Viterbo, 06 Dicembre 2006

Gestione dellGestione dell’’ appassimento delle appassimento delle uve per la qualituve per la qualitàà dei vini dolcidei vini dolci

Andrea Bellincontro

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroalimentari (DISTA)- Laboratorio di Postraccolta -

Università della Tuscia - Viterbo

Stress idrico

•Inizia quando il contenuto di umidità dei tessuti devia dalla condizione ideale.

•Porta verso una tensione di disidratazione che causa svariate edindirette sollecitazioni cellulari: alterazioni metaboliche, mutazione nell’attivazione enzimatica, ...(Kays et al., 1997)

•Le risposte del tessuto vegetale sono varie come l’incremento del rilascio e sintesi dell’ABA, chiusura degli stomi, alterazioni della respirazione, accumulo di prolina, …(Hsiao et al., 1983; 2000)

• Il fenomeno della disidratazione ha inizio nei tessuti vegetali quando il vapor d’acqua di saturazione all’interno delle cellule (pressione di turgore) è differente da quello presente all’esterno delle cellule stesse;

• pressione all’interno delle cellule (Turgore o Pressioneidrostatica Positiva) e pressione nello xilema e negli spazi intercellulari (Tensione o Pressione idrostatica Negativa)

P positiva (turgore) è importante nelle cellule

Quando inizia la perdita di acqua la P diminuisce rapidamente e quindi anche il Ψ. Inizia l’avvizzimento, la P approssima a 0.

Quando inizia la perdita di acqua dalla cellula, la P diminuiscerapidamente e quindi anche il Ψ.

Inizia l’avvizzimento, la P approssima a 0.

Che cosa avviene al momento del taglio?

• 1°: la pressione all’interno dello xilema è negativa (forza di tensione)

• 2°: taglio del rachide• 3°: la perdita di acqua per evaporazione induce una forte forza di

tensione sull’acqua (pressione negativa); fenomeno della cavitazione

• 4°: la perdita di acqua per evaporazione dal rachide provoca un differenziale di pressione di vapore (VPD) tra acino, pedicello e rachide

• 5°: tale perdita si ferma quando il rachide diventa secco (ca. 5-6% perdita di peso totale del grappolo)

Dinamica della disidratazione dell’uva

Vapor acqueo CO2

VP1 VP1VP2

VP3

VPatm

VP1-VPatm

VP2-VP1

VP3-VP2

•Nella fase iniziale della perdita di acqua si assiste ad un “braccio di ferro” tra aumento della concentrazione cellulare che tende a trattenere l’acqua e l’aumento della pressione idrostatica negli spazi intercellulari e nei vasi che richiama acqua dall’acino

Vapour Pressure Deficit (VPD)

•In una seconda fase si assiste a perdita di consistenza, inizio di avvizzimento, accumulo zuccheri

•Nell’iniziale prevalenza del VPD, si determina lo stress idrico che si manifesta su alcuni metabolismi cellulari di nostro interesse

+ zucchero

Che cosa occorre per modulare il metabolismo cellulare dell’uva

• Cella con impianto termico (freddo/caldo) e controllo automatico delle condizioni ambientali

• Conoscenza della dinamica della perdita di acqua dai tessuti

• Conoscenza del metabolismo cellulare dell’acino

• Conoscenza strutturale dell’acino• Conoscenza di psicrometria

Cella termica automatizzata (Tunnel di appassimento)

Gruppo motore

Tunnel commercialeper l’appassimento artificiale

in aria forzata

Esterno tunnel Interno tunnel a pieno regime

Perchè appassire intervenendo con dei sistemi in cui i parametri tecnologici della disidratazione

(temperatura, U.R e ventilazione) possano essere controllati?

Miglioramento delle condizioni sanitarie degli ambienti e delle uve

Possibilità di modulare l’appassimento sulla base di tempi (scelta di convenienza economica) e sulla base di una possibile caratterizzazione qualitativa del vino ultimo

Progetto biennale 2005/2006 finanziato dall’Istituto Superiore per la Sicurezza e la Prevenzione dei Luoghi di Lavoro (ISPESL)

Il Controllo Sanitario nelle Fruttaie di Appassimento di Uve da Vino

fruttaiafruttaia nn°°11 dove dove èè evidenteevidente ilil trattamentotrattamento con con solfobentonitesolfobentonite FruttaiaFruttaia sprovvistasprovvista didi controllocontrollo diditemperaturatemperatura, , umiditumiditàà e e movimentazionemovimentazione delldell’’ariaaria..

