Categoria: Articles tècnics

Àcid Pirúvic

Àcid Pirúvic

Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.

La conversió del sucre del raïm en etanol i diòxid de carboni és la reacció bioquímica principal durant la fermentació alcohòlica del vi. Tot i això, les reaccions metabòliques secundàries i les interaccions microbianes, també deixen la seva empremta en la composició final del vi. La composició química del vi en determinarà l’aroma, el gust i el sabor, que estaran influenciats per la varietat del raïm, les condicions geogràfiques, la microbiologia i el procés d’obtenció. D’entre tots els compostos presents en el vi, els àcids orgànics juguen un rol fonamental en les característiques organolèptiques del producte obtingut.

FOTO: Àcid pirúvic.

La concentració d’àcids al most ve donada principalment pel tipus de varietat de raïm i el seu nivell de maduresa. La fermentació alcohòlica, per la seva banda, modifica el contingut i la concentració dels àcids presents. Els àcids primaris del raïm són el màlic, el tartàric i el cítric. Durant la fermentació, apareixen altres àcids com acètic, làctic, succínic i pirúvic. D’altra banda, les pràctiques enològiques acceptades permeten incorporar altres àcids com sòrbic, ascòrbic i sulfurós (SO₂).

L’àcid pirúvic es troba normalment al vi, en nivells molt variables que poden anar de 10 mg/L a més de 500 mg/L. En termes aromàtics, és responsable d’un gust àcid lleuger. No és un àcid constituent del raïm, però es forma com a intermediari clau en el procés de fermentació. Es produeix al principi de la fermentació durant la glicòlisi, a través de l’esquema d’EmbdenMeyerhofParmas. Aquesta etapa metabòlica del llevat genera piruvat com a intermediari per començar el cicle fermentatiu i allibera energia en forma de molècules d’ATP. El màxim de concentració de pirúvic s’obté aproximadament quan la meitat del sucre s’ha consumit. Per això, els vins dolços solen tenir alts nivells de pirúvic. En etapes avançades de la fermentació, els llevats utilitzen el pirúvic per seguir endavant el metabolisme i formar etanol i diòxid de carboni, oxaloacetat o acètic, segons les diferents rutes. La producció de pirúvic està afavorida per pH i temperatures elevades, a més d’una ventilació freqüent; mentre que la tiamina actua com a inhibidor. Acabada la fermentació alcohòlica, el pirúvic acaba de ser consumit durant la fermentació malolàctica, raó per la qual els vins negres solen tenir valors baixos de pirúvic. Una segona fermentació lenta en ampolla, per agregat de fonts exògenes de sucre, afavoreix la presència de pirúvic.

La presència d’àcid pirúvic en vi s’ha relacionat amb dos efectes importants en la conservació i l’envelliment. El primer, i més important, és la capacitat de combinació amb el diòxid de sofre. L’àcid pirúvic és capaç d’unir-se al diòxid de sofre en quantitats considerables. És el segon responsable més gran del SO₂ combinat després de l’acetaldehid, causant la combinació d’aproximadament el 17% del SO₂ en vins blancs i el 12% del SO₂ en vins negres. Per tant, al vi, el nivell de SO₂ combinat dependrà de les quantitats de pirúvic i de SO₂ agregat. Així, per a un nivell mitjà de 25 mg/L de pirúvic, existiran 10 mg/L de SO₂ combinat per a una dosi efectiva de 30 mg/L de SO₂ lliure. El segon efecte important del pirúvic és la capacitat que té de reaccionar amb les antocianines presents al vi negre, per formar piranoantocians del tipus vitisina A, compostos molt estables que són parcialment responsable del color típic dels vins reserva.
D’altra banda, és coneguda la importància de l’àcid pirúvic en sidres, on es pot trobar en nivells propers a 500 mg/L, i en cerveses, on és present en nivells de 40100 mg/L amb participació en la formació d’aromes i sabors.
El treball de R+D+i realitzat per Tecnología Difusión Ibérica S.L. permet treure avui al mercat un kit estable per a la determinació d’àcid pirúvic en vins, amb reactius de treball de llarga durabilitat i de confiança.

Àcid L-Ascòrbic

Àcid L-Ascòrbic

Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.

Des del 2001, l’Organització Internacional del Vi i la Vinya (OIV) és l’encarregada d’aprovar i redactar el Codi Internacional de Pràctiques Enològiques, un document de referència tècnic i jurídic que normalitza els productes utilitzats al sector vitivinícola. La finalitat última d’aquest compendi és servir de base per establir les reglamentacions nacionals i supranacionals necessàries i, alhora, ser part essencial de la promoció i la facilitació del comerç internacional.

El mateix any 2001, a proposició de la Comissió d’Enologia, l’OIV va aprovar la reglamentació per a la utilització de l’àcid L-ascòrbic (vitamina C) com a additiu en raïms, mosts i vins. L’àcid L-ascòrbic és un gran reductor químic, cosa que el converteix en un poderós antioxidant. Pot eliminar l’oxigen molecular del most o el vi amb una velocitat 1.700 vegades més gran al diòxid de sofre (SO₂). Tot i això, un dels diversos productes de la reacció d’oxidació de l’ascòrbic és el peròxid d’hidrogen (H₂O₂), que incrementa el poder oxidant. Per evitar aquests problemes, cal assegurar que hi ha prou SO₂ lliure per consumir l’aigua oxigenada generada. L’acció conjunta d’àcid L-ascòrbic i SO₂ accelera la protecció contra l’oxigen de l’aire i permet eliminar l’H₂O₂ del medi i mantenir l’estabilitat microbiana. Alguns autors assenyalen a més a l’àcid L ascòrbic com a beneficiós per controlar el “pinking”, mentre altres remarquen que un mal ús del mateix pot portar a casos de pardejament del vi blanc durant llargs períodes d’emmagatzematge.

L’addició d’àcid ascòrbic al raïm abans de l’estrènyer té com a funció protegir les substàncies aromàtiques contra la influència de l’oxigen de l’aire. En aquest cas, es recomana la seva utilització combinada amb el diòxid de sofre i en dosis que no superin els 250 mg/kg.

