Fermentazione di uve appassite della varietà Corvina ad alta

Enologia
STUDI PRELIMINARI
Fermentazione di uve appassite
della varietà Corvina
ad alta concentrazione zuccherina
È stata valutata la cinetica di fermentazione impiegando
un lievito commerciale, ibrido naturale tra S. cerevisiae e
S. bayanus che, accomunando caratteristiche enologiche
tipiche delle due specie, è particolarmente apprezzato per
il buon vigore fermentativo a basse temperature e per la
produzione di vini corposi come l’Amarone
Paola Malacrinò, Emanuele Tosi, Giacomo Zapparoli
Tradizionalmente l’appassimento
delle uve, direttamente sulla vite o sui
graticci, aveva lo scopo principale di
concentrare gli zuccheri fermentescibili in modo da garantire l’ottenimento di
vini dolci o con un elevato tenore alcolico. Il miglioramento delle tecniche viticole, e quindi della qualità delle uve, e
l’introduzione di tecniche di appassimento condizionato hanno creato, soprattutto nelle annate favorevoli, il rischio di un’eccessiva concentrazione
di zuccheri che può ostacolare il normale svolgimento della fermentazione
Tabella 1 - Composizione del
mosto all’ammostatura di uva
Corvina appassita
Parametri
Acidità totale (g/L in acido tartarico)
Zuccheri fermentescibili (°Brix)
Acido malico (g/L)
Acido gluconico (g/L)
Azoto prontamente assimilabile (mg/L)
pH
Uva Corvina in appassimento
Valori
5,65
35,4
0,71
0,40
325
3,1
alcolica. Le cellule di lievito sono sottoposte a forti pressioni osmotiche che
impediscono un adeguato ambientamento al mosto e quindi una loro rapida colonizzazione nelle fasi iniziali della fermentazione. Inoltre, elevate concentrazioni zuccherine portano alla
produzione di alti tenori alcolici che
possono risultare tossici per le cellule
poiché inibiscono le loro attività metaboliche. Infatti l’etanolo agisce sui
meccanismi di trasporto intracellulare
degli zuccheri determinando l’arresto
della fermentazione alcolica quando
ancora la concentrazione di zuccheri
residui è elevata (Bisson, 1999).
I vini con elevato contenuto in zuccheri residui sono microbiologicamente
instabili poiché sono esposti a probabili
attacchi da parte di lieviti e batteri indesiderati che trovano negli stessi zuccheri una fonte nutritiva importante per il
loro sviluppo. Per evitare questo rischio
si può intervenire attraverso la diluizione della massa in fermentazione o la rimozione di etanolo per osmosi inversa,
per poi far proseguire la fermentazione
alcolica fino al loro esaurimento (Bisson e Butzke, 2000). Anche l’impiego di
idonei lieviti starter, dotati di buona resistenza agli stress osmotici e di elevata
alcol-tolleranza, può prevenire gli arresti fermentativi che si possono originare
a causa dell’alta concentrazione zuccherina nel mosto.
È ben noto che i numerosi ceppi di
Saccharomyces cerevisiae, disponibili
in commercio come starter per la produzione di vino, hanno capacità fermentative differenti soprattutto quando sono sottoposti a condizioni di
stress (Zuzuarregui e Del Olmo, 2004).
Pertanto, la resistenza agli stress osmotici e l’alcol-tolleranza di un ceppo sono importanti caratteri tecnologici che
devono essere presi in considerazione
quando si vogliono vinificare uve con
alta concentrazione zuccherina (Zambonelli, 1998). L’ampio numero di ceppi commerciali oggi disponibili consente di soddisfare le esigenze dei produttori in normali condizioni di fermentazione. Tuttavia, per la gestione della
fermentazione alcolica in condizioni di
vinificazione anomale, quali quella rappresentata dalla presenza di elevate
concentrazioni di zucchero nel mosto,
le conoscenze dei limiti tecnologici di
questi lieviti sono ancora scarse.
