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Uso degli enzimi in enologia: utile o superfluo?

Per chi come me ha qualche reminiscenza di chimica, un enzima può essere definito come un catalizzatore organico che consente di ridurre l’energia di attivazione di una determinata reazione chimica e farla svolgere così in minor tempo.

Gli enzimi sono ovunque nel mondo organico, e sono alla base di tutte le reazioni che avvengono nel nostro corpo. Sono indispensabili per la respirazione, la glicolisi, la fotosintesi  (nelle piante, naturalmente), replicazione del DNA e RNA ecc. ecc.. Fondamentalmente sono delle proteine particolari che creano degli intermedi di reazione a più bassa energia  di attivazione rispetto alla reazione diretta. E che non vengono modificati durante il loro intervento.

Secondo la teoria dell’adattamento indotto, l’enzima, che è in generale specifico per ogni reazione catalizzata e per i substrati coinvolti,  accoglie in siti specifici i reagenti e si modifica lui stesso per poter stabilire legami stabili che facilitano il processo di catalisi. Si tratta di una evoluzione del precedente modello chiave/serratura, nel quale l’enzima veniva definito come una chiave specifica per una reazione, dato che si incastrerebbe precisamente nella struttura dei reagenti.

E’ importante comprendere la centralità degli enzimi nei processi biologici perché essi regolano veramente tutti i percorsi biosintetici e catalitici della materia vivente.  Essi infatti non solo facilitano le reazione e le rendono anche più veloci con fattori che dipendono direttamente dalla temperatura a cui avviene la catalisi.  Nella loro funzione poi, gli enzimi sono coadiuvati da cofattori ed inibitori che possono a loro volta agevolare o inibire l’attività dell’enzima stesso, consentendo al sistema biologico di autoregolarsi in funzione delle necessità della cellula, dell’apparato o dell’individuo.  Insomma, un sistema complesso e necessario alla vita.

Proprio per le caratteristiche esposte sopra (e per altre ancora) , gli enzimi entrano anche nei processi industriali. La produzione del formaggio, della birra, della carta (al posto del cloro utilizzato come sbiancante si utilizza la laccasi), la depurazione, la produzione di biodiesel e bioetanolo ecc. sono solo alcuni dei campi di utilizzo.

Uno degli enzimi già utilizzato negli  anni ’70 nell’industria alimentare è la pectinasi.  La pectina è un polimero ramificato di monosaccaridi che hanno  alla base monomeri di acido galatturonico con ramificazioni create dal ramnosio che può a sua volta saldarsi a D-galattosio, L-arabinosio, e D-xilosio.

ACIDO GALATTURONICO

La pectina ha, nei liquidi con elevato contenuto di acqua, un forte potere gelificante e contribuisce alla croccantezza dei frutti e alla viscosità delle marmellate. Il suo potere gelificante però ne fa un avversario della chiarifica statica dei liquidi, dato che rallenta molto il processo di sedimentazione delle particelle per effetto della gravità.

Infatti la viscosità ritarda la decantazione statica dei liquidi e provoca intorbidamenti, oltre a determinare difficoltà nella pastorizzazione dei liquidi alimentari. Così la pectinasi è entrata nella pratica alimentare come strumento per migliorare le rese in succo, le chiarifiche di prodotti alimentari derivanti da frutti, e più in generale per la la scissione delle catene pectiniche. Infatti l’enzima pectinasi agisce coma una forbice in determinati punti della catena del polisaccaride producendo dei “frammenti” più piccoli che non provocano gli stessi problemi. La pectasi e la pectinasi sono presenti naturalmente nei frutti, in particolare nei pomi e nelle drupe, e consentono durante la maturazione l'”ammorbidimento” della polpa rendendola più facilmente edibile.

Altri enzimi simili intervengono con azione sinergica in questo processo,  dato che le pectine non sono tutte uguali e molte hanno ramificazioni, come descritto precedentemente, e che possiamo esemplificare in questa figura tratta dalla rivista Vigne, Vini&Qualità edita da Tecniche Nuove.