D’altra banda, l’agregat d’àcid ascòrbic al most immediatament després de l’estrènyer permet mantenir la protecció de les substàncies aromàtiques davant de l’oxidació, limitar la formació de sulfur d’hidrogen i de tiols volàtils d’origen fermentatiu i, en acció conjunta amb el diòxid de sofre, limitar la producció d’acetaldehid durant la fermentació alcohòlica. La dosi utilitzada, acumulativa amb el tractament al raïm, no ha d’excedir els 250 mg/L.

Finalment, l’àcid ascòrbic es pot afegir al vi acabat per protegir-lo de la influència de l’aire que en modifica el color i el sabor. Usualment, es recomana que l’addició es faci durant l’embotellament. Procedint d’aquesta manera, s’intenta evitar que l’àcid ascòrbic s’oxidi en presència d’aire i que els productes d’aquesta oxidació generin alteracions de més significància en el vi. La dosi emprada no ha de ser superior als 250 mg/L, però si s’ha emprat àcid ascòrbic al raïm o al most, aleshores la concentració final no pot superar els 300 mg/L.

Al Compendi dels Mètodes Internacionals d’Anàlisi dels Vins i dels Mostos aprovat i publicat per l’OIV el 2019, figura la determinació d’àcid L-ascòrbic mitjançant tècniques de cromatografia líquida d’alta performance (OIVMAAS31322) o mitjançant espectre fluorimetria (OIVMAAS31313A). En ambdós casos, es tracta de tècniques que requereixen un cost instrumental so que moltes vegades no està disponible al celler.

Per això, gràcies al desenvolupament realitzat a Tecnología Difusión Ibérica S.L. i amb motiu de satisfer la demanda dels seus clients, posem avui en dia un kit de determinació química de l’àcid ascòrbic que s’adapta fàcilment a l’analitzador automàtic disponible en cellers i laboratoris. Aquest kit estable, amb reactius de treball duradors, es basa en la capacitat reductora de l’àcid ascòrbic de manera que reacciona amb sals de tetrazoli (assaigs MTT) en presència d’un transportador d’electrons adequat. Amb un límit de linealitat de 300 mg/L i una imprecisió que ronda el ± 4% del resultat, és el kit ideal per donar solució a les necessitats analítiques de determinació d’ascòrbic a cellers i laboratoris.

FOTO: Àcid L-Ascòrbic.

Química del diòxid de sofre al vi

Equilibrio esquemático de las formas químicas del SO presentes en el vino.

Química del diòxid de sofre al vi

Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.

El diòxid de sofre, anhídrid sulfurós o simplement SO₂ és l’additiu més àmpliament utilitzat a la indústria vitivinícola. La seva utilització a la indústria alimentària en general, i vinícola en particular, data de l’època romana i ha rebut diferents qüestionaments al llarg de la història. Si bé l’absència de SO₂ al vi pot generar diversitat de problemes microbians i pèrdues d’aroma i color, una dosi excessiva també pot provocar alteracions en l’aroma i el sabor del vi i fins i tot podria arribar a ser perjudicial per a la salut del consumidor. Els sulfits són particularment perillosos per a aquelles persones intolerants que no tenen l’enzim necessari per a la seva degradació (sulfit oxidasa), podent provocar-los dermatitis, urticària, dolor abdominal, diarrea i vòmits. També és problemàtic per a les persones que pateixen d’asma, per què poden generar complicacions com ara broncoconstricció i augmentar la gravetat dels símptomes.

A nivell europeu, la ingesta diària admissible està fixada a 0,7 mg/kg del pes corporal. Per aquests motius, els nivells màxims admissibles de SO₂ estan determinats per llei a la majoria dels països. En el cas de la Unió Europea, el Reglament Delegat 2019/934 de la Comissió marca els continguts màxims a SO₂ permesos, com es mostra a la Taula 1.

Taula 1. Continguts màxims de SO₂ Total (mg/L) permesos a la UE.

En el cas de vins ecològics, el Reglament d’Execució 203/2012 de la Comissió fixa que quan el contingut de sucre residual és menor a 2 g/L, els límits són de 100 mg/L SO₂ per a negres i 150 mg/L per a blancs i rosats. Per a la resta de vins, s’ha de reduir en 30 mg/L el límit màxim mostrat a la Taula 1. Els vins secs biodinàmics certificats per Demeter tenen un límit fixat en 70 mg/L SO₂ per a negres i 90 mg/L per a blancs i rosats. 167 / 5.000 Resultats de traducció Resultat de traducció Per a vins naturals secs, els límits estan fixats en 30 mg/L SO₂ per a negres i 40 mg/L per a blancs i rosats (segons l’Association des Vins Naturels, de França). D’altra banda, la legislació actual d’etiquetatge de productes vitícoles obliga a declarar la presència de SO₂ quan les concentracions són superiors a 10 mg/L en termes de SO₂ Total.

La tendència actual a la reducció dels nivells de SO₂ fa que al mercat es puguin trobar vins sense sulfits afegits. Però, això no implica que no continguin sulfits en absolut. De fet, és molt difícil obtenir un vi sense sulfits. Això és perquè el propi llevat responsable de la fermentació alcohòlica produeix naturalment SO₂ i l’allibera al medi. El raïm absorbeix, a través de l’arrel, els sulfats provinents del terra. En absència d’oxigen, els llevats poden reduir els sulfats del most: en una primera etapa a sulfits i en una segona etapa a sulfurs, necessaris per a la síntesi d’aminoàcids sofrats. En alguns casos, l’enzim responsable de reduir els sulfits s’altera, per tant, aquests s’acumulen a l’interior de la cèl·lula i s’acaba alliberant SO₂ al medi. D’altra banda, finalitzada la fermentació i durant el repòs del vi, els sulfurs es poden tornar a oxidar a sofre i finalment a sulfits. Alguns llevats són capaços de produir major quantitat de SO₂ que altres, per la qual cosa els ceps es classifiquen en llevats de baixa i alta producció. Actualment, la majoria dels llevats comercials poden anomenar-se de baixa producció, ja que els seus nivells de SO₂ no superen els 20 mg/L.

