Indice. Nota storica sul vino XVIII

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1 Indice Nota storica sul vino XVIII Capitolo 1 I funghi patogeni della vite Plasmopara viticola (peronospora della vite) Il patogeno Sintomi della malattia Epidemiologia Infezioni primarie Infezioni secondarie Dinamica delle epidemie di peronospora Danni Strategie di protezione Previsione delle infezioni primarie e secondarie Uncinula necator (mal bianco o oidio) Il patogeno Sintomi Epidemiologia Modelli previsionali Effetti dell oidio sulla qualità del mosto e del vino Strategie di protezione Botrytis cinerea (muffa grigia e muffa nobile) Il patogeno Sintomi Caratteristiche delle uve colpite da botrite Epidemiologia e patogenicità Muffa nobile Strategie di protezione Fomitiporia mediterranea, Phaeomoniella chlamydospora e Phaeoacremonium aleophilum (mal dell esca) I patogeni Sintomi Malattia delle venature brune delle barbatelle Malattia di Petri (o black goo ) Esca giovane Carie bianca Esca propria Apoplessia Fluttuazione dei sintomi fogliari dell esca 32

2 ISBN INDICE IX Relazione fra le sindromi riferibili al mal dell esca Fonti e diffusione dell inoculo Interazione pianta-patogeni (fattori di virulenza dei patogeni e fattori di difesa nella vite) Danni Strategie di protezione 35 Bibliografia 36 Capitolo 2 I funghi tossigeni Ocratossina A Aspetti tossicologici Struttura chimica Funghi produttori di ocratossina A Aspetti epidemiologici dei funghi tossigeni Metodi di identificazione tradizionali Genere Aspergillus Sezione Circumdati Sezione Nigri Genere Penicillium Subgenere Penicillium Metodi diagnostici molecolari Metodi di analisi Immunosaggi Valutazione del rischio, prevenzione e lotta Altre tossine Patulina Citrinina Tricoteceni 61 Bibliografia 61 Capitolo 3 Ecofisiologia dei lieviti vinari Introduzione La scoperta degli agenti viventi della fermentazione La storia dei lieviti selezionati La controversa storia della classificazione dei lieviti vinari L utilizzazione degli zuccheri da parte di Saccharomyces cerevisiae Definizione di lievito selezionato per vinificazione I lieviti associati con gli ambienti di cantina Potenziale d innovazione dell ecologia di cantina di Saccharomyces cerevisiae Conclusione 77 Bibliografia 80 Capitolo 4 Il metabolismo dei lieviti vinari Metabolismo dei composti ternari Catabolismo degli zuccheri: generalità Utilizzazione differenziale di glucosio e fruttosio Glicolisi Regolazione della fermentazione alcolica e della respirazione Regolazione della fermentazione glicero-piruvica Formazione, accumulo e demolizione dell acido acetico Degradazione e sintesi dell acido malico Produzione di altri composti minoritari di fermentazione Metabolismo dei composti quaternari Assimilazione dell ammonio, biosintesi e catabolismo degli aminoacidi Formazione di alcoli superiori ed esteri 97 Bibliografia 98

3 X MICROBIOLOGIA DEL VINO ISBN Capitolo 5 Proprietà tecnologiche e di qualità delle specie di lieviti vinari Introduzione Caratteri convenzionali Attività fermentativa Andamento fermentativo Vigore fermentativo Potere fermentativo o alcoligeno Produzione di composti solforati Anidride solforosa Idrogeno solforato Acidità volatile Produzione di glicerolo Tolleranza all etanolo Tolleranza agli additivi tecnologici Resistenza all anidride solforosa Resistenza al rame Resistenza ai pesticidi Carattere killer Caratteri non convenzionali Composti secondari prodotti dai lieviti correlati alla qualità organolettica del vino Alcoli superiori Acetaldeide Acetoino e 2,3-butandiolo Acetato di etile Influenza della specie/ceppo di lievito sul contenuto di composti secondari nel vino Composti formati con un minimo livello di variazione all interno della specie Composti formati con una grande variabilità all interno della specie Interazione lievito/vitigno Influenza della specie/ceppo di lievito sul contenuto di composti legati alla qualità salutistica del vino Amine biogene (AB) Polifenoli totali (PFT) Ocratossina A (OTA) 129 Bibliografia 131 Capitolo 6 Fattori che condizionano lo sviluppo dei lieviti nella vinificazione Fattori di natura chimica Nutrienti Gli zuccheri I composti dell azoto L ossigeno Le vitamine Gli elementi minerali Gli acidi organici Metaboliti L etanolo L anidride carbonica Gli acidi organici I carboidrati di riserva Glicerolo, prolina e glicina Fattori esogeni Fattori di natura fisica La temperatura La pressione osmotica Fattori di natura biologica Le interazioni con altri microrganismi Le muffe I batteri Altri lieviti Fattori tecnologici 154 Bibliografia 157

