Influenza del ceppo di lievito sulle caratteristiche aromatiche della 9

F. CHINNICI- N. NATALI
A. ANTONELLI- C. RIPONI
Dipartimento di Scienze degli Alimenti Università degli Studi di Bologna
Via Fanin 40 - 40127 Bologna - Italia
Influence of yeast strain
on the aromatic
characteristics of grappa
from Trebbiano marcs
(
Influenza del ceppo
di lievito
sulle caratteristiche
aromatiche della 9ra ppa
da vinacce di cv. Trebbiano
SU MMARY
INTRODUZIONE
: The aromatic composition of some distillates .
: from marcs (cv. Trebbiano) inoculated with different yeast strains, was evaluated. The overall
effect coming from selected yeasts on esters and
· higher alcohols was compared with samples not
: inoculated.
Distillations were carried out with a laboratory
apparatus, simulating the industriai processo
Results indicates slight differences between in· oculated and not inoculated samples, two yeast
strains being statistically distinguishable after
· discriminant analysis.
Neli' ambito del settore dei distillati di vino
e di vinaccia, in questi ultimi anni, i produttori si stanno orientando verso una
produzione di maggior pregio intesa come
esaltazione delle note aromatiche ed 01fattive dei prodotti.
Le caratteristiche compositive della materia prima e la conduzione del processo di
distillazione assumono un ruolo fondamentale per il raggiungi mento di questi
obiettivi. Nel caso delle grappe i processi
fermentativi t che si verificano in seno alle
vinaccet concorrono a modificare in modo
rilevante il profilo aromatico e qualitativo
delle vinacce stesse, soprattutto per quanto riguarda la composizione relativa ad
alcune classi di composti (Versini, 1995).
Gli alcoli superiori e gli esteri etilici di alcuni acidi grassi a corta e media catena,
so"no i maggiori responsabili di ciò che viene definito aroma secondario dei distillati
(Carnacini et al. 1986).
La produzione di tali composti è strettamente correlata all'attività metabolica dei
lieviti che utilizzano, oltre agli zuccheri da
cui deriva l'alcool etilico, anche altri substrati quali aminoacidi, acidi organici, achetoacidi.
Gli alcoli superiori derivano principalmente
daWattività catabolica svolta dai lieviti
partendo dagli aminoacidi presenti nel
mezzo (Soumalainen, 1970) e l'entità della
loro produzione rientra neWambito dei
(
SOMMARIO
È stata studiata la composizione aromatica di
alcuni distillati ottenuti da vinacce vergini di uve
cv.Trebbiano, inoculate con cinque ceppi di lievito selezionati e differenziati per la loro diver· sa produzione in alcoli superiori ed esteri; l'effetto complessivo prodotto dai lieviti selezionati è stato confrontato con quello determinato
dalla microflora ambientale (ceppo testimone).
· La distillazione è stata realizzata con un impianto da laboratorio che non ha previsto la separazione teste/cuore. Il distillato ottenuto è
stato sottoposto ad analisi cromatografica ed i
dati sono stati elaborati statisticamente al fine
di valutare l'influenza del ceppo di lievito.
Dallo studio è emerso che due dei cinque ceppi
presi in considerazione hanno prodotto differenze significative nella composizione aromatica del distillato corrispondente.
t
caratteri tipici di ciascun ceppo di lievito
variando t talvolta in misura considerevole, da specie a specie (Zambonelli, 1988
Giudici et al., 1985).
Gli esteri etilici caratterizzano in modo rilevante le bevande alcoliche ed in particolare i distillati. La produzione di esteri
da 4 a 10 atomi di carbonio, a partire da
acidi grassi e a-chetoacidi, è correlata ad
almeno due diversi meccanismi, entrambi
mediati dalla presenza del coenzima-A
(Nykanen, 1985).
Altri composti carbonilici quali l'acido
acetico l'aldeide acetica il diacetile e
l'acetoino, apportatori di aromi non desiderati possono considerarsi prodotti di
fermentazioni non ottimali, sia per le condizioni di svolgimento (scarsa disponibilità di substrato od eccesso di anidride
solforosa), sia per il tipo di microrganismo che le porta a termine (specie selvagge batteri, ecc.).