Hi ha diversos compostos autoritzats com a additius alimentaris (es reconeixen per estar descrits amb la lletra E seguida d’un nombre) que s’utilitzen per afegir SO₂. Aquestes substàncies permeses van des de l’E220 a E228, i són: diòxid de sofre (E220), sulfit de sodi (E221), bisulfit de sodi (E222), metabisulfit de sodi (E223), metabisulfit de potassi (E224), sulfit de potassi (E225), sulfit de calci (E226), bisulfit de calci (E227) i bisulfit de potassi (E228). A nivell enològic, les pràctiques autoritzades permeten únicament la utilització de diòxid de sofre (E220), metabisulfit de potassi (E224) i bisulfit de potassi (E228). A més, només durant la fermentació alcohòlica, es pot emprar bisulfit d’amoni com a activador.

Efectes i propietats

Tres grans propietats que se li atribueixen al SO₂ són el seu poder antioxidant, antioxidàsic i antimicrobià. L’acció antioxidant es deu al consum de l’oxigen dissolt i del peròxid d’hidrogen que pogués ser present i la reducció de les quinones a la forma fenòlica. El poder antioxidàsic es fonamenta en la capacitat del SO₂ d’inhibir enzims com la polifenol oxidasa, principal responsable del pardejament al vi. L’efecte antimicrobià s’explica per un bloqueig del complex enzimàtic dels microorganismes, podent portar a la inhibició del creixement o fins i tot la mort. En general, es considera que el SO₂ és més efectiu contra bacteris que contra llevats, sent important la seva acció davant de bacteris làctics i llevats del gènere Brettanomyces. El SO₂ també presenta poder disgregant per la seva capacitat de trencar la paret cel·lular de la pell del raïm, permetent una ràpida extracció dels components al most. Per acabar, el SO₂ té cert poder clarificant a causa de la capacitat de destruir els col·loides protectors del raïm (pectines, gomes, mucílags), facilitant la precipitació de les partícules i evitant la formació de terbolesa.

Formes químiques del SO₂

Totes les propietats que s’adjudiquen al SO₂, depenen fonamentalment de la concentració i la forma en què aquest es trobe dissolt al most o vi. No totes les formes del SO₂ són igual d’actives per dur a terme les funcions. Quan qualsevol dels additius abans esmentats s’agreguen al most o vi, el SO₂ reacciona amb l’aigua formant una varietat de substàncies que estaran en un complex equilibri químic.

Figura 1. Equilibri esquemàtic de les formes químiques del SO₂ presents al vi.

A la Figura 1, podem observar detalladament les diferents formes químiques del SO₂. Aleshores es poden distingir cinc formes per al SO₂ en solució: el SO₂ Molecular, l’ió bisulfit (HSO_3-), l’ió bisulfit (SO₃^-2) i les formes combinades del SO₂ (l’àcid sulfurós, H2SO₃, és massa inestable per ser detectat en solució). Les tres primeres formes químiques componen l’anomenat SO₂ Lliure, mentre que les dues últimes generen l’anomenat SO₂ Combinat. La suma del SO₂ Lliure i el combinat dóna el valor de SO₂ Total, que és el paràmetre utilitzat com a referència als límits màxims fixats per la legislació.
A aquestes cinc formes en solució, se li podria afegir el SO₂ gasós que es troba als espais d’aire dels tancs o a l’espai del cap de l’ampolla i que està en equilibri amb el SO₂ Molecular. A continuació, descriurem més detalladament cadascuna.

SO₂ Lliure

El SO₂ Molecular és el responsable de l’acció antisèptica. S’acostuma considerar que és 20 vegades més efectiu que l’ió bisulfit en la inhibició de llevats i 500 vegades més en la inhibició de bacteris. A més, té certa activitat antioxidant. Per la seva banda, l’ió bisulfit és el principal responsable de la inhibició de la polifenol oxidasa, i és menor la seva activitat antioxidant i antimicrobiana. Finalment, l’ió sulfit és capaç de reaccionar amb l’oxigen i el peròxid d’hidrogen dissolt, i per tant té certa capacitat antioxidant. Aquestes tres formes químiques formen el denominat SO₂ Lliure, fonamental en el control del vi. La concentració relativa de cadascuna de les tres formes químiques estarà determinada per les constants químiques de dissociació (K1 per a l’equilibri entre SO₂ Molecular i ió bisulfit i K2 per a l’equilibri entre ió bisulfit i ió sulfit) i el valor de pH, pel seu efecte en la concentració d’ions hidrogen al medi.

Figura 2. Equilibri entre les formes químiques del SO Lliure en funció del pH del medi.

La Figura 2 mostra levolució de la concentració de les diferents formes segons el valor de pH del medi. Es pot observar que als valors de pH habituals en vi (entre 3 i 4), la forma bisulfit és pràcticament majoritària mentre que la forma sulfit és gairebé menyspreable. Per tant, el pH no influirà la funció antioxidàssica. D’altra banda, la presència de SO₂ Molecular, responsable de l’activitat antimicrobiana, és més gran a pH més baixos (més àcids). A tall d’exemple, a un pH igual a 3, el SO₂ Molecular representa el 5,9% mentre que a un pH igual a 4 només representa el 0,6%, unes deu vegades menys, quedant per tant molt limitada la seva acció antisèptica. Una manera ràpida d’estimar el SO₂ Molecular present al nostre vi és utilitzar taules que brinden la concentració del mateix en funció del pH i del valor de SO₂ Lliure. Una altra manera és utilitzar la fórmula matemàtica següent.

Pel que fa al nivell de protecció antimicrobiana necessària, s’acostumen recomanar nivells de 0,5 mg/L de SO₂ Molecular per a vins negres secs, 0,8 mg/L per a vins blancs secs i 2 mg/L per a vins dolços. Tenint en compte aquests nivells recomanats, a la Taula 2 es pot observar el nivell de SO₂ Lliure necessari en funció del pH per arribar a aquest nivell de protecció.

Taula 2. Contingut de SO₂ Lliure (mg/L) necessari per obtenir una certa dosi de SO₂ Molecular.

