caratteristiche chimiche, fisiche e funzionali del mosto

PIVA ET AL., CARATTERISTICHE DEL MOSTO COTTO DESTINATO ALLA PRODUZIONE DI VINO COTTO, P. 1
CARATTERISTICHE CHIMICHE, FISICHE E FUNZIONALI DEL MOSTO COTTO
DESTINATO ALLA PRODUZIONE DI VINO COTTO
Andrea PIVA, Giampiero SACCHETTI, Carla DI MATTIA, Gloria DIMITRI, Dino MASTROCOLA
Dipartimento di Scienze degli Alimenti, Università degli Studi di Teramo, via Carlo R. Lerici, 1 - 64023
Mosciano Stazione TE. Telefono: 0861-266901, Fax: 0861-266915, e-mail: [email protected]
INTRODUZIONE
Il mosto cotto, prodotto tipico abruzzese (Repubblica Italiana, 2003), è un prodotto liquido con
buona densità, dal colore scuro e dal sapore molto dolce. Il processo tradizionale di produzione
prevede una fase di concentrazione per evaporazione a pressione atmosferica, solitamente in
caldaie di rame, di mosto proveniente dalla pigiatura di uve Montepulciano o di varietà locali come
Cococciola, Montonico, Trebbiano, etc.. A seconda del livello di concentrazione raggiunto
attraverso il processo di cottura, il mosto cotto può essere utilizzato come tale o come
semilavorato per la produzione di dolci tipici o di vino cotto, bevanda diffusa nelle regioni dell’Italia
centro-meridionale (De Rosa T., 1987). Il vino cotto è un prodotto consumato normalmente come
vino da dessert ed è ottenuto dalla fermentazione alcolica del mosto cotto.
In quanto prodotti tradizionali abruzzesi, il mosto cotto ed il vino cotto prevedono un disciplinare di
produzione (D.Lgs. 173/98 e D.M. 350/99) in cui sono riportate le principali metodiche di
lavorazione, conservazione e invecchiamento. Come già evidenziato, l’uso del mosto cotto come
semilavorato ha destino diverso a seconda del livello di riduzione raggiunto durante la cottura a
fuoco diretto: se il mosto subisce una concentrazione fino ad un quarto rispetto al volume iniziale,
esso è destinato principalmente alla preparazione di dolci tipici. Se si raggiungono invece
percentuali di concentrazione del 30%-60% è destinato alla produzione di vino cotto.
Durante la fase di concentrazione, il trattamento termico e le reazioni di imbrunimento non
enzimatico, come caramellizzazione e reazione di Maillard, che la cottura stessa innesca
(Manzocco et al., 1998; Rivero-Perez et al., 2002), causano complessi cambiamenti nel mosto che
vanno ad influenzare le componenti naturalmente presenti nella matrice ed a determinare la
formazione di nuovi composti. Questi due fenomeni concomitanti hanno un effetto determinante
sulle caratteristiche chimiche, fisiche e sensoriali sia del mosto cotto sia del vino cotto che si
otterrà dalla sua fermentazione e invecchiamento.
In letteratura, tuttavia, tali modificazioni sono ancora scarsamente note e studiate, sia quelle che
avvengono a carico del mosto cotto (Antonelli et al., 2004) sia quelle che avvengono a carico del
prodotto finale vino cotto (Mastrocola et al., 2005).
Scopo di questo lavoro è di rappresentare un primo approccio per lo studio dei cambiamenti
chimici, fisici e funzionali che si verificano in seguito alla fase di cottura del mosto destinato alla
produzione di vino cotto.
Oltre alla variabile tecnologica rappresentata dal trattamento termico, sono stati considerati anche
diverse pratiche enologiche e parametri tecnologici: l’aggiunta di mosto fresco al mosto cotto,
pratica piuttosto diffusa nella produzione di vini cotti, necessaria soprattutto nei mosti cotti molto
concentrati che presentano un potenziale osmotico troppo elevato per un innesco naturale della
fermentazione; la sedimentazione delle fecce del mosto e la cottura in caldaie in rame e in acciaio
inossidabile.
MATERIALI E METODI
La sperimentazione è stata effettuata su campioni di mosto derivante dalla vendemmia 2004 di uve
cultivar Trebbiano d’Abruzzo. In particolare, i mosti sono stati evaporati a fuoco diretto per ottenere
le concentrazioni volute: 35, 60 e 70%. La concentrazione è stata effettuata in caldaia (di rame o
inox) seguendo le procedure previste dal disciplinare di produzione del vino cotto, secondo il quale
la cottura deve avvenire a fuoco diretto per tempi molto lunghi, in presenza di un “pencio” di
terracotta. In particolare per raggiungere la concentrazione del 35% il mosto è stato cotto per circa
9 ore, per le altre concentrazione sono state necessarie rispettivamente circa 11 ore per quella del
60% e circa 12 ore per quella del 70%.
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Contemporaneamente sono stati concentrati due mosti del 60%, uno in caldaia di acciaio inox ed
uno sempre in caldaia di rame, utilizzando però un mosto chiarificato.
I mosti concentrati hanno seguito diversi schemi tecnologici:
• Il mosto concentrato del 35% è stato posto a fermentare, senza ulteriori aggiunte di mosto.
• I mosti concentrati del 60%, prima della fermentazione, sono stati addizionati di mosto crudo.
• Il mosto concentrato del 70%, prima della fermentazione, è stato addizionato di mosto crudo.
L’aggiunta di mosto crudo permette al volume dei singoli campioni concentrati per evaporazione di
tornare al valore iniziale (100%).
