66,5°; per idrolisi da una miscela di glucosio e fruttosio che presenta un potere rotatorio negativo, in quanto il carattere levogiro del fruttosio è più elevato del destrogiro del glucosio.

“Zucchero invertito” è la miscela equimolecolare Gl+Fr che proviene dall’idrolisi chimica o enzimatica del saccarosio.


- I polisaccaridi -

I polissacaridi solubili dell’uva (e del mosto) sono classificati semplicemente in sostanze pectiche acide, pectine, o sostanze pectiche neutre, gomme.

Si trovano principalmente nelle sottili pareti delle cellule della polpa di cui ne costituiscono la parte essenziale; le pareti della buccia, più spesse, contengono ,invece, in quantità più importante, emicellulosa e cellulosa (anch’esse polisaccaridi).

In confronto ad altri frutti, l’uva a marturità è relativamente povera di sostanze pectiche.

Pectine: costituite da lunghe catene di acido galatturonico (ac. a-D-galattopiranosidico), legato con legame a-1,4 glicosidico, parzialmente esterificate (70-80%) con metanolo (omogalatturonano), che si dispongono in una struttura secondaria ad elica aperta e intervallate da ramnogalatturonani (ramnosio e ac. galatturonico alternati) che a loro volta contengono catene ramificate laterali (arabinogalattani e arabinani).

O

O

COOCH3

OH

OH

OH

OH

COOCH3

O O

n

omogalatturonano


Gomme: corrispondono ai residui della trasformazione delle sostanze pectiche del mosto, dopo azione delle pectinasi endogene ed esogene. Arabinani e arabinogalattani che comprendono una piccola percentuale di acido galatturonico e di sostanza peptidica (Gly, Ser, OH-Pro, Ala).

L’unione glicano-peptide avviene attraverso un legame O-glicosidico con la treonina della catena polipeptidica; sono in effetti arabinogalattani-proteine.

N.B.: in seguito alla fermentazione i polisaccaridi che rimangono nel vino sono le gomme cioè le sostanze pectiche neutre e i residui dell’idrolisi enzimatica per endo ed eso pectinasi (poligalatturonasi, pectinmetilesterasi…) delle pectine acide, arabinani, arabinogalattani, ramnogalatturonani (presenti in forma dimera).


Analisi degli Zuccheri:

La determinazione chimica dei glucidi si effettua sfruttando la grande reattività di queste molecole dovuta essenzialmente alla presenza del gruppo carbonilico.

Una determinazione classica è quella degli zuccheri riducenti: essendo il glucosio e il fruttosio composti riducenti in virtù del gruppo alcolico e del gruppo aldeidico, è possibile determinarne la quantità totale (comprensiva anche dei pentosi, zuccheri non fermentabili ma ugualmente riducenti) mediante il metodo di Rebelein che consiste nel fare reagire gli zuccheri con una soluzione di Cu2+ in ambiente basico:

Zucchero + Cu2+ prodotto ossidato + Cu+

Lo ione Cu2+ è addizionato in quantità nota sotto forma di reattivo di Fehling, composto da due soluzioni di cui una contenente CuSO4·5H2O e l’altra contenente tartrato di sodio e potassio in idrossido di sodio. Dopo la reazione redox, l’eccesso di Cu2+ è fatto reagire con KI in ambiente di H2SO4 e si titola lo iodio sviluppatosi con Na2S2O3 in presenza di indicatore salda d’amido:

2Cu2+ + 2I- 2Cu+ + I2

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

Per l’analisi dei vini rossi o di vini ricchi di polifenoli è bene eliminare i polifenoli stessi con carbone attivo, per evitare interferenze positive nella determinazione



La separazione cromatografica degli zuccheri è possibile con HPLC su colonna di silice con gruppi aminici e fase mobile acqua/acetonitrile. Per la rivelazione si impiega normalmente il detector a indice di rifrazione, basato sulla capacità di una sostanza in soluzione di deviare un raggio luminoso; in alternativa, essendo gli zuccheri composti riducenti in virtù del gruppo alcolico e del gruppo aldeidico, è possibile utilizzare un rivelatore amperometrico nel quale i vari composti separati sono sottoposti ad una reazione elettrochimica

1. iso-Eritritolo

2. Fruttosio

3. Sorbitolo

4. Mannitolo

5. Glucosio

6. Inositolo

7. Saccarosio

8. Maltitolo

9. Maltosio

RID – Refractive Index Detector



Un metodo molto semplice per analizzare gli zuccheri nel mosto d’uva è l’analisi al rifrattometro che si basa sulla misura della deviazione del raggio luminoso (indice di rifrazione) da parte di sostanze solide solubili (come i carboidrati appunto).

Il risultato ottenuto, espresso in °Brix, si approssima sia dovuto esclusivamente al contenuto glucidico.


L’accumulo progressivo dei glucidi nella bacca è dunque il fenomeno più importante della maturazione, non solo perché dagli zuccheri deriva l’alcol, ma anche per il fatto che essi sono i building blocks di molti altri composti (polifenoli, antociani, aromi…ovvero i metaboliti secondari dell’uva)

• glucosio e fruttosio: ZOH principali dell’uva (tenore 150-250 g/L)

• saccarosio: forma principale di trasporto

• Gl/Fr subisce notevoli variazioni durante lo sviluppo, in quanto predomina Gl all’invaiatura, mentre a maturazione Gl/Fr =1, poi ancora, alla fine del processo prevale leggermente Fr.

Conclusioni sugli Zuccheri:

L’accumulo di ZOH passa dall’1-2% delle bacche verdi al 15-20% nelle bacche mature, ad oltre il 25% nelle bacche sovramature.

Stato sanitario delle piante, temperatura, piovosità ,insolazione globale, la cultivar, il portoinnesto, la forma di allevamento, la vigoria e la produzione per ceppo hanno tutti influenza sul grado zuccherino.


Va rilevato infine , che gli zuccheri e gli acidi sono fondamentali per la qualità dell’uva:

• per l’uva da tavola è preferibile un basso contenuto di zuccheri ed acidi che permetta il miglioramento delle caratteristiche salutistiche.

• per l’uva da vino, viceversa, un elevato contenuto di zuccheri ed acidi è requisito apprezzato dall’industria enologica, in quanto permette l’ottenimento di vini meglio strutturati.

