Tecnologia della Macerazione Fermentativa nel Vino

Tecnologia della Macerazione Fermentativa

Macerazione: Pratica enologica col contatto tra la fase LIQ e la fase SOL dalla quale si estraggono i composti d'interesse (ad es. sali, sostanze fenoliche); la degradazione delle cell della buccia permette il rilascio delle sue componenti nel vino. Si verificano fenomeni di degradazione delle pareti cellulari delle uve con l'estrazione di sostanze (selettiva) che si desiderano e che più occorrono al vino; è una pratica gestita dall'enologo mentre acidi e zuccheri proseguono nella FALC. Dalle bucce verranno estratti sali e aromi ceduti più velocemente (maggiormente solubili) mentre le sostanze fenoliche verranno estratte successivamente poiché più difficili da estrarre (lo sviluppo dei fenoli è un fattore variabile, dipende se e quanto si mantengono anche i vinaccioli durante la macerazione). I fenoli, per essere rilasciati nel mosto, devono oltrepassare il tonoplasto (la membrana del vacuolo, sede principale delle PAC) e la membrana cellulare cioè 2 membrane idrofobiche, legandosi con legami H alla parete per poi essere rilasciati. Più le PAC sono grandi (fino a 30 unità monomeriche di flavan-3-oli) più sono astringenti e più legami H formano con i polisaccaridi di parete carichi - (ac galatturonico) o neutri (cellulosa o polimeri costituiti da esosi e pentosi) + ponti Ca2+.

Fattori che Influenzano la Struttura delle Membrane e delle Pareti Cellulari

La [ETOH], strettamente associata e favorita dalla Tº, svolge un'azione degradativa contro i legami H e denaturando le membrane cellulari fosfolipidiche rende più solubili le PAC (si dissolvono). L'estrazione è favorita anche dall'azione meccanica (rimontaggio - follatura - délestage) con la rottura delle bucce (NO effetto setacciatura) favorendo la dispersione delle componenti ma rendendola difficilmente controllabile, infatti talvolta si ha l'estrazione di PAC di grandi dimensioni che derivano dai vinaccioli (polimeri formati da unità monomeriche di EC3G). Con poche PAC bisogna aumentare l'estrazione usando enzimi pectolitici (PME-PG 3-6 g/ql) che degradano i polisaccaridi creando dei canali nella parete cellulare attraverso cui le PAC fuoriescono (enzimi usati anche per la chiarifica nei VB). Alcol e calore destrutturano le pareti cellulari provocando la fuoriuscita di sostanze fenoliche: prima si estraggono gli antociani poiché contenuti nei vacuoli delle cell dell'ipoderma (estrazione verso la parte interna perché non c'è pruina).

Copolimerizzazione e Formazione di Copolimeri Diretti A-T tra Antociani e PAC

Gli antociani liberi e le PAC, presi singolarmente, non sono un fattore positivo: gli antociani liberi vengono ox con perdita di colore (meno q.ltà) mentre le PAC sono troppo astringenti ed amare. Antociani e PAC, una volta estratti, sono piuttosto instabili essendo sensibili al pH, alla SO2, all'ox, alla luce e al calore perciò una Iª stabilizzazione avviene con la loro copolimerizzazione favorita a pH 3.8. Gli antociani hanno una carica + delocalizzata sulla struttura (ione flavilio O+) mentre le PAC hanno una parziale carica - localizzata su C6 o C8 (solitamente C8 per minor ingombro sterico) che reagisce legandosi col C4 dell'antociano (legame sempre sull'anello A tra C4-C6 o C4-C8) -> si forma un intermedio di reazione molto ossidabile ed incolore ma la sua ox ripristina lo ione O+ restituendo colore al composto chiamato A-T (antocianina-flavanolo).

