I composti fenolici dell uva e del vino

Transcript

1 I composti fenolici dell uva e del vino Gli antociani a.a

2 Da cosa deriva il colore dei vini rossi? Dai composti fenolici antociani flavanoli Fenoli non flavonoidi (acidi fenolici; acidi cinnamici; resveratrolo)

3 Colore dei vini rossi Legato alla presenza di antocianine Le antocianine possono essere glicosilate Le antociane possono essere acilate I pigmenti acilati (con acido acetico, p- cumarico, caffeico o ferulico) sono meno decolorabili e meno sensibili all ossidazione

4 Antocianine R HO + O R O-Gluc

5 Dove si trovano gli antociani?

6 Generalità sulle antocianine Pigmenti solubili in acqua Responsabili delle colorazioni rosa/rosso/blu nelle piante Non si trovano nei plastidi come altri pigmenti ma nei vacuoli Ci sono 300 antocianine strutturalmente diverse che sono state identificate in natura Hanno proprietà antiossidanti Sono usati come coloranti alimentari La concentratione antocianica è influenzata dalle condizioni di processo

7 LE ANTOCIANIDINE DELL UVA R 3 HO A + O C B 4 5 R' R R CIANIDINA PEONIDINA DELFINIDINA PETUNIDINA OCH 3 OCH 3 H H MALVIDINA OCH 3 OCH 3

8 Dalla letteratura L antocianina più abbondantr in natura è la cianidina-3-glucoside Ha un assorbanza molare di L/(mol cm) Ha un peso molecolare di 445 g/mol Ha un assorbimento massimo a λ=510 nm I vini e I succhi di uve rosse hanno la più alta concentrazione di antocianine e le maggiori proprietà antiossidanti (French paradox) Anche il mirtillo nero ha una concentrazione di antociani relativamente elevata

9 GLUCOSILAZIONE E ACILAZIONE OCH 3 HO + O B A 5 C MALVIDINA 3 O HO O H OCH 3 H GLUCOSIO H O O H Acido p-cumarico Malvidin-3-β-(6-p-cumaroil)-D-glucoside

10 Struttura delle antocianine O O R R H + HO + O R R HO O-Gluc Base chinoide R O R O-Gluc Catione flavilio H 2 O H + HO O R R O-Gluc O-Gluc Calcone Pseudo-base carbinolica

11

12 SO 2 : decolorazione delle Antocianine HO + O R R SO 2 O-Gluc Flavene Sulfonato R Catione Flavilio HO O R H SO 3 H O-Gluc

13 A + + H 2 O A + H + pkh = 2,93 A + AO + H + pka = 3,41 A C Kt = 0,61 A + + HSO3 - AHSO3 K S = 1, M -1 ph = pk h + log [ A [ ] ] + A ph = pk a + log [ AO [ ] ] + A K t = [ C ] [ A ] [ ] A + [ A ] = 10 ph-pkh [ ] AO + [ A ] = 10 ph-pka [C] = K t [A] [Ant] = [A+] + [A] + [AO] + [C]

14 Effetto del ph sulle Antocianine Il colore è più stabile e intenso a bassi valori di ph. A ph di 4-5 è quasi incolore. Il processo è reversibile per acidificazione. Scaman, C. Effect of ph on Anthocyanins. agsci ubc ca/courses/f

15 Effetto del ph sulla struttura degli antociani % sul 100 Totale ph

16 Struttura delle antocianine Legami H tra la pseudo base carbinolica e il catione flavilio che stabilizzano il colore HO H O O H + O O R O-Gluc R R R O-Gluc

17 Effetto del calore sulle Antocianine Effetto delle temperature sulla stabilità del colore delle anthocianine (100 mg/100ml). 20 o C, 50 o C, 75 o C, 100 o C Il calore determina una perdita notevole di colore rosso, particolarmente nei primi 30 minuti. Scaman, C. Effect of Heat on Anthocyanins. agsci ubc ca/courses/f

18 Fattori che influenzano il colore del mosto Varietà delle uve; [SO 2 ]: flavene sulfonato incolore ph Forma protonate = rossa Base chinoide = violacea Pseudo base carbinolica = incolore Legami H tra forme protonate e base chinoide = viola Co-pigmentazione

19 Il colore delle Antocianine La scarsa stabilità delle antocianine crea la necessità di: Increamentare il colore e la stabilità all ossidazione Abs Risultati da conseguire : Più colore rosso a ph più elevati Incremento della capacità antiossidante del mezzo con benefici salutistici λ nm

20 Colore delle Antocianine Ci sono 2 mezzi principali per incrementare il colore delle antocianine: Copigmentazione intramolecolare e intermolecolare Entrambe prevedono un interazione con altri composti (di solito fenolici) Si ottengono incrementi di colore e stabilità