Conclusioni sugli Zuccheri:


ACIDI ORGANICI

L’acidità dell’uva è prevalentemente dovuta a tre acidi organici:

-Acido tartarico (7-10 g/L)

- Acido malico (3-7 g/L)

- Acido citrico (0,2-0,5 g/L)

90% circa dell’acidità totale

La loro origine è piuttosto complessa; derivano principalmente:

• dalla combustione degli zuccheri.

• dalla fotosintesi.

N.B.: gli acidi organici contribuiscono in modo determinante alla composizione, alla stabilità microbiologica e chimico-fisica e alle qualità sensoriali di tutti i vini.

Acidità fissa – fase erbacea > Acidità fissa – maturazione, in base a

vitigno

clima

altezza dal suolo

esposizione al sole


- Acido-L-(+)-Tartarico -

Poco diffuso in natura al di fuori dell’uva (Weinsäure)

HOOH

O

OOH

OH

* *R

R

Acido relativamente forte con due possibilità di dissociazione (pKa1= 2,97; pKa2= 4,05); sarà poi il principale responsabile dell’acidità dei vini.

Sintetizzato unicamente negli organi giovani: foglie e uve soprattutto.

Si accumula praticamente senza subire trasformazioni di rilievo, come invece accade per il malico.

N.B.: dal punto di vista stereochimico, lo stereoisomero presente in natura è l’acido in cui la configurazione assoluta dei due centri chirali è R e in cui l’attività ottica in soluzione acquosa, valutata al polarimetro, è d (o +).


Excursus

EQUILIBRI CHIMICI in SOLUZIONE: ACIDI e BASI

-Acido secondo Arrhenius è una specie chimica che in soluzione acquosa si dissocia dando uno o più ioni H+

-Base è una specie chimica che in soluzione acquosa da uno o più ioni OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

NaOH Na+ + OH-

- Secondo Bronsted-Lowry (non esiste l’H+ da solo in soluzione), si definisce base una specie chimica in grado di addizionare uno o più H+ ceduti da un acido, ed acido una specie chimica in grado di perdere uno o più H+, accettati da una base. E’ perciò più corretto parlare di sistemi acido-base piuttosto che di acidi e di basi separatamente.

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

coppia coniugata base-acido

coppia coniugata acido-base


Excursus

FORZA di ACIDI

Di due acidi diversi è più forte quello che più facilmente dona protoni alla stessa base

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

HCOOH + H2O HCOO- + H3O+T = 25°C

Qual è il più forte?

Se gli acidi sono diluiti e le concentrazioni note, potendosi considerare [H2O]=cost.

KCH3COOH =[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH] =

ca

(1-a) = 1.8*10-5

KHCOOH =[HCOO-][H3O+]

[HCOOH] =

ca

(1-a) = 1.8*10-4

Ka cost. di dissoc. acida

E’ più forte HCOOH perché la sua costante di dissociazione è piu alta.


Excursus

FORZA di ACIDI

Misurando la Ka di altri acidi deboli in acqua (base coniugata) è possibile redigere una “scala di acidità”.

N.B. per costruirla in genere si preferisce far riferimento ai pKa

pKa = -logKa

CH3COOH: pKa = 4.75

HCOOH: pKa = 3.21

è più forte l’acido con minore pKa

Il metodo ora illustrato per la misura di Ka degli acidi deboli in soluzione acquosa diluita, non si può applicare agli acidi forti (che risultano totalmente dissociati).


L’acido tartarico si forma dal glucosio mediante una rottura e carbossilazione tra gli atomi di carbonio 4 e 5 e la formazione di un composto intermedio, l’acido 5-cheto-gluconico, dal quale per cleavage ossidativo ha origine un’aldeide e quindi (per ossidazione) l’acido tartarico stesso.

CHO

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

COOH

OHH

HHO

OHH

O

CH2OH

HOOH

O

OOH

OH4

5

glucosio Ac. 5-cheto-gluconico


- Acido-L-(-)-Malico -

Molto diffuso in natura, soprattutto nelle mele verdi (Äpfelsäure)

Acido meno forte del tartarico con due possibilità di dissociazione (pKa1= 3,46; pKa2= 5,05);

La sua formazione è attiva soprattutto negli organi giovani e anche nelle foglie adulte, ricche di cloroplasti, ma non nelle uve prossime alla maturazione.

La sua concentrazione tende a diminuire dall’invaiatura alla maturazione.

N.B.: dal punto di vista stereochimico, lo stereoisomero presente in natura è l’acido in cui la configurazione assoluta dell’unico centro chirale è R e in cui l’attività ottica in soluzione acquosa, valutata al polarimetro, è l (o -).

HOOH

O

O

OH

*R


L’acido malico deriva sia dalla degradazione degli zuccheri sia, soprattutto, dall’organicazione della CO2.

OH

O

OH

O3POCO2

OH

O

OPO3

CO2

OPO3

HOOH

O

O

O

NADH

NAD

HOOH

O

O

OH

La CO2 fissata dalle foglie viene organicata nell’acido 3-fosfoglicerico, che viene

trasformato in acido fosfoenolpiruvico; da questo, con

la fissazione di altra CO2, deriva l’acido ossalacetico, che può essere ridotto ad acido

malico.

L’acido malico, nell’uva matura, viene trasformato in zuccheri, fenomeno che ha un ruolo molto importante nella diminuzione dell’acidità durante la maturazione.


H2M nell’uva matura, per diversi motivi:

• aumenta permeabilità delle membrane bacche mature

respirazione intensiva e preferenziale di H2M (specie

nei climi caldi)

• aumenta K+ si forma il sale malato K2M

• è trasformato in amminoacidi

• è trasformato in glucidi

• l’aumento dell’acqua nelle bacche provoca una diluizione dell’acido


- Acido Citrico -

Molto diffuso in natura, nel limone ad esempio.

E’ un triacido che può dare tre equilibri di dissociazione in soluzione (pKa1= 3,01; pKa2= 4,39; pKa3= 5,84);

E’ presente in modeste quantità nelle bacche (più al sud), mentre è abbondante nelle radici.

N.B.: dal punto di vista stereochimico, ricordiamo che questo acido è achirale presentando un piano di simmetria.

HO

O

HOOC

HO

O

Molto importante perchè partecipa attivamente all’assorbimento radicale di Fe.