In questo studio abbiamo valutato la
cinetica fermentativa nella vinificazione di uve appassite della varietà Corvina ad alta concentrazione zuccherina
impiegando un lievito commerciale
ibrido naturale tra S. cerevisiae e S.
bayanus che, accomunando caratteristiche enologiche tipiche delle due specie, è particolarmente apprezzato per il
buon vigore fermentativo a basse temperature e per la produzione di vini corposi come l’Amarone. Con la stagione
calda e siccitosa del 2003 si sono prodotte uve con un tenore zuccherino superiore ai 35 °Brix dopo il loro appassimento naturale. La caratterizzazione
tecnologica del lievito starter sottoposto a stress zuccherino ha fornito utili
indicazioni sulla sua idoneità a condurre fermentazioni alcoliche in queste
condizioni di vinificazione.
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Risultati
La fermentazione alcolica è stata monitorata nel mosto tal quale e in quello
diluito, determinando il consumo di
zuccheri fermentescibili (grafico 1) e
la conseguente produzione di etanolo
(grafico 2). L’elevata concentrazione
zuccherina presente nel mosto non ha
ostacolato un rapido avvio della fer-
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Etanolo (% vol.)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
15
12
9
6
3
0
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tempo (giorni)
Mosto diluito
Mosto tal quale
Mosto tal quale
Grafico 3 - Consumo specifico
medio e massimo di zuccheri
fermentescibili con mosto tal
quale e diluito
p < 0,824
35
30
25
20
p < 0,014
10
5
0
18
0 3 5 8 10 13 17 20 24 27 31
Tempo (giorni)
Mosto diluito
15
Grafico 2 - Produzione di etanolo nella fermentazione alcolica del mosto tal quale e diluito
Cons. medio
Cons. massimo
Tal quale
Diluito
mentazione alcolica condotta in condizioni di cantina, indice di una buona capacità di adattamento delle cellule del
lievito inoculato allo stress osmotico.
Infatti, in tutte le tesi si è registrato un
incremento della concentrazione cellulare in concomitanza dell’inizio del
consumo di zuccheri, raggiungendo oltre 109 cellule/mL in circa 10 giorni dal
momento dell’inoculo. In entrambi i casi si è verificato un arresto della fermentazione in quanto gli zuccheri non
sono stati consumati totalmente. Infatti le concentrazioni degli zuccheri residui sono risultate superiori al valore limite di 2 g/L, generalmente accettato
per considerare completata la fermentazione (tabella 2). Tuttavia, nelle damigiane con il mosto diluito è stato registrato un consumo di zuccheri fermentescibili del 98%, mentre in quelle
con il mosto tal quale si è avuto un consumo dell’80%. Analizzando la produzione e la resa di etanolo e di glicerolo
nel corso della fermentazione non sono
state osservate differenze significative
nei due casi. Anche il coefficiente di
conversione degli zuccheri in etanolo è
risultato non significativamente diverso nei due casi considerati ed è vicino a
quello teorico di 0,615 a 15 °C (Delfini,
1995), dimostrando il buon potere alco-
Grafico 4 - Produzione specifica media e massima di etanolo
con mosto tal quale e diluito
Produzione di etanolo
(g/L/giorno)
Zuccheri fermentescibili
(g/L)
Per le microvinificazioni è stata utilizzata uva Corvina coltivata presso il Centro per la sperimentazione in vitivinicoltura della Provincia di Verona a San Floriano, raccolta nel settembre 2003 e appassita per quattro mesi in plateau conservati all’esterno. Le uve si presentavano in ottimo stato fitosanitario, come
confermato anche dal basso contenuto
in acido gluconico presente nel mosto,
indicatore del grado di contaminazione
delle muffe. Dopo la pigiatura e la pressatura delle uve, il mosto è stato ripetutamente mescolato, analizzato (tabella
1) e quindi frazionato in quattro aliquote
delle quali due sono state diluite con
l’aggiunta di acqua potabile allo scopo di
ridurre la concentrazione zuccherina.