FruttaiaFruttaia nn°°22 con con controllocontrollo parzialeparziale deidei parametriparametrifisicifisici. . GliGli aciniacini infettiinfetti eranoerano asportatiasportati manualmentemanualmentenelnel corsocorso delldell’’appassimentoappassimento..

Vinorosso > rosè > bianco

Uva passaalta incidenza e alti livelli di contaminazione

Influenza del tipo di vino e della zona di produzione

OCRATOSSINA A OCRATOSSINA A

ppb = µg kg-1 o L-1

DECRETO 7 aprile 2000Linee guida nella produzione vitivinicola per la prevenzione della

potenziale contaminazione da micotossine.• Nel caso di preventivo appassimento delle uve, nelle zone

a clima caldo-umido, devono essere utilizzati sistemi che consentano di operare a bassa temperatura ed in condizioni di umidita' controllata o sistemi a temperature alle quali e' inibita la crescita dei funghi produttori di micotossine.

• Nelle zone in cui si pratica l'appassimento al sole e' opportuno che l'uva sia sollevata da terra, che il luogo scelto per l'appassimento sia ben ventilato e che si proceda a continua eliminazione degli acini attaccati da muffe o comunque in condizioni sanitarie precarie.

• In ogni caso, nelle zone a clima caldo-umido deve essere evitato l'appassimento in fruttaio.

Decreto 7 Aprile 2000 Decreto 7 Aprile 2000 -- Gazzetta Ufficiale Gazzetta Ufficiale n. 97 n. 97

““Linee guida nella produzione Linee guida nella produzione vitivinicola per la prevenzione della vitivinicola per la prevenzione della

potenziale contaminazione da potenziale contaminazione da micotossinemicotossine””

Fasi del ciclo produttivo esaminate dal Fasi del ciclo produttivo esaminate dal decretodecreto gestione dellgestione dell’’agroagro--ecosistema vignetoecosistema vigneto

vinificazionevinificazione

raccolta, trasporto e stoccaggioraccolta, trasporto e stoccaggio

uva essiccatauva essiccata

Concentrazione microbica totale nelle due fruttaie

0200400600800

10001200140016001800

1 2

fruttaia

UFC

/m3 Miceti

CaricaBattericaTotale

Concentrazione media effettiva di OTA rilevata nelle Concentrazione media effettiva di OTA rilevata nelle uve della fruttaia 1 e della fruttaia 2 relative al uve della fruttaia 1 e della fruttaia 2 relative al primo anno di studioprimo anno di studio

0,2

0,1

0,3

0,0

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

OTA

(ng/

g uv

a)

Campionefruttaia n°1

(primoprelievo)

Campionefruttaia n°1(secondoprelievo)

Campioneuve rosse

fruttaia n°2

Campioneuve

bianchefruttaia n°2

Recupero OTA da uva passita

A

Considerazioni tecniche relative all’appassimento

• La disidratazione è, evidentemente, strettamente correlata a fattori di tipo genetico-strutturale rispetto alla bacca ed al grappolo nel suo insieme.

• Dimensioni dell’acino, spessore delle cuticole ed eventuale presenza di cere/pruine, predisposizione del grappolo a perdere acqua in relazione alla sua forma (serrato o spargolo), incidono sulla disidratazione.

• Importanza del VPD (Vapour Pressure Deficit), ovvero del differenziale di pressione di vapore che si genera tra l’interno della bacca e l’ambiente esterno.

• Incidenza, quindi, sulla tendenza a cedere acqua da parte dell’acino, di parametri come temperatura, U.R. ed effetto della ventilazione che possiamo definire tecnologico-ambientali.

VPD Gewurztramineruva graticci / ambiente controllato

Date RH T Mean (oC)VPD (Kpa)VPD (in mbar)

18-Oct 79.8 11.9 0.3 2.819-Oct 90.3 13.3 0.1 1.520-Oct 87.7 16.9 0.2 2.421-Oct 87.8 17.4 0.2 2.422-Oct 96.0 15.6 0.1 0.723-Oct 91.0 15.7 0.2 1.624-Oct 88.4 14.7 0.2 1.925-Oct 86.4 14.3 0.2 2.226-Oct 86.0 15.1 0.2 2.427-Oct 93.5 12.7 0.1 1.028-Oct 92.9 12.2 0.1 1.029-Oct 88.0 15.2 0.2 2.130-Oct 93.9 14.2 0.1 1.031-Oct 87.3 16.4 0.2 2.41-Nov 84.0 18.0 0.3 3.32-Nov 60.7 16.6 0.7 7.43-Nov 72.5 17.7 0.6 5.6Tunnel: 17°C 40% RH VPD 10.7-12.6 mbar

% relative loss in weights

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

19/10/04

21/10/04

23/10/04

25/10/04

27/10/04

29/10/04

31/10/04

02/11/04

04/11/04

time

%

Control Tunnel

Quando inizia lo stress idrico nell’uva in appassimento?

