Cod. EM1U2. Evoluzione dei costituenti dell uva

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1 Rosario DI GAETANO Cod. EM1U2 Evoluzione dei costituenti dell uva

2 Vigneto: qui nasce il vino (Origine ed evoluzione dei costituenti dell uva)

3 Vigneto: qui nasce il vino (Origine ed evoluzione dei costituenti dell uva)

4 Fotosintesi.l origine di tutto! Fotosintesi Acido lattico lattico Proteine Proteine Acidi vari vari Alcaloidi Citocromi Glucidi Ac. PEP Ac.Piruvico Acetil CoA C. Krebs Amido Pectine (Xilosio, (Xilosio, Galattosio, Galattosio, Ac. Gatatturonico, Ramnosio, Arabinosio Arabinosio Amminoacidi Antocianine Lignine (Alcol (Alcol Ar) Ar) Ormoni auxinici auxinici Ac. grassi (pruina) Isoprenoidi Flavonoidi Energia ATP, ATP, NADH, FADH, ecc ecc

5 Il percorso di sviluppo dell acino Volume 2 fase (8-15 gg ) 1 fase (45-65 gg ) 3 fase (35-55 gg ) Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre

6 Le Fasi 1 Fase (fioritura accrescimento) Rapida crescita stimolata da citochinine e gibberelline 2 Fase (Inizio invaiatura) Rallentamento della crescita, inizia l invaiatura, si ha produzione di acido abscissico 3 Fase (Maturazione) Ripresa della crescita, diminuisce l intensità respiratoria ma cresce l attività enzimatica con forte accumulo di principi nutritivi

7 Struttura del grappolo Acino Raspo Cercine Peduncolo Racimolo Fasci fibrovascolari Buccia Pedicello Vinaccioli Polpa

8 Morfologia dell acino Pruina Cuticola Epidermide Ipoderma Buccia (Esocarpo) Cellule poligonali Cellule allungate Polpa (mesocarpo) Vinaccioli (endocarpo)

9 Parti del frutto e loro peso quantitativo Peso medio grappolo g [ ] [ acini max qualità] Peso medio acino 1,5 4 g Raspo Vinaccia Polpa Vinaccioli 3 6 % 6 9 % % 3 6 %

10 Localizzazione quantitativa in % dei principali costituenti Raspo Vinaccia Polpa Vinaccioli (3 6) (6 9) (79 85) ( 3 6) Acqua Polifenoli (antoc. E tann) 2 3,5 0,2 1,8 0,1 0,2 4 6 Sali minerali 2 2,5 1,5 2 0,2 0,6 1 3 Sost.Azotate 1 1,5 1,5 2 0,02 0,1 5 6 Glucidi vari ~ , Ac.Organici 0,3 0,6 ~ 1 0,45 1,2 ~ 0,3 Lipidi ~ 0 ~ 0 ~

11 Es. di distribuzione quantitativa di un costituente del grappolo ( % polifenoli totali ) 6 Tannini idrolizzabili Tannini Condensati 3 Flavonoidi Composizione % del grappolo 4

12 distribuzione media nella polpa matura Zone => esterna mediana interna [g/l] Zuccheri Acidità 4,6 8,7 13,5 Polifenoli ricca povera media

13 Glucidi: Sono di origine fotosintetica diretta e accumulati in forme diverse (glucosio, fruttosio, maltosio, amilosio, amilopectine, amido, ecc. ) nelle varie parti della pianta (tralci, tronco, radici, foglie) durante il ciclo vegetativo della vite. Ai fini della produzione vinicola gli zuccheri più importanti sono: Glucosio e fruttosio Prima dell invaiatura detti zuccheri sono presenti nell acino nella quantità dell 1% con netta prevalenza del glucosio rispetto al fruttosio. Durante l invaiatura, attraverso una serie di reazioni enzimatiche a carico dei vari glucidi di riserva presenti nel ceppo e nelle foglie, si forma glucosio che migra negli acini insieme a quello che contemporaneamente si forma per fotosintesi (trasformato in saccarosio) e per metabolismo dell ac. malico. In questa fase, di intenso apporto glucidico, cresce il rapporto Fruttosio - Glucosio che da ~0,2 a maturazione tende a 1 e viene superato in caso di surmaturazione.

