I Fenoli dell uva e del vino

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1 I Fenoli dell uva e del vino Le sostanze fenoliche incolori (o debolmente colorate) a.a

2 Fenoli: generalità Gruppo di composti del metabolismo secondario Composti contenenti un gruppo idrossilico legato a un anello aromatico Ampia gamma di composti si trovano in ogni parte della pianta: foglie, fiori, frutti, ecc. La funzione della maggior parte di questi composti non è conosciuta Comprendono molti gruppi diversi: Flavonoidi, non Flavonoidi, Lignine ecc., chimicamente molto diversi tra loro.

3 Equilibri chimici dei fenoli R + H 2 H R Ar + H 2 H Ar La stabilizzazione per risonanza dello ione fenato sposta l equilibrio verso destra, rendendo i fenoli più acidi degli alcoli

4 SSTANZE FENLICHE DELLE UVE E DEI VINI Antociani Catechine Sostanze fenoliche Flavonoidi Flavanoli Flavonoli Proantocianidine e Tannini condensati Quercetina, miricetina, canferolo Non Flavonoidi Derivati dell acido benzoico acido gallico Derivati dell acido cinnamico acidi cinnamiltartarici Derivati dello stilbene resveratroli

5 Phenols biosynthesis pathways WinkelShirley, B. Plant Physiol. 2001; 126:485493

6 Biosintesi dei fenoli

7 Biosintesi dei flavonoidi

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9 Biosintesi dei Flavonoidi Derivano dai prodotti di due diversi pathways; la reazione è catalizzata dall enzima CALCNE SINTASI

10 FLAVNIDI 5' C C C A 5 6' 1 C 2 1' 4 3 B 2' 4' 3' (C 6 C 3 ) C 6 + pirano pirilio γpirone

11 VARIAZINE DELLA STRUTTURA DEI FLAVNIDI NELL ANELL C H C flavanolo H + C antocianidina H C flavonolo

12 I flavonoli dell uva e del vino

13 Struttura dei FLAVNLI R 1 R 1 R 2 Miricetina H R 2 Kaempferolo H H Quercetina H 3 Glucosidi 3glucoside 3ramnoside 3ramnodiglucoside

14 Fenoli dell uva e del vino: i tannini Gruppo di composti chimici eterogenei accomunati da caratteristiche analoghe: 1) si colorano di gialloverde a contatto con sali di Fe; 2) tendono a reagire con le proteine ; 3)sono responsabili della sensazione di astringenza. In realtà queste ultime due caratteristiche sono fortemente correlate fra loro visto che la sensazione di astringenza si genere in seguito della precipitazione sulle papille gustative della lingua dell addotto formatosi dall interazione dei tannini con le proteine enzimatiche salivari (ptialina = pool enzimatico di diverse amilasi).

15 Classificazione dei tannini In funzione della loro idrosolubilità si suddividono in: a)idrolizzabili: derivati dell acido gallico (a1) o digallico (a2), scarsamente presenti nell uva, possono essere aggiunti, durante le fasi di lavorazione in cantina.

16 Derivati dell acido benzoico dell uva

17 Derivati dell acido benzoico

18 Derivati dell acido cinnamico

19 TANNINI IDRLIZZABILI Gruppo esaidrossidifenolico Più frequenti in natura rispetto ai gallotannini Lattone corrispondente

20 I GALLTANNINI

21 GLI ELLAGITANNINI

22 Fenoli dell uva: Resveratrolo (3,5,4 triidrossistilbene) MW = daltons ISMER PRESENTE NELLE PIANTE

23 b) di natura flavonodica: b1) catechine (procianidine )

24 Unità monomeriche: Flavanoli o Catechine R H R Con R = H avremo: Catechine se R = R = H Gallocatechine se R = R = R Se R = C Nelle Bucce:(+) catechina () epicatechina () epigallocatechina () gallato di epicatechina Avremo le forme galloilate Nei Vinaccioli: (+) catechina () epicatechina () gallato di epicatechina

25 Raspi Bucce Vinaccioli Bucce Tannini Tannini Pectine Antociani A maturazione i tannini delle bucce hanno un > grado di polimerizzazione (circa 15). Grado di galloilazione basso compreso fra 3 e 10%. I tannini dei vinaccioli hanno un basso grado di polimerizzazione (<10) e un grado di galloilazione elevato tra 20 e 40% (Ranieri A.M., 2012)

26 I tannini delle bucce Presentano un superiore grado di polimerizzazione. E bassa la concentrazione delle forme galloilate. Tra i monomeri, si ha presenza di epigallocatechine (forme triidrossilate assenti nei vinaccioli) Vitigni Grado medio di polimerizzazione Grado di galloilazione Percentuale di prodelfinidoli Cabernet sauvignon Cabernet franc 40 1,5 63 Carignan Syrah (Moutounet, 1998)