Si prenem com a exemple un vi blanc sec amb pH de 3,20, es necessitarien 21 mg/L de SO₂ Lliure per obtenir la protecció necessària. Si en canvi fos un vi negre sec amb un pH lleugerament àcid de 3,50 caldrien 26 mg/L de SO₂ Lliure. Si aquest mateix vi negre tingués un pH més elevat, per exemple de 3,80, passarien a ser necessaris 51 mg/L de SO₂ Lliure, aproximadament el doble. I si, per desgràcia, el pH fora de 4, la dosi requerida de SO₂ Lliure seria de 80 mg/L. Per tant, es pot veure la forta influència del pH en la dosi necessària per obtenir una protecció antimicrobiana efectiva.

Tots els càlculs fets abans estan realitzats a una temperatura de 20 °C i en un medi totalment aquós. Tot i això, el vi és una barreja molt complexa de diverses substàncies (aigua, alcohol, sucres, etc.). Podria elevar-se el nivell de l’anàlisi química a un model més detallat i complet, tenint en compte la influència de la temperatura, el grau alcohòlic i la força iònica sobre el valor de les constants de dissociació K1 i K2, abans anomenades. Hi ha equacions, de certa complexitat, que permeten calcular els valors modificats de les constants en funció de la força iònica, la temperatura i la constant dielèctrica del medi (que depèn alhora de la temperatura, la força iònica i la concentració de les diverses substàncies del medi).

Figura 3. Variació del valor de la pK1 en funció de la temperatura i el grau alcohòlic.

La Figura 3 mostra una de les gràfiques que es poden obtenir a partir d’aquests càlculs. La força iònica té una correlació negativa amb el SO₂ Molecular, però es pot considerar menyspreable davant els efectes de la temperatura i el grau alcohòlic. En molts càlculs, se sol prendre un valor de força iònica constant i igual a 0,038 per a tots els vins i mosts. Per la seva banda, la temperatura exerceix el major efecte: un increment de la mateixa eleva el contingut de SO₂ Molecular. Com a exemple, un vi de 10° d’alcohol i pH igual a 3,30 tindrà un 4% de SO₂ Molecular a 20 ºC, però aquesta proporció s’elevarà a un 14,3% si la temperatura és de 40 ºC. El grau alcohòlic per la seva banda també té un efecte positiu al SO₂ Molecular, encara que menor al de la temperatura. Prenent el mateix vi descrit anteriorment a 20°C i pH 3,30, si ara el nivell d’alcohol fos de 15°, la fracció de SO₂ Molecular s’elevaria al 4,9%. Hi han diverses taules a la normativa OIV-MA-AS323-04C que permeten calcular el nivell de SO₂ Molecular, en funció del pH del vi, el grau alcohòlic, la temperatura i el nivell de SO₂ Lliure. Com que l’ús de taules pot resultar tediós, hi ha diverses eines online per facilitar el càlcul per adquirir un cert nivell de protecció de SO₂ Molecular, sobre la base dels paràmetres ja esmentats.

SO₂ Combinat

El SO₂ Combinat es forma per la combinació química de l’ió bisulfit amb diversos compostos presents al most o vi. El SO₂ Combinat no posseeix activitat antioxidant i antioxidàsica, i el seu efecte antimicrobià és gairebé menyspreable. Per tant, la combinació del SO₂ genera una pèrdua de beneficis derivats del agregat de qualsevol dels productes autoritzats.

Mentre que algunes unions són molt estables, com la generada amb l’acetaldehid, d’altres són relativament poc estables com les establertes amb sucres, àcids cetònics, àcids urònics i antocians. Si s’anomena R el compost amb el qual s’uneix l’ió bisulfit, podem escriure l’equilibri químic i el corresponent constant de dissociació K_d (notar que és la inversa de la constant d’unió).

Si s’anomena R el compost amb el qual s’uneix l’ió bisulfit, podem escriure l’equilibri químic i el corresponent constant de dissociació Kd (notar que és la inversa de la constant d’unió).₂, es pot obtenir la següent expressió, que relaciona la forma lliure (RL) i la forma combinada (RC) del compost químic que s’uneix a l’ió bisulfit amb el valor del SO₂ Lliure en mg/L.

Prenent una dosi de 20 mg/L de SO₂ Lliure, s’analitza l’efecte del valor de K_d. Si K_d és igual o menor a 3 x 10^-6 M, la relació RC/RL pren un valor de 105, és a dir, existirà gairebé 100 vegades més compost químic R en la forma combinada que en la forma lliure. Aquest tipus dʻunions generen el SO₂ fortament combinat. D’altra banda, si Kd és igual o major a 3 x 10^-2, la relació RC/RL pren un valor d’1/100, és a dir, hi ha gairebé 100 vegades més compost químic R en la forma lliure que en la combinada. Aquest tipus d’unions generen el SO₂ dèbilment combinat. Quan part del SO₂ Lliure s’oxida, aquest tipus d’unions làbils es trenquen per recompondre l’equilibri químic de totes les espècies presents. Per tant, es pot considerar el SO₂ feblement combinat com una mena de reserva de SO₂ per mantenir la protecció antioxidant. La mateixa anàlisi es pot fer per a diferents concentracions de SO₂ Lliure i obtenir el SO₂ Combinat coneixent la concentració del compost combinant R, aprofitant que la suma de RC i RL és igual a la concentració del mateix.

Taula 3. Valors de K_d i concentracions mitjanes esperades per a compostos seleccionats.

Reprenent l’equació d’equilibri químic, s’observa que la capacitat de formar compostos de combinació amb l’ió bisulfit depenen de la concentració del compost i del valor de la K_d. A la Taula 3 es detallen els valors de K_d per a diferents compostos presents al vi i les concentracions normalment trobades dels mateixos. L’acetaldehid presenta un valor molt petit de K_d, la qual cosa implica que més del 99% estarà combinat amb l’ió bisulfit, sent un dels principals responsables del SO₂ Combinat. Altres compostos importants en analitzar la combinació del SO₂ són l’àcid pirúvic i l’àcid 2-oxoglutàric, particularment presents en mosts botrititzats i vins dolços. Altres compostos carbonílics capaços de combinar-se amb l’ió bisulfit són els sucres (particularment, glucosa en mosts i vins dolços), àcids urònics (com el glucurònic i el galacturònic), productes d’oxidació dels sucres (per ex., la 5-oxofructosa) i les lactones de l’àcid glucònic. També l’ió bisulfit es pot combinar amb compostos fenòlics, principalment antocianines, generant una reacció reversible de decoloració del most o vi.