21 Co-Pigmentazione (interazione tra antociani e sostanze fenoliche incolori). Fenomeno per il quale il colore non sembra cambiare linearmente con la diluizione l assorbanza decrementerebbe più rapidamente di quanto dovrebbe a seguito di una semplice diluizione

22 Co-Pigmentazione: mancanza di linearità dell Assorbanza in funzione della diluizione Absorbance Dilution Factor

23 Copigmentazione Intra Intramolecolare ( Acylated Anthocyanins ) Acidi organici, aromatici o alifatici legati al glucide del pigmento mediante un legame acilico p-cumarico, ferulico, caffeico, vanillico, malonico, acetico sono gli acidi più comuni Enzima che catalizza l acilazione (aciltransferasi) Colore rosso più intenso nel range di ph 4-5 Incremento della stabilità a luce, calore, ossigeno Fonti: cavolo rosso, radicchio rosso

24 Copigmentazione intramolecolare HO + O O HO O Cyanidin-3-ß-D-glucoside HO + O O HO O O Cyanidin-3-(6-O-p-coumaroylß-D-glucoside O

25 Copigmentazione Intermoleculare L aggiunta di fenoli alle soluzioni di antocianine Increamenta il colore rosso e la stabilità complessiva Rallenta la degradazione a basi chinoidi Risultato: Colore rosso più intenso a ph più elevati Maggiore tenuta nel tempo del colore, particolarmente nei riguardi delle reazioni ossidative

26 Copigment Stacking (raggruppamento) Co-Factor Pigment = Co-Factor Hyperchromic shift Bathochromic shift

27 Antocianine con il Copigmento Assorbanza Anthocianine Antocianine + Copigmento 520 nm ph

28 INDICI DEL COLORE Registrazione dello spettro di assorbimento da 380 a 700 nm del vino tal quale su p.o. di 1 mm Si rilevano i seguenti valori: λ max, DO 420, DO 520, DO 620 Si calcolano: INDICI DI SUDRAUD DO DO 520 nm DO 420 / DO 520 Intensità colorante tonalità INDICI DI GLORIES DO DO DO 620 nm Intensità colorante [DO 520 ((DO 420 +DO 620 )/2)]/DO 520 * 100 da%

29 METODI DI ANALISI Spettrometria UV-VIS Indici del colore Antociani totali Stato di polimerizzazione degli antociani H P L C Antocianine

30 COMPOSIZIONE PERCENTUALE ANTOCIANINE DI ALCUNI VITIGNI TOSCANI Canaiolo Colorino Ciliegiolo Sangiovese % Delfinina Cianina Petunina Peonina Malvina Antocianine acilate

31 COMPOSIZIONE PERCENTUALE ANTOCIANINE DEL SANGIOVESE Delfinina Cianina Petunina Peonina M alvina Antocianine acilate

32 STABILIZZAZIONE DEGLI ANTOCIANI RUOLO DELL OSSIGENO redox chinoni classi di colore bruno 1 + tannini 2 etanolo O2 H2 O2 acetaldeide polimerizzazione competizione!!! 3 Ossidazione antociani (con degradazione) ANTOCIANO-ACETALDEIDE-TANNINO Competizione tra le reazioni 1, 2, 3, regolata dalla legge di azione di massa (antociani) e dall affinità chimica (tannini) Se tannini sono carenti prevale la 3 La 1, legno-barrique-frammenti, protegge gli antociani da degradazione aumenta la λ e la saturazione del colore I frammenti legnosi possono agire o per microssigenazione esog o per microssigenazione indotta dalla porosità del legno

33 Copigmentazione Copigmentazione = associazione molecolare tra un pigmento ed altre molecole normalmente poco colorate Tipi di legami = difficilmente veri legami, spesso legami idrofobici, legame idrogeno, legami polari Copigmentazione: antociani + cofattori (acidi fenolici, flavonoidi, pectine, tannini,ecc.) Malvina + quercetina Δλ >0 (max assorb. verso λ più alte); I.C. invariato Cianina + acido protocatechico aumento dell intensit intensità del colore; Vini giovani: I.C. x copigmentazione >I.C. x soli antociani può aumentare anche di 2-10 volte Efficacia di cofattori:glucosidi acido gallico > epicatechina gallati > catechina gallati > flavoni semplici. Cofattore acido gallico esterificato con zuccheri giustifica in parte l aumento l dellìintensit intensità e della tinta del colore dei vini affinati in barrique Forme acilate più efficaci delle forme semplici. Es. in Sangiovese, Pinot N. la copigmentazione è scarsamente presente