Tutte le operazioni tecnologiche sono state effettuate presso l’Azienda Agricola Flaviano Di
Giovanpietro, ubicata nel comune di Giulianova TE.
I campioni ottenuti sono stati conservati sia a -18°C (per ridurre i fenomeni di ossidazione
enzimatica), sia mutizzati con sodio azide (per bloccare la fermentazione dei mosti). Tutti i
campioni ottenuti, come riportato nello schema successivo, sono stati sottoposti ad analisi chimico
fisiche.
La campionatura è stata eseguita secondo lo schema seguente:
FASI DI LAVORAZIONE
Diraspa-pigiatura e Pressatura
Illimpidimento
Concentrazione in caldaia di rame
CAMPIONI ESEGUITI
- Mosto tal quale
- Mosto tal quale limpido
- Mosto tal quale cotto 35%
- Mosto tal quale cotto 60%
- Mosto tal quale cotto 70%
- Mosto tal quale limpido cotto 60%
Concentrazione in caldaia di acciaio inox - Mosto tal quale cotto 60%
Aggiunta di mosto crudo
- Mosto tal quale cotto 60% + crudo
- Mosto tal quale cotto 70% + crudo
- Mosto tal quale limpido cotto 60% + crudo
Determinazioni analitiche
Su tutti i campioni, oggetto di studio, sono state eseguite le determinazioni analitiche seguendo sia
le metodiche previste nei Metodi Ufficiali (EEC, 1990) ed i metodi in uso presso il Dipartimento di
Scienze degli Alimenti dell’Università degli Studi di Teramo. Le analisi sono state eseguite sui
campioni tal quali, sugli estratti fenolici, sugli estratti non fenolici e sui campioni dializzati.
Analisi chimiche e fisiche
Massa volumica e densità relativa, estratto totale e ridotto, zuccheri riducenti, pH, acidità totale,
acido tartarico, acido malico, acido citrico, azoto totale, Idrossimetilfurfurale HMF (G.U. CEE,
1990); Polifenoli totali (Singleton e Rossi, 1965); Catechine (Zironi et al., 1992); Tannini totali
(Bate-Smith E.C., 1975); Intensità e tonalità del colore (Sudraud P., 1958); Indice dei polifenoli
totali (Ribéreau-Gayon P., 1970); Densità Ottica 320 (D.O.) (Somers e Ziemelis, 1985); Attività
antiossidante (Re et al., 1999); Melanoidine (Rivero-Pérez et al., 2002).
Estrazione in fase solida dei polifenoli
La separazione delle componenti fenoliche e non fenoliche è stata effettuata tramite estrazione in
fase solida seguendo il metodo proposto da Di Stefano et al.,(1989) adattato per i mosti cotti, che
prevede l’utilizzo di cartucce C18 (1 g, 6 mL, International Sorbent Technology, UK). Prima di
procedere con la separazione, le cartuccia sono state condizionate con 2 mL di CH3OH (metanolo)
e 5 mL di acqua deionizzata. Il passaggio di ogni liquido durante le operazioni analitiche deve
essere seguito dallo svuotamento completo della cartuccia. A questo punto si procede alla fase di
caricamento dei campioni diluiti con l’introduzione di 1 mL, evitando in questo modo il sovraccarico
della colonna e garantendo un adeguato contatto con la fase solida. Dopo il caricamento, si
procede al lavaggio con 2x4 mL di acido solforico 0.1N raccogliendo in un matraccio da 10 mL e
portando a volume con lo stesso solvente. Tale frazione rappresenta l’estratto non fenolico (ENF).
Per eluire la componente fenolica legata alla fase solida della cartuccia, si aggiungono 2x4 mL di
soluzione metanolo-acqua 60% (v/v). Anche in questo caso l’eluito viene raccolto e portato a
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volume in un matraccio da 10 mL con il solvente di eluizione. Tale volume rappresenta l’estratto
fenolico (EF). Entrambi gli estratti vengono conservati a -18° C.
Dialisi dei campioni
La dialisi dei campioni è stata svolta seguendo la metodica proposta da Rivero-Pérez et al. (2002)
utilizzando delle apposite membrane (Dialysis tubing cellulose SIGMA-ALDRICH cut-off 12400
Da), immerse in solventi per un tempo complessivo di 36 ore, sotto continua agitazione (12h in
acqua deionizzata, 12h una soluzione metabolica 60%, 12h in acqua deionizzata).
Successivamente si recupera il ritenuto presente nelle membrane con acqua deionizzata portando
a volume con dei matracci da 25 mL.
Determinazione del colore: Il colore viene valutato attraverso un colorimetro Minolta CM/508D
(Osaka Co. Ltd, Japan) munito di illuminante D65 e osservatore 10°. La taratura del colorimetro
viene effettuata su una mattonella bianca standard. I valori sono stati espressi utilizzando la scala
Hunter attraverso i parametri colorimetrici L*, a* e b* con la componente speculare esclusa
(modalità SCE). L’angolo di tinta è stato calcolato secondo la seguente formula: h° = tan-1 (b*/a*).
Determinazione metalli (Pb e Cu)
L’analisi viene svolta seguendo il metodo previsto da Palchetti et al., (2005), basato sul principio di
ridissoluzione anodica (stripping). Tale metodo prevede la deposizione iniziale dell’analita da una
soluzione in agitazione (per un tempo accuratamente misurato) sud un microelettrodo di lavoro
screen-printed modificato, seguita dalla determinazione dell’analita con una tecnica elettrochimica
in condizioni di quiescenza (voltammetria ad onda quadra).