14 Andamento Glucosio - fruttosio [%P/P] 20 Zuccheri totali Fruttosio Glucosio 5 Luglio Agosto Settembre Ottobre

15 Acidi Gli acidi organici si formano prevalentemente con l attività respitratoria cellualare, i più importanti sono: il malico e il citrico che si formano, il primo nelle foglie e il secondo nelle radici, e il tartarico che si origina dagli zuccheri presenti nelle foglie. Prima dell invaiatura, l acidità titolabile può raggiungere i 30 g/l. Con l invaiatura, termina l accumulo degli acidi, per cui: - l acido tartarico e l acido citrico restano invariati nella loro quantità assoluta, - l acido malico, se la temperatura supera i 25 C, subisce in parte l azione dell attività respiratoria, e prende la via della sintesi glucidica. Altri fattori che determinano il calo del titolo acidico sono: - diluizione degli acidi per l aumento di volume degli acini; - neutralizzazione per scambio con ioni metallici assorbiti. Prima dell invaiatura l acido malico, quantitativamente, è nettamente maggiore dell acido tartarico; alla maturazione, invece, si equivalgono salvo una leggera prevalenza del tartarico negli ambienti più caldi e del malico in quelli più freschi. Complessivamente, a maturazione delle uve, il tenore acidico risulta nettamente diminuito, per cui si evidenzia: a) aumento della frazione acidica dissociata; b) aumento del ph; c) minore solubilità dei bitartrati e quindi aumento degli acidi salificati.

16 Evoluzione degli acidi titolabili durante la maturazione [g/l] Acidità totale Malico Tartarico Luglio Agosto Settembre Ottobre

17 Evoluzione degli zuccheri e degli acidi durante la maturazione Zuccheri %p/p Acidi titolabili g/l Luglio Agosto Settembre Ottobre

18 Polifenoli sono sintetizzati nelle foglie a livello di cloroplasti, hanno funzione cromatica oltre che di difesa verso alcune alterazioni. La produzione è stimolata dalla luce in particolare quella con lunghezza d onda del blu e del rosso. La carenza di azoto o di fosforo come pure le basse temperature ne incrementano la produzione e l accumulo Flavonoidi (antocianine, flavonoli e flavoni) [Glicosidi = aglicone + glucide].antocianine o antociani, solubili in acqua,conferiscono colore all acino dal blu violaceo al rosso. Flavonoli, sono simili alle antocianine, conferiscono all acino colore giallo paglierino. Tannini idrolizzabili (tannini del raspo e del legno di quercia) [gallotannini ed ellagitannini]. Si accumulano nei raspi; per quantità prodotte e importanza sono trascurabili, al contrario di quelli prodotti nelle galle delle querce. Tannini condensati (proantocianidine o leucoantociani o flavan 3,4-dioli e catechine o flavanoli). Simili agli antociani, i più stabili sono dati da 2-8 unità monomeriche. Caratterizzano molti sapori di frutta e di bevande. Si accumulano principalmente nella buccia e in maniera significativa nei vinaccioli; nella polpa, invece, si trovano quantità non rilevanti.

19 mg/kg Evoluzione di antociani e tannini durante la maturazione Tannini bucce Tannini vinaccioli Antociani 500 Agosto Settembre Ottobre

20 Pectine Sono polimeri dell acido galatturonico (galattosio col C6 trasformato in -COOH) e i carbossili sono parzialmente (70-80%) metilati (-COOCH 3 ) Si trovano nelle lamelle mediane delle cellule, in particolare in quelle dell acino. Nella prima fase vegetativa il numero delle unità polimeriche è molto elevato, e i carbossili sono altamente metilati (protopectina), ciò conferisce al polimero un carattere idrofobico; per cui gli acini non maturi presentano una struttura resistente e compatta. Durante la maturazione alcuni enzimi riducono la catena polimerica (protopectinasi) e staccano quasi tutti i gruppi metilici (pectina-metilesterasi) producendo acidi pectinici solubili e acidi pectinici colloidali. Se l azione enzimatica è spinta si producono acidi galatturonici liberi (rammollimento dell acino).