- Altri Acidi dell’uva -

Acidi fenolici della serie cinnamica esterificati con una funzione alcolica dell’acido tartarico. Facilmente ossidabili, fra i principali responsabili del fenomeno dell’imbrunimento.

R1

OH

R2

O O

OH

O

OH

O

HO

Ac.p-cumaril tartarico

R1=R2=H

Ac.caffeoil tartarico

R1=OH; R2=H



Si trova allo stato naturale sotto forma di lattone (estere ciclico). Costituisce un efficiente sistema redox dei succhi di frutta e protegge i composti fenolici di questi dall’ossidazione

Ac.ascorbico Ac.deidroascorbico

OO

HO

OH

OH

OH

OO

O

O

OH

OH

+ 2H+ + 2è



I mosti (e i vini) provenienti da uve colpite da muffa nobile e/o grigia, contengono anche acidi derivati dall’ossidazione della funzione aldeidica (caso degli aldosi) o della funzione alcolica primaria del carbonio n°1 dei chetosi (caso del fruttosio).

Ac.D-gluconico Ac.2-cheto-gluconico

COOH

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

COOH

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

N.B. La conoscenza della concentrazione di ac. gluconico consente di differenziare vini da uve colpite da muffa nobile (+ alta) da vini da uve colpite da muffa grigia (Botrytis Cinerea).


Excursus

- L’Octratossina A OTA -

Certe muffe possono dare origine a micotossine, metaboliti secondari, presenti in piccole quantità, tossiche per l’uomo.

L’OTA è sintetizzata dalle muffe del genere Aspergillus (niger e carbonarius) e Penicillium.

Gli Aspergillus colonizzano l’uva molto precocemente, spesso prima dell’invaiatura.

Non sono capaci di perforare la buccia e non riescono quindi a penetrare all’interno dell’acino se non attraverso le ferite (scoppio degli acini, colpi, punture di insetto).

Una volta in contatto con la polpa iniziano a produrre OTA.

Questi funghi si sviluppano:

• in condizioni di umidità dell’aria tra 72 e 90%

• a temperature tra 12 e 39°C


Excursus

- L’Octratossina A OTA -

L’OTA è una molecola che associa nella propria struttura un amminoacido (fenil-alanina) alla cumarina. Abbastanza stabile nel tempo ed al calore.

Si può degradare in OTB (derivato non clorato) e in OTC (estere etilico dell’OTA)

Tossicità dell’OTA per l’uomo:

• sostanza nefrotossica

• dose giornaliera tollerabile: 0,3-0,9 ug/die

O

O

OH

Cl

O

H

COOH

CH3

H H


Analisi degli Acidi:

La determinazione del quadro acido si effettua con tecniche cromatografiche. Si può utilizzare la cromatografia HPLC, separando gli acidi in forma protonata e quindi meno polare, su una colonna C18 con fase mobile acqua/acetonitrile oppure solo acquosa, e rivelazione spettrofotometrica a 210 nm



Altra tecnica impiegata è la cromatografia ionica. In questa tecnica, gli acidi sono separati in forma parzialmente ionizzata, utilizzando una variante nota come esclusione ionica. Si utilizza acido eptafluorobutirrico come fase eluente e rivelazione conducimetrica. Gli acidi sono eluiti in ordine di pK crescente, ovvero gli acidi più forti per primi e gli acidi più deboli per ultimi.

Normalmente si effettua una diluizione 1:25-1:50 del campione per ridurre la possibilità di interferenze da parte di sostanze fenoliche; inoltre, essendo la concentrazione di acido tartarico molto elevata, la diluizione ne riporta il livello a valori opportuni



Metodi alternativi per la determinazione di H2T, H2M e H3C:

• H2T: metodo colorimetrico l=492nm.

l’acido tartarico (tartrato), in ambiente acido sviluppa per reazione con l’acido Vanadico, un complesso colorato. La quantità di cromoforo prodotto, rivelata per via colorimetrica, è proporzionale al H2T presente nel campione.

• H2M: metodo enzimatico-UV l=340nm.

La misura fotometrica della quantità di NAD ridotto a NADH+H+ indica la quantità di L-malato presente nel campione.

L-malato + NAD+ ossalacetato + NADH + H+L-MDH




Citrato ossalacetato + acetatoCL

• H3C: metodo enzimatico-UV l=340nm.

l’acido citrico, in presenza di citrato-liasi è convertito in ossalacetato e acetato.

In presenza di L-MDH e L-LDH, l’ossalacetato e il piruvato (che deriva dalla decarbossilazione dell’ossalacetato) sono ridotti

ossalacetato + NADH + H+ L-malato + NADL-MDH

piruvato + NADH + H+ L-lattato + NADL-LDH

La misura fotometrica della quantità di NADH ossidata a NAD indica la quantità di H3C presente nel campione.




• Saturno 150- analizzatore enologico multiparametrico- esegue determinazioni di tipo enzimatico e colorimetrico su campioni di mosto (e vino) tal quali.

• la velocità analitica media è di 180 analisi ora.


Acidità totale:

L’acidità totale di un mosto (o di un vino) è espressione di tutte le specie acide, dagli acidi minerali, agli acidi organici, agli amminoacidi (il cui contributo è però ipotetico) in ottemperanza alla concentrazione ed alla forza dell’acido.

Per definizione: rappresenta il numero di milliequivalenti di base forte necessari per neutralizzare a pH 7 le funzioni acide di un litro di mosto o di vino.

Viene espressa in meq/L o in g/L di acido tartarico.

In realtà, il dato dell’A.T. cosi’ come è definito, non rappresenta una misura del contenuto totale di acidi presenti in un mosto o in un vino, in quanto una parte di essi non è neutralizzata a pH 7 (spingersi ad un pH maggiore la farebbe peraltro sovrastimare per eventuale neutralizzazione dei polifenoli).

E’ più corretto parlare allora di ACIDITà TITOLABILE.

•acidità totale: è il contenuto totale di acidi organici nel mosto (vino)

•acidità titolabile: è la concentrazione totale di ioni H+ nel vino, minore dell’acidità totale in quanto gli acidi nel vino sono in parte neutralizzati da ioni Na+ e K+. Quindi l’acidità totale è uguale a [H+] + [Na+] + [K+]


Acidità totale:

Determinazione dell’acidità titolabile.