27 I tannini dei vinaccioli I tannini presentano un basso grado di polimerizzazione. Tra i monomeri, non si ha presenza di epigallocatechine. E elevata la presenza delle forme galloilate Vitigni Grado medio di polimerizzazione Grado di galloilazione Cabernet sauvignon Cabernet franc 9 24 Carignan 9 23 (Moutounet, 1998)

28 Accumulo dei tannini nelle bucce e nei vinaccioli Tannini delle bucce Tannini dei vinaccioli Invaiatura tempo

29 segue tannini Struttura e disposizione spaziale di catechine e epicatechine

30 Catechine (Procianidine) Macromolecole fenoliche relativamente voluminose (PM>600 Da) derivate dalla condensazione più o meno spinta dell Epicatechina e della Catechina. Polimeri il cui peso molecolare è compreso fra 600 e 3500 Da caratterizzati da un elevata reattività con numerose classi di composti: fenoli, proteine, polisaccaridi etc.

31 monomeri delle catechine

32 Segue tannini Proprietà delle catechine Solo le forme polimeriche danno luogo al fenomeno dell astringenza, che raggiunge il suo massimo quando il grado di polimerizzazione (n) è prossimo a 10 (decamero), e tende a diminuire all ulteriore incremento di n. L astringenza si ha per composti tannici che presentano un PM >500 e < di 3000 ( 500<PM<3000). L uva immatura, ricca di tannini a grado di polimerizzazione compreso fra 2 (fenoli amari) e 10 unità, risulterà particolarmente astringente mentre alla maturazione, quando si saranno formati composti policondensati ad elevato PM, questa caratteristica organolettica negativa tenderà a divenire trascurabile.

33 L astringenza aumenta con il grado di polimerizzazione fino a 710 unità; l aumento di dimensioni provoca un ripiegamento della molecola nascondendo i gruppi funzionali che reagirebbero con le proteine delle cellule della mucosa epiteliale della bocca determinando quindi una minore reattività e quindi una minore astringenza. Anche il grado di galloilazione induce un aumento di astringenza mentre la reazione tramite ponte etanale con altri polifenoli o con antociani porta a una diminuzione dell astringenza. tannini dei vinaccioli più astringenti dei tannini della buccia

34 H H H H H H H H H H H H Proteine Proteine + + BM / 9802 REATTIVITA REATTIVITA DELLE DELLE PRANTCIANIDINE PRANTCIANIDINE

35 Concentrazione (g/200 acini) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 MATURITA FENLICA Tempo BM / 9947 Tannini vinaccioli Antociani Tannini buccia Tannini e stabilità del colore

36 Dal punto di vista della 36 MATURITA FENLICA Tannini e stabilità del colore Un uva matura é caratterizzata da : Buccia ricca di antociani facilmente estraibili e di tannini Vinaccioli poveri di tannini Un uva poco matura presenta invece : Pochi antociani nella buccia difficilmente estraibili Pochi tannini della buccia Elevato tenore di tannini astringenti dei vinaccioli BM / 9947

37 RAPPRT TTIMALE ANTCIANI/TANNINI 37 Tannini e stabilità del colore Studi scientifici e riscontri pratici hanno messo in evidenza che Si ha stabilità del materiale colorante quando il rapporto ponderale antociani / tannini é vicino a 1/4

38 CNCENTRAZINE TANNINI ED ANTCIANI IN DIFFERENTI VITIGNI (valori medi) Antociani tannini g/l mosto Antociani Tannini buccia Tannnini vinaccioli Négrette C.F. C.S. Duras Merlot Malbec Tannat Pinot Grenache Tannini e stabilità del colore BM / 0004

39 INFLUENZA DEL LIVELL DI PRDUZINE Tannini e stabilità del colore Antociani Tannini buccia Tannini vinaccioli Antociani Tannini g/l di mosto C. S. (45 hl/ha) C. S. (60hl/ha) BM / 0004

40 I tannini estraibili dell uva Nebbiolo hanno grado medio di polimerizzazione (mdp) pari a 9,5 nella buccia e 4,2 nei semi (i tannini dei semi sono esterificati con acido gallico).

41 Segue tannini b2) gallocatechine (prodelfinidine)

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43 Catechine: legami tra le subunità tipo B1B4 tipo B5B8 tipo A1A2

44 Procianidine A che possiedono oltre al legame interflavanico C4C8 o C4C6, un legame di tipo etereo tra i carboni C5 o C7 dell unità inferiore e il carbonio C2 dell unità superiore Similmente le procianidine trimere possono essere divise in: Procianidine C i cui legami interflavanici corrispondono al tipo B dei dimeri Procianidine D in cui un legame interflavanico è del tipo B e l altro del tipo A

45 Procianidine di Vitis vinifera La posizione dei 3 è β nella CATECHINA è α nella EPICATECHINA

46 Determinazione delle procianidine terminal unit

47 Reazioni dei polifenoli nei vini rossi Necessità della polimerizzazione degli antociani e dei tannini per la stabilizzazione sensoriale. Idrolisi dei tannini con produzione di intermedi reattivi che possono attaccare molecole di antociani e di altri tannini con formazione di composti più astringenti e con diminuzione del colore. Queste trasformazioni avvengono durante tutta la vita del vino ma sono negative nei vini giovani e durante la maturazione dei vini da lunga conservazione. Non richiedono la presenza dell ossigeno.