Considerant els valors de K_d i les concentracions normals al vi, es pot arribar a la conclusió que els principals compostos que participen en la formació del SO₂ Combinat són, en ordre d’importància, l’acetaldehid (51-76%), l’àcid pirúvic (10-18%), l’àcid 2-oxoglutàric (7-24%) i l’àcid galacturònic (2-11%). En vins dolços, la glucosa passa a ser també un paràmetre que cal tenir en compte (1-2%).

Figura 4. Relació entre el contingut de SO₂ Lliure i SO₂ Combinat.

Finalment, de l’equació de l’equilibri químic, se’n deriva que el nivell de SO₂ Lliure també exerceix influència sobre la quantitat d’ió bisulfit que es combina. Un exemple d’aquesta influència s’observa a la Figura 4, construïda sobre la base de l’àcid pirúvic a una concentració de 88 mg/l (10-3 mol/l). La imatge representa una típica corba de saturació. Això implica que per aconseguir passar de 0 a 20 mg/L de SO₂ Lliure, se sacrificaran 33 mg/L de SO₂ Combinat. No obstant això, per passar de 20 a 40 mg/L de SO₂ Lliure, només se sacrifica un addicional de 10 mg/L de SO₂ Combinat. Això és perquè cada vegada queda menys combinant disponible en forma lliure i el principi de la llei d’acció de masses limita la reacció química de combinació.

CONCLUSIONS

La utilització del SO₂ en enologia és una pràctica tradicional i àmpliament difosa. Tanmateix, constantment sorgeixen advertiments sobre el seu ús, particularment tenint en compte els efectes adversos sobre la salut humana. Això ha obligat a una revisió creixent sobre la seva ocupació i la reducció en les dosis emprades. Es fa fonamental conèixer la química que s’amaga darrere del SO₂ per poder entendre els fenòmens que es produeixen en el vi i així optimitzar les quantitats aplicades.

L’objectiu d’aquest treball és intentar aportar una mica de claredat, brindant eines senzilles per explicar i descriure les diferents formes químiques del SO₂ presents al most i al vi. En base a aquest coneixement, i recordant el rol que cada forma química juga en la protecció del vi, es pot preveure la dosi necessària per obtenir una acció antimicrobiana, antioxidant i antioxidàsica adequada.

La base per aplicar les eines disponibles és una correcta determinació del SO₂ al vi, tant en la seva forma lliure com total. Des de Tecnologia Difusió Ibèrica, S.L., estem sempre al servei del client, brindant diferents solucions analítiques per a la determinació del SO₂, des de valoradors manuals i automàtics basats en el mètode Ripper fins a reactius colorimètrics adaptats per a analitzadors automàtics.

Per a més informació podeu posar-vos en contacte amb nosaltres. Disposem de tota una xarxa comercial desplegada pel territori nacional.

TDI y la ciència: una relació duradora

Nubes de palabras resultante de la búsqueda de artículos científicos.

TDI y la ciència: una relació duradora

Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.

La relació entre Tecnología Difusión Ibérica i els centres i instituts de recerca i les universitats de gestió pública i privada es ferma des de fa molt de temps. Als inicis de l’empresa, el seu gerent, Jorge Subirana, va saber relacionar-se amb diferents universitats de França per engegar i portar endavant projectes pioners a l’analítica enològica.

Al 1983, juntament amb investigadors de l’Escola Nacional d’Agricultura de Montpeller (França) es va desenvolupar el Technolyseur, el primer equip automàtic per a la determinació de l’activitat de lacasa en raïms afectats per Botrytis. Mes endavant, amb científics de la Universitat de Bordeus (França), es van desenvolupar els mètodes colorimètrics de determinació d’activitat de lacasa a través de la siringaldazina.

Més recentment, una altra de les fites de TDI va ser la participació de l’empresa al projecte CENIT Demeter, un consorci cientificotecnològic format per 31 grups de recerca espanyols i 26 empreses nacionals vinculades al sector vitivinícola. Amb desenvolupament entre els anys 2008 i 2011, el principal objectiu del projecte va ser desenvolupar estratègies i mètodes vitícoles i enològics per enfrontar el canvi climàtic i aplicar noves tecnologies que permetin millorar l’eficiència dels processos resultants. D’especial consideració és la col·laboració entre TDI i la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona.

D’altra banda, cal assenyalar que a més de la implicació directa de TDI en projectes de recerca, desenvolupament i innovació, diversos grups científics d’Espanya i del món aposten diàriament per les diferents solucions que l’empresa ofereix, per tirar endavant les tasques diàries i expandir així l’anomenada frontera del coneixement. Des de TDI, s’aporten diferents productes com ara analitzadors automàtics, reactius enzimàtics i colorimètrics i analitzadors d’espectrocòpia infraroja, que faciliten i automatitzen les tasques dedicades a l’anàlisi dels mosts i vins obtinguts pels científics.

Els productes de TDI ajuden a la ciència

En aquest article ens proposem, repassar i fer una ullada ràpida de la quantitat i qualitat de treballs científics que s’han publicat gràcies a l’esforç personal dels integrants del sistema de ciència i l’ajuda facilitada pels nostres productes.

Fent servir els cercadors disponibles a les bases de dades d’articles científics i tècnics més conegudes, va ser possible trobar un total de 67 articles originals en què s’utilitza almenys una de les solucions que TDI comercialitza. Aquests articles es van treballar amb eines de “text mining”: programes automatitzats que permeten “llegir” els articles i així facilitar-ne l’anàlisi textual. Llavors va ser possible trobar quins són els temes en què més s’ha treballat en aquests grups de recerca.