L’acidità totale del vino è effettuata con titolazione acido-base con una soluzione a titolo noto di NaOH (0,1N), rilevando il punto di equivalenza in presenza di indicatore blu di bromotimolo oppure seguendo la titolazione per via potenziometrica con un elettrodo.

n eq.acido = n eq.base

NH2T*V(mL) = NNaOH*V(mL)

NH2T*10 = 0,1*x

NH2T = 0,01*x

n eq. H2T/V(L) = 0,01*x

z eq.*moliH2T/V(L) =0,01*x

z eq.*gH2T/P.M.H2T*V(L) =0,01*x

gH2T/V(L) =0,01*(P.M.H2T/z eq.)*x

gH2T/V(L) =0,75*x(mL)NaOH


Acidità reale, pH:

pH = -log[H3O+]

Il pH indica la concentrazione effettiva di ioni H+ che sono presenti nel mosto (o nel vino).

Dal suo valore dipendono le sensazioni acide di freschezza oltre a quelle di acerbo e di magro.

N.B. La sua misura si effettua a mezzo di un elettrodo a vetro –pHmetro-


Excursus

- PRODOTTO IONICO dell’ACQUA-

L’acqua chimicamente pura presenta una piccolissima conduttanza = nell’acqua esistono ioni

2H2O(l) H3O(aq)+ + OH(aq)

- H0= 55,81 kJ

Autoprotolisi

Kw =aH3O

+ aOH-

aH2O

= 1.00*10-14aH2O = 1

Kw = aH3O+ aOH

-si può calcolare sia sperimentalmente che termodinamicamente

T = 25°C

aH3O+ = aOH

- = 1.00*10-7

poichè H3O+ e OH- sono in ugual numero

L'attività è una grandezza chimica che è necessario introdurre quando trattiamo soluzioni reali non diluite.

ai = Xiyi

L'attività di una specie i-esima in una soluzione reale è data dal prodotto della sua

conc. per il suo coeff. di attività yi (per specie molecolari), fi (per specie ioniche)


Excursus

- PRODOTTO IONICO dell’ACQUA-

Per soluzioni diluite [ ]<10-3F

= 1.00*10-14Kw = [H3O+] [OH-]

=[H3O+] = [OH-] 1.00*10-7

• Il valore di Kw aumenta con la temperatura

• La Kw, come tutte le cost. di equil., è valida quale che sia la provenienza degli ioni H3O

+ e OH- sia cioè che essi provengano dalla dissociazione stessa dell’acqua sia che provengano da soluti aggiunti.


Excursus

- GRADO ACIDITà DI SOLUZIONI ACQUOSE: pH-

Per soluzioni diluite [ ]<10-3F, aH3O+ = [H3O

+]

aH3O+ > 10-7 soluzione acida

aH3O+ < 10-7 soluzione basica

aH3O+ = 10-7 soluzione neutra

pH = -log aH3O+

pH < 7 soluzione acida

pH > 7 soluzione basica

pH = 7 soluzione neutra

aH3O+ > 10-7;aOH

- < 10-7

aH3O+ < 10-7;aOH

- > 10-7

aH3O+ = 10-7;aOH

- = 10-7


Potere tampone dei mosti (e dei vini):

H2M, come gli altri acidi organici deboli, è presente prevalentemente in forma salificata ciò che conferisce al mosto (o al vino) un certo potere tampone.

Potere tampone: numero di equivalenti di base necessari ad incrementare di una unità il pH del mosto (vino).

b = BpH

= 2,303*[HA][A-]

[HA]+[A-]

N.B. Il mosto è caratterizzato da b maggiore del corrispettivo vino; per questo motivo è preferibile intervenire con le correzioni di acidità per acidificazione (H2T, H3C) o disacidificazione (CaCO3) direttamente sul vino.


Excursus

- EQUILIBRI CHIMICI in SOLUZIONE: TAMPONI-

Soluzioni Tampone: soluzioni acquose di opportune specie chimiche che per diluizione e/o per aggiunta o sottrazione di ioni H3O

+ e OH- mantengono il loro pH praticamente inalterato

CH3COOH = Ca CH3COO- = Csale

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

CH3COO- + H3O+CH3COOH + H2O

Ki =[CH3COOH][OH-]

[CH3COO-]

[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH]Ka =

[H3O+] = Ka

[CH3COOH]

[CH3COO-]pH = pKa + log (Cb.con./ Ca)

eq. di Henderson-Hasselbach

Una soluzione ha proprietà tamponanti se è costituita da un acido debole e dalla sua base coniugata (o viceversa), in concentrazioni fra loro uguali o poco diverse.

Può essere considerato un tampone anche un acido o una base forte.


Excursus

- EQUILIBRI CHIMICI in SOLUZIONE: TAMPONI- Esempio: consideriamo 1L di H2O e 1L di sol. di tampone acetico a cui

aggiungiamo 1 mill.eq. di HCl e vediamo come varia il pH

2H2O(l) H3O(aq)+ + OH(aq)

-

Kw =

HCl 10-3F

H3O(ac)+ = 10-3

10-7 [OH-]aq. = 10-14

[OH-]aq. = 10-11 = [H3O+]aq. è trascurabile

pH = -log [H3O+] = 3

E dunque il pH varia da 7 a 3 dopo l’aggiunta di HCl


Excursus

- EQUILIBRI CHIMICI in SOLUZIONE: TAMPONI- Esempio: consideriamo 1L di H2O e 1L di sol. di tampone acetico a cui

aggiungiamo 1 mill.eq. di HCl e vediamo come varia il pH

Prima l’aggiunta di HCl

CH3COOH = 0,1F CH3COO- = 0,1F

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

CH3COO- + H3O+CH3COOH + H2O

[H3O+] = 1.8*10-50,1

0,1pH = 4.745

Dopo l’aggiunta di HCl

[H3O+] = 1.8*10-50,1+0,001

0,1 - 0,001pH = 4.735

Il pH rimane praticamente invariato


Sostanze minerali nell’uva:

L’elemento più rappresentativo è K+, seguito da Ca++ che nell’uva è più abbondante di Mg++, menter nel vino, causa la precipitazione del tartrato di calcio, può accadere il contrario.

Na+ è generalmente molto meno rappresentato, salvo nel caso particolare di uve provenienti da vigneti coltivati in zone di mare.