Per la realizzazione del sensore vengono utilizzati degli elettrodi di lavoro screen-printed (spessore
350 µm) modificati con una soluzione contenente 100 mg di acetato di mercurio e 100 µL di acido
acetico in 10 mL di acqua distillata. A 1,5 mL di soluzione vengono aggiunti 3,5 mL di acqua e
Methocel a diverse concentrazioni (0.02, 0.13, 0.26, 1.25, 2.50, 6.25, 12.5, 25.0, mg/mL). Ogni
sensore viene pretrattato applicando un potenziale di -1.1V per 300 sec.
Per questa analisi è stato utilizzato un potenziostato Autolab PGSTAT 12 della METROHM con
software GPES (General Purpose Electrchemical System) per windows versione 4.8.
Le condizioni operative del metodo sono le seguenti:
-Potenziale di condizionamento (0.3V per 60 sec.)
-Potenziale di deposito (-1.1V per 120 sec.)
-Ampiezza onda quadra (28 mV.)
-Potenziale di accumulo (3mV a 15Hz.)
Per la determinazione dell’analita vengono utilizzate delle curve di calibrazione precedentemente
realizzate con l’ausilio di standard a diverse concentrazioni (Cu 500-1000 ppb – Pb 50-100 ppb).
La concentrazione dei metalli viene espressa in mg/L.
Zuccheri (glucosio e fruttosio)
La determinazione del contenuto in glucosio e fruttosio è stata eseguita mediante cromatografia
liquida con una strumentazione HPLC, seguendo il metodo indicato da Künsch et al., (2001)
modificato per i mosti cotti. La preparazione dei campioni viene svolta attraverso un passaggio in
cartuccia C18 (500 mg, 6 mL, International Sorbent Technology, UK), condizionata con 2,5 mL di
metanolo (CH3OH) e 5 mL di acqua ultrapura.
Per ogni campione vengono posti in cartuccia 500 µL successivamente eluiti con 5 mL di acido
solforico 0,1N, effettuando, in questo modo, una diluizione 1:10.
Partendo da una miscela a concentrazione nota di glucosio e fruttosio in acido solforico (H2SO4)
0,1N, sono stati preparati rispettivamente 4 standard (0.5, 1, 2, 4 mg/mL).
Per l’analisi degli zuccheri è stata utilizzata una colonna a scambio ionico Aminex HP87 C
carbohydrate BIO RAD (300 mm x 7,8 mm), riscaldata grazie ad un termostato (CROCO-CILTM),
con precolonna Carbo-C Refil Cartridges BIO RAD (30 mm x 4,6 mm).
La corsa dei campioni è stata eseguita in triplo nelle seguenti condizioni operative:
-flusso: 0.5 mL/min
-fase mobile: H2SO4 0,1N
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-temperatura 35°C
-volume iniettato: 20 µL.
La concentrazione degli zuccheri viene espressa in g/L.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Nelle tabelle 1, 2, 3 e 4 sono riportati i dati analitici relativi a tutti i mosti sottoposti ad analisi, come
si può facilmente osservare, notevoli sono le interazioni esistenti fra operazioni tecnologiche e
composizione del mosto. Allo scopo di rendere più snello il lavoro la discussione è stata suddivisa
in tre parti: effetto della concentrazione, effetto della chiarifica ed effetto dell’aggiunta di mosto
crudo.
Campioni
Mosto
TQ
TQ chiarificato
Conc. 35%
Conc. 60%
Conc. 60% chiarificato
Conc. 60% a volume
Conc. 60% chiarif. a volume
Conc. 60% inox
Conc. 70%
Conc. 70% a volume
Estratto s. tot.
(g/L)
213,82 ± 16,54
204,87 ± 13,12
335,59 ± 19,81
556,25 ± 23,36
489,22 ± 15,87
353,81 ± 18,64
273,42 ± 23,76
478,49 ± 34,11
671,94 ± 23,97
324,44 ± 13,74
Fattore di
concentrazione
1,00
0,96
1,57
2,60
2,29
1,65
1,28
2,24
3,14
1,52
Densità
20°C
1,0764 ± 0,004
1,0725 ± 0,003
1,1261 ± 0,006
1,2046 ± 0,005
1,1668 ± 0,007
1,1271 ± 0,009
1,1023 ± 0,011
1,1648 ± 0,006
1,2304 ± 0,007
1,1291 ± 0,005
Viscosità
K
1,87E-03 ± 0,02E-03
4,46E-03 ± 0,01E-03
6,06E-03 ± 0,11E-03
1,31E-02 ± 0,18E-02
2,23E-03 ± 0,05E-03
8,18E-03 ± 0,18E-03
5,09E-03 ± 0,17E-03
7,75E-03 ± 0,32E-03
n.d.
n.d.
Glucosio
(g/L)
104,8 ± 21,4
103,4 ± 16,3
165,4 ± 18,7
274,6 ± 22,4
248,1 ± 21,6
180,8 ± 15,1
130,4 ± 14,4
227,8 ± 26,2
319,5 ± 28,5
154,7 ± 15,4
Fruttosio
(g/L)
98,4 ± 5,4
95,5 ± 6,1
153,0 ± 11,3
253,6 ± 13,4
228,7 ± 14,5
166,2 ± 9,7
135,6 ± 7,6
211,0 ± 12,2
290,3 ± 15,6
141,3 ± 8,1
Tabella 1 - Composizione dei campioni analizzati.