Successivamente le vinacce pressate sono state suddivise equamente per ogni
singola tesi. Nelle condizioni sperimentali adottate e considerando, sulla base
di precedenti esperienze di cantina, le
capacità fermentative del lievito impiegato, si è deciso di diluire la massa di
mosto in ragione del 15%, quantità di acqua minima necessaria per prevedere un
completo esaurimento degli zuccheri.
Il mosto tal quale e quello diluito sono
stati frazionati, ciascuno in due aliquote
di 15 L, e inoculati con circa 106 cellule
di lievito (ibrido naturale S. cerevisiaeS. bayanus) nella forma secca attiva per
millilitro di mosto, seguendo le istruzioni indicate dalla ditta produttrice. Le
quattro tesi sono state microvinificate
in damigiane di 30 L conservate in cantina e la temperatura esterna e quella della massa fermentante sono state monitorate quotidianamente (entrambe risultate tra 13 e 16 °C).
La concentrazione cellulare è stata
determinata con la semina in piastra di
diluizioni seriali di mosto-vino in terreno YPD (estratto di lievito 1%, peptone
1%, destrosio 2%).
Le analisi dei vini sono state effettuate quando il consumo degli zuccheri si è
arrestato. I componenti fissi del vino sono stati analizzati secondo i metodi classici, quelli volatili con gas cromatografo
e il trans-resveratrolo con HPLC.
Per l’analisi statistica dei dati si è applicato il test F e il test t, considerando il
livello di significatività con una probabilità inferiore a 0,05 (p < 0,05).
Grafico 1 - Consumo di zuccheri
fermentescibili nella fermentazione alcolica del mosto tal
quale e diluito
Consumo zuccheri
fermentescibili (g/L/giorno)
Materiali e metodi
16
14
12
10
8
6
4
2
0
p < 0,382
p < 0,329
Prod. media
Prod. massima
Tal quale
Diluito
ligeno del lievito.
I parametri analizzati relativi al metabolismo degli zuccheri hanno evidenziato un comportamento similare
da parte del lievito impiegato in entrambe le concentrazioni zuccherine
utilizzate in questa sperimentazione.
Nei grafici 3 e 4 sono rappresentati rispettivamente il consumo e la produzione specifica media e massima di
zuccheri ed etanolo, calcolati nel corso della fermentazione alcolica. Nella
tesi diluita il consumo medio di zuccheri è risultato maggiore rispetto a
quella non diluita, mentre, come è evidenziato anche dalle pendenze massime delle rispettive curve fermentative,
in corrispondenza della fase tumultuosa della fermentazione (grafici 1 e 2),
il consumo e la produzione massimi
giornalieri di zucchero ed etanolo sono risultati simili per le due tesi.
Nella tabella 3 sono mostrati i risultati delle analisi dei vini ottenuti dalla
fermentazione alcolica del mosto tal
quale e del mosto diluito. La composizione dei vini è risultata simile poiché
dal confronto dei parametri fissi e volatili non sono emerse sostanziali differenze che possono incidere in modo
marcato sulla qualità organolettica dei
due campioni di vino ottenuti. Il vino
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Tabella 2 - Metabolismo di zuccheri, etanolo e
glicerolo nel mosto tal quale e diluito
Parametri
Zuccheri presenti nel mosto (g/L)
Zuccheri residui (g/L)
Zuccheri consumati (%)
Etanolo (% vol.)
Glicerolo (g/L)
Resa in etanolo
(g etanolo/g zuccheri consumati)
Coefficiente di conversione di zuccheri
in etanolo (% vol. etanolo/% peso
zuccheri consumati)
Resa in glicerolo
(g glicerolo/g zuccheri consumati)
Mosto
tal quale
375,6
75,9 ± 1,7
80
18,4 ± 0,0
15,9 ± 0,1
0,49 ± 0,00
Mosto
Significatidiluito
vità (*)
324,8
6,3 ± 1,6
0,001
98
19,0 ± 0,5
0,360
19,0 ± 0,9
0,134
0,47 ± 0,01
0,432
0,616 ± 0,001 0,598 ± 0,018
0,05 ± 0,00
0,06 ± 0,00
0,314
0,178
(*) Risultato della probabilità calcolata con il test statistico F e t per p < 0,05.