Destino dei Flavanoli nel Vino

Tanto più il vino è acido e tanto più il legame tra le PAC è piuttosto labile (= scompare rapidamente). Quando il legame si rompe gli e di legame tra i 2 flavanoli non vengono divisi equamente ma restano sullo stesso flavanolo che manterrà la carica - compensandola legandosi con un H+ (C6 e C8 agiscono da donatori di e ). L'altro flavanolo, trovandosi sull'anello benzoico, resterà con una carica + molto stabile e può legarsi con:

• Una PAC -> processo di rottura e riformazione delle PAC con cambiamento della dimensione; se le PAC hanno dimensioni troppo elevate allora perdono di solubilità e precipitano
• Un antociano in forma neutra -> forma una struttura T-A in cui il tannino sta sopra e l'antociano in fondo alla catena, con questo legame l'antociano ripristina l'O+; gli antociani si comportano sia da donatori di e sia da elettrofili (O+)

I legami tra flavanolo e antociani o PAC sono favoriti a pH 2, infatti questi processi iniziano durante la macerazione e continuano con l'affinamento, sempre in presenza di O2 -> il destino di PAC e antociani è influenzato dal pH del vino. Sia con la struttura A-T sia con T-A gli antociani sono sotto forma di ione flavilio. Quando l'antociano è copolimerizzato allora la catena proantocianidinica viene bloccata ed è importante per creare PAC più corte ed evitare la creazione di catene di PAC di grandi dimensioni (maggiore è la dimensione molecolare e maggiore è l'astringenza) perciò si diminuisce l'astringenza del vino rendendo la struttura più stabile.

Copolimerizzazione Indiretta dei Flavanoli

Le reazioni precedenti sono piuttosto lente ed è più ricercata la copolimerizzazione indiretta con Acetaldeide. L'Etanale agisce da elettrofilo accettando un doppietto elettronico e combinandosi solo sull'anello A col C6 o C8 perciò può legare le PAC tra di loro con la creazione del ponte etile o può combinare più antociani in forma neutra, tramite il ponte etile, formando una struttura A-T-A -> gli antociani legati in questo modo ripristinano lo ione O+ acquistando colore. Quando gli antociani si legano alle 2 estremità di un tannino, quest'ultimo non può più allungarsi perché l'Acetaldeide dovrebbe prendere e dagli antociani che però sono carichi + e non hanno tendenza a cedere e di legame.

Fonti di Acetaldeide

1. Metabolismo fermentativo del lievito (FALC) -> principale causa di formazione di questa aldeide acetica, cioè un intermedio nella reaz che porta alla formazione di ETOH dagli zuccheri. Si forma dalla decarbossilazione del Pir con la Pir Decarbossilasi e in carenza di NADH si accumula Etanale
2. Deriva dalla SO2 che si lega all'Acetaldeide stessa che viene liberata -> l'Acetaldeide si lega con la SO2 ad inizio FALC mentre col procedere del processo la SO2 si perde rilasciando l'Etanale
3. Con ox fenolo -> ortochinone + H2O2 in presenza di catalizzatori metallici (Fe3+ e Cu2+) ma l'H2O2 è un ossidante più forte dell'O2 e, sempre in presenza di catalizzatori metallici, provoca l'ox ETOH -> Acetaldeide + H2O (non avviene con le PPO poiché inattivate dalla SO2); per realizzare ciò bisogna fornire O2

È importante bilanciare antociani e PAC perché, in caso di carenza di antociani, le PAC hanno poca possibilità di stabilizzarsi formando antocianidine di grandi dimensioni che precipiteranno (nel caso fossero legate anche ad antociani allora si avrebbe una perdita anche di questi): per ridurre l'astringenza e il rischio di perdita di antociani si avranno tempi d'invecchiamento più lunghi. Col tempo, in caso di carenza di PAC, si avrà una perdita di antociani poiché non si stabilizzeranno, infatti per avere una buona stabilizzazione il rapporto tra antociani-flavanoli dev'essere 1:5 o 1:10.