Campioni
Mosto
TQ
TQ chiarificato
Conc. 35%
Conc. 60%
Conc. 60% chiarificato
Conc. 60% a volume
Conc. 60% chiarif. a volume
Conc. 60% inox
Conc. 70%
Conc. 70% a volume
Acidità tot.
(g/L)
7,41 ± 0,13
7,17 ± 0,21
10,24 ± 0,46
15,73 ± 0,41
10,83 ± 0,22
12,37 ± 0,12
9,93 ± 0,51
12,61 ± 0,45
17,64 ± 0,72
9,42 ± 0,63
pH
20°C
3,08 ± 0,03
3,25 ± 0,01
2,96 ± 0,02
2,76 ± 0,05
2,93 ± 0,01
2,91 ± 0,01
2,98 ± 0,01
2,78 ± 0,03
2,72 ± 0,02
2,94 ± 0,01
Tartarico
(g/L)
4,81 ± 0,07
4,75 ± 0,05
5,69 ± 0,21
9,58 ± 0,14
9,43 ± 0,07
5,01 ± 0,16
4,97 ± 0,24
9,53 ± 0,39
13,32 ± 0,35
7,35 ± 0,12
Malico
(g/L)
3,21 ± 0,06
3,20 ± 0,05
3,86 ± 0,14
6,38 ± 0,21
6,25 ± 0,25
4,75 ± 0,18
4,71 ± 0,17
6,34 ± 0,26
9,46 ± 0,32
5,05 ± 0,24
Citrico
(g/L)
0,43 ± 0,04
0,43 ± 0,03
0,61 ± 0,07
0,76 ± 0,09
0,75 ± 0,06
0,59 ± 0,04
0,58 ± 0,06
0,76 ± 0,09
1,05 ± 0,13
0,61 ± 0,07
Rame
(mg/L)
0,46 ± 0,03
0,41 ± 0,02
0,94 ± 0,07
1,33 ± 0,16
1,17 ± 0,13
0,71 ± 0,09
0,61 ± 0,05
0,79 ± 0,06
1,79 ± 0,21
1,43 ± 0,19
Piombo
(µg/L)
18 ± 2
15 ± 1
26 ± 5
35 ± 10
31 ± 9
24 ± 6
23 ± 7
22 ± 5
48 ± 14
41 ± 11
Tabella 2 - Composizione dei campioni analizzati.
Campioni
Mosto
TQ
TQ chiarificato
Conc. 35%
Conc. 60%
Conc. 60% chiarificato
Conc. 60% a volume
Conc. 60% chiarif. a volume
Conc. 60% inox
Conc. 70%
Conc. 70% a volume
L*
28,77 ± 0,16
29,43 ± 0,29
23,4 ± 0,13
18,98 ± 0,06
12,68 ± 0,13
20,27 ± 0,17
17,21 ± 0,11
23,31 ± 0,15
14,30 ± 0,23
17,54 ± 0,21
Lab SCE
a*
6,48 ± 0,11
2,43 ± 0,19
5,47 ± 0,16
6,08 ± 0,12
11,68 ± 0,11
5,42 ± 0,15
7,57 ± 0,17
8,62 ± 0,14
8,19 ± 0,16
4,57 ± 0,09
b*
23,63 ± 0,21
13,42 ± 0,16
12,28 ± 0,22
11,68 ± 0,17
11,38 ± 0,13
14,33 ± 0,11
16,27 ± 0,06
23,59 ± 0,05
12,69 ± 0,17
12,24 ± 0,19
GAE phen
(mg/L)
27 ± 0,1
19 ± 0,1
423 ± 15,3
781 ± 16,9
687 ± 28,1
543 ± 27,4
479 ± 9,7
796 ± 31,9
1259 ± 56,7
871 ± 20,2
Tannini
(mg/Kg)
34 ± 3,1
17 ± 3,6
311 ± 11,3
850 ± 34,1
672 ± 29,5
392 ± 15,5
319 ± 13,6
794 ± 37,2
1531 ± 87,1
544 ± 21,4
Catechine
(mg/L)
24 ± 0,2
23 ± 0,1
14 ± 0,2
6 ± 0,2
5 ± 0,3
17 ± 0,1
16 ± 0,1
7 ± 0,1
3 ± 0,2
18 ± 0,4
Azoto
(mg/L)
327 ± 2
295 ± 5
447 ± 2
610 ± 5
434 ± 3
507 ± 4
425 ± 1
468 ± 3
660 ± 5
430 ± 1
Tabella 3 - Composizione dei campioni analizzati.
Campioni
Mosto
TQ
TQ chiarificato
Conc. 35%
Conc. 60%
Conc. 60% chiarificato
Conc. 60% a volume
Conc. 60% chiarif. a volume
Conc. 60% inox
Conc. 70%
Conc. 70% a volume
HMF
(mg/L)
15 ± 1
10 ± 1
216 ± 16
391 ± 18
279 ± 5
325 ± 8
179 ± 7
386 ± 17
592 ± 29
373 ± 15
Melanoidine
(Abs 280 nm)
0,081 ± 0,003
0,053 ± 0,002
0,463 ± 0,002
0,606 ± 0,003
0,531 ± 0,004
0,497 ± 0,003
0,461 ± 0,004
0,466 ± 0,006
0,901 ± 0,004
0,613 ± 0,005
TQ
0,925 ± 0,013
0,832 ± 0,015
1,466 ± 0,057
1,819 ± 0,064
1,731 ± 0,034
1,385 ± 0,026
1,352 ± 0,044
1,933 ± 0,061
2,099 ± 0,107
1,271 ± 0,083
TEAC (µmol TROLOX eq/mL)
Estr. fenol.
