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    Pubblicata il: 30/11/2023

Il ruolo della tiamina nelle fermentazioni lente

James Duncan e Benoit Divol | Università di Stellenbosch, Sudafrica

Ecco alcune informazioni utili per evitare che la carenza di tiamina rallenti le fermentazioni.

È tempo di vendemmia e l'uva è stata raccolta e diraspata. Gli zuccheri sono buoni e l'azoto assimilabile dal lievito (YAN) è in linea con gli obiettivi. La ricetta per un'annata perfetta.

Il mosto d'uva è preparato e pronto per la fermentazione: cosa potrebbe andare storto? Arriviamo ai festeggiamenti post-vendemmia. Il suono del Metodo Classico che si stappa si sente al di sopra delle chiacchiere entusiaste, mentre le bollicine scorrono.

I fuochi sono accesi e tutti si divertono a gioire per il successo della vendemmia. Ma non così in fretta... ecco che entra un vignaiolo imbronciato e perplesso. Sono i serbatoi di fermentazione e le bollicine, in effetti, a non scorrere.

Le fermentazioni sono diventate lente. Con il rischio di una fermentazione bloccata, non c'è ancora nulla di cui rallegrarsi. Forse c'era qualcosa che nessuno aveva considerato. Qualcosa come le vitamine, in particolare la tiamina?

Che cos'è la tiamina?

La tiamina (nota anche come vitamina B1) è uno dei micronutrienti più essenziali richiesti dai lieviti. Hanno bisogno di questa vitamina idrosolubile per crescere, riprodursi e, cosa più importante per i produttori di vino, fermentare. A differenza di noi mammiferi, la maggior parte dei lieviti, compreso il Saccharomyces cerevisiae, è in grado di sintetizzare la propria vitamina B1.

Questo è un aspetto importante, perché la tiamina e le sue forme biologicamente attive sono cofattori essenziali per le vie centrali del metabolismo del carbonio (zucchero). Queste includono la glicolisi che produce etanolo, la via del pentoso fosfato per gli aminoacidi aromatici e la via dell'acido tricarbossilico che produce acidi organici. Senza tiamina, diversi enzimi di queste vie non possono funzionare.

La tiamina può anche proteggere i lieviti in condizioni di fermentazione stressanti, svolgendo un ruolo antiossidante. In questo modo si difende dai radicali liberi e può prevenire l'ossidazione: entrambe le notizie sono benvenute dai produttori di vino.

Impatto sulla produzione di aromi

Oltre all'impatto sulla fermentazione, la carenza di tiamina può anche alterare i composti aromatici prodotti dai lieviti. Questa vitamina è importante per la scomposizione degli amminoacidi, ad esempio durante la produzione di alcuni composti aromatici nella via di Ehrlich. Questi includono alcuni esteri, acidi grassi volatili e alcoli superiori.

È stato dimostrato che livelli più bassi di tiamina determinano un'acidità volatile più elevata e un rapporto più basso tra alcoli superiori e acidi grassi. In poche parole, un basso livello di tiamina è stato collegato a una maggiore produzione di acidi grassi sgradevoli e maleodoranti, come l'acido isovalerico e l'acido butirrico. In generale, vorremmo che questi composti fossero limitati nei nostri vini, poiché conferiscono odori indesiderati come quelli del formaggio puzzolente e del burro rancido.

Altri composti indesiderati che possono accumularsi in caso di carenza di tiamina sono gli α-chetoacidi, l'acetaldeide e il fosfoenolpiruvato, che notoriamente legano la SO2. Questo potrebbe essere un problema, in quanto l'aggiunta successiva di solfiti per ottenere una quantità di SO2 libera sufficiente a preservare il vino da invecchiamento potrebbe aumentare i livelli totali di SO2 fino a superare il limite legale. Si tratta di un problema importante nella stabilizzazione di vini pregiati da vendemmia tardiva o di qualsiasi vino ottenuto da uve con un certo grado di marciume.

Produzione contro assimilazione

Sebbene i lieviti dispongano di un proprio meccanismo metabolico per produrre tiamina, questa produzione richiede molta energia che il lievito potrebbe utilizzare per produrre altre cellule di lievito o preziosi prodotti aromatici per i nostri vini. Per risparmiare energia, i lieviti si affidano quindi alla tiamina già presente nel mosto d'uva, che possono facilmente assimilare per la loro attività cellulare. In realtà, i lieviti preferiscono questo metodo a tal punto che, in un test sperimentale, i lieviti hanno assorbito tutta la tiamina presente nel mosto d'uva entro le prime sei ore dall'inoculo.