Figura 1: Núvols de paraules resultants de la cerca d’articles científics.

La Figura 1, per exemple, permet visualitzar ràpidament els termes més emprats pels científics en presentar els seus treballs. D’aquí, es pot concloure que la majoria dels grups de R+D treballen en temes relacionats amb l’anàlisi de components del most i del vi, l’estudi de diferents ceps de llevats, l’avenç de la fermentació i l’estudi de detalls sensorials. Dins d’aquestes línies, cal destacar en aquests treballs les anàlisis de la composició en àcids, el seguiment dels nivells de sucres, nitrogens i acidesa al most, tots paràmetres per als quals TDI aporta solucions tecnològicament molt avançades i diverses.

Figura 2: Distribució mundial de l’origen dels articles científics estudiats.

En un pas següent, quan s’estudia el país d’origen dels treballs científics, es pot obtenir la Figura 2, on es marca clarament la presència de TDI a diversos dels països tradicionalment productors de vi, tant de l’Hemisferi Nord com del Sud. També es pot observar l’alta preponderància d’Europa sobre la resta de països, a causa de la tradició que uneix TDI amb el Vell Continent.

Figura 3: Distribució a nivell europeu de l’origen dels articles científics estudiats.

Finalment, a la Figura 3, podem veure el desglossament d’articles als diferents països europeus. Aquí es reafirma la fortalesa de la marca TDI a Espanya, el país d’origen, però també es destaca la presència a altres països com Portugal, França i Itàlia, gràcies a la xarxa de distribuïdors a Europa.

El 57% dels articles fa servir com a eina de recerca l’espectroscòpia IR, mentre que la resta utilitza analitzadors automàtics UV-Vis amb els kits enzimàtics respectius.

Figura 4: Distribució de les anàlisis realitzades en equips d’espectrofotometria IR.

Figura 5: Distribució de les anàlisis realitzades en analitzadors automàtics UV-Vis.

Pel que fa al tipus d’anàlisi efectuada, la Figura 4 i la Figura 5 ens ofereixen més claredat sobre els paràmetres que s’investiguen més usualment. Als equips IR, les anàlisis que es realitzen més rutinàriament són els paràmetres enològics bàsics d’un most i/o vi: alcohol, pH, acidesa total i acidesa volàtil. Pel que fa a analitzadors de tipus UV-Vis, els paràmetres que més s’analitzen són l’àcid L-màlic i L-làctic, els sucres (glucosa, fructosa i sacarosa) i el nitrogen amoniacal, tots paràmetres relacionats amb el seguiment tant de la fermentació alcohòlica com de la fermentació malolàctica.

Treballs realitzats per institucions de renom mundial

Entre els treballs analitzats, cal destacar aquells portats endavant per institucions de renom mundial en la investigació en viticultura i enologia com són: l’Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino de la Universidad de La Rioja (Logroño, Espanya), la Facultat d’Enologa de la Universitat Rovira i Virgili (Tarragona, Espanya), l’Institut Català de la Vinya i el Vi (Vilafranca del Penedès, Espanya), el Centro Andaluz de Investigaciones Vitivinícolas (Puerto Real, Espanya), l’Australian Wine Research Institute (Adelaida, Austràlia), el Food and Wine Chemistry Lab de la Universitat de Tras-vos-Montes i Alt Douro (Vila Real, Portugal), la Comissió de Viticultura de la Regió de Vins Verds (Porto, Portugal), la Pontifícia Universitat Catòlica de Xile (Santiago, Xile) i el centre ISVEA (Poggibonsi, Itàlia).

A tots ells ia la resta de científics que treballen per incrementar els coneixements en aquest fantàstic món del vi, des de TDI els agraïm per la confiança dipositada aquests anys en els nostres productes, equips i experiència en l’analítica enològica. A TDI, podran trobar sempre un proveïdor de confiança i un company de ruta, que estarà al seu costat per fer front als desafiaments actuals.

Botrytis: evolució històrica de la seva determinació i efectes sobre els treballs en el most

Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.

FOTO: Gotim de raïm Riesling afectat per Botrytis.

Introducció

Després d’un llarg període que va des de la brotada fins a la maduració, arriba el moment de la verema i de portar els raïms al celler. Ja a la recepció, els encarregats analitzaran els paràmetres necessaris per determinar la maduresa tecnològica i fenòlica del raïm i el seu estat sanitari. Una bona matèria primera de partida assegura una alta qualitat del producte final, la qual cosa permet tenir més competitivitat i millors preus en un context altament desafiant tant a nivell nacional com internacional.

Actualment, el nivell de contaminació per Botrytis és el criteri determinant per avaluar la qualitat sanitària de la matèria primera. Segons estudis, aquesta infecció generada pel fong B. cinerea, pot produir un 60-70% de minvament en el rendiment de la vinya i pèrdues que freguen els 1.000 milions de dòlars a tota la cadena vitivinícola. Hi ha dos períodes de risc on la vinya és més susceptible a la infecció. El primer és durant la floració, quan les parts més susceptibles de la flor són atacades pel patogen que ha sobreviscut a l’hivern a la vinya en estructures momificades. El segon període és durant la maduració, quan a causa dels processos fisicoquímics que es produeixen dins del raïm i que modifiquen la composició del mateix, la pell es torna més sensible a infeccions externes i es donen també les condicions necessàries perquè es reprengui la infecció que es trobava en estat latent des de la floració. Les condicions que maximitzen el risc d’infecció són: climes càlids (18-30 °C), alta humitat, poca circulació d’aire, infeccions prèvies a la vinya, fullatge molt dens, i la susceptibilitat pròpia de cada varietat de raïm a la infecció.

Evolució històrica de la determinació del nivell d’infecció

Històricament, la Botrytis es determinava per simple inspecció visual, quan el fong ja es trobava en una fase avançada de desenvolupament extern i el raïm havia vist afectada la seva qualitat de manera parcial. L’objectivitat i la mida de mostra necessària per a una determinació precisa del nivell d’infecció eren punts forts en contra d’aquesta modalitat.