Estr. non fenol.
0,791 ± 0,011
0,125 ± 0,007
0,681 ± 0,019
0,124 ± 0,011
0,635 ± 0,021
0,819 ± 0,037
0,291 ± 0,057
1,535 ± 0,061
0,245 ± 0,016
1,425 ± 0,053
0,549 ± 0,026
0,808 ± 0,016
0,509 ± 0,034
0,778 ± 0,029
0,331 ± 0,017
1,555 ± 0,075
0,122 ± 0,035
1,887 ± 0,075
0,785 ± 0,011
0,484 ± 0,013
Tabella 4 - Composizione dei campioni analizzati.
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Effetto della concentrazione
Al fine di valutare l’effetto della concentrazione sulle caratteristiche chimiche, fisiche e funzionali
dei mosti cotti, sono stati presi in considerazione 5 campioni: mosto tal quale e mosto concentrato
(35% - 60% - 60% inox e 70%).
Zuccheri
Gli zuccheri riduttori (glucosio e fruttosio) rappresentano la maggior parte dei solidi solubili del
mosto. La loro importanza è legata alla trasformazione in alcool etilico durante la fermentazione
alcolica operata dai lieviti presenti nel mosto. In Tabella 1 si può notare come la cottura del mosto
abbia indotto un aumento degli zuccheri a seguito della concentrazione.
Per visualizzare graficamente l’effetto della concentrazione sui singoli componenti del mosto la
concentrazione dei due zuccheri è stata normalizzata sul loro valore iniziale ed espressa sul fattore
di concentrazione (Fig. 1).
3,5
Glucosio
Fruttosio
3
y = 0,9659x + 0,0536
2
R = 0,9981
Zuccheri
2,5
2
1,5
y = 0,9255x + 0,0966
2
R = 0,9964
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Fattore di concentrazione
Figura 1. Aumento degli zuccheri in funzione della concentrazione.
L’incremento degli zuccheri è proporzionale alla concentrazione teorica calcolata con l’estratto
secco totale e la proporzione tra i due zuccheri rimane quindi invariata anche a seguito del
trattamento termico.
Nel caso di mosti destinati alla trasformazione in vino cotto, l’aumento del tenore in zuccheri
fermentescibili per effetto della concentrazione del mosto, potrebbe determinare un aumento del
grado alcolico nel prodotto finito nel caso di una concentrazione fino al 35%; mentre per quanto
riguarda le concentrazioni del 60 e del 70% il contenuto in zuccheri riduttori determina un alto
potenziale osmotico che risulta negativo per lo sviluppo dei microrganismi deputati alla
fermentazione alcolica.
Estratto secco
Interessante risulta valutare l’andamento dell’estratto secco totale e dell’estratto ridotto in funzione
delle diverse concentrazioni dei mosti cotti rispetto al mosto crudo.
L’estratto secco totale corrisponde all’insieme delle sostanze non volatili ottenute per evaporazione
in condizioni determinate così che subiscano il minimo di alterazione possibile. L’estratto ridotto
deriva dall’estratto secco totale a cui sono stati detratti gli zuccheri riduttori.
Il processo di cottura ha determinato la concentrazione del mosto così come evidenziato dai valori
di estratto secco totale. Tale concentrazione è stata accompagnata da un aumento di densità e
viscosità del mosto (Tab. 1). Per esprimere il fattore di concentrazione del mosto i valori di estratto
secco sono stati normalizzati sul valore iniziale in modo da ottenere una scala magnitudinale. In
Figura 2 si può evidenziare come a fronte di un incremento regolare di estratto secco totale e
zuccheri durante le varie fasi di cottura, l’estratto ridotto evidenzia un incremento molto più
marcato rispetto all’estratto totale nella concentrazione del 70%. Tale incremento potrebbe essere
dovuto ad una degradazione degli zuccheri seguita dalla formazione di composti, catalizzata dalla
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temperatura (Rivero-Perez et al., 2002, Antonelli et al., 2004), che vanno ad incrementare il valore
di estratto secco ridotto.
Mosto tq = 100
700
600
548
500
35%
400
260
300
200
314
60%
252
157
70%
157
100
0
Estratto secco
Estratto ridotto
Figura 2. Estratto secco totale ed estratto ridotto.
Acidi
Gli acidi sono componenti essenziali del vino cui assicurano caratteristiche particolari. Per una
migliore valutazione delle modificazioni che avvengono a carico del patrimonio acidico dei mosti,
sottoposti a trattamento termico, è bene eseguire un’analisi globale della frazione acidica. In prima
istanza, dall’analisi della Tabella 2 possiamo notare come l’acidità incrementi, in tutte le sue
componenti, all’aumentare della concentrazione. Tale variazione è evidenziabile nelle Figure 3 e 4.
In Figura 3 viene evidenziato l’aumento dell’acidità totale e il corrispondente aumento della
concentrazione idrogenionica. L’acidità totale è costituita da tutti gli acidi titolabili del mosto mentre
il pH indica il potere acidificante del mosto ed ha una grande importanza per la stabilità del vino
futuro e sulle sue caratteristiche organolettiche (sapore acido).
Mosto tq = 1
3,00
2,50
2,12
2,38
2,09
2,29
2,00
1,50
35%
1,38
60%
1,32
70%
1,00
0,50
0,00
Acidità tot
H+
Figura 3. Acidità totale e concentrazione idrogenionica.