48 Reazioni dei polifenoli nei vini rossi Reazioni antociani tannini: si originano composti incolori che per ossidazione originano pigmenti polimeri. Richiedono la presenza di ossigeno nella seconda parte della reazione. Scarso abbattimento dell astringenza Reazioni acetaldeidetanninitannini e acetaldeidetanniniantociani: si originano composti dal colore più blu e più intenso degli antociani e tannini meno astringenti. Necessità dell ossigeno per innescare la reazione. Abbattimento dell astringenza.

49 EVLUZINE DEGLI ANTCIANI LIBERI nel corso della maturazione CPIGMENTAZINE SSIDAZINE E PRECIPITAZINE CNDENSAZINE diretta indiretta

50 CPIGMENTAZINE Pseudobase incolore Catione flavilio A A + H + / H 2 H + Base chinonica AH + copigmento + copigmento

51 CNDENSAZINE DIRETTA ADDIZINE NUCLEFILA TIP AT CATINE FLAVILI AH + A AH + elettrofilo C ossidazione C C C C C C C nucleofilo C Incolore Rosso TANNIN

52 CNDENSAZINE DIRETTA ADDIZINE TIP TA TANNIN C C + H + carbocatione intermedio elettrofilo C T + T T A AH + A nucleofila Incolore Rosso ANTCIANINA IDRATA INCLRE

53 aldeide acetica ADDIZINE INDIRETTA H H carbocatione aldeide acetica H 3 C C + H + H 3 C C + H H 3 C + C 8 H H H 3 C H C 8 Flavanolo nucleofilo H H H C 8 8 CH 3 + CH 3 CH 3 Pigmento rossovioletto GL

54 NUVE VIE DI CNDENSAZINE DEGLI ANTCIANI CH 3 CH 3 H + CH 3 H CH 3 GL + acido piruvico GL + vinilfenolo + acetaldeide CH 3 H CH 3 CH 3 GL H CH 3 C PIGMENT A rossoaranciato GL VITISINA A rosso VITISINA B arancio

55 Reazioni dei polifenoli nei vini rossi Polimerizzazione ossidativa: si originano composti bruni che concorrono al colore del vino. Abbattimento dell astringenza. Necessità del contatto con l ossigeno. Copigmentazione: importante nei vini giovani dove sono presenti antociani monomeri. Scarse notizie sui cofattori. Possibili influenze sensoriali.

56 Combinazione TanniniAntociani H Antociano FLAVILI + H + R1 Glu Tannino Reazione diretta degli antociani sui tannini, si formano molecole incolore che virano al rosso solo in seguito ad ossigenazione. E una reazione che si puó sviluppare già in fase di vinificazone quando si hanno molti antociani e pochi tannini Legame stabile nel tempo

57 Combinazione TanniniAntociani H Tannino + H + R1 Glu R2 Antociano Reazione diretta dei tannini sugli antociani. E una reazione che avviene in vasche di acciaio in ambiente riducente, non richiede quindi ossigeno, la molecola che si forma é di colore aranciato, tipica di vini vecchi o invecchiati Fenomeno Negativo Legame stabile nel tempo

58 Combinazione TanniniAntociani H H H Tannino Tannino + + R1 Glu R2 Antociano I tannini possono formare con gli antociani, grazie alla formazione di legami deboli (legami idrogeno, ponti ionici) dei complessi che proteggono gli antociani e ne fanno aumentare il colore. Fenomeno della copigmentazione Questi legami non sono stabili ed in mezzo alcolico vanno incontro a rottura Legami instabili nel tempo

59 Combinazione TanniniAntociani Tannino H H + CHCH 3 R1 Glu R2 Antociano I tannini proantocianidici possono formare con gli antociani dei legami stabili, con l intermediazione di una molecola di aldeide acetica. Questa reazione é favorita dalla presenza di ossigeno e catalizzatori quali metalli (Fe) e/o tannini ellagici Legame stabile nel tempo

60 STRUTTURA MLECLARE DEI TANNINI Procianidine trimere TANNINI CNDENSATI H H CH 3 H CH H H H Procianidine dimere

61 H H CH 3 H CH H CH 3 H CH H H CH CH 3 CH CH 3 R1 R2 Glu Antociano Qui abbiamo un dimero di procianidina legato ad un ponte acetaldeide con un altro dimero a sua volta legato con un ponte acetaldeide ad un antociano.