Tabella 3 - Composizione dei vini ottenuti dalla
fermentazione di mosto tal quale e diluito
Parametri
Densità relativa a 20 °C
Estratto secco totale (g/L)
Ceneri (g/L)
Azoto prontamente assimilabile (mg/L)
SO2 totale (mg/L)
Acidità totale (g/L)
Acidità volatile (g/L)
Acido D-lattico (g/L)
Acido L-lattico (g/L)
Acido L-malico (g/L)
Aldeide acetica (mg/L)
Acetato di etile (mg/L)
Lattato di etile (mg/L)
2-feniletanolo (mg/L)
1-butanolo (mg/L)
2-metil-1-butanolo (mg/L)
3-metil-1-butanolo (mg/L)
1-esanolo (mg/L)
2-butanolo (mg/L)
1-propanolo (mg/L)
2-metil-1-propanolo (mg/L)
Somma alcoli superiori (mg/L)
Trans-resveratrolo (mg/L)
Mosto
Mosto
Significatital quale
diluito
vità (*)
1,018 ± 0,001 0,992 ± 0,000 0,005
105,0 ± 2,2
40,7 ± 2,4
0,001
3,3 ± 0,1
2,9 ± 0,0
0,090
128,5 ± 9,2 100,8 ± 26,0
0,307
22,5 ± 2,1
18,0 ± 2,8
0,223
6,3 ± 0,1
6,6 ± 0,5
0,574
0,83 ± 0,01 0,95 ± 0,13
0,412
0,12 ± 0,07 0,30 ± 0,10
0,195
0,01 ± 0,01 0,03 ± 0,01
0,293
0,52 ± 0,03 0,35 ± 0,20
0,445
35,5 ± 0,7
28,0 ± 4,2
0,234
66,5 ± 0,7
79,0 ± 4,2
0,141
0,0 ± 0,0
4,0 ± 0,0
0,000
38,5 ± 2,1
43,0 ± 4,2
0,350
2,0 ± 0,0
3,5 ± 0,7
0,205
43,0 ± 0,0
50,5 ± 0,7
0,042
231,5 ± 2,1 239,0 ± 8,4
0,421
5,0 ± 0,0
2,0 ± 0,0
0,000
1,0 ± 0,0
1,0 ± 0,0
1,000
71,0 ± 0,0
70,0 ± 7,1
0,874
45,0 ± 0,0
59,0 ± 1,4
0,045
437,0 ± 4,2 468,0 ± 9,9
0,102
0,49 ± 0,07 0,81 ± 0,14
0,145
(*) Risultato della probabilità calcolata con il test statistico F e t per p < 0,05.
Allestimento
delle prove
nella cantina
del Centro per la
sperimentazione in
vitivinicoltura della
Provincia di Verona
prodotto dalla fermentazione parziale
del mosto tal quale ha mostrato, a causa del maggiore residuo zuccherino,
una più alta densità relativa e un contenuto superiore di estratto secco totale rispetto a quello prodotto da mosto diluito. In quest’ultimo significativamente elevati sono stati i contenuti
in lattato di etile, 2-metil-1-butanolo e
di 2-metil-1-propanolo, sebbene la
somma delle concentrazioni degli alcoli superiori sia risultata non significativamente diversa tra le due tesi.
La produzione di elevate concentrazioni di acidità volatile, seppure sotto i
parametri massimi consentiti dal disciplinare, con molta probabilità è attribuibile allo stress osmotico al quale
le cellule sono state sottoposte, anche
nelle tesi diluite. Precedenti studi hanno, infatti, dimostrato come alte concentrazioni zuccherine nel mosto originano vini con alto tenore in acido
acetico (Caridi et al., 1999). Visto il
modesto contenuto di acido D-lattico,
riteniamo che solo una modesta parte
dell’acidità volatile possa essere di origine batterica, mentre attività fermentative a carico dell’acido malico sono
state escluse.