A livello dei singoli acidi (Fig. 4) va notato come tutti evidenzino un incremento analogo
all’aumentare della concentrazione.
In particolare, per quanto riguarda gli acidi tartarico e malico, i principali acidi dell’uva, nella prima
fase della cottura l’incremento è meno evidente rispetto all’acido citrico. Tale comportamento è
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imputabile ad una precipitazione di sali, che determina un mascheramento dell’effetto
concentrazione dovuto alla perdita di acqua.
Mosto tq = 100
350
295
300
250
199
200
150
244
227
199
60%
142
121
118
35%
177
70%
100
50
0
Tartarico
Malico
Citrico
Figura 4. Aumento dei singoli acidi in funzione della concentrazione.
Per visualizzare graficamente l’effetto della concentrazione sui singoli componenti del mosto, i
valori di acidità sono stati normalizzati sul valore iniziale ed espressi sul fattore di concentrazione.
Per quanto riguarda l’acidità totale si osserva un incremento dell’acidità normalizzata all’aumentare
della concentrazione fino a concentrazioni del 35% dopodichè si assiste ad una graduale
deviazione dalla linearità (Figura 5) che può essere imputabile a fenomeni di salificazione e di
precipitazione che accompagnano il processo di concentrazione. Per quanto riguarda la
concentrazione idrogenionica invece si assiste ad un aumento di protoni meno che proporzionale
rispetto al fattore di concentrazione in quanto gli ioni idrogeno prendono parte ad una serie di
reazioni chimiche che avvengono durante la cottura del mosto tra cui i processi di enolizzazione
degli zuccheri con formazione di 1,2 dienolo e 2,3 dienolo (Berlitz e Grosch, 1999) e la
protonazione delle funzioni amminiche a pH decisamente acidi (Cheftel et al., 1988).
3,5
Acidità totale
Acidità totale - [H+]
3
Concentrazione idrogenionica
2,5
y = -0,1698x 2 + 1,4488x - 0,2845
R2 = 0,9998
2
1,5
y = 0,63x + 0,3652
R2 = 0,9899
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Fattore di concentrazione
Figura 5. Effetto della concentrazione sull’acidità.
Azoto
L’incremento medio di azoto a seguito della concentrazione è di circa 2/3 rispetto al fattore di
concentrazione teorico calcolato sull’estratto secco totale (Figura 6). Questo risultato può essere
giustificato dalla precipitazione di composti che vanno a formare il corpo di fondo. In particolare gli
aminoacidi possono complessare con i polifenoli tannici che si vengono a formare durante la
concentrazione.
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3,5
Azoto totale
Azoto totale
3,0
2,5
y = -0,1136x 2 + 0,948x + 0,1635
R2 = 0,9999
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Fattore di concentrazione
Figura 6. Incremento di azoto a seguito della concentrazione.
L’incremento in azoto totale dei mosti cotti determina una maggiore disponibilità di nutrienti per i
microrganismi, favorendo l’avvio ed il regolare sviluppo della fermentazione alcolica.
Nel caso di mosti destinati alla produzione di vino cotto, i mosti cotti concentrati del 35% possono
essere posti in fermentazione senza aggiunta di mosto crudo in quanto l’alto contenuto di zuccheri
e sostanze nutritive favoriscono l’avvio e lo sviluppo della fermentazione alcolica, mentre i mosti
cotti concentrati del 60 e del 70% dovrebbero essere aggiunti di mosto crudo, per favorire lo
sviluppo dei lieviti, in quanto l’elevata concentrazione zuccherina determina una pressione
osmotica avversa per i lieviti.
Metalli
Analogamente all’incremento di azoto, l’incremento di piombo a seguito della concentrazione è di
circa 2/3 rispetto al fattore di concentrazione teorico calcolato sull’estratto secco totale (Figura 7).
Questo risultato può essere giustificato dalla precipitazione di composti che vanno a formare il
corpo di fondo. Per quanto riguarda il rame invece l’incremento a seguito di concentrazione è
superiore al fattore di concentrazione, ciò è dovuto alla cessione da parte del contenitore. Nel
campione cotto in acciaio inox infatti la concentrazione normalizzata di rame è infatti molto
inferiore. In base a questo dato risulta inoltre che il rame tende a precipitare molto più facilmente
del piombo.
4,5
Piombo
4
Rame
3,5
y = 1,2501x - 0,1417
R2 = 0,9735
Rame (inox)
Metalli
3
2,5
2
1,5
y = 0,7219x + 0,2635
R2 = 0,9612
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Fattore di concentrazione
Figura 7. Aumento dei metalli in funzione del fattore di concentrazione.
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Polifenoli, catechine e tannini
L’aumento dei polifenoli totali in seguito al processo di concentrazione ha mostrato un andamento
più che proporzionale (Figura 8); tale comportamento può essere spiegato considerando che il
metodo usato per la loro determinazione, il saggio colorimetrico basato sul reattivo di FolinCiocalteau, non è un metodo specifico e risponde in misura differente alle diverse classi
polifenoliche (Lee C.Y., 2004).
Figura 8. Aumento dei polifenoli totali in seguito alla concentrazione.
In funzione di questo risultato si è verificata la concentrazione dei polifenoli totali tramite l’indice
Abs 280 nm; questo ha mostrato un incremento all’aumentare della concentrazione del mosto
molto inferiore rispetto al contenuto in polifenoli totali determinato tramite il metodo di FolinCiocalteau. In base a questa evidenza, ulteriori approfondimenti analitici dovrebbero essere
eseguiti al fine di effettuare una corretta analisi quantitativa del contenuto in polifenoli totali.