L'inoculo d,ella vinaccia con ceppi di lievito selezionati t tecnica già applicata con
successo nell'ambito della produzione dei
vini per il consumo diretto o destinati alla
produzione del brandy (Carnacini et al.,
1993), ha trovato recente impiego anche
nell'ambito della produzione dei distillati
di vinaccia. Tale intervento, se da una parte mira ad un controllo della flora fermentativa presente all'interno della vinaccia,
dali' altra è in grado di influenzare le caratteristiche compositive del materiale
destinato alla distillazione.
t
t
t
t
1/
1/,
Industrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
Tabella 1 - Caratteristiche dei ceppi utilizzati nel corso della prova e valutati su mosti di uva.
Ceppi
.
Razza fisiologica
Energia fermentativa
Capacità alcoligena
Resistenza S02
Sviluppo
Produzione ac. acetico
Produzione S02
Produzione ac. succinico
Produzione glicerina
Attività su ac. malico
Prod. sost. aromatiche
78332c
6392
cerevisiae
cerevisiae
._----
media
> 14°
< 100 mg/L
polverulento
medio/alta
medIQ/bassa
media
media
demolizione
i-butanolo
alta
> 14°
< 100 mg/L
polverul.ento
bassa
medLo/alta
media
media
demolizione
n-propanolo
Nella presente indagine si è valutata l'influenza sulla composizione in elementi
volatili (alcoli superiori ed esteri) di distillati di vinaccia, esercitata da 5 ceppi di
lievito selezionati, inoculati su vinacce
vergini cv. Trebbiano a confronto con vinacce fermentate dalla flora microbica ambientale.
MATERIALI E METODI
~._--
-------
112233
2222
6167
uvarum
cerevisiae
cerevisiae
alta
> 14°
< 100 mg/L
polverulento
bassissima
alta
> 14°
< 100 mg/L
polverulento
bassa
bassa
media
media
demolizione
alta
> 14°
< 100 mg/L
polverulento
media
bassa
media
medio/bassa
demolizione
n-propanolo
-- ._------
bas~lsJIQ1a
alta
alta
produzione
2-feniletanolo
Sull'estratto idrosolubile delle vinacce
(Amati et al., 1994) si è proceduto alla
determinazione del pH, dell' acidità totale
(G.U.C.E., 1982) e degli acidi organici
mediante cromatografia liquida ad alte
prestazioni (HPLC) (Castellari et al., 2000).
La determinazione del contenuto in alcool è stata effettuata tramite distillaziòne.
Conduzione della distillazione
La restante quota di vinaccia (circa 3 kg),
Fermentazione delle vinacce
Sono state impiegate vinacce di uva cv. Trebbiano a maturazione industriale (11 ° alcool) raccolte immediatamente dopo pressatura e suddivise in 12 kegs (6 tesi duplicate) da 9 L, in 10 dei quali è stato effettuato
l'inoculo (100 mL di precoltura di 3 giorni)
con ceppi di lievito selezionati (tab. 1) provenienti dalla collezione DI. PRO.\l.A.L. (Università degli Studi di Bologna). I rimanenti
kegs sono stati lasciati aperti ali' aria in
modo da fare attecchire la microflora di lieviti dell'ambiente (ceppo testimone). Per
tutte le tesi la fermentazione è giunta al
termine entro 15 giorni dall'inoculo.
Analisi della composizione
delle vinacce
Da ogni keg sono stati prelevati, in modo
omogeneo, 600 g di vinaccia fermentata
onde valutarne la composizione chimica.
Industrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
è stata suddivisa in due aliquote da 1,5
kg ciascuna, destinate alle prove di distillazione mediante un distillatore da laboratorio in vetro pirex composto da un pallone della capacità di2 L, da una colonna
di rettifica e da un condensatore a serpentino con camicia a circolazione forzata di acqua e glicole.
Per il riscaldamento del pallone da distillazione è stato impiegato un mantello riscaldante da laboratorio; la temperatura della
soluzione glicolata è stata mantenuta a -2°C
mediante una bagno termostati co a ricircolazione Rheoterm 115 Contarves.