Stabilità del Ponte Etile

La copolimerizzazione è un punto di partenza poiché il ponte etile è poco stabile -> spesso questo legame si rompe e libera l'antociano mentre il ponte etile va a formare un carbocatione dove, in seguito alla perdita di un H+, si ha la formazione di un doppio legame; il ponte etile non è sufficientemente resistente per mantenere costanti le proprietà chimico- sensoriali del vino invecchiato. Si forma un flavanolo con un gr vinile sul C6 o C8 (dipende dove si era legata l'Acetaldeide) chiamato vinil-flavanolo, una molec molto reattiva per via del comportamento nucleofilo della parte vinilica, che può legarsi con una PAC perciò si torna nella situazione di partenza cioè 2 PAC legate da un ponte etile. Invece se si lega con un antociano (legame in C4) si forma una Piranoantocianina che, essendo attaccata ad una struttura flavanolica, forma una Flavanil-Piranoantocianina F-P (molto stabile) cioè la struttura finale degli antociani e la posizione 4 dell'antociano è occupata in maniera permanente (processo abbastanza lento).

Stabilità delle Flavanil-Piranoantocianine

A pH 3.6 1/4 degli antociani è in forma colorata e i valori restano simili anche a pH simili. Le F-P sono intaccabili dalla SO2 che non può più legarsi con l'antociano perché la posizione C4 è occupata; la F-P, avendo un elevato nº di anelli aromatici coniugati, si distingue da un antociano libero per l'assorbanza (506 nm) con un colore rosso mattone e le variazioni di pH influenzano poco il colore del pigmento. Lo spettro d'assorbimento è spostato verso frequenze più basse (minori +) producendo un effetto ipsocromico o Blue shift. I legami C4 prevengono l'aggregarsi della SO2 alla porzione di piranoantocianina perciò l'additivo non ha effetto. Si ricorda che l'astringenza delle PAC diminuisce quando diminuisce la loro dimensione (nº -OH) e quando si legano agli antociani durante la copolimerizzazione.

Fattori che Influenzano Maggiormente la Copolimerizzazione dei Flavonoidi

L'O2 interviene ox l'ETOH -> Acetaldeide nella fase finale di copolimerizzazione (in)diretta. L'O2 può essere dannoso per l'ox degli antociani liberi con perdita di colore, infatti per proteggere le sostanze fenoliche dall'ox si usano i tannini da legno e i tannini da uva. I tannini da legno hanno # anelli pirogallolici che li rendono molto più ossidabili (minor potenziale d'ox) degli antociani, svolgono un'azione antiossidante poiché si ossidano al posto dei fenoli dell'uva: una volta ossidati formano chinone + H2O2 che andrà a produrre Acetaldeide con l'ox di ETOH (sono chiamati Ellagitannini con aggiunte di 150-400 mg/L). Problema: soprattutto ad inizio FALC sono presenti tanti antociani e poche PAC e l'Acetaldeide può legarsi agli antociani formando delle Piranoantocianine fortemente colorate di arancione; per evitare ciò si aggiungono anche i tannini da uva facilitando la copolimerizzazione tra antociani e PAC.

Dispersione di O2 nella Vasca

Occorre valutare quanto O2 fornire già durante la FALC: l'O2 fornito in questa fase è trattenuto per poco tempo a causa dello stripping della CO2 e del consumo da parte del lievito. Per fornire O2 (saturazione a 24 mg/L) si può usare un microdiffusore: l'O2 è prelevato da una bombola contenente O2 PURO attraverso una valvola e viene diffuso dal fondo della vasca con un diffusore di acciaio sinterizzato che lo disperde sotto forma di microbolle, disciogliendolo più facilmente. Solo 1/3 dell'O2 (8 mg/L) si discioglie perciò bisogna triplicare le dosi, infatti viene portato a lvll prossimi alla saturazione. Nella fase post-FALC l'O2 è fornito lentamente così da ox solo le molec più ossidabili.