Figura 9. Evoluzione polifenolica.
Il processo di cottura, oltre a determinare una concentrazione dei polifenoli totali, ha causato una
modificazione chimica della loro struttura con la conseguente formazione di polimeri. Questo
spiegherebbe l’incremento analogo che si evidenzia per i tannini condensati (Figura 8) al
procedere della concentrazione, la cui retta mostra un coefficiente angolare simile a quella dei
polifenoli totali.
L’evoluzione polifenolica può essere ulteriormente evidenziata osservando la Figura 9 dove,
insieme ai polifenoli totali ed ai tannini condensati, si mostra l’andamento delle catechine che
diminuiscono all’aumentare della concentrazione; tale tendenza può essere spiegata tenendo in
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considerazione che le catechine, in seguito al trattamento termico, subiscono una graduale
polimerizzazione con formazione di tannini condensati (proantocianidine).
HMF e melanoidine
La fase di concentrazione per cottura a fuoco diretto ha determinato l’innesco della reazione di
imbrunimento non enzimatico o reazione di Maillard (Manzocco et al., 2001; Mastrocola et al.,
2000; Rivero-Perez et al., 2002). Questa reazione è il risultato di una complessa serie di reazioni
legate all’iniziale condensazione di aminoacidi e zuccheri, dal loro seguente riarrangiamento
(riarrangiamento di Amadori), dalla degradazione dei composti condensati e dalla finale
polimerizzazione in composti bruni ad alto peso molecolare (melanoidine). L’accumulo di prodotti
di neoformazione come HMF e melanoidine durante la concentrazione (Tab. 4) indica lo sviluppo
di tale reazione in seguito alla cottura del mosto.
L’HMF, prodotto a pH acidi dal riarrangiamento di Amadori mostra comunque, un incremento di
circa quattro volte superiore rispetto alle melanoidine che rappresentano invece il prodotto finale
della reazione. Anche se l’abbassamento del pH dovuto alla concentrazione potrebbe influire
negativamente sulla velocità iniziale della reazione a causa della protonazione degli aminoacidi, il
progressivo accumulo dei reagenti determina un costante aumento dell’HMF all’aumentare della
concentrazione.
Colore
L’incremento di melanoidine e di tannini condensati è associato alla formazione di composti bruni
che mostrano un massimo di assorbimento intorno a 400 nm (Lerici et al., 1990; Nicoli et al.,
2000). Al fine di monitorare il cambiamento di colore durante la cottura del mosto è stata utilizzata
la colorimetria tristimolo. In base ai dati riportati in Tabella 3 è possibile osservare una diminuzione
della luminosità dei campioni associata alla formazione di melanoidine e tannini condensati
(Tabb. 3 e 4). Per quanto riguarda le caratteristiche cromatiche si assiste invece ad una iniziale
perdita della saturazione del colore, associabile ad una degradazione termica dei pigmenti, seguita
da una lieve modificazione del colore verso una tinta aranciata (Figura 10) come evidenziato dai
valori di hue angle. Oltre ai mosti cotti, sulla destra sono riportati i valori relativi a campioni di vino
cotto analizzati in un precedente lavoro (Mastrocola et al, 2005) in cui può essere evidenziato il
classico andamento a ferro di cavallo tipico per la maggior parte dei prodotti alimentari sottoposti a
trattamento termico (Mastrocola e Lerici, 1991). Quello che accade alle coordinate cromatiche nel
mosto cotto in concomitanza e al proseguire dei fenomeni fermentativi non è stato ancora oggetto
di studio.
Figura 10. Cambiamento del colore durante la cottura.
Attivitá antiossidante
Sulla base dei dati riportati in Tabella 4 è possibile affermare che l’attività antiossidante del mosto
sia essenzialmente determinata dal suo contenuto in polifenoli e che solo una piccola parte
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TEAC (micromoliTE/mL)
dell’attività antiossidante è determinata da molecole idrosolubili non trattenute dalla fase C18.
L’attività antiossidante dell’estratto idrosolubile non fenolico aumenta progressivamente con
l’aumentare del fattore di concentrazione mentre l’attività antiossidante della controparte fenolica
diminuisce all’aumentare di tale parametro (Fig. 11). Questi dati mostrano come l’attività
antiossidante del mosto cotto sia determinata dalla somma dell’attività antiossidante della
componente fenolica, che decresce all’aumentare della concentrazione, e della capacità
antiossidante della componente non fenolica che aumenta all’aumentare della concentrazione in
seguito alla formazione di HMF, melanoidine e composti bruni prodotti dalla reazione di Maillard
(Mastrocola et al., 2005). Il contributo della frazione non fenolica all’attività antiossidante totale
rimane inferiore al contributo della frazione fenolica fino ad una concentrazione del 30% circa
dopodiché si assiste ad un incremento più che proporzionale della capacità antiossidante della
frazione fenolica.
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
TEAC non fenolico
TEAC fenolico
TEAC totale
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
Concentrazione
Figura 11. Variazione dell’attività antiossidante in funzione della concentrazione.
Nel caso del mosto cotto utilizzato per prodotti dolciari tipici si può quindi affermare che la sua
attività antiossidante in vitro sia dovuta principalmente alla frazione non fenolica. Nel caso del vino
cotto, se quest’ultimo viene aggiunto di mosto crudo (mosto fiore), questi rapporti possono essere
modificati.