Gràcies a l’avenç en l’estudi del metabolisme de la malaltia, el 1973 es va publicar la primera descripció de l’enzim lacasa de B. cinerea. Aquest enzim, secretat per diverses famílies de fongs, facilita l’oxidació dels compostos fenòlics del raïm generant productes que modifiquen el color dels vins. Per mesurar l’activitat enzimàtica de la lacasa es van desenvolupar dos tipus de mètodes: polarogràfics i colorimètrics.

Cap al 1983, un equip d’investigadors de l’Escola Nacional d’Agricultura de Montpeller juntament amb experts de TDF-TDI van desenvolupar el Technolyseur 2000. Aquest analitzador mesurava la velocitat de consum d’oxigen per l’activitat de la lacasa, fent servir tècniques de polarografia. Una mostra de most sense filtrar es barrejava amb un reactiu que contenia substrat fenòlic específic i un inhibidor de tirosinasa, un enzim també present al raïm i que interfereix en la determinació. Els resultats es podien obtenir en 3-4 minuts. Tot i això, l’equip no tenia la robustesa necessària per treballar a recepció i tenia molt poca sensibilitat. Cap a finals d’aquella mateixa dècada, es va començar a comercialitzar amb el nom de Raisytis©.

IMATGE: Mètodes polarogràfics per determinar lacasa Esquerra: esquema del Technolyseur. Dreta: imatge del Raisitys©.

Els mètodes colorimètrics per a la determinació de l’activitat de lacasa van començar a investigar-se el 1974. Tot i això, no va ser fins al 1984 que un grup d’investigadors de la Universitat de Bordeus va desenvolupar un procediment basat en l’ús de la siringaldazina, substrat fenòlic específic i estable a l’oxidació. En presència de la lacasa, la siringaldazina s’oxida generant una quinona de color rosat que es pot quantificar per espectrofotometria.

FOTO: Mètodes colorimètrics per determinar lacasa. Esquerra: Botrytest©. Dreta: imatge del Botrymat©.

Si bé, la sensibilitat del mètode és 10 vegades superior al polarogràfic, es requeria un pretractament del most per eliminar compostos fenòlics i el sulfit present. Aquest mètode donava resultats en 10 minuts si es feien servir tècniques manuals. Entre finals de la dècada de 1980 i inicis de 1990, van sorgir reactius d’ús immediat (Botrytest©, Botrykit©) i analitzadors automàtics (Botrymat©) de la firma BioSerae, amb els quals el temps d’anàlisi es reduïa a 2 minuts.

FOTO: Glucònic Xpress, un desenvolupament exclusiu de TDI, per brindar els resultats més precisos i ràpids del mercat.

Al 1995, TDI comença a promoure la utilització de l’àcid glucònic present al raïm com a paràmetre de qualitat. Mitjançant l’enzim glucosa oxidasa, B. cinerea converteix la glucosa present al raïm en àcid glucònic. Encara que aquest metabòlit no presenta una relació lineal amb el grau de desenvolupament del fong, sí que es poden identificar dues etapes: una primera etapa de desenvolupament del fong en la qual l’àcid glucònic és utilitzat per al creixement de l’organisme, i una fase de desenvolupament extern del fong fong on comença a acumular-se el metabòlit. La detecció del nivell d’àcid glucònic es pot fer per diversos mètodes.

Els mètodes enzimàtics permeten la determinació de l’analit a través de l’ús de reactius que contenen enzims específics i selectius. La reacció química es pot monitoritzar per espectrofotometria visible. L’aparició al mercat dels analitzadors automàtics va dotar aquests mètodes summament fiables de la rapidesa necessària a recepció, si bé els temps de determinació estan al voltant dels 10 minuts. Fruit del treball desenvolupat a TDI en l’optimització dels reactius i les tècniques de mesura, es van poder rebaixar els temps d’anàlisi a 3-4 minuts, amb una imprecisió als resultats de ±50 mg/L de glucònic.

Al voltant de l’any 2000 arriben al mercat mètodes basats en espectroscopia infraroja (FTIR), que utilitzen la interacció existent entre la radiació i la mostra, en conjunt amb potents tècniques de quimiometria. Tot i que la imprecisió en els resultats és de ±150 mg/L de glucònic, el seu principal avantatge és el temps d’anàlisi: 90 segons, incloent-hi filtratge de la mostra. L’experiència ha demostrat que per poder utilitzar correctament aquesta tècnica cal mesurar el glucònic de manera directa amb la seva pròpia base de dades, el més àmplia possible i que s’actualitzi campanya a campanya, per poder tenir un bon calibratge i ajustament del mètode.

Des del 2010, es comercialitzen biosensors que permeten detectar l’àcid glucònic, combinant un enzim específic amb el mesurament amperomètric de la reacció. Aquests equips fan servir un biotest, amb l’enzim immobilitzat. Cada biotest conté 50 o 100 determinacions i requereix una hidratació prèvia de 12 hores i un calibratge a l’inici del seu ús. La imprecisió és de ±100 mg/L, amb temps d’anàlisi de 5 minuts i un cost relativament elevat.

Finalment, en anys recents, s’han desenvolupat tests per determinar el nombre d’unitats del patogen al raïm, utilitzant una tècnica de diagnòstic molecular anomenada PCR. Aquesta tècnica, altament específica i tristament famosa per la recent pandèmia de CoViD-19, reemplaça el control biològic tradicional per rapidesa, però el cost i la velocitat d’anàlisi la fa impossible de practicar a recepció.

Efectes sobre la composició i treballs del most

Tota la literatura, si bé de vegades és contradictòria, permet assegurar que la Botrytis produeix severs efectes de modificació de la composició química del raïm i, en conseqüència, del most que se n’obté.