4 ISBN INDICE XI Capitolo 7 Crescita e attività dei lieviti nella vinificazione spontanea Introduzione Profilo microbiologico qualitativo della vinificazione spontanea Profilo microbiologico quantitativo della vinificazione spontanea Primo caso-studio: elevato rapporto iniziale tra lieviti non-saccharomyces e Saccharomyces Secondo caso-studio: lieviti non-saccharomyces e Saccharomyces inizialmente di pari consistenza numerica Terzo caso-studio: lieviti Saccharomyces dominanti fin dall inizio della fase fermentativa Indicazioni di carattere generale emerse dai tre casi-studio descritti Biodiversità intraspecifica dei lieviti nella vinificazione spontanea Conclusione 180 Bibliografia 181 Capitolo 8 Proprietà non convenzionali dei lieviti vinari Introduzione Attività enzimatiche idrolitiche Attività b-glucosidasica Attività proteolitica Attività esterasica Produzione di polisaccaridi parietali durante la fermentazione alcolica 193 Bibliografia 195 Capitolo 9 I lieviti selezionati e il loro impiego enologico Aspetti storici dei lieviti selezionati Fermentazione naturale e fermentazione in purezza Evoluzione dei lieviti selezionati Caratteri di selezione dei lieviti per enologia La selezione dei lieviti vinari Caratteri tecnologici e metabolici fondamentali Caratteri fermentativi e tecnologici che influenzano il processo di vinificazione Caratteri qualitativi che influiscono sulla composizione e quindi sulla qualità del vino Cenni sui nuovi caratteri di selezione dei lieviti vinari L impiego dei lieviti selezionati L uso della SO Preparati commerciali degli starter enologici 214 Bibliografia 218 Capitolo 10 Lieviti per spumantizzazione Il metodo Champenois o metodo tradizionale Il ruolo dei lieviti nel processo Il vino base La fermentazione malolattica del vino base La presa di schiuma L affinamento sur lies Caratteristiche speciali dei lieviti per spumantizzazione con il metodo tradizionale La flocculazione La teoria lectin-like Lieviti immobilizzati Autolisi e spumantizzazione Autolisi della parete e affinamento del vino La schiuma 231 Bibliografia 231

5 XII MICROBIOLOGIA DEL VINO ISBN Capitolo 11 Analisi genetica di Saccharomyces cerevisiae vinario Il materiale genetico di Saccharomyces cerevisiae Il DNA nucleare Il DNA mitocondriale Gli elementi mobili o retrotrasposoni Il DNA plasmidiale I prioni Le particelle virus-like Il ciclo vitale Il tipo coniugativo di Saccharomyces cerevisiae Il modello a cassetta dell interconversione del tipo coniugativo Il ruolo dell endonucleasi HO Significato biologico e importanza applicativa del ciclo vitale: il modello del genome renewal Il miglioramento genetico Le tecniche genetiche Mutagenesi Il miglioramento genetico per incrocio dei lieviti vinari Miglioramento genetico di ceppi eterotallici Miglioramento genetico con ceppi omotallici Rare mating (coniugazione rara) Citoduzione Fusione degli sferoplasti Le tecniche molecolari Gli strumenti Analisi del fenotipo ricombinante Le applicazioni L analisi globale del trascrittoma Microarray Real Time PCR Proteoma e metaboloma Prospettive 257 Bibliografia 258 Capitolo 12 I batteri lattici e la fermentazione malolattica Introduzione I batteri lattici di interesse enologico Tassonomia Specie del genere Lactobacillus Specie del genere Leuconostoc Specie del genere Oenococcus Specie del genere Pediococcus Fisiologia Metabolismo degli zuccheri Metabolismo aminoacidico Metabolismo degli acidi organici Fattori che influenzano lo sviluppo dei batteri lattici in vino Fattori fisico-chimici Fattori biologici Ecologia La fermentazione malolattica Biochimismo della fermentazione malolattica e suo significato biologico Effetti della fermentazione malolattica sul vino Riduzione dell acidità Stabilità microbiologica Modificazioni delle proprietà organolettiche Fattori che influenzano la fermentazione malolattica La fermentazione malolattica spontanea La fermentazione malolattica indotta Uso di tecnologie alternative per la fermentazione malolattica indotta 287 Bibliografia 287

6 ISBN INDICE XIII Capitolo 13 I batteri malolattici selezionati e loro impiego Introduzione Utilizzo di colture selezionate per indurre la fermentazione malolattica Isolamento, identificazione e selezione di una coltura starter Tipi di preparazioni batteriche Colture liquide Colture batteriche congelate Colture batteriche liofilizzate Preparazioni liofilizzate da riattivare (starter di prima generazione) Preparazioni liofilizzate a inoculo diretto (starter di seconda generazione) Come effettuare l inoculo Quando effettuare l inoculo 298 Bibliografia 299 Capitolo 14 I batteri acetici I batteri acetici: collocazione tassonomica Generi e specie attualmente riconosciuti Fisiologia, esigenze nutrizionali e fattori limitanti la crescita dei batteri acetici Isolamento dei batteri acetici Conservazione dei batteri acetici Identificazione dei batteri acetici Batteri acetici e vino Batteri acetici, alimenti e bevande I batteri acetici nei processi industriali La produzione di aceto 312 Bibliografia 313 Capitolo 15 Le alterazioni microbiche dei vini Introduzione Origine dei microrganismi alteranti Alterazioni causate da batteri acetici Alterazioni causate da batteri lattici Formazione di acidi Alterazione causa rifermentazione Filante (ropiness) Alterazione per produzione di mannitolo (agrodolce) Alterazione detta gusto di topo o mousiness Degradazione degli acidi organici Degradazione dell acido citrico Degradazione dell acido sorbico: nota di geranio Degradazione dell acido tartarico (girato) Degradazione del glicerolo con formazione di acroleina (amarore) Produzione di amine biogene Degradazione dell arginina e formazione di precursori dei carbammati di etile Alterazioni causate da Bacillus spp. e Clostridium spp Alterazione da lieviti Zygosaccharomyces Alterazioni da Brettanomyces/Dekkera spp Alterazioni da rifermentazione Alterazione con formazione di esteri Alterazioni per produzione di idrogeno solforato e composti volatili a base di zolfo Alterazione del grado di acidità volatile 341

7 XIV MICROBIOLOGIA DEL VINO ISBN Formazione di film Alterazione per disacidificazione Produzione di etilcarbammato Alterazione da muffe Sapore di tappo 344 Bibliografia 345 Capitolo 16 Microbiologia dei tappi di sughero Il sughero Caratteristiche biologiche del tessuto suberoso Caratteristiche chimico-fisiche del sughero Proprietà e funzioni del sughero Manufatti in sughero per l enologia Il ciclo produttivo per la fabbricazione dei tappi naturali monopezzo Estrazione e stagionatura del sughero Bollitura e stabilizzazione post-bollitura Tiratura in banda, fustellazione e produzione dei quadretti Rettifica e intestatura Lavaggio e sbianca Altri trattamenti di superficie: colorazione e colmatatura Timbratura e lubrificazione Confezionamento, trasporto e stoccaggio La produzione dei tappi tecnici Produzione del tappo in sughero agglomerato Tappi agglomerati con rondelle L utilizzo del tappo di sughero in enologia I microrganismi del sughero Batteri Funghi Variazione della carica microbica durante il ciclo produttivo Fattori che determinano la presenza di microrganismi nel sughero e nei suoi manufatti Metabolismo microbico e sostanze prodotte Effetti della microflora del sughero sul vino Trattamenti di sanitizzazione per l abbattimento della carica microbica Determinazione della carica microbica dei tappi di sughero 367 Bibliografia 369 Capitolo 17 La conta microbica Controlli di vinificazione Mosto non ancora in fermentazione Metodi microscopici Conta su piastra Controllo della fermentazione Determinazione del numero delle cellule di Saccharomyces cerevisiae Determinazione dei microrganismi contaminanti della fermentazione Controllo di sterilità del vino imbottigliato Metodi microscopici Controllo della coltura starter per vini spumanti Metodi per il controllo microbiologico Il campionamento dei mosti e dei vini Diluizione dei campioni Metodi microscopici Esame microscopico di una coltura di lievito Esame microscopico di cellule di lievito raccolte su membrana filtrante Conta delle cellule di lieviti con vetrino contaglobuli Determinazione della vitalità cellulare del lievito mediante colorazione con blu di metilene Conteggio su piastra dei microrganismi del vino 381

8 ISBN INDICE XV Conteggio dei lieviti totali Filtrazione su membrana (controllo di sterilità) Determinazione del contenuto di lieviti e batteri acetici in mosti e vini Determinazione del contenuto di lieviti contaminanti durante la fermentazione mediante coltura su Agar-Lisina Ricerca dei lieviti del genere Dekkera e di specie cicloesimide-resistenti Individuazione del carattere killer di un lievito 390 Bibliografia 391 Capitolo 18 Identificazione e caratterizzazione molecolare dei lieviti vinari L identificazione e caratterizzazione di microrganismi L identificazione di isolati microbici Perché identificare i lieviti vinari? Primi strumenti molecolari adottati per l identificazione dei lieviti vinari La riassociazione del DNA nucleare L elettroforesi in campi pulsati (PFGE) La reazione a catena della polimerasi (PCR) L identificazione di lieviti tramite analisi del DNA ribosomiale L analisi PCR-RFLP del DNA ribosomiale L analisi della sequenza dei domini D1/D2 del 26S rdna L identificazione mediante PCR-DGGE L identificazione sulla base dell analisi di altri bersagli molecolari La caratterizzazione molecolare dei lieviti vinari Perché caratterizzare i lieviti vinari? Metodi applicabili a isolati in coltura pura La PFGE L analisi del profilo di restrizione del DNA mitocondriale (mtdna-rflp) L analisi PCR di sequenze interdelta e/o di sequenze geniche di Saccharomyces cerevisiae Metodi che non richiedono l isolamento dei lieviti La PCR multiplex per l analisi del polimorfismo intronico Metodi molecolari per la rilevazione di lieviti Dekkera/Brettanomyces 409 Bibliografia 412 Capitolo 19 Identificazione molecolare dei batteri lattici di interesse enologico Introduzione Tassonomia batterica: terminologia e concetti di base Tassonomia polifasica Approccio fenotipico Approccio genomico Approccio filogenetico Identificazione dei batteri lattici con metodi molecolari coltura-dipendenti Fingerprinting molecolare Fingerprinting proteico Fingerprinting genomico con enzimi di restrizione Fingerprinting genomico con saggi di PCR Tecnica di AFLP Analisi di variazione di specifiche sequenze del genoma Tipizzazione mediante analisi di elementi genetici mobili Identificazione dei batteri lattici con metodi molecolari coltura-indipendenti Tecnica del DNA-microarray 429 Bibliografia 433

9 XVI MICROBIOLOGIA DEL VINO ISBN Capitolo 20 Metodi per la caratterizzazione fenotipica di lieviti vinari Caratteri legati allo sviluppo Resistenza a composti antimicrobici Antimicrobici tecnologici: resistenza all anidride solforosa e al rame Antimicrobici naturali Misura dello sviluppo Flocculazione Potere schiumogeno Vitalità cellulare Capacità sporigena Caratteri legati all attività metabolica Attività fermentativa Potere alcoligeno Produzione di composti secondari Produzione di composti solforati Valutazione della SO Valutazione dell H 2 S Determinazione dei polifenoli totali Attività enzimatiche Attività b-d-xilosidasica e b-d-glucosidasica Attività proteolitica Attività pectinolitica Attività decarbossilasica 448 Bibliografia 449 Capitolo 21 Caratterizzazione fenotipica dei batteri malolattici Caratterizzazione fenotipica per lo studio delle popolazioni naturali Caratterizzazione fenotipica per la selezione di colture starter Criteri tecnologici Capacità malolattica Capacità di tollerare e/o crescere a ph basso, in presenza di etanolo, di anidride solforosa o di sostanze che inibiscono la crescita microbica Azione positiva sulle caratteristiche sensoriali del vino Idoneità alla coltura industriale Idoneità all impiego diretto Criteri metabolici e di qualità Incapacità di metabolizzare pentosi, glicerolo, citrato, tartrato, sorbato Bassa capacità di produrre acidità volatile Incapacità di produrre polisaccaridi Incapacità di produrre amine biogene Incapacità di degradare arginina Incapacità di produrre metaboliti con gruppo carbamilico 461 Bibliografia 462 Capitolo 22 L igiene in cantina Introduzione Fonti di contaminazione microbica nelle cantine Materia prima Macchine e impianti Locali Atmosfera Vasi vinari Personale I microrganismi inquinanti e i loro effetti sulla qualità del vino Lieviti dotati di capacità fermentativa Lieviti a metabolismo prevalentemente ossidativo Batteri acetici Batteri lattici 469

10 ISBN INDICE XVII Batteri sporigeni Attinomiceti e muffe Prodotti per l igiene dello stabilimento enologico Detergenti Disinfettanti Controllo dell efficienza dei disinfettanti Pratica della sanificazione Operazioni manuali Trattamenti per aspersione con soluzioni a perdere Sanificazione a ricircolo Sanificazione delle barrique Il risciacquo Le misure di sicurezza Controlli microbiologici del livello igienico dello stabilimento enologico Analisi microbiologica dell aria Metodo per sedimentazione Metodo per impatto su superfici agarizzate Metodo per filtrazione Metodo per gorgogliamento Controllo microbiologico delle superfici Metodo delle piastre per contatto Metodo mediante tamponi Analisi delle acque di risciacquo Controlli dell igiene degli operatori Analisi microbiologica del prodotto finito 481 Bibliografia 481 Appendice 1 Inquadramento tassonomico dei lieviti vinari 482 Appendice 2 Breve descrizione dei generi più frequentemente riscontrati in vinificazione 484 Glossario 491