21 Pectina: attacchi enzimatici durante la maturazione dell acino protopectina protopectinasi Ac. pectici colloidali pectina-metilesterasi Ac. pectici solubili

22 Sostanze pectiche Nell uva esistono strutture più complesse dei polimeri di acido galatturonico, con la presenza di Ramnosio, Arabinosio, Galattosio e Xilosio, e vanno sotto il nome di sostanze pectiche (es. gomme, mucillaggini, emicellulosa). Sostanze pectiche acide Ac. Galatturonico Ramnosio Galattosio Arabinosio basiche Galattosio Arabinosio Sostanze pectiche acide Pectina Gomme

23 Struttura delle Sostanze Pectiche: Metil Ac.Galatturonico Ramnosio Arabinosio Galattosio Xilosio

24 Sostanze azotate: L azoto è presente nell acino sotto forma: ammoniacale, ammine libere e glicolate, amminoacidi, peptidi e proteine; ovvero tutte le forme intermedie che vanno dall assorbimento ai componenti della struttura vegetale. Nel corso della maturazione il contenuto di azoto totale tende a variare con leggera diminuzione nella parte finale. L andamento delle varie frazioni è riportato nella figura.che segue. L importanza dell azoto, nonostante le modeste quantità presenti (0,2 0,6 g/l), nasce dall influenza che esso ha nell accrescimento dei lieviti e dei batteri, senza dimenticare che gli eccessi possono dare problemi di stabilità del colore e della limpidezza dei futuri vini.

25 Evoluzione delle sostanze azotate durante la maturazione [mg/l] 200 totale peptidico amminico ammoniacale proteico Agosto Settembre Ottobre

26 Sostanze minerali: Le sostanze minerali più importanti dell uva, che nel loro complesso costituiscono le ceneri, sono: Cationi - potassio, calcio, magnesio, sodio, ammonio, ferro e manganese; Anioni - Fosforo, zolfo e cloro. La loro concentrazione nell acino aumenta progressivamente con l ingrossamento del frutto e accelera durante il periodo della maturazione dove i valori vengono quasi triplicati dall inizio dell invaiatura. Influenzano il ph per effetto della salificazione degli acidi ph=f([hth]/[k]) Si concentrano prevalentemente nelle pareti cellulari per la presenza di pectine (ac. galatturonico), per cui la buccia risulta meglio dotata e a seguire i raspi e la polpa. Il contenuto totale delle ceneri è strettamente dipendente dalla fertilità del terreno.

27 [g/kg] 3,0 Es. di incremento delle ceneri durante la maturazione ceneri meq/kg 30 2,5 2,0 alcalinità delle ceneri [meq/kg] ,5 1,0 K ,5 Ca + Mg 15 Agosto Settembre Ottobre

28 Sostanze aromatiche Le sostanze che caratterizzano l aroma varietale sono centinaia, i più importanti sono costituiti da idrocarburi, alcoli, aldeidi, eteri, esteri, isoprenoidi (steroli, carotenoidi, fitoli, terpeni, gomme) aventi p.m. compreso tra 30 e 300. Sono sintetizzati a livello cellulare a partire dall AcetilCoenzimaA. Molte di queste sostanze sono percettibili già nell uva. altri invece sono potenziali e si manifestano in seguito a modificazione chimica della loro struttura quasi sempre di natura enzimatica. Glia aromi percettibili già nell uva possono essere varietali o non varietali e si classificano principalmente in erbacei, fruttati e floreali. Inizialmente prevalgono quelli erbacei, nel corso dell invaiatura questi tendono a diminuire e di pari passo aumentano quelli floreali seguiti in fase di maturazione da quelli fruttati.

29 Evoluzione delle sostanze aromatiche durante la maturazione Floreali Fruttati Erbacei Luglio Agosto Settembre

30 Composti precursori dell aroma I terpeni sono i composti più studiati, la loro unità base è costituita dall isoprene, composto a 5 atomi di carbonio. Durante la sintesi si formano monoterpeni e terpeni condensati, con struttura ciclica o aciclica. I monoterpeni, tra cui gli alcoli terpenici, si possono presentare allo stato libero o in forma legata di natura eterosidica; i primi aumentano progressivamente durante la maturazione, i secondi, invece, pur essendo sempre prevalenti, risultano più abbondanti nell acino verde durante l ingrossamento. I carotenoidi hanno peso molecolare più elevato dei terpeni e sono localizzati principalmente nella buccia. Durante la maturazione il loro contenuto diminuisce ed aumentano le sostanze aromatiche del tipo Norisoprenoidi. Da tenere presente che i carotenoidi sono molto sensibili alle ossidazioni (chimiche, fotochimiche, biochimiche) 4-mercapto-4-metil-2-pentanone (che caratterizza l aroma del Sauvignon) aumenta durante l ingrossamento dell acino e diminuisce leggermente in fase di maturazione. 2-metossi-3-isobutil-pirazina (metossipirazina che caratterizza il Cabernet Sauvignon) si riduce fortemente durante la maturazione (tenori elevati si sono riscontrati in uve maturate in zone fredde o prodotte in terreni calcarei, argillo-limosi).