Come già detto, questi enzimi sono naturalmente presenti nei frutti e anche nell’uva e sono, come dicevamo, quelli responsabili della diminuzione della consistenza dell’acino d’uva durante la fase di maturazione.  Perché allora nei processi di vinificazione vengono utilizzati? Principalmente per due ordini di motivi: nelle vinificazioni in bianco per l’estrazione degli aromi e per l’impallidimento veloce dei mosti; per le vinificazioni in rosso per favorire l’estrazione della materia colorante (fondamentalmente antociani e tannini) e per la liberazione degli aromi.

Come dicevamo gli enzimi sono proteine e reagiscono in maniera abbastanza significativa con i tannini. Da ciò ne consegue che il loro effetto, in particolare sulle uve rosse, sarà maggiore nella fase iniziale e sempre meno efficace nel proseguo della macerazione, quando alcool e tannini aumentano progressivamente nel mezzo. In particolare, l’attività  degli enzimi è molto importate nella fase iniziale della macerazione, quando le uve possono non essere ancora completamente pronte a cedere i loro componenti fenolici e gli aromi, e l’effetto degli enzimi  può accelerare questo processo con un significativo incremento dell’intensità colorante e della tonalità dei vini.

Come si  vede nella figura tratta da Laffort Info, all’aumentare delle dosi i pigmenti migrano verso l’esterno, dato che l’enzima agisce dall’interno della buccia verso l’esterno. Queste situazioni sono purtroppo sempre più frequenti negli ultimi anni con l’avvento dei cambiamenti climatici e degli induttori  di resistenza alle malattie: infatti nel primo caso, a causa delle ondate di calore si raggiungono elevate gradazioni alcoliche troppo in anticipo rispetto al raggiungimento della maturità fenolica e aromatica; nel secondo caso i prodotti che stimolano l’ispessimento della buccia dell’uva, che consente una maggiore resistenza ai patogeni, pone una barriera alla fuoriuscita dall’acino delle sostanze sopra descritte.

Nel caso delle uve  bianche, segnatamente per quelle aromatiche, come detto questo processo coinvolge principalmente i composti aromatici, le forme legate degli stessi e i loro precursori e facilita dunque la concentrazione degli aromi nel mosto.  Le pectine però subiscono l’azione coagulante dell’alcol e quindi all’aumentare del grado alcolico flocculano, tendendo alla fine della fermentazione a scomparire dal vino.

Però nella tecnica classica di vinificazione in bianco, che prevede una chiarifica statica del mosto appena prodotto per eliminare fenoli, componenti instabili e rendere il mosto più limpido e quindi capace di dare profumi più netti e puliti, alcuni enzimi pectolitici vengono utilizzati per diminuire la viscosità del mezzo. Questo consente di risparmiare energia, dato che il processo deve avvenire a temperatura bassa, e consente al produttore di regolare la torbidità del mosto che è alla base della corretta espressione aromatica del vino.

Se, come detto, gli enzimi sono specifici per le reazioni che catalizzano, nella produzione industriale degli stessi si possono avere delle frazioni con diversa attività enzimatica che provocano reazioni non desiderate . In particolare, produzioni non purificate di enzimi  che accompagnavano quelli pectolitici hanno, in passato, manifestato attività pectinesterasica e cinamilesterasica.

La pectin metilesterasi  rimuove l’esterificazione  dell’acido galatturonico dando origine a pectato e alcool metilico secondo la seguente reazione:

Come si vede, essendo la pectina ricca di gruppi metilici, una azione estesa di questo enzima potrebbe portare a un innalzamento del contenuto di alcool metilico nel vino, con conseguente rischio di tossicità per l’uomo; tale enzima è comunque presente naturalmente nelle uve ma per fortuna il contenuto di pectina nelle uve e uno tra i più bassi tra i frutti edibili, con conseguente basso rischio di produzione naturale di alcool metilico.