La distillazione è stata condotta su 600 g
di vinaccia (due distillazioni per ogni replica di tesi) aggiunti di 400 mL di acqua
di fonte, in modo da ottenere 100 mL di
distillato a basso grado (circa 10° alcool),
ridistillato nel medesimo apparecchio. Su
tale ridistillato si è effettuata la separazione della prima frazione (testa più cuore, per un totale di 20 mL di distillato a
80° alcool) dalla frazione delle code.
Analisi della frazione aromatica
- La composizione aromatica dei distillati
è stata effettuata mediante GCIFID (Antonelli et al., 1995).
L'individuazione dei composti e la determinazione dei fattori di risposta sono state effettuate mediante confronto dei tempi
di ritenzione, utilizzando una miscela di
standard puri.
1/ trattamento statistico dei dati ottenuti è
stato effettuato con il programma software "Statistica" per Windows della StatSoft
Italia S.r.l.
RISULTATI
Nella tab. 2 sono riportati i principali parametri compositivi della vinaccia al termine del processo fermentativo.
Tutte le tesi hanno mostrato valori simili
di acidità, pH, acido tartarico, acido lattico ed acido malico. 1/ tenore di questi ultimi due acidi indica, per tutte le prove, che
la fermentazione malolattica è awenuta,
con ogni probabilità, nelle prifT)issime fasi
seguite all'inoculo.
L'aggiunta di lieviti selezionati ha favorito
una maggiore produzione di alcool etilico
con differenze significative tra i ceppi. In
particolare, i lieviti 6167, 2222 e 12233
hanno raggiunto i massimi tenori.
La fermentazione condotta da flora spontanea ha condotto ali'ottenimento di vinacce con i più alti contenuti in acido acetico,
Tabella 2 - Caratteristiche compositive della vinaccia fermentata in funzione del ceppo; per ogni riga, lettere differenti indicano tesi
statisticamente differenti. La sigla "ns" indica che non ci sono differenze significative.
Ceppi di lievito
Acidità totale
Testimone
(g ac. tartarico/kg)
pH ...
..
ns
19,66 ..
----
ns
3,99
78332c
2222
6167
6392
12233
ns
ns
18,9.1.
..
ns
20,22
ns
18,3}
ns
_.__ J~J5.
20,~0
ns
.. 3,94
-
ns
4,00
..
c
.. 3,3Q_
ns
3,99
ns
. ...3,9§. ...
ns
4,QQ
d
3,44
b
.... ~,12
c
.. 3,3.7 .
a
2,79 ...
b
3.1.0 ...
(mg/kgj .
b
4.885
b
4.476
a
2.871
. - --
Acido tartarico
(mg/kg}
ns
15.430
ns
17.402
ns
14.807
ns
17.044
. Acido piruvico
(mg/kg}
b
70,9
ab
44,7
a
26,7
53,~
ab
... 51..0
Acido succinico
(mg/kg)
b
783
b
789
a
571
b
805
b
724
b
866
Acido lattico
(mg/kg)
ns
1.723
ns
1.977
ns
1.558
ns
1.502
ns
1.584
ns
1.588
Acido malico
(mg/kg)
ns
340
ns
321
ns
373
ns
298
ns
349
ns
282
Acido acetico
(mg/kgJ
b
166
ab
134
a
71
ab
130
a
87
ab
96
Grado alcolico
Glicerina
(mU100gt
comunque non statisticamente differenziabili dalle tesi inoculate con i ceppi 7833 e
6167 (questo in sostanziale accordo con le
caratteristiche di tali ceppi, riportate in tab.
1 evalutate su mosti di vino). Le tesi inoculate con il ceppo 2222 hanno evidenziato i
più bassi valori per gli acidi acetico e piruvico e per la glicerina.
Carnacini e colI. (1993) hanno dimostrato
l'estrema importanza da attribuire alle primissime frazioni ottenute dal processo di
distillazione. La quasi totalità dei composti
volatili, infatti, viene raccolta in un volume
iniziale pari a135% dell'intera quantità distillabile (Riponi et al., 1991) e l'operazione di allontanamento della frazione delle
.teste può comportare un generale ridimensionamento delle differenze compositive fra
distillati, senza, peraltro, condurre a chiari
vantaggi nei confronti dell'allontanamento di significative quantità di metanolo (Riponi et al., 1992).