34 Copigmentazione 2 Influenza ph: max a ph 3; quindi è interessata maggiormente la forma flavilio Calcolo delle forme copigmentate: è possibile per mezzo di formule previa forte diluizione (>1:20) Copigmentazione tra antociani: Δλ <0 (max( assorbanza verso λ più basse) Importanza della copigmentazione nella valutazione del colore Effetti copigmentazione degli antociani sui vini: 1. legame antociani liberi-cofattori forme più stabili maggiore quantità di antociani copigmentati 2. I.C.(copigmenti) > I.C.(soli antociani) 3. Molto utile la conoscenza del corredo antocianico e del patrimonio in cofattori è possibile ridimensionare il tempo di macerazione 4. Cofermentazione di due uve nere (una più ricca dell altra nella dotazione in cofattori) può aumentare il colore rispetto al taglio dei vini 5. Uve bianche possono essere ricche di cofattori: 1. Toscana (Sangiovese + Trebbiano) 2. Valle del Rodano (Syrah + Viognier); Argentina (Malbec + Semillon)

35 Copigmentazione 3 Copigmentazione ed estrazione del colore 1. Equilibrio basato sulla estrazione e sull adsorbimento tra cellule della buccia e fase liquida. Il rapporto è in funzione dell alcol che si forma 2. Cofattori copigmentano gli antociani spostando l equilibrio verso l estrazione 3. Che non è mai quantitativa, ma raggiunge il 30-40% 4. Il limite consiste nella carenza di cofattori 5. Ciò spiega che non sempre estendere nel tempo la macerazione è utile 6. Temperatura: 1. Se T aumenta aumenta solubilizzazione cofattori 2. Se T aumenta aumenta dissociazione dei copigmenti diminuisce I.C. 3. Se T diminuisce cofattori insolubilizzano e precipitani perdita di colore 7. Modalità di macerazione, interventi termici, addizione di enzimi vanno reinterpretati alla luce degli equilibri tra cofattori ed antociani 8. Es.: uve Barbera molto ricche in composti fenolici non flavonoidi (ac.caffeico) intensità colore molto elevata; tonalità quasi violacea

36 EFFETTI DI COPIGMENTAZIONE PER AGGIUNTA DI TANNINI ESOGENI. L addizione di tannini esogeni ai mosti prima della fermentazione o ai vini crea modificazioni ed aumento intensità del colore. La componente giallo-rossastra dei tannini non giustifica la variazione di colore, ma soprattutto l incremento l di D.O. a 520 nm che non dovrebbe superare le 0,06 unità di assorbanza per 150 mg/l di tannino esogeno. Questo incremento è quasi nullo per il tannino di quercia, ma è massimo per il tannino di galla o per i condensati (buccia d uva d e vinaccioli) PERDITA DI COLORE DURANTE LA FERMENTAZIONE non è dovuta solo alla perdita degli antociani per precipitazione o per ossidazione, ma anche alla alterazione dell equilibrio equilibrio di polimerizzazione di antociani con flavani CONSEGUENZA PER IL TAGLIO DI VINI ROSSI il colore può non essere una risultanza lineare tra i due vini. Sinergia tra vini giovani. Decremento, per effetto di diluizione di forme monomere,, tra vino giovane e vino vecchio EFFETTO DELLA REFRIGERAZIONE negativo duplice: x coprecipitazione con il bitartrato; x diminuzione solubilità di alcuni cofattori

37 Come influisce la copigmentazione influisce sul colore? Non tutto è chiaro. Sarebbe opportuno studiare più a fondo come alcuni polifenoli monomeri sono coinvolti nei complessi di copigmenti, sottraendoli dal totale, e quindi come questo incidano sulle caratteristiche percepite dagli assaggiatori

38 STABILIZZAZIONE DEGLI ANTOCIANI SCOMPOSIZIONE DEL COLORE Gli antociani non vengono stabilizzati, ma sono trasformati in composti meno sensibili all azione dell ossigeno ed all azione del bitartrato Ciò a causa della delocalizzazione della carica su una molecola di dimensioni maggiori Si formano polimeri meno sensibili a variazione di ph e di SO2 e con un colore più intenso, ma soprattutto con una tinta che tende più al rosso cupo Stabilità antociani = f(grado di polimerizzazione) Quantità di colore = f(quantità iniziale di antoc.; mappa antoc.; loro stabiliz.) STABILIZZAZIONE ANTOCIANI valutabile con» SCOMPOSIZIONE ASSORBANZA a 520 nm dal % = antociani monomeri dat % = pigmenti instabili, sensibili alla SO2 ed a variazioni di ph dtat % = pigmenti stabili, non sensibili alla SO2 ed a variazioni di ph