Il livello di tiamina presente nel mosto d'uva varia tra 0,2 e 1,2 mg/L, con livelli più elevati osservati nel mosto d'uva rossa a causa del maggiore contatto con la buccia e i vinaccioli. Ulteriori studi hanno rivelato che i lieviti possono utilizzare una quantità di tiamina ancora maggiore di quella naturalmente presente nel mosto d'uva, fino a 10.000 volte.

Cause della carenza di tiamina

La carenza di tiamina è una delle cause dell'alterazione della crescita dei lieviti, della morte cellulare prematura e delle fermentazioni lente. Una dura lezione per ogni produttore di vino è che quando i livelli sono troppo bassi nel mosto d'uva, il lievito può faticare a utilizzare tutti gli zuccheri disponibili. Questo potrebbe portare al tanto temuto arresto della fermentazione.

La carenza di tiamina può facilmente verificarsi durante la vinificazione. I lieviti indigeni presenti nel mosto d'uva subito dopo la pigiatura possono ridurre i livelli di tiamina, rendendo la situazione problematica per il lievito inoculato successivamente o per il lievito di fermentazione primaria. Per ovviare a questo problema, l'aggiunta di anidride solforosa all'uva pigiata è in genere una misura antimicrobica per inibire lo sviluppo dei lieviti indigeni.

Un altro colpevole è la crescita di funghi filamentosi come la Botrytis cinerea sugli acini d'uva, che possono ridurre la tiamina prima ancora che l'uva venga raccolta. Tuttavia, a peggiorare la situazione, è noto che anche dosi molto elevate di anidride solforosa riducono i livelli di tiamina disponibile nel mosto. Si consiglia quindi ai produttori di vino di aggiungere tiamina ai mosti d'uva ottenuti da uve infette da Botrytis cinerea o da qualsiasi altro patogeno fungino.

Vantaggi dell'aggiunta di tiamina

È stato dimostrato che l'aumento dei livelli di tiamina durante la fermentazione migliora la crescita delle cellule del lievito e la velocità di fermentazione. Come già detto, l'aggiunta di tiamina può anche limitare l'accumulo di composti legati al biossido di zolfo durante la fermentazione alcolica. Ciò può consentire di ridurre il fabbisogno di aggiunte di SO2 al mosto d'uva.

I regimi di inoculo sequenziale e di co-inoculo possono causare un problema iniziale, in quanto i lieviti non-Saccharomyces inoculati assimilano tutta la tiamina disponibile, causando problemi al successivo inoculo di S. cerevisiae per completare la fermentazione. Tuttavia, con un'adeguata pianificazione e tempistica durante il regime di coinoculo, questi lieviti muoiono e la loro tiamina viene rilasciata nuovamente nel mosto, che S. cerevisiae può quindi assimilare. È importante tenere presente che molti lieviti non-Saccharomyces utilizzati nelle strategie di coinoculo sono più sensibili alla carenza di tiamina e potrebbero non produrre il risultato desiderato nel vino se la tiamina è limitata.

Della tiamina disponibile nell'uva, circa il 75% si trova nel mosto d'uva, mentre il 25% si trova nella buccia e nella polpa insolubile. Per questo motivo, tutta la tiamina viene resa disponibile nei mosti di uva rossa (contatto prolungato con la buccia), ma solo l'80% circa è riportato come disponibile nel mosto di uva bianca. I lieviti amano la tiamina, quindi l'integrazione è una pratica comune nella maggior parte dei Paesi produttori di vino.

I lieviti secchi inattivi e altri nutrienti complessi per lieviti sono comunemente utilizzati nelle cantine per integrare i livelli di tiamina disponibili nel mosto. Purtroppo, sebbene la tiamina possa essere quantificata con precisione in un laboratorio ben attrezzato, le cantine non dispongono di un metodo "rapido e veloce" per stimare i livelli di tiamina nel mosto d'uva.

Aggiunta di tiamina

Per garantire che la fermentazione del vino sia completata, la normativa vigente consente di aggiungere ai mosti d'uva fino a 60 mg/hL di cloridrato di tiamina (risoluzione OIV OENO 50/2000). Allo stesso modo, il cloridrato di tiamina può essere aggiunto ai vini base prima della fermentazione secondaria per produrre vini spumanti. Le condizioni ottimali per l'assorbimento della tiamina si verificano a un pH di circa 4,5 e tra i 27 e i 37°C.

Tuttavia, la stabilità della tiamina diminuisce con l'aumento delle temperature oltre i 25°C. Sebbene l'ambiente di fermentazione del vino non soddisfi del tutto queste condizioni, è comunque possibile ottenere una buona efficienza. Per raggiungere questo obiettivo, l'aggiunta di tiamina è preferibile all'inizio della crescita del lievito.