Sulla scorta di queste considerazioni ed allo
scopo di meglio valutare le possibili differenze compositive conseguenti all'uso dei
5 ceppi di lievito, nel presente lavoro non è
stata operata alcuna separazione fra teste
e cuori, e la somma di dette frazioni rappresenta il volume totale raccolto.
Nei distillati sono state individuate (fig.
1) e quantificate (tab. 3) 16 sostanze.
L'analisi statistica, compiuta su medie provenienti da 8 determinazioni (2 fermentazioni x 2 distillazioni x 2 analisi), indica
come non risultino diversi i tenori di metanolo, acetale e acetoino; la presenza di
questi ultimi è conseguenza della fermentazione malolattica, sviluppatasi indifferentemente in tutte le tesi, mentre il primo, derivante dall'idrolisi enzimatica delle pectine, non è stato influenzato dalla
fermentazione.
Fra gli esteri, nessuna differenza è stata riscontrata per esanoato di etile, ottanoato
di etile e lattato di etile mentre il contenuto in acetato di etile è risultato direttamente correlabile alla presenza di acido acetico
nelle vinacce, con i ceppi 2222 e 6392 quali
minori produttori di quest'ultimo.
Nei confronti degli alcoli superiori, l'effet-
-_ .. - - --
b
4.627
. - ------------
ab
ab
4.073
ab
3.891
ns
ns
15.547
- -----14.931
- - ---
ab
... _._4.3,~ .
to ceppo ha avuto influenze decisamente
più marcate anche se non univoche. È
possibile individuare un generalizzato scarso contenuto di tali composti nei distillati
provenienti dal ceppo 2222 ai quali si contrappongono le tesi inoculate con il ceppo 6167, rivelatosi il maggiore produttore di n-propanolo, i-butanolo ed alcoli
amilici. Il contenuto di 2-butanolo è conseguente a fermentazioni di tipo batterico ed il diverso tenore nei distillati potrebbe essere il risultato di una differente capacità competitiva espletata dai ceppi nei
confronti dei batteri stessi.
Solamente tre tesi hanno mostrato quantità apprezzabili di 2-feniletanolo e, tra
queste, il ceppo 12233 è risultato il maggior produttore. La fermentazione delle
vinacce con il ceppo 6167 ha condotto a
distillati con i più alti tenori di aldeide acetica mentre, per lo stesso parametro, nessuna differenza è riscontra bile fra le rimanenti tesi.
Allo scopo di meglio caratterizzare le differenze fra tesi, è stata compiuta un'anaIndustrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
1 23 45 7
4000
9
11 12
Fig. 1 - Cromatogramma di un
campione di distillato ottenuto
nelle condizioni analitiche
adottate.
1) Aldeide acetica;
2) Metanolo;
_ 3) Etanolo; 4) Acetato di etile;
5) Propanolo; 6) 2-Butanolo;
7) i-Butanolo; 8) Acetale;
9) Alcoli amilici;
10) Acetoino;
11) Etile lattato;
12) Esanolo;
13) Etile esanoato;
14) Alcool nonilico (S.I.);
15) Alcool furfurilico;
16) Etile ottanoato;
17) Alcool benzilico;
18) 2-Feniletanolo.
14
3000
~
2000
8
lO
1000
o '-----:'----_ _~------L..-----...I..--------I
o
10
20
30
40
m in
Tabella 3 - Composti volatili aromatici rilevati nei distillati in funzione dei ceppi di lDevito; per ogni riga, lettere differenti indicano tesi
statisticamente differenti. la sigla "ns" indica che non ci sono differenze significative.
Ceppi di lievito
Testimone
7833 2e
2~22
6167
6392
12233
Aldeide acetica
(mg/L)
a
1.755
a
1.968
a
1.8§8
b
2.412
a
1.378
a
2.061
Metanolo
(mg/L)
ns
2.201
ns
2.141
ns
2.132
2,38~. ___
ns
ns
2.f79
ns
2.366
Etil acetato
(mg/L)
b
1.845·
ab
1.622
a
1.169
b
1.720
a
1.339
ab
1.538
n-Propanolo
(mg/L)
ab
409
a
344
a
293
b
q03
b
523
ab
380
2-Butanolo
(mg/L)
b
20
b
21
ab
18
a
ab
18
b
21
i-Butanolo
(mg/L)
b
743
ab
520
a
32§
b
. __ 724
Acetale
(mg/L)
ns
45
ns
42
ns
43
ns
45
Alcoli amilici
(mg/L)
ab
1.563
ab
1.492
a
1.219.