L’altro enzima presente come impurità in passato era la cinnamil esterasi. Essa interviene in un passaggio essenziale della via biosintetica dei precursori  dei vinil fenoli, i famosi composti prodotti dai Brettanomyces, responsabili degli odori di stalla e sudore di cavallo nei vini rossi.

Infatti, secondo lo schema proposto da Barbe, essi sono responsabili della liberazione degli acidi cinnamici nel mosto secondo lo schema proposto a fianco.

Oltre a queste principali,  attività negative si registrava in passato una attività enzimatica detta antocianasi, che produceva un parziale degradazione degli antociani con produzione di tinte aranciate.

Come già detto, la produzione degli enzimi moderni avviene attraverso la fermentazione di particolari ceppi di Aspergillus niger selezionati per l’assenza di produzione degli enzimi sopra menzionati, portandoci a dire che la presenza di queste attività indesiderate nei preparati moderni sia praticamente inesistente.

Quindi, ricapitolando ,l’uso di enzimi enologici può essere riassunto in questi pochi punti:

  • Assoluta naturalità del prodotto, presente naturalmente nelle matrici naturali dell’uva e dei lieviti;
  • Sicurezza di operatività alle dosi prescritte in etichetta  ( pochissimi grammi/hl)
  • Agevolano le operazioni di estrazione del colore e degli aromi in condizioni non ottimali di vendemmia o in caso della ricerca di un maggiore caratterizzazione aromatica delle uve
  • Facilitano le chiarifiche statiche nei vini bianchi

Quindi sono strumenti utili quando ricorrano le esigenze sopra accennate, non così essenziali quando si è di fronte a uve perfettamente mature, sane e con grado di maturità fenolica elevato (per le uve rosse): in questi casi la loro attività può risultare marginale.

Si ringrazia il Prof. Paolo Neyroz  del Dipartimento di Farmacia e BioTecnologie (FaBit) Università di Bologna, per la revisione dell’articolo.

 

 

 

2 Comments

  • Fabio Pracchia ha detto:

    Ottimo articolo. Avrei una domanda e una riflessione.
    La domanda è il ruolo degli enzimi nell’estrazione del tannino. Se come dici vengono usati per estrarre colore qual è la conseguenza sui tannini? Guardando lo schema dei Preparati Complessi sembrano poter influire sull’espressione tattile dei tannini. Grazie per la risposta.
    La riflessione è questa. Anche se gli enzimi sono naturalmente presenti nel frutto, il loro impiego condiziona il risultato finale dal punto di vista gustativo. Come giustamente sottolineato nel post il loro utilizzo dovrebbe essere limitato su uve poco interessanti dal punto di vista qualitativo. Da qui si può davvero pensare che evidenziare o formulare ufficialmente la differenza tra vino industriale (enologicamente perfetto grazie agli interventi resi possibili dalla tecnologia) e vino artigianale ( senza coadiuvanti ) acquisti enorme significato nell’educazione al gusto del vino.

  • Lamberto Tosi ha detto:

    Si per l’uso di enzimi su uve rosse si ha un aumento dei polifenoli in generale dato che gli enzimi destrutturando le membrane cellulari consentono la infusione nel mosto dei componenti fenolici presenti nelle cellule in genere dell’epidermide dell’acino. Quindi vi è una diffusione anche dei tannini che avendo azione anche antiossidante possono favorire la stabilità del colore. Naturalmente l’effetto dell’enzima non modifica il patrimonio polifenolico del vitigno ma se mai ne facilita la liberazione nel mosto. Per la tua riflessione ritengo che le uve mature e perfettamente sane abbiano una struttura cellulare più propensa alla liberazione di aromi a polifenoli e questo è dimostrato da prove comparative dello stesso enzima su uve non perfettamente mature a confronto con uve perfettamente mature dove l’efficacia dell’enziama risulta molto inferiore . Quindi potrebbe essere un buon indicatore .

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