- Cationi nell’uva -

Raspi Bucce Vinaccioli Polpa

K+ 362 360 230 480

Ca++ 97 150 228 52

Mg++ 41 30 51 34

Na+ 16 14 10 24

Fe2+/Fe3+ 6 6 3 2

N.B. i valori riportati (mg/g ceneri) illustrano la composizione in cationi delle ceneri delle varie parti del grappolo.


Sostanze minerali nell’uva:

Accanto ai cationi abbiamo la presenza di anioni minerali, rappresentati essenzialmente dai fosfati, solfati e cloruri.

PO43- = 0,6 g/kg di acini

SO42- = 0,6-0,7 g/kg di acini

Cl- = 0,02-0,2 g/kg di acini

- Anioni nell’uva -

N.B.la presenza dei fosfati è determinante per il decorso della fermentazione alcolica, in particolare per la glicolisi, in cui entrano in gioco una serie di reazioni di fosforilazione.

Ricordiamo, tuttavia, che il fosfato come il ferro è responsabile della casse ferrica del vino.


Sostanze azotate nell’uva:

L’azoto molecolare è un composto inerte e per essere sfruttato dalle cellule vegetali o animali deve essere prima attivato in forma minerale o organica.

N2 totale di un mosto (o vino) comprende una forma minerale e diverse forme organiche; il suo tenore è variabile e dipende dalla maturità dell’uva, dal vitigno e dalla zona di produzione.

N

N

N.B. N2 totale (espresso in mg/L) viene determinato secondo il metodo di Kjeldahl:

Prevede la mineralizzazione a caldo in H2SO4 e in presenza di catalizzatori.

Tutte le forme di N2 vengono cosi’ trasformate in (NH4)2SO4.

Quindi si sposta NH3 dai sali di ammonio, la si distilla raccogliendola su un ecceso di H2SO4 0,1N e si retrotitola l’acido residuo con NaOH 0,1N.

Contenuto di N2 nei mosti: 200-500 mg/L.



- Forma minerale NH4+ -

Nelle cellule della polpa degli acini d’uva:

• in fase erbacea che costituisce circa l’80% di N2 totale.

• all’invaiatura NH4+ diminuisce a favore della biosintesi di a-amminoacidi (che danno poi il via alla sintesi di molecole organiche più complesse) per transamminazione di a-chetoacidi.

• a maturità completa NH4+ rappresenta circa il 10% di N2 totale, cioè qualche decina di mg/L.

NO3- NH4

+

N.B.: NH4+ è la forma di N2 più facilmente assimilabile dai lieviti, per questo si possono usare come catalizzatori di fermentazione (NH4)2HPO4 o (NH4)2SO4.



- Forma organica- amminoacidi

Costituiscono il 30-40% di N2 totale nell’uva matura.

La loro identificazione contribuisce a determinare il potenziale di fermentescibilità del mosto (si ricordi che durante la fermentazione alcolica i lieviti si nutrono di sostanze azotate).

H2N

COOH

R

H

Nei mosti e nei vini ne sono stati identificati 32.

Il loro dosaggio individuale si ottiene, generalmente, per cromatografia su resina scambiatrice di cationi (resine solfoniche), con ninidrina come reattivo colorante.

N.B.: la prolina è l’amminoacido più presente nei mosti (e nei vini), che però i lieviti non assimilano in assenza di O2 (dopo fermentazione alcolica il suo contenuto nel vino può essere maggiore rispetto al mosto di partenza).

N

COOH

HH


Consiglio per la Ricerca e la

sperimentazione in Agricoltura

Istituto Sperimentale per la Viticoltura

Sezione di Turi (BA) Sostanze azotate nell’uva:

- Forma organica- amminoacidi

La prolina, però, insieme all’arginina può essere un identificatore varietale:

Chardonnay, Cabernet Sauv., Merlot-cultivar a predominanza di prolina

Pinot Noir-cultivar a predominanza di arginina

Le proteine ricche in prolina presentano forte affinità nei confronti dei tannini

H2N

(CH2)3

COOH

H

HN

NH2

HN

Excursus

- Struttura e proprietà degli amminoacidi -

Dal punto di vista strutturale, gli amminoacidi maggirmente presenti nei misti e nei vini sono a-amminoacidi, cioè composti aventi i gruppi NH2 (basico) e COOH (acido) legati allo

stesso atomo di carbonio.

a-amminoacido proiezione di Fischer

H2N

R

COOH

H R H

COOH

NH2

**

Il carbonio a cui sono legati i gruppi NH2 (basico) e COOH (acido) è, ovviamente, un

carbonio chirale.

Quindi gli amminoacidi naturali sono molecole chirali di configurazione assoluta

L; la loro attività ottica dipende dalla natura del radicale R, ma anche dal solvente e del pH della soluzione

H H

COOH

NH2

La glicina fa eccezione: è l’unico a-amminoacido achirale.


Excursus

- Struttura e proprietà degli amminoacidi -

Un amminoacido in soluzione può essere rappresentato da due stati in equilibrio, in cui la ionizzazione avviene sulla funzione acida o basica. La possibilità di esistenza di ognuna

delle due forme dipende dal pH del mezzo.

p.I. = pH al quale [NH3+]=[COO-]

• gli a.a. presentano solubilità minima.

• non migrano sotto l’influenza di E

H2N

R

COOH

H+H3N

R

COOH

HH2N

R

COO-

H

H+H+

OH-OH-

+H3N

R

COO-

H

soluzione basicasoluzione acida

zwitterione

Allo stato solido gli a.a. esistono come zwitterione (sale interno).



- Forma organica- oligopeptidi e proteine

Costituiti da catene di a.a. e quindi caratterizzati entrambi da presenza di legami peptidici; tuttavia i primi possono contenere al massimo 4 a.a. e hanno P.M.<10000 da, mentre le seconde hanno P.M.>10000 da e sono definite da una struttura II, III e IV, per l’instaurarsi di altri tipi di interazioni

N.B. Responsabili della casse proteica sono le proteine termolabili derivanti direttamente dal mosto d’uva (12000-13000 da) che non vengono digeriti dai lieviti in quanto resistenti alle peptidasi.

Il loro tenore dipende dalla varietà del mosto, dal grado di maturità dell’uva, dalla tecnica prefermentativa (tipo di macerazione, solfitaggio, diraspatura).

* NH

O R

H

n

legame ammidico



- Forma organica- azoto ammidico

E’ rappresentato da piccole quantità di asparagina e glutammina (le ammidi rispettivamente dell’acido aspartico e glutammico); ma anche da urea e carbammato di etile (prodotto di fermentazione) sottoposto a controllo perchè agente mutageno.

- Forma organica- ammine biogene

Di formula RNH2, come l’istamina, sono di origine fermentativa (derivano dalla decarbossilazione di a.a. da parte di decarbossilasi di lieviti o batteri lattici); possono avere effetti nocivi.

- Forma organica- pirazine

Composti eterociclici di carattere aromatico-varietale, responsabili delle impressioni olfattive caratteristiche di alcuni vitigni.



- Forma organica- azoto ammidico

E’ rappresentato da piccole quantità di asparagina e glutammina (le ammidi rispettivamente dell’acido aspartico e glutammico); ma anche da urea e carbammato di etile (prodotto di fermentazione) sottoposto a controllo perchè agente mutageno.

- Forma organica- ammine biogene

Di formula RNH2, come l’istamina, sono di origine fermentativa (derivano dalla decarbossilazione di a.a. da parte di decarbossilasi di lieviti o batteri lattici); possono avere effetti nocivi.

- Forma organica- pirazine

Composti eterociclici di carattere aromatico-varietale, responsabili delle impressioni olfattive caratteristiche di alcuni vitigni.


La data dell’inizio della vendemmia va stabilita in base al tipo di uvaggio. In genere le uve bianche vanno raccolte quando il colore del grappolo è ancora verde o con riflessi verdastri e non è ancora virato a giallo, mentre l’acidità del mosto corrisponde ad un pH non superiore a 3.2 e il tenore glucidico non inferiore al 16%.

Altrettanto vale per le uve nere o rosse destinate alla produzione di rosati, perché questo tipo di vino deve possedere identiche caratteristiche organolettiche di quelli bianchi. Invece nel caso di uve nere, destinate alla produzione di vini rossi, il parametro fondamentale è il tenore in zuccheri, che deve essere superiore al 18% e il pH intorno a 3.3 (QUALITA’ TECNOLOGICA).

PAS 2013-14_Tecnologie alimentari A058 Excursus

Le proteine, anche se presenti in misura modesta, assumono importanza sotto il profilo tecnologico – Stabilità, casse proteica (QUALITA’ TECNOLOGICA).

FERMENTAZIONE:

L’insieme dei processi mediante i quali molti microrganismi per la produzione dell’energia necessaria alle loro attività metaboliche utilizzano l’energia chimica prodotta dalla demolizione del glucosio o di altri substrati fermentescibili. (Def. Treccani)

Le tecniche per ottenere, tramite la fermentazione, vantaggiose trasformazioni degli alimenti (bevande alcoliche dalle sostanze zuccherine della frutta e dei cereali, aceto dall’alcol, yogurt e formaggio dal latte, ecc.) oltre a modificare parzialmente la composizione chimica ed il gusto degli alimenti, ne aumentano la conservabilità, la digeribilità, il contenuto di vitamine e di amminoacidi, determinando la formazione di acidi che inibiscono lo sviluppo di microrganismi; gli eventuali componenti tossici o i fattori antinutrizionali vengono inattivati o distrutti.

fermentazione alcolica, per la produzione di prodotti da forno, birra e vino; fermentazione acetica, di vini o di altri liquidi alcolici atti al consumo alimentare, per la produzione di aceto; fermentazione lattica, per la produzione di yogurt, formaggi, ecc.; fermentazione malo-lattica, per la trasformazione di acido malico in acido lattico.


http://www.leziosa.com/alcol.asp

FERMENTAZIONE ALCOLICA:

Forma di metabolismo energetico che avviene in alcuni lieviti in assenza di ossigeno. Essa è responsabile di diversi fenomeni, quali la lievitazione del pane o la trasformazione del mosto in vino.

La fermentazione alcoolica porta principalmente alla formazione di etanolo (ma anche di altri alcoli come metanolo e glicerolo) e CO2, che essendo un gas acido porta ad un abbassamento del pH: entrambi questi fattori sono i principali responsabili del prolungamento della vita media di qualsiasi alimento sottoposto a fermentazione alcoolica.

Essa è operata da una particolare classe di microorganismi, i Saccharomyces, dei quali il più comune è senz'altro il S. cerevisiae, presente sulla buccia dell’uva come nel lievito di birra.




Saccharomyces cerevisiae

Agente della fermentazione degli zuccheri; alcuni ceppi sono stati selezionati ed utilizzati per la fermentazione alcolica; altri usati nella panificazione ed in genere nella lievitazione naturale delle paste di amido per l’elevata produzione di CO2.

microscopio ottico microscopio elettronico

Temperatura di sviluppo: 20 – 33°C; pH di sviluppo 6 – 8



microorganismi presenti nel mosto

Grado alcolico massimo: teorico 18%

effettivo 16,5 – 16,8

pertanto qualsiasi bevanda con un grado alcoolico superiore non è un prodotto di fermentazione nel senso che una gradazione alcoolica superiore tale valore può essere ottenuta solo per addizione di alcool

Microorganismi alcooligeni: batteri Zymomonas nobilis, Zymobacterium oroticum

miceti Mucor racemosus

lieviti apiculati, asporigeni: Kloeckera, Hanseniaspora

sporigeni: Saccharomyces

Lattobacilli: l. del metabolismo dell’ ac. malico

l. del metabolismo dell’ ac. citrico

l. del metabolismo dell’ ac. tartarico (girato)

Acetobatteri:

Tradizionalmente il mosto non viene inoculato dal momento che lieviti e batteri sono comunemente presenti nell’ambiente esterno e quindi sul grappolo da cui passano nel mosto al momento della premitura. Di norma con l’innalzarsi del tenore alcolico del mosto e la creazione di un ambiente anaerobio, tutti i germi, ad eccezione dei lieviti alcooligeni sporigeni, soccombono; in caso di sopravvivenza, i batteri possono dare origine a fermentazioni diverse, a cominciare dall’ossidazione dell’etanolo ad ac. acetico, note come malattie del vino.

Acetobacter


L’uso di SO2 in prefermentazione (10g/hL) è necessario per eliminare i lieviti apiculati o selvaggi che altrimenti andrebbero ad influire negativamente sulle caratteristiche merceologiche del vino, per la minor resa in alcol, l’elevata produzione di acidità volatile e la parziale demolizione degli acidi fissi.

Un buon lievito selezionato deve possedere le seguenti caratteristiche: • buon vigore fermentativo, • elevata resistenza ad SO2, • buon potere alcoligeno, • bassa produzione di CH3COOH, • nessun potere schiumogeno, • capacità di flocculazione (lieviti caseosi) per una rapida sedimentazione delle cellule, • scarsa produzione di SO2, • influire positivamente sulle caratteristiche del vino (flavor). (QUALITA’ TECNOLOGICA E MERCEOLOGICA)


Si svolge in due fasi: nella prima il lievito scinde, tramite l’enzima invertasi, gli zuccheri complessi (disaccaridi, come il saccarosio), mentre nella seconda avviene la formazione di etanolo a partire dagli zuccheri semplici.


C6H1206 2 CH3CH20H + 2 CO2 + 25 Kcal

C6H1206 ossidaz. completa 6 H2O 6 CO2 + 680 Kcal

ferment. alcoolica

glucosio etanolo

polimeri

glicidici

amido

cellulosa

depolimerizzazione

zuccheri semplici

glucosio

fruttosio

vie di utilizzazione

saccarosio

maltosio

cellobiosio

disaccaridi trisaccaridi

raffinosio idrolisi


Nella seconda fase (che distingue la vera e propria fermentazione) a partire dal glucosio nel citoplasma dell'organismo anaerobico si verifica la glicolisi, ovvero la molecola di glucosio, difosforilata da due molecole di ATP, si scinde in due molecole di acido piruvico.


L'assenza di ossigeno impedisce poi il verificarsi del normale ciclo di Krebs e della respirazione cellulare aerobica; è per tale ragione che la cellula passa ai processi caratteristici della fermentazione. L'acido viene privato di una molecola di CO2 (liberata nell'ambiente extra cellulare) spezzando il gruppo -COOH per formare come prodotto intermedio l‘aldeide acetica, estremamente velenosa. Questa viene infine arricchita di due ioni idrogeno, la cellula ricarica così le molecole di NAD e forma, in qualità di sottoprodotto, l'etanolo.

http://it.wikipedia.org/wiki/Acetaldeide


Un elevato contenuto di acetaldeide costituisce un aspetto negativo, nei confronti sia delle proprietà sensoriali che della stabilità del vino; è quanto accade con il ricorso o la produzione di elevate dosi di SO2 o con fermentazioni poco vigorose.

(QUALITA’ ORGANOLETTICA E IGIENICO-SANITARIA)



La formula generale che sintetizza la formazione di etanolo e anidride carbonica a partire dal glucosio è quella del chimico-fisico francese Gay-Lussac:

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2


Per titolo alcolometrico o gradazione alcolica si intende la misura del contenuto di etanolo in una bevanda alcolica.

Dalla definizione di titolo alcolometrico ne discendono altre: • titolo alcolometrico volumico effettivo (o grado alcolico svolto): la percentuale di alcool effettivamente contenuta nella bevanda alcolica; ad esempio un vino che contiene 110 ml di alcool per litro ha una percentuale di alcool dell'11%. Questo è il valore che viene riportato per legge sulle etichette dei vini non spumanti. • titolo alcolometrico volumico potenziale: il numero di parti in volume di alcol puro ad una temperatura di 20 °C che possono essere potenzialmente prodotte dalla fermentazione totale degli zuccheri contenuti in 100 parti in volume del prodotto considerato alla stessa temperatura. In poche parole, si può ottenere una misura grossolana del grado alcolico volumico potenziale del

vino moltiplicando per 0,6 il grado zuccherino del mosto o del vino. Ad esempio se in un litro di vino vi fossero ancora 100 g di zucchero, la loro fermentazione potrebbe produrre ca. 60 ml di alcool, per cui il grado alcolico potenziale è di ca. 6%. Un mosto con il 20% di zuccheri può produrre un

vino con il 12% in volume di alcol etilico.



• titolo alcolometrico volumico totale: la somma di effettivo e potenziale (si può trovare ad esempio negli spumanti e nei vini liquorosi). • titolo alcolometrico volumico naturale: il titolo alcolometrico volumico totale del prodotto considerato prima di ogni arricchimento (ad esempio con il mosto).

CALCOLI DA MISURE SU MOSTO

In cantina il tenore zuccherino di un mosto lo si determina attraverso il mostimetro di Babo che ci fornisce il contenuto di zucchero in 100 g di mosto ( %p/p ).

Le domande che ci si pone in cantina durante l'ammostamento di un uva sono:

- Quale sarà la gradazione alcolica del futuro

vino? - Quanto zucchero (arricchimento) debbo

aggiungere al mosto per aumentare di un certo valore la gradazione alcoolica del futuro vino?



Per rispondere a queste domande bisogna partire dall'equazione di bilancio della fermentazione alcolica:

C6H12O6 ----> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 25,4 Kcal/mol

Specie Glucosio Alcool etilico Anidride

Carbonica Calore

moli 1 2 2

Peso

Molecolare 180 46 44

grammi 180 92 88 ( = 44,8 l a c.n.)

Se 1 litro di mosto contiene 180 g di glucosio, ovvero 1 mole, si avrà la produzione di 92 gr di alcool. Sapendo che la densità dell'alcool etilico è di 0,79 g/ml , possiamo calcolare quanti grammi di zucchero servono per produrre 1 ml di alcool. Infatti sapendo che da 180 g di zucchero, a seguito della fermentazione alcoolica, si producono 92 g di alcool , ovvero 116,46 ml (= 92 g / 0,79 g/ml), possiamo scrivere: 180 g : 116,46 ml = X g : 1 ml



da cui: X g di zucchero = (180 g · 1 ml) / 116,46 ml = 1,55 g

Dunque occorrono 1,55 g di zucchero per avere 1 ml di alcool.

Ora possiamo rispondere alla domanda:Quanto zucchero (arricchimento) debbo aggiungere al mosto per aumentare di un certo valore la gradazione alcoolica del futuro vino?

In via teorica occorrono 15,5 g di zucchero per litro di mosto per aumentare di 1% vol d'alcool. Poiché non tutto lo zucchero viene usato dai lieviti per la fermentazione alcoolica, infatti

una parte viene utilizzata per il loro fabbisogno ed un'altra viene persa perché contemporaneamente alla fermentazione primaria avvengono altre fermentazioni secondarie,

occorrono in pratica da 16 a 19 g di zucchero per litro di mosto per aumentare di 1° il titolo alcolometrico del futuro vino. Da esperienze di cantina si suggerisce di calcolare l'aggiunta di

zucchero sulla base di 17-17,5 g/l per vinificazioni in bianco e di 17,5-18 g/l per vinificazioni con contatto delle bucce. L'aumento in volume della massa di mosto è dell' 1% per ogni grado alcolico

aumentato.



Cerchiamo ora di rispondere invece alla domanda: Quale sarà la gradazione alcolica del futuro vino? I ml di alcool che si producono da 1 gr di zucchero sono:

1 ml : 1,55 g = X ml : 1 g da cui:

X ml = (1 ml · 1 g) / 1,55 g = 0,64 ml di alcool cioè da 1 g di zucchero si producono 0,64 ml di alcool. In realtà, sempre per i motivi sopra accennati, la quantità di alcool che si può ottenere da 1 g di zucchero è minore di 0,64 ml. In pratica si può dire che da 1 g di zucchero si ottengono 0,6 ml di alcool, pertanto, dal tenore zuccherino di un mosto moltiplicato per il coefficiente 0,6 si ottiene la gradazione alcolica del futuro vino. Però bisogna fare attenzione: la gradazione alcolica di un vino si esprime in %v/v , mentre il mostimetro Babo fornisce il contenuto in zuccheri espresso in % p/p di mosto. Quindi prima di moltiplicare per 0,6 dobbiamo trasformare il contenuto di zuccheri letto con il Babo da %p/p ( °B ) a %p/v .

Questa trasformazione si effettua utilizzando la seguente equazione: Zuccheri ( %p/v) = °B + 3/11·°B - 3 = g di zucchero/100 ml di mosto

In seguito per conoscere la gradazione alcolica futura: A ( %vol) = Zuccheri ( %p/v) · 0,6

Esistono altre due formule approssimative e valide soltanto fra 16 e 21 °Babo. (°Babo - 4) x di 0,85 = % dell' alcool in volume previsto vinificazione in bianco (°Babo - 4) x di 0,80 = % dell' alcool in volume previsto vinificazione in rosso

FERMENTAZIONE MALOLATTICA:


La fermentazione malolattica (detta anche conversione malolattica dato che non si tratta di una vera e propria fermentazione nel senso metabolicamente corretto del termine) è un evento

fermentativo caratteristico che porta il vino a maturazione, successivo alla fermentazione alcolica. I batteri lattici a causa del rialzo termico che solitamente si viene a creare in primavera (18-20

°C) innescano la fermentazione malolattica nel vino.

Nella fermentazione malolattica, l‘acido malico, presente nell‘uva, viene trasformato in acido lattico e anidride carbonica.

Affinché questo tipo di fermentazione abbia inizio, sono necessarie le seguenti condizioni: • pH del vino non eccessivamente basso, quindi vini non eccessivamente acidi; • limitata concentrazione di SO2; • EtOH inferiore a 15%.

Per svolgere la fermentazione malolattica ci si può affidare ai batteri naturalmente presenti nel mosto e riattivati dalla variazione delle condizioni di conservazione, oppure si può ricorrere ad inoculi di

ceppi batterici selezionati (appartenenti ai generi Oenococcus o Lactobacillus).

http://it.wikipedia.org/wiki/Acido_malico

http://it.wikipedia.org/wiki/Uva

http://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=8xYaJDgua-m79M&tbnid=qqOVd_MyWGmVjM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.vinobiologico.net%2F2011%2F11%2Fla-fermentazione-malolattica%2F&ei=_feZU_2uOIKoO_zngNgG&bvm=bv.68911936,d.ZGU&psig=AFQjCNHUyHvNgkJOtQdJu__AkaCzoVqQxA&ust=1402685812095087



Durante la malolattica, nel vino l‘ACIDO MALICO, il più aspro, si trasforma in ACIDO LATTICO, acido più debole del malico, che è percepito come più delicato e meno acre. La fermentazione

malolattica permette generalmente di ottenere un vino più morbido ed equilibrato, maggiormente persistente, più ricco di corpo (per via della concentrazione dei polisaccaridi) e con profumi più fini. I toni erbacei divengono meno marcati e si accentuano le sfumature di noce, vaniglia, spezie, cuoio

e tostature. Per tradizione è più gradita per i vini rossi ma attualmente è stata introdotta anche nei vini bianchi

importanti, dotati di grande morbidezza. Non viene eseguita nei vini bianchi di pronta beva, che fondano le loro caratteristiche sull'acidità. (QUALITA’ ORGANOLETTICA)

La fermentazione malolattica interviene dopo la fermentazione alcolica, una volta che sono stati consumati tutti gli zuccheri ad opera dei lieviti. Causa una forte diminuzione della CO2 presente

con un leggero aumento dell‘acidità volatile del vino.

Il consumo di 1 g/L d'acido malico fa diminuire l'acidità totale di 0.4 g/LH2SO4.

http://it.wikipedia.org/wiki/Acido_malico

http://it.wikipedia.org/wiki/Cuoio

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Acidit%C3%A0_volatile&action=edit&redlink=1



La successiva fermentazione dell‘acido citrico e degli zuccheri pentosi fa aumentare ulteriormente l'acidità volatile. Questo avviene soprattutto alla fine della fermentazione malolattica, ed è facilitata dalla elevazione del pH. Una volta che la fermentazione malolattica è terminata, i batteri possono anche attaccare l‘acido tartarico, il glicerolo, o gli zuccheri pentosi ecc., e far comparire alcuni difetti nel vino. Per evitarli, occorre eliminare i batteri attraverso: pastorizzazione solfitazione microfiltrazione aggiunta di lisozima, di acido fumarico o di nisina

http://it.wikipedia.org/wiki/Acido_citrico

http://it.wikipedia.org/wiki/Acido_tartarico

VINIFICAZIONE IN BIANCO:


VINIFICAZIONE IN ROSSO:


• macerazione a freddo • macerazione a caldo • macerazione con ultrasuoni

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