Acetoino
(mg/L)
ns
40
ns
42
ns
40
ns
45
Etile lattato
(mg/L)
ns
217
ns
195
ns
182
ns
156
ns
209
ns
227
Esanulo
(mg/L)
ns
155
ns
142
ns
144
ns
146
ns
147
ns
150
Etile esanoato
(mg/L)
ns
14
ns
12
ns
13
ns
18
ns
12
ns
14
Alcool furfurilico
(mg/L)
ns
13
ns
11
ns
11
ns
12
ns
11
ns
12
Etile ottanoato
(mg/L)
ns
30
ns
36
ns
39
ns
.44_
ns
43
ns
53
Alcool benzilico
(mg/L)
ns
10
ns
12
ns
10
ns
6
ns,
12
ns
12
2-Feniletanolo
(mg/L)
b
7
a
tr
a
tr
b
6
a
tr
b
10
Industrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
___
J~
b
1.920 --
--~~"
~
ab
_._____ 577
ns
3L
ab
1.-.5111... _
ns
37
b
628
ns
43
ab
1.617
ns
42
lisi discriminante sui parametri precedentemente discussi (fig. 2). La radice 1 spiega il 74% della varianza ed è in grado di
discriminare i distillati ottenuti dall'inoculo
con i ceppi 2222 e 6167 rispetto a tutte
le altre tesi. Su tale radice il maggiore peso
relativo è dato dali' n-propanolo, dal 2butanolo, e dali' etil ottanoato (nonostante quest'ultimo non risultasse significativamente diverso fra le varie tesi).
La radice 2 (21 % della varianza) il cui
maggior peso relativo è da attribuire a
parametri quale l'aldeide acetica, l'acetato di etile e l'i-butanolo, fornisce scarsa
discriminazione fra le diverse tesi ad eccezione di quella chiaramente evidenziata fra i ceppi 2222 e 6167.
8
6
4
2
o
-2
-4
~
~
o 78332c
Il
Testimone
-6
•
-8
.lo
2222
6167
6392
-10~--------------------------------~
-15
CONCLUSIONI
L'inoculo di vinacce vergini di uve cv. Trebbiano con ceppi di lievito selezionato ha
fornito alcune differenze compositive in
confronto a quanto si ottiene con la distillazione di vinacce non trattate. Tali differenze, relative soprattutto ai tenori in
alcoli superiori, non si sono rivelate univoche tra i ceppi testa ti e non hanno in
ogni caso interessato alcuno degli esteri
identificati, eccezion fatta per l'etil acetato, risultato funzione diretta del contenuto in acido acetico delle vinacce.
A seguito dei piccoli volumi in gioco, la
valutazione dei risultati è stata effettuata
senza operare la separazione fra le frazioni di testa e di cuore, comunemente condotta a livello industriale.
La difficoltà di omogeneizzazione della
massa di vinacce subito dopo l'inoculo,
potrebbe aver influenzato l'attività dei
ceppi testati dimostratasi, in ogni caso,
sufficientemente rispondente a quanto per
essi verificato nel corso di fermentazioni
su mosto (tab. 1). La necessità, per le industrie, di dotarsi di impianti in grado di
favorire una tale omogeneizzazione rimane un'opportunità da valutare.
Complessivamente, i ceppi 2222 e 6167
hanno fornito prodotti statisticamente discriminabili dalle altre tesi a dimostrazio-
-10
-5
o
5
10
•
• 12233
Fig. 2 - Analisi discriminante (livello di confidenza del 95%) dei dati relativi alla
composizione aromatica dei distillati.
ne della possibilità di intervenire sulle caratteristiche organolettiche dei distillati di
vinaccia tramite l'inoculo di ceppi di lievito selezionati.