Effetto della chiarifica
Al fine di valutare l’effetto della chiarifica sulle caratteristiche chimiche, fisiche e funzionali dei
mosti cotti, sono stati presi in considerazione 4 campioni: mosto tal quale, mosto tal quale
chiarificato, mosto 60% e mosto chiarificato.
L’illimpidimento del mosto a seguito di defecazione a freddo (10 °C per 12 ore) ha tendenzialmente
determinato un abbassamento della densità del mosto. La defecazione ha inoltre determinato una
riduzione dell’estratto secco totale con allontanamento dei solidi sospesi. Insieme ai solidi anche
tannini, catechine e quindi i polifenoli totali sono stati precipitati (Tabelle 1 e 3).
Il processo di sedimentazione ha determinato anche una significativa diminuzione dell’azoto totale
che ha causato una minore formazione di prodotti della Maillard; ciò è imputabile alla rimozione di
aminoacidi che costituiscono, assieme agli zuccheri, i reagenti fondamentali (Fig. 12). Per quanto
riguarda l’attività antiossidante, a seguito di chiarificazione, si assiste ad una diminuzione di tale
indice a causa della rimozione dei polifenoli e, nel caso del prodotto concentrato del 60%, della
diminuzione dei prodotti della reazione di Maillard.
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Figura 12. Attività antiossidante a seguito della chiarifica.
Effetto dell’aggiunta di mosto crudo
Al fine di valutare l’effetto della chiarifica sulle caratteristiche chimiche, fisiche e funzionali dei
mosti cotti, sono stati presi in considerazione 4 campioni: mosto 60%, mosto 60% a volume, mosto
70% e mosto 70% a volume. Il mosto crudo (mosto fiore) è stato aggiunto ai mosti concentrati del
60 e 70 % al fine di ottenere una concentrazione in zuccheri compatibile con lo sviluppo dei lieviti e
la successiva fermentazione del mosto. Il mosto concentrato del 35 % non è stato addizionato di
mosto crudo considerandone le caratteristiche compositive ed i mosti maggiormente concentrati
sono stati riportati a volume con mosto fresco in modo da ottenere concentrazioni di zuccheri
fermentescibili analoghe al mosto concentrato del 35%.
Chiaramente la diluizione determina una riduzione della concentrazione di quasi tutti i composti
(Fig. 13) così come una riduzione della densità e viscosità (Tab. 1). Gli unici composti che
mostrano un aumento sono le catechine che sono tra i polifenoli più rappresentativi del mosto
crudo (Tab. 3).
Figura 13. Attività antiossidante a seguito dell’aggiunta di mosto crudo.
Per quanto riguarda l’attività antiossidante, a seguito dell’aggiunta di mosto crudo si assiste ad una
diminuzione di tale indice (Fig. 13) nonostante l’aumento di polifenoli monomerici (Tabb. 3 e 4); ciò
è essenzialmente dovuto ad una diminuzione dei prodotti della reazione di Maillard che nei
campioni più concentrati presentano la maggiore attività antiossidante relativa.
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CONCLUSIONI
L’effetto della concentrazione attraverso cottura a fuoco diretto determina numerose modificazioni
chimiche, fisiche e funzionali nel mosto.
Queste modificazioni sono riconducibili alla concentrazione delle componenti più rappresentative
del mosto (zuccheri e acidi) che possono creare problemi durante la successiva fermentazione
alcolica.
Il trattamento termico ha inoltre determinato un cambiamento drastico della frazione fenolica e lo
sviluppo di prodotti di neoformazione riconducibili agli intermedi delle reazione di Maillard,
cambiamenti che hanno influenzato significativamente le proprietà funzionali dei mosti.
I trattamenti tecnologici di chiarifica del mosto e l’aggiunta di mosto crudo (mosto fiore) al mosto
concentrato hanno anch’essi modificato l’equilibrio tra le varie componenti del mosto suggerendo
un loro possibile utilizzo nella produzione di “vino cotto”.
La cottura in caldaia in acciaio inox anzichè in caldaia di rame ha permesso di ottenere mosti cotti
con una più bassa quantità di rame grazie alla mancata cessione e concentrazione del metallo da
parte del contenitore.
Questo lavoro rappresenta un primo passo per lo studio delle modificazioni chimiche, fisiche e
funzionali che il mosto subisce in seguito al trattamento termico di concentrazione, alla chiarifica e
all’aggiunta di mosto fresco. Ulteriori studi sono necessari al fine di approfondire e comprendere in
maniera più dettagliata i fenomeni che sono alla base di tali cambiamenti.
RIASSUNTO
Scopo di questo lavoro è di rappresentare un primo approccio per lo studio dei cambiamenti chimici, fisici e
funzionali che si verificano in seguito alla fase di cottura del mosto destinato alla produzione di vino cotto.
Oltre alla variabile tecnologica rappresentata dal trattamento termico, sono stati considerati anche diverse
pratiche enologiche e parametri tecnologici: l’aggiunta di mosto fresco al mosto cotto, (pratica piuttosto
diffusa nella produzione di vini cotti), la sedimentazione delle fecce del mosto e la cottura in caldaie in rame
ed in acciaio inossidabile.
Questo lavoro rappresenta un primo passo per lo studio delle modificazioni chimiche, fisiche e funzionali che
il mosto subisce in seguito al trattamento termico di concentrazione, alla chiarifica e all’aggiunta di mosto
fresco. Ulteriori studi sono necessari al fine di approfondire e comprendere in maniera più dettagliata i
fenomeni che sono alla base di tali cambiamenti.
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