Il completamento della fermentazione
alcolica in mosti ad alta concentrazione
zuccherina può essere ostacolato anche
a causa della carenza di azoto necessario al lievito soprattutto per prolungare
l’attività fermentativa (Mendes-Ferreira
et al., 2004). In questi casi si consiglia
l’aggiunta di sali di ammonio in dosi proporzionali alla concentrazione di zuccheri. In questo studio l’analisi dell’APA
ha evidenziato come il suo contenuto
nel mosto, sia tal quale sia diluito, sia
stato largamente in eccesso poiché si è
registrato un consumo pari solo al 6070% di quello presente.
Conclusioni
Il monitoraggio delle uve in appassimento è indispensabile per evitare una
eccessiva concentrazione degli zuccheri
e quindi il verificarsi di condizioni limite
per la vinificazione. Nelle condizioni
sperimentali testate in questo studio si è
dimostrato che mosti con grado zuccherino pari a circa 32 °Brix rappresentano
il limite massimo di fermentabilità, intesa come capacità di portare a completo
esaurimento gli zuccheri fermentescibili. I parametri misurati relativi alle cinetiche di fermentazione hanno evidenziato l’idoneità del lievito sperimentato per
il suo impiego in vinificazioni di uve appassite. Tuttavia, se con le condizioni
sperimentali usate il consumo di zuccheri è risultato efficiente, non si può
escludere che in situazioni meno favorevoli (presenza di Botritis nelle uve, carenze nutrizionali, basse temperature,
ecc.) la fermentabilità del mosto possa
essere ridotta. In questo caso anche in
mosti con livelli zuccherini inferiori a 32
°Brix si potrebbero verificare arresti
fermentativi per la presenza di molteplici fattori non favorevoli allo sviluppo
dello starter. La concentrazione di zuccheri nel mosto è solo uno dei tanti fattori ambientali che condizionano l’attività metabolica dei lieviti. Di certo, la
gestione della fermentazione alcolica
nella vinificazione di uve appassite è più
difficile di quella con uve fresche e per
questo sono indispensabili ulteriori studi che possano chiarire meglio le cause
degli arresti fermentativi e i loro effetti
sulla qualità del vino.
Paola Malacrinò
Emanuele Tosi
Centro per la sperimentazione
in vitivinicoltura
Provincia di Verona - Servizio Agricoltura
San Floriano (Verona)
[email protected]
[email protected]
Giacomo Zapparoli
Dipartimento scientifico
e tecnologico
Università di Verona
[email protected]
La bibliografia verrà pubblicata negli estratti.
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Enologia
BIBLIOGRAFIA
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Caridi A., Crucitti P., Ramondino D.
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Delfini C. (1995) - Scienza e tecnica di
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Mendes-Ferreira A., Mendes-Faia A.,
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suitable criterion from wine yeast selection. Antonie van Leeuwenhoek,
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Enologia
RIASSUNTO
Nella produzione di vini da uve appassite la gestione della fermentazione alcolica può essere ostacolata dall’eccessiva concentrazione degli zuccheri nelle
uve al momento dell’ammostatura. Mediante la microvinificazione di uve appassite della varietà Corvina si sono studiate le cinetiche fermentative in condizioni di stress zuccherino per il lievito commerciale impiegato come starter. Nelle
condizioni sperimentali testate sono stati consumati l’80% e il 98% degli zuccheri di mosti con 35 °Brix e 32 °Brix di grado zuccherino iniziale, rispettivamente.
Le cinetiche di fermentazione dei due mosti sono risultate simili e, in generale,
all’analisi i vini non hanno mostrato differenze significative nella loro composizione chimica.
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