MATURAZIONE
La maturazione dell’uva è un processo fisiologico che prevede un’evoluzione delle diverse sostanze della polpa e della buccia. Una delle prime cose che si può notare è che il volume della bacca, durante questo processo, aumenta e se misuriamo nel tempo come si modificano le dimensioni del singolo acino, possiamo individuare una curva di maturazione (basata sulle dimensioni) con andamento a doppia sigmoidea. Le fasi, a seconda della varietà, possono durare più o meno tempo.
Con l’INVAIATURA, processo attivato da enzimi vegetali (ormone che sblocca una serie di enzimi), si ha un cambio di metabolismo dell’acino, che come primo effetto ha la sintesi dei pigmenti.
Ma qual è il punto di maturità? La maturità è data dal rapporto zuccheri/acidi nella polpa.
FRUTTO MATURO (fisiologico) =Quando il seme è maturo ed è in grado di germinare.
I semi dell’uva, dal punto di vista fisiologico, maturano durante l’invaiatura, ma se guardiamo la maturazione tecnologica del frutto, bacca e vinaccioli saranno sfasati (quando per la pianta è maturo, per noi non lo è) La maturità tecnologica corrisponde, dal punto di vista fisiologico, alla senescenza (morte = incapacità di mantenere una compartimentazione cellulare).
La senescenza è un processo vicino alla morte, con conseguente alterazione delle pareti cellulari che facilitano l’estrazione della polpa, luogo in cui vi è un accumulo di metaboliti secondari. Nella senescenza, quindi, cominciano a prevalere i prodotti del metabolismo secondario come AROMI e PIGMENTI (sono presenti vie secondarie che portano alla formazione di sostanze non essenziali alla vite che possono influire nella fisiologia della stessa), sinonimo di qualità del vino.
Non sempre polpa e buccia maturano in sincronia, Differenza espressa soprattutto nelle varietà non adatte ad un certo ambiente e con metabolismo tendente a non essere sincrono.
STADI DI SVILUPPO
Gli stati di sviluppano segnano fasi importanti per l’enologia e la viticoltura e devono essere monitorati al meglio sia per eventuali trattamenti sia per capire come sta crescendo e maturando l’uva; si dividono in :
- ALLEGAGIONE -> 1° FASE: questa fase viene chiamata CRESCITA ERBACEA, dove il grappolo è verde e fotosintetizza molto velocemente con conseguente aumento di metabolismo; cominciano ad accumularsi gli acidi mentre gli zuccheri sono presenti in basse quantità poiché, quelli prodotti, sono utilizzati per far crescere l’organo.
- INVAIATURA-> 2° FASE : il segnale biologico per l’entrata nella seconda fase è la produzione dell’acido abscissico (ABA). Vi è un piccolo aumento di volume / forma e l’acino diventa traslucido, molle ed elastico; si formano i pigmenti e cominciano ad accumularsi gli zuccheri con una conseguente diminuzione dell’acidità. Ogni acino ha un momento di invaiatura diverso e, di conseguenza, la maturazione non sarà uniforme in tutto il vigneto.
- MATURAZIONE -> 3° FASE : diminuisce l’attività respiratoria con l’aumento di attività enzimatiche. Si accumulano determinate sostanze con un aumento di volume dell’acino. Il raspo inizia il processo di lignificazione.
La fase di maturazione merita di essere vista più attentamente essendo sede di grandi modificazioni all’interno bacca; gli eventi di maturazione sono preceduti da un aumento di solidi solubili (tutto quello che fa cambiare la densità di una soluzione; nel succo d’uva sono prevalentemente gli zuccheri 98% ), venendo richiamati più zuccheri che acqua con conseguente aumento del peso (l’acqua, ad una certa, smette di essere richiamata).
Varia la natura degli ormoni e compare la pruina sulla buccia con incremento delle sostanze coloranti e la scomparsa della clorofilla; polifenoli, zuccheri e sostanze aromatiche (sintetizzate) aumentano mentre diminuisce quella degli acidi. Varia la composizione delle sostanze azotate con conseguente evoluzione grazie all’attività enzimatica. Ancora assistiamo ad un incremento degli elementi minerali e delle vitamine.
Grazie alle concentrazioni qua sopra indicate possiamