Fenomeni di ossidazione dei vini bianchi e utilizzo di antiossidanti alternativi alla solforosa

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1 UNIVESITÀ DEGLI STUDI DI MILAN DIPATIMENT DI SCIENZE PE GLI ALIMENTI, LA NUTIZINE E L AMBIENTE Fenomeni di ossidazione dei vini bianchi e utilizzo di antiossidanti alternativi alla solforosa Antonio Tirelli

2 I fenomeni ossidativi nel mosto H H PF H 2 + H H H H H H H PF formazione di polimeri bruni veloce consumo enzimatico dell 2 subita da acidi idrossicinnamici propagata a flavan-3-oli (es. antociani e catechine) limitata da glutatione (GSH) e S 2 rallentata da temperature < 10 C rallentata da sfecciatura enzimi inibiti da prodotto, tannini ed etanolo

3 [ 2 ] (mg/l) I fenomeni ossidativi nel mosto Cinetiche di consumo dell 2 nel mosto in funzione della presenza di S Aggiunta S 2 Veloci: consumo di 2 (4 5 min) inattivazione PF (2 3 min) Tempo (min)

4 L azione della S 2 Antiossidasica + HS S S - - S S - 3 HS - ottura dei disolfuri cistinici delle proteine e conseguente inattivazione Antiossidante H + HS H 2 H + S H + iduzione dei chinoni a fenoli

5 L azione del GSH e dei tioli Antiossidante H H + HS 1 S 1 Formazione di GP da GSH Formazione di fenoli tio-sostituiti non volatili Composti incolori e insapori Non ossidabili da PF Avviene anche in vino Utile nell eliminazione di difetti di riduzione

6 Il GSH in maturazione 110 Accumulo di GSH in uva Verdicchio (2012) Vendemmia ago 24-ago 29-ago 03-set 08-set 13-set 18-set 23-set 28-set 03-ott

7 L 2 nella formazione aromatica - P Lipasi H Lipossigenasi CH 3 Esenale + 2 GSH Fosfolipide Ac. linolenico ( GST ) AK La formazione di precursori aromatici tiolici dipende da: esposizione all 2 livello di GSH attività lipolitica/lipossigenasica H 3 C CH 3 SH 3-mercaptoesanolo Lievito H 3 C CH 3 S G 3-glutationil-esan-1-olo B. Fedrizzi et al., Phytochemistry 77 (2012)

8 L 2 nella formazione aromatica Formazione di precursori aromatici tiolici (3MH) con l esposizione del mosto all 2 (8 mg/l) L 2 produce: consumo di GSH e ac. fenolici GP precursore tiolico (G-3MH) oland et al., J. Agric. Food Chem., Vol. 58, No. 7, 2010

9 L 2 nella formazione aromatica Effetto di 2, GSH ed esenale sull aumento G-3MH Melon b. (8 mg/l) Aggiunte: GSH mg/l esenale 1 mg/l G-3MH iniziale 0,4 1,6 mg/l Sauvignon L esenale è il fattore limitante oland et al., J. Agric. Food Chem., Vol. 58, No. 7, 2010

10 Il GSH in ammostamento Effetto delle condizioni di esposizione all aria del mosto sul contenuto di GSH GSH (μm) GP (μm) Vinificazione Varietà Esposizione a 2 uva mosto Δ uva mosto Δ 5b Chardonnay iperox c Chardonnay aria a Chardonnay aria a Chardonnay aria b Chardonnay azoto a Verdicchio azoto b Verdicchio azoto Effetto del rame sull uva sul tenore in GSH Trattamento uva Esposizione a 2 GSH (μm) GP (μm) uva mosto Δ uva mosto Δ Tal quale aria Lavata + Cu aria Lavata aria

11 L effetto del rame sul GSH Evoluzione del GSH e del Cu in pressatura in funzione dell esposizione all aria Aria in pressa Azoto in pressa Frazione GSH GP ame GSH GP ame (μm) (μm) (mg L -1 ) (μm) (μm) (mg L -1 ) Media Combinazione del rame con i composti tiolici (es. GSH) 2 G-SH + Cu 2+ G - S Cu S G + 2 H + (Insolubile) Si verifica anche in vino con: tioli aromatici H 2 S tioli di riduzione

12 2 (mg/l) La cinetica di consumo dell 2 in FA Velocità di consumo dell 2 durante la FA in vinificazione in rosato 4 3,5 3 - aria In FA le PF sono inattivate da: S 2 polifenoli etanolo 2,5 2 1,5 Gli ioni Cu 2+ si combinano con i lieviti 2 viene rapidamente perso per l azione dei lieviti e lo strippaggio con la C aria 0, Tempo (min) Delteil (2001). Da Biondi-Bartolini et al. (2008)

13 L evoluzione del GSH in FA Decorso del livello di GSH durante la FA e l affinamento su lieviti Effetto adsorbimento da feccia Fine FA

14 Il sotolone nell aroma di ossidato Evoluzione del tenore in sotolone nei vini ad affinamento ossidativo (Porto)

15 Il sotolone nell aroma di ossidato Evoluzione del tenore in sotolone nei vini ad affinamento ossidativo (Porto) CH 3 H Soglia di percezione CH 3 olfattiva del racemo: 5 8 mg/l H Lavigne et al., J. Agric. Food Chem. 56 (2008)

16 Il sotolone nell aroma di ossidato elazioni fra sotolone e GSH in affinamento Livelli di GSH > 10 mg/l limitano: formazione di sotolone perdita aromatica imbrunimento Lavigne et al., VigneVini (2005)

17 Il sotolone nell aroma di ossidato Il ruolo della S 2 nella protezione dalla formazione del sotolone Livelli di 2 idonei si ottengono solo con imbottigliatrici di elevate prestazioni Livelli di 2 tollerabili in bottiglia Lavigne et al., J. Agric. Food Chem. 56 (2008)

18 Il sotolone nell aroma di ossidato Il ruolo dell ascorbato nella protezione dalla formazione del sotolone Il sotolone, ed il suo precursore (2-chetobutirrato) si formano in presenza di: 2 ascorbato? Pons et al., J. Agric. Food Chem., 58 (2010)

19 Il sotolone come indicatore di ossidato I precursori chimici del sotolone Ascorbato Ac. tartarico Piruvato Aminoacidi Sotolone Etanale Ac. gliossilico Zuccheri riducenti Il sotolone si forma attraverso: vie ossidative reazione di Maillard (via non ossidativa fra zuccheri e ammine) Ac. chetobutirrico

20 Antiossidanti alternativi L uso dei composti fenolici come antiossidanti: l esempio dello spumante Spumante Chardonnay 24 mesi Sboccatura Spumante " + S 2 " + polifenoli Conservazione 7 mesi/15 C Conservazione 7 mesi/25 C

21 Antiossidanti alternativi L uso dei composti fenolici come antiossidanti: l esempio dello spumante Spumante 50 mg/l 20 mg/l 40 mg/l S 2 GEPr EA GEY GEPr EA GEY GEPr: gallici, ellagici, procianidine EA: ellagici + polisaccaridi neutri GEY: gallici, ellagici + pareti lievito

22 Antiossidanti alternativi La composizione fenolica determinata Miscela Procianidine (come catechina) Non flavonoidi (come ac. gallico) Chinoni (come ac. gallico) Cisteina GSH Ascorbato (ossidato+ridotto) Sotolone DPPH (mg/g) (mg/g) (M trolox/g) GEPr EA GEY Miscela Fenoli Gallici Ellagici Flavonoli Flavanoli (% della miscela) (% dei fenoli) GEPr 16, Tr 17 EA 10, GEY 4, Tr 55

23 Antiossidanti alternativi Effetto delle componenti fenoliche sulle caratteristiche di ossidazione dello spumante Antiossidante Quantità (mg/l) Assorbanza (mau 420 nm ) GSH (mg/l) Sotolone (mg/l) 15 C 25 C 15 C 25 C 15 C 25 C Nessuno S GEPr EA GEY < < < 4 < < < 4 Non sboccato (conservazione a 12 C) Campione del commercio (+ S 2 ) < 4

24 I potenziali red-ox dei fenoli I potenziali di riduzione parziale dei fenoli sono maggiori di quelli dell 2 Q + 2 e H + H 2 Q E 3,6 (V) Ac. Caffeico 0,60 (epi) Catechina 0,57 (epi) Gallocatechina 0,47 Ac. Gallico 0,58 Ascorbato 0,19 E 3.6 (V) 2 + e - + H + H 2 H 2 + e - + H + H 2 2-0,09 1,22 0,565 H e - + H + H + e - + H + H 2 + H H 2 0,59 2,53 1,55 Danilewicz., Am. J. Enol. Vitic. 54:2 (2003)

25 L ossidabilità degli antociani Anche gli antociani possono partecipare ai fenomeni red-ox, tuttavia per questi composti il ph influenza anche lo stato di ionizzazione e l equilibrio acido/base H H + G H H Le antocianine ortofenoliche sono quelle maggiormente ossidabili sia per la capacità di complessare il Fe 3+ che per l ampia delocalizzazione del radicale semichinonico prodotto. Tuttavia, nella forma flavilio (A + ) la presenza della carica positiva rende difficile la formazione di una ulteriore carica positiva per la perdita di un e -. A ph 3,6 E = 1,38 V H H H H Le forme antocianiche neutre, come quella idratata emiacetalica, presentano invece un potenziale molto vicino a quello delle catechine H G Danilewicz., Am. J. Enol. Vitic. 63, 1 (2012)