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Industrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
-LORENZO LANDI
Fattoria del Cerro - Via Grazianella 5 53040 Acquaviva di Montepulciano - Si -Italia
MAURIZIO FRATI
Air Liquide Italia - Via Fermi 16 50019 Sesto Fiorentino - Fi - Italia
Applicazioni
..
enologicJ1e dell' anIdnde
ca rbo nIca liquida
Oenological uses
of liquid carbon dioxide
L'anidride carbonica è una sostanza ampiamente utilizzata nell'industria alimentare:
- allo stato gassoso come componente di
atmosfere modificate per la conservazione degli alimenti, per la gasatura di bevande, per la disinfestazione e conservazione di derrate in genere;
- allo stato gassoso ed in condizioni supercritiche è utilizzata per l'estrazione di
aromi, alcool e singoli componenti da prodotti;
- allo stato liquido o solido è utilizzata soprattutto come sorgente di freddo, nella
surgelazione e nella termoregolazione in
genere.
La specificità della CO 2 come sorgente di
freddo, rispetto ad altri fluidi criogenici, è
dovuta al fatto che, per sue caratteristiche termodinamiche, a pressione atmosferica può esistere solamente allo stato solido (neve carbonica, ghiaccio secco) o gassoso.
Lo stato solido, a pressione atmosferica,
ha una temperatura di circa -80°C.
Questa specificità consente di avere disponibile una sorgente di freddo in polvere, in pellet o in blocchi, manipolabile
come tale, e che assorbendo calore sublima, passando direttamente allo stato
gassoso.
Industrie delle Bevande - XXX (2001) ottobre
L'anidride carbonica è reperibile sul mercato allo stato solido o allo stato liquido
sotto pressione.
Allo stato liquido è stoccata in bombole,
dove si trova alla temperatura ambiente
ed alla pressione corrispondente alla sua
tensione di vapore, o in serbatoi criogenici, indicativamente, alla temperatura di
-20°C ed alla pressione di 20 atmosfere.
Facendo espandere l'anidride carbonica liquida fino a pressione atmosferica si ha
la formazione di neve carbonica e gas, entrambe a -80°C, le cui quantità relative
dipendono dalle condizioni del liquido prima dell'espansione, in particolare:
- se la CO 2 da espandere è prelevata da
serbatoi criogenici si ha, dal punto di vista quantitativo, una ripartizione di circa
il 50% in ciascuna delle due fasi.
Dal punto di vista frigorigeno, la capacità
complessiva del liquido si ripartisce per circa il 90% nella fase solida e per il restante 10% in quella gassosa, le quali, congiuntamente, possono asportare da temperatura ambiente circa 80 kcal/kg;
- se la CO 2 da espandere è prelevata da
bombole, diminuisce la fase solida rispetto alla gassosa e, conseguentemente, diminuiscono le capacità frigorigene.
Come esempio si consideri che prelevando da bombola a 30°C, si possono asportare, complessivamente, sempre da temperatura ambiente, circa 40 kcal/kg.
L'ANIDRIDE CARBONICA
COME FLUIDO
REFRIGERANTE
In enologia, principali utilizzi della CO 2 come fluido refrigerante si hanno con le seguenti modalità applicative:
1 - formazione di neve carbonica e sua
messa a contatto con l'uva da raffreddare;
2 - raffreddamento dell'uva in appositi
convogliatori a nastro mediante circolazione forzata di CO 2 gassosa a bassa temperatura;
3 - iniezione di CO2 liquida sul pigiato in
apposito scambiatore.
1 - Formazione di neve carbonica e
sua messa a contatto con l'uva da raffreddare
Questa modalità consiste nel far espandere sopra l'uva posta in tramogge, o in contenitori per il trasporto, la CO 2 liquida la
cui neve prodotta può essere distribuita
sull'uva nella parte superficiale superiore.
Il raffreddamento così ottenuto è caratterizzato dalla disomogeneità, sia fra parti
esterne ed interne dell'acino che fra zona
e zona della tramoggia o del contenitore.
Con questo metodo si hanno, necessariamente, molte dispersioni termiche verso
l'esterno che causano una resa frigorigena ridotta, la più bassa delle tre modalità
prese in esame.