39 Si ha una buona stabilità del colore, cioè il vino ha raggiunto il grado di maturità fenolica desiderato, se dopo scomposizione dell assorbanza a 520 nm, dtat% (pigmenti polimeri stabili) > 60 % D.O. 420/520 < 1 Le determinazioni dei polifenoli totali,proantocianidine e flavani vengono effettuate solo saltuariamente durante l affinamento e l invecchiamento del vino poiché i dati non danno informazioni sullo stato di polimerizzazione dei polifenoli, ma solo sul contenuto globale delle singole classi L evoluzione di questi indici dal, dat, dtat, loro sensibilità all acidificazione, somma e rapporto della assorbanze a 420 e 520 nm) è un buon mezzo per stabilire quando interrompere il contatto dl vino con l ossigeno. L ulteriore contatto porterebbe a perdita di colore ed alla alterazione dei caratteri cromatici ottimali

40 Forma dello spettro λ massima < 520 nm λ massima > 520 nm λ max. vino acidif. > λ max. vino t.q. λ max. vino acidif. = λ max. vino t.q Rapporto E420/E520 Δ banda ½ altezza λ max. Pigmenti eluiti con PVP dtat E420/E520 dal dat dat Fornisce buone indicazioni Combinazione antociano-flavano Polimeri antociani-flavani-ponte acetaldeide Prevalenza antociani monomeri e forme oligomere ponte acetaldeide Aumento forme polimere Indica stato di polimerizzazione Entità antociani oligomeri ed altre forme antocianiche Antociani monomeri Massimo nei vini bene evoluti < 1 nei vini evoluti Alto nei vini giovani Alto nei vini giovani Nei vini giovani > dtat

41 SANGIOVESE FRAZIONAMENTO DO 520 nm

42

43 Progressi biotecnologici Il problema principale consiste nella produzione di un vino base che possa reagire alla notevole perdita di antociani durante i primi sei mesi dopo la vendemmia ed in cui esista un equilibrio tra antociani e flavani. Interessanti sperimentazioni dell Istituto Sperimentale per l Enologia (A. Piracci, P.Bucelli, Convegno internazionale Sangiovese, Firenze marzo 2000 R. Di Stefano, A.Bosso L Enologo) utilizzano la tecnica delle vinificazione in rosso con estrazione differita degli antociani.

44 Perdite di antociani I composti che diffondono più rapidamente dalle bucce al mosto dopo la pigiatura sono gli antociani e gli acidi cinnamici legati all acido tartarico. Quegli antociani che passano con immediatezza nel mosto possono essere ossidati se è presente ossigeno e se sono attive le ossidoriduzioni iniziate dalle polifenolossidasi (PPO). Se sono presenti tannini in quantità sufficiente per poter competere con gli antociani nei riguardi delle reazioni con l acetaldeide, questa aldeide, che viene prodotta in tenori elevati durante le fasi iniziali della fermentazione, può reagire con gli antociani senza il coinvolgimento dei polimeri flavanici. Da questa reazione si originano molecole che tendono a precipitare inglobando anche antociani monomeri. Inoltre l idrolisi delle pectine è inibita dalla presenza dello zucchero nel mosto. Il glucosio inibisce soprattutto l azione delle β-glucosidasi impedendo l idrolisi di alcuni precursori d aroma che si trovano sotto questa forma. Per attivare queste reazioni enzimatiche è necessario che il glucosio sia presente in quantità limitata. Un contatto spinto del mosto con le bucce durante le fasi iniziali della fermentazione, può portare alla inibizione delle suddette attività enzimatiche che privano i lieviti di substrati aromatici che da essi possono essere potenzialmente trasformati. Oltre che dal glucosio la attività β-glucosidasiche sono parzialmente inibite dall etanolo e sono condizionate dal ph del mezzo (il loro massimo di attività è intorno a ph 5,0). Quindi, se i glucosidi non sono stati idrolizzati durante la fermentazione, difficilmente lo saranno alla fine, ammesso anche che i lieviti possano indurre indirettamente la loro idrolisi. E chiaro che con un contatto frequente del mosto con le parti solide dell uva non si realizzano le condizioni migliori per l attivazione di questi enzimi. In particolare, poiché la permanenza del bitartrato in soluzione dipende dalla stabilizzazione del suo stato di sovrasaturazione e che i residui delle pectine a peso molecolare inferiore, in particolare di quelle contenenti acidi uronici, sono maggiormente coinvolti nel processo, in queste condizioni si priva il mezzo di molecole importanti per la permanenza degli antociani in soluzione.

45 Confronto profili antocianici (Gerbi, 2009)

46