26 I fenomeni red-ox nel vino Meccanismo di ossidazione dei fenoli: la reazione di Fenton H E 3,6 =1 V H H S 3 2- S 4 2- H H Fe 3+ (Cu 2+ ) H 2 H 2 2 H H 2 H Fe 2+ 2 Fe 2+ Fe 3+ Fe 2+ Fe 3+ EtH CH 3 CH Fe 2+ Fe 3+ Senza ioni Fe e/o Cu le ossidazioni non avvengono! H Sotolone Danilewicz., Am. J. Enol. Vitic. 64 (2013)

27 I fenomeni red-ox nel vino Meccanismo di ossidazione dei fenoli: la reazione di Fenton 2 HS 5 - E 3,6 =1,17 V HS 3 - HS 3 - HS 3 - E 3,6 =0,95 V Fe 3+ Fe 2+ HS 4 - E 3,6 =2,43 V HS 4 - HS 4 - HS 3 - La S 2 agisce da forte ossidante se è in assenza di fenoli Danilewicz., Am. J. Enol. Vitic. 63 (2012)

28 I fenomeni red-ox nel vino Meccanismo di ossidazione dei fenoli: la reazione di Fenton 2 HS 5 - E 3,6 =1,17 V HS 3 - HS 3 - HS 3 - E 3,6 =0,95 V Fe 3+ Fe 2+ E 3,6 =2,43 V HS 4 - HS 4 - CH 3 CH EtH H Sotolone

29 L ossidazione dei componenti del vino L intervento dell acido tartarico nelle ossidazioni del vino H H H H H H H Ac. tartarico Ac. gliossilico Sotolone adicali ossidanti forti (H, HS 4 - ) intervengono sui composti più abbondanti, che nel vino sono EtH, acidi tartarico e malico (o zuccheri nei vini dolci) Danilewicz., Am. J. Enol. Vitic. 54:2 (2003)

30 I fenomeni red-ox nel vino Bilancio complessivo dell ossidazione fenolica H H + 2 Fe(II)/Fe(III) + H 2 2 La S 2 non riduce direttamente l 2. È necessaria la presenza di ioni Fe! 1 1 H HS 3 - H 2 + S H + H H + H + + HS S Fe(II)/Fe(III) HS - 3 H S 2-4

31 Il potenziale destino dei chinoni nel vino La stabilità dei chinoni in vino è molto bassa. Il 50% scompare in meno circa 1 s combinandosi con gli altri composti nel vino. Nikolantonaki., J. Agric. Food Chem. 60, 8484 (2012)

32 La reattività dei chinoni nel vino Costanti di velocità di reazione dei chinoni nei riguardi di composti enologici S 2, ascorbato, H 2 S, GSH 3-mercaptoesanolo, tioli aroma amminoacidi Nikolantonaki., J. Agric. Food Chem. 60, 8484 (2012)

33 Altri fattori di formazione del sotolone Effetto di alcuni composti enologici sulla formazione di sotolone (mg/l) nel vino (Sistemi modello) Vin. sint. + 2, Fe 2+ + NH NH 2 -, catechina + NH 2 -, 2, Fe 2+ + NH 2 -, catechina 2, Fe 2+ No GSH mg/l GSH Vino sintetico (70 C/5 giorni) : EtH 12 %, H 2 T 5 g/l, etanale 10 mg/l, ribosio 5 g/l

34 Conclusioni (1 di 2) Uve con significativa componente aromatica tiolica possono giovare di una macerazione ossidativa in ammostamento curando d inattivare le PF con la S 2 e il freddo. La FA produce limitati fenomeni ossidativi ed un buon sviluppo del lievito può favorire la formazione di GSH e proteggere così dalle ossidazioni. Le ossidazioni chimiche sono da evitare con l uso di atmosfera inerte e sono tanto più veloci quanto maggiore sarà la presenza di ioni Fe e Cu. Il grado di ossidazione di un vino può essere stimato dal livello di sotolone sebbene le condizioni con cui questo composto si forma possono non siano legate solo all ossidazione. La S 2 resta ancora oggi l antiossidante più efficiente per la protezione dalle ossidazioni.

35 Conclusioni (2 di 2) L uso di antiossidanti di natura solo polifenolica è potenzialmente dannoso soprattutto se in assenza di S 2 poiché favorisce le ossidazioni. A questo si deve aggiungere il potenziale rischio di apporto di gusti sgradevoli. L acido ascorbico accelera il consumo di ossigeno nel vino, ma può favorire una deviazione ossidativa precoce. Come la S 2, il GSH può avere un effetto protettivo nella ossidazione del vino e nella formazione del sotolone, anche nel caso di vie di formazione non ossidative. Sebbene le modalità di tale azione siano non del tutto comprese, per un effetto protettivo adeguato è necessario avere livelli elevati (es. > 20 mg/l).

36 UNIVESITÀ DEGLI STUDI DI MILAN DIPATIMENT DI SCIENZE PE GLI ALIMENTI, LA NUTIZINE E L AMBIENTE Grazie per la pazienza!