Com ja s’ha exposat anteriorment, un dels metabòlits principals de l’activitat del patogen és l’àcid glucònic. El glucònic pot ser produït tant per B. cineria, com pels bacteris i fongs responsables de la podridura àcida. Això fa que els nivells de glucònic puguin ser indicadors del nivell d’infecció per Botrytis i per altres microorganismes. A nivell mundial, l’Organització Internacional del Vi i la Vinya recomana nivells de glucònic present en most inferiors a 1 g/L. No obstant això, tant a Castella-la Manxa com a la D.O. Cava, es redueix aquest límit a 0,6 g/L; mentre que a Austràlia els nivells considerats òptims són els menors de 0,3 g/L. Si bé és un gran indicador de Botrytis, l’àcid glucònic no té més efectes en el processament del most, encara que en concentracions elevades en pot afectar el sabor.

Un altre metabòlit produït en etapes primerenques de la infecció per Botrytis és el glicerol. La concentració pot arribar a l’ordre de 5-7 g/L i es manté aproximadament sense canvis. Si tenim en compte que el nivell d’àcid glucònic augmenta amb el desenvolupament de la infecció, la relació glicerol/glucònic serà un indicador important de l’edat de la malaltia. Com més petita sigui, més avançada estarà la infecció.

Com es va nomenar anteriorment, la lacasa és un exoenzim produït per B. cinerea, la principal acció de la qual és l’oxidació dels compostos fenòlics presents en el most la qual cosa porta a l’alteració del color del vi per pardejament. Aquest enzim és resistent a l’alcohol i insensible al tractament amb sulfits, encara que poden servir com a mesura preventiva per eliminar l’oxigen intervinent en la producció de les reaccions indesitjables. També els tanins ecològics han mostrat acció davant de la lacasa. Tot i això, la seva eliminació per clarificació amb bentonita no ha demostrat ser eficaç. L’únic tractament que assegura l’eliminació de la lacasa és la termovinificació utilitzant temperatures de l’ordre de 75 °C durant almenys 2 minuts.

Un efecte important de la presència de Botrytis és el consum de sucres necessaris per al metabolisme del fong. Així, s’observa una reducció del nivell de sucres disponibles per a la fermentació, principalment de glucosa, cosa que eleva la relació fructosa/glucosa. Aquest paràmetre és particularment important a l’hora d’escollir els ceps adequats que es faran servir per tirar endavant el procés fermentatiu.

El contingut d’àcids totals en un most afectat per Botrytis es veu reduït, principalment per la disminució de la quantitat d’àcid màlic i àcid tartàric, i pot arribar a ser de fins al 50-70%. Aquesta baixa de l’acidesa total produeix un augment concomitant del pH, augmentant així el risc microbiològic per contaminació amb bacteris acètics i làctics. Un altre efecte del metabolisme és l’augment en la producció d’àcid pirúvic i 2-cetoglutàric, compostos altament influents en el moment de calcular l’addició de sulfits, pel poder de combinació amb el diòxid de sofre (s’estima que l’efecte de combinat de tots dos àcids podria ser responsable de fins a un 40% del sulfit combinat present al most).

El patogen, a causa del seu propi metabolisme, requereix nutrients, els quals pren del most. Això provocarà una reducció del nitrogen fàcilment assimilable pels llevats, en particular d’aminoàcids (entre un 6-70%). A més, en forma particular, es redueixen les quantitats de vitamines B1 (tiamina) i B6 (piridoxina), factors de desenvolupament fonamentals per als llevats. Per tant, per tenir una velocitat de fermentació adequada es requerirà la complementació amb fonts de nitrogen orgàniques i tiamina, juntament amb la selecció de ceps resistents i amb menys requeriment nutricional.

Una de les principals conseqüències de la Botrytis sobre la processabilitat del most, és la producció de polisacàrids, pertanyents a dos grans grups. El primer grup són els polímers de mannosa i galactosa, que per inhibició dels llevats condueixen a un augment dels nivells d’acètic i glicerol durant la fermentació. El segon grup, més important per les seves conseqüències pràctiques, són els polímers de glucosa anomenats glucans. Aquestes molècules d’alt pes molecular augmenten la viscositat del most i generen problemes als filtres a causa de la seva acció colmatant i de la baixa solubilitat que presenten en solucions alcohòliques. La seva presència al most es pot determinar a través d’una senzilla prova, complementària a la determinació de l’índex de colmatació.

Una característica negativa dels vins elaborats amb raïms afectats per Botrytis és l’aparició d’aromes a fong i terra, deguts a la producció de compostos com a sotoló i 1-octen-3-ol.

En vins blancs, s’ha associat la formació de precipitats de mucat càlcic després de l’embotellament, a la producció d’àcid múcic en nivells superiors a 0,1 g/l durant el procés d’infecció del fong.

Un problema important per als productors de vi base d’escumants i cava és la secreció de proteases al medi per part del fong. Aquests enzims degraden les proteïnes i, estudis recents, han demostrat que pot afectar la formació i l’estabilitat de l’escuma a la copa.

També es pot enumerar com a inconvenient, la producció de compostos antibiòtics per part del fong, fonamentalment la botricina, que actua com a inhibidor del creixement dels llevats.

Finalment, no s’ha de deixar de nomenar que la Botrytis pot actuar com a porta d’entrada per a un altre tipus de microorganismes com gluconobacteris i acetobacteris, que generaran nivells creixents de glicerol i àcid acètic al most, proporcionant qualitats negatives al vi que s’obtindrà.

Conclusions

L’estudi i caracterització dels canvis fisicoquímics produïts al most per la infecció amb Botrytis ha permès tenir eines disponibles per tirar endavant la vinificació del most per obtenir un producte de la més alta qualitat possible. Aquestes eines són avui a disposició dels tècnics i enòlegs.

Tot i això, per poder utilitzar aquestes eines, cal disposar d’informació precisa i adequada, per tal de prendre les precaucions i accions correctives necessàries.

L’única manera d’estar informats adequadament és a través de l’analítica en el moment de la recepció al celler. Un pla analític complet hauria de tenir en compte la determinació de paràmetres fonamentals com àcid glucònic, glicerol, àcid acètic, nitrogen amoniacal, nitrogens alfa-amínic, glucans, índex de colmatació i control microbiològic.

Per a la majoria d’aquests paràmetres, Tecnología Difusión Ibérica S.L. ofereix les solucions més innovadores i modernes ia mida de les vostres necessitats i possibilitats.