Il caso della Malvasia del Lazio

Calo ponderale tunnel

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

35.0%

0 5 10 15 20 25 30

Giorni d'appassimento

% P

eso

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 - 5 5 - 10 10 - 14

days of drying

rate

s of

dry

ing

(%)

tunnelcontrol

Zuccheri

1516171819202122232425

1 5 9 15 21 26

Giorni d'appassimento

Gra

di b

rix

18° + 33% = 23,94° Brix

Attiv spec ABA / g peso fresco

1011121314151617181920

0,0% 6,5% 11,7% 19,5% 27,3% 33,8%

% perdita peso

ug A

BA

/ g

peso

fres

co

E’ il fenomeno della sintesi e della traslocazione dell’ABA, come effetto di richiamo dovuto a water stress ed anche ad una diminuzione del pH, dai plastidi alle cellule di guardia degli stomi, i quali tendono a chiudersi come protezione dall’effetto disidratativo (Taiz and Ziegler, 2002);

Anche se il tessuto dell’acino non è particolarmente ricco in stomi sono stati verificati notevoli accumuli di ABA in uve a bacca bianca e rossa nel corso degli eventi maturativi ed in particolare in corrispondenza di eventi fisiologici ritenuti stressanti (Deitieux et al., 2005)

• E’ conosciuta una stretta relazione tra ABA ed etilene da stress (Crisosto etal., 1989).

PRODUZIONE DI ETILENE

02468

10121416

1 2 4 5 7

gg di appassimento

µL/

Kg*

ora ACINI TUNNEL

GRAPPOLI TUNNEL

ACINI CK

GRAPPOLI CK

• Sembra manifestarsi come l’induzione di un forte evento ossidativo

Attività LOX / g peso fresco

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

0,0% 6,5% 11,7% 19,5% 27,3% 33,8%

% calo peso

Uni

tà e

nz /

g pe

so fr

esco

•E’ stato evidenziato come l’ABA favorisca l’induzione dell’espressione del gene della LOX in Arabidopsis (Melan et al., 1993)

•La lipoossigenasi catalizza l’ossidazione del gruppo pentadienico 1,4 cis-cisdegli acidi grassi polinsaturi.

•Porta alla formazione di composti C6.

Linoleic Acid Linolenic Acid

Acylhydrolase

9-L-OOH 13-L-OOH 9-LN-OOH 13-LN-OOH

Lipoxygenase

Hydroperoxide lyase

(3Z)-Nonenal Hexanal (3Z)-Hexenal (3Z,6N)-NonadienalIsomerase

(2E)-Nonenal (2E)-Hexenal (2E,6Z)-Nonadienal

(3Z)-Nonenol

Alcoholdehydrogenase

(2E)-Nonenol

Alcohol acyltransferase

Hexanol

Hexyl esters

(2E)-Hexenol

(2E) Hexenyl esters

(3Z)-Hexenol

(3Z)-Hexenyl esters

(2E,6Z)-Nonadienol

(3Z,6Z)-Nonadienol

LIPIDS

02000400060008000

1000012000140001600018000

vola

tile

com

poun

ds (p

eak

area

)

0 6 10 16 23 28Weight loss (%)

Hexanal

(E)-hex-2-anal

Hexanol

Appare evidente la corrispondenza tra il picco dell’attività LOXe la produzione dei composti volatili ad essa correlati

Prolina

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0%

Perdita peso

µmol

i pro

l / g

pes

o fre

sco

Detossificazione per lo stress ossidativo(Van Rensburg et al., 1994)

Esigenza di protezione osmotica(Delauney and Verma, 1993; Hare et al., 1998)

Proteine

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%

Perdita ponderale

ug p

rot /

g p

eso

fresc

o

Campione(gg.

disidr.)

Perdita peso (%)

Prol (µmol/g PF) Incremento Prot (mg/g PF) Incremento

0 0 0,6475 0 40,50 09 11,7 1,8305 2,83 86,12 2,1321 27,27 4,5652 7,05 133,68 3,30

L’incremento della prolina non è dovuto esclusivamente ad effetto di concentrazione, ma imputabile effettivamente a fenomeno di forte stress idrico, come già osservato da Muleo et al., 1999

Attività ADH / g peso fresco

0,00000,00050,00100,00150,00200,00250,00300,00350,0040

0,0% 6,5% 11,7% 19,5% 27,3% 33,8%

% perdita peso

umol

i NA

DH

/ g

peso

fres

co

02000000

40000006000000

8000000

1000000012000000

1400000016000000

Vola

tile

com

poun

d (p

eak

area

)