Ciò può avvenire all'inizio della fermentazione, all'inoculo o in una fase intermedia per evitare un potenziale arresto della fermentazione. In alternativa, la tiamina è presente anche in diversi nutrienti complessi per lieviti commercializzati da diversi produttori di prodotti enologici, per cui la loro aggiunta aiuterà in caso di carenza.

Ulteriori ricerche sulle vitamine

Per ulteriori informazioni sulla tiamina e sul suo ruolo nella vinificazione, il lettore è invitato a leggere la mini-review completa pubblicata nel 2021 da Labuschagne e Divol. Sebbene la tiamina sia una delle più studiate, anche le altre vitamine, come la biotina e la niacina, svolgono ruoli essenziali durante la fermentazione. La ricerca sulle vitamine nella vinificazione è un campo in continuo sviluppo.

Ogni giorno si scoprono nuove informazioni sulle altre vitamine e sul loro impatto sui nostri vini. C'è ancora molto da imparare su ciò che tiene in fermento i nostri lieviti e i nostri vini.

Abstract

La tiamina (vitamina B1) è un nutriente vitale per la crescita e il metabolismo dei lieviti. I lieviti privilegiano l'assimilazione della tiamina dal mosto d'uva prima di iniziare a produrne di propria. I lieviti possono immagazzinare fino a 10 000 volte più tiamina di quella disponibile nel mosto d'uva.

Questo processo di immagazzinamento conserva l'energia che il lievito può utilizzare per produrre composti metabolici, come l'etanolo e aromi pregiati. La carenza di tiamina è un problema reale durante la vinificazione, poiché può facilmente verificarsi a causa di organismi indigeni o contaminanti che consumano tutta la tiamina disponibile prima dell'inoculo. La carenza può provocare un arresto della fermentazione e la produzione di composti aromatici indesiderati.

È stato dimostrato che l'integrazione di tiamina all'inizio della crescita del lievito migliora la velocità di fermentazione e produce lieviti più sani. Tra i benefici aggiunti vi sono una minore necessità di aggiunte di SO2 e un effetto antiossidante sul vino.

Punti chiave

  • La tiamina è una vitamina essenziale per la crescita dei lieviti durante la fermentazione.
  • I lieviti possono sintetizzare la tiamina, ma preferiscono assorbirla dal mosto.
  • L'infezione da botrite e la crescita di lieviti non-Saccharomyces possono causare carenze di tiamina nel mosto d'uva.
  • La carenza di tiamina può portare all'accumulo di composti che legano la SO2, alla formazione di aromi indesiderati come l'acidità volatile e all'arresto delle fermentazioni.
  • L'ideale sarebbe aggiungere tiamina al momento dell'inoculo del lievito o il prima possibile dopo l'inizio della fermentazione.
  • Il limite legale per l'aggiunta di tiamina ai mosti d'uva è di 60 mg/hL.

 


Riferimenti

Burdock, G.A., 2010. Flavor Ingredients, 6th Edn Boca Raton. FL: Fenaroli’s Handbook CRC Press.

Hall, A.P., Brinner, L., Amerine, M.A. & Morgan, A.F., 1956. The B vitamin content of grapes, musts and wines. Journal of Food Science 21, pp. 362 – 371.

Jackson, R.S., 2008. Wine science: principles and applications. Academic Press.

Labuschagne, P.W.J. & Divol, B., 2021. Thiamine: a key nutrient for yeasts during wine alcoholic fermentation. Applied Microbiology and Biotechnology 105(3), pp. 953 – 973.

Nakamura, I., Ohmura, Y., Nagami, Y., Kamihara, T. & Fukui, S., 1982. Thiamin accumulation and growth inhibition in yeasts. Microbiology 128(11), pp. 2601 – 2609.

OIV, 2020. International code of oenological practices. International Organisation of Vine and Wine, Paris. Available at: https://www.oiv.int/en/technical-standards-and-documents/oenological-products/oenological-codex-products-used-in-oenology-per-code-sheet [Accessed 23 July 2022].

Wolak, N., Kowalska, E., Kozik, A. & Rapala-Kozik, M., 2014. Thiamine increases the resistance of baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae against oxidative, osmotic and thermal stress, through mechanisms partly independent of thiamine diphosphate-bound enzymes. FEMS Yeast Research 14(8), pp. 1249 – 1262.


Fonte: Questo articolo è stato pubblicato in lingua inglese su WineLand Technical

Pubblicata il 18/09/2023
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