0 6 10 16 23 28

Weight loss (%)

Ethanol

0

500

1000

1500

2000

2500

Vola

tile

com

poun

ds (p

eak

area

)

0 6 10 16 23 28

Weight loss (%)

Acetaldehyde

Ethylacetate

•Accumulo di Etanolo ed Acetaldeide nelle fasi iniziali

•Successiva detossificazione da parte delle cellule con processi di ossidazione ed esterificazione che conducono all’accumulo di Etilacetato ed Acido aceticocome da noi osservato in precedenti lavori Bellincontro et al., 2004)

Quando inizia la formazione dell’acidità volatile

nella bacca e termina la vitalità cellulare?

Produzione di CO2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50

calo peso (%)

mL/

Kg-o

ra MalvasiaPecorinoAleatico

Influenza dell’entità di perdita di peso su etanolo, acetaldeide e etilacetato

etanolo

0

5000000

10000000

15000000

20000000

0 6 10 16 23 28

% perdita di peso

etanolo

acetaldeide

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

0 6 10 16 23 28

% perdita di peso

acetaldeide

etilacetato

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0 6 10 16 23 28

% perdita di peso

etilacetato

Attività ADH / g peso fresco

0.00000.00050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.0040

0.0% 6.5% 11.7% 19.5% 27.3% 33.8%

% perdita peso

umol

i NAD

H /

g pe

so fr

esco

Var. Sagrantino

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 9 15 19 26 29

giorni a 17°C e 70% UR

calo

pes

o %

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

g/L calo peso

ac. vol

Vino: 1.5 g/L

Quali altri metabolismi vengono modificati con il progredire

dell’appassimento?

Il caso del Montepulciano d’Abruzzo

Due differenti condizioni di temperatura (10 e 20°C, medesima U.R. 45% e ventilazione 1.2 -1.5 m/sec)

Evoluzione del calopeso per disidratazione, della concentrazione zuccherina e di alcuni composti organici nelle due condizioni di

appassimento

y =-0.0206x2 + 2.195xy =-0.0057x2 + 1.0817x

R2 = 0.9991

R2 = 0.9951

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

giorni di appassimento

calo

peso

(%)

R2 = 0.9422

R2 = 0.9575

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

giorni di appassimento

zucc

heri

tota

li (°

Bri

x)

y =0.0056x2 + 0.5986x + 21.9y =0.0056x2 + 0.5986x + 21.9

Ac.malicoAc.malicog/L) g/L)

AcAc.acetico .acetico (g/L)(g/L)

AcAc.citrico .citrico (g/L)(g/L)

Ac.piruvicAc.piruvicoo (g/L)(g/L)

Ac.gluconiAc.gluconicoco (g/L)(g/L)

Glicerina Glicerina (g/L)(g/L)

TTinzialeinziale 1.61 0.05 0.26 0.1 0.14 0.1

1010°°C; 10% c.p.C; 10% c.p. 0.62 0.03 0.19 0.07 0.1 0.1

1010°°C; 40% c.p.C; 40% c.p. 0.61 0.17 0.23 0.08 0.14 0.8

2020°°C; 10% c.p.C; 10% c.p. 1.29 0.09 0.31 0.11 0.12 0.1

2020°°C; 40% c.p.C; 40% c.p. 1.47 0.91 0.84 0.12 0.58 1.4

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

35000000

40000000

45000000

50000000

tempo 0 10°C t.f. 20°C t.f.

area

del

pic

co

etanolo

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

tempo 0 10°C t.f. 20°C t.f.

area

del

pic

co

acetaldeideacetato d'etile

Risultati preliminari dell’analisi della componente aromaticamediante Artificial Nose (ENQBE, DISTA e Università di TorVergata)

Tempo iniziale (T0)

-100 -50 0 50 100-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 0

0

110

110

210

210

310

310

120

120 220

220

320 320

420 420

420

PC 1 (73.28%)

PC 2

(23.

76%

)Scores Plot

Mosto da uve Montepulcianoappassite a 10°, 45% UR

Mosto da uve MontepulcianoAppassite a 20°, 45% UR

Soglia didiscriminazione

Operating the NIR SpectrometerPosition Berry Against Spectrometer

Press Trigger

Brix 24.5666

pH 3.354

TA 6.7

Antho 1.19

Wait 7 Seconds

Get Data

To Computer

Advantages of Using NIR in Vineyards• Nondestructive Sampling

• No sample preparation

• Speed (about 7seconds/scan)– Instantaneous results– Multiple analyses

simultaneously

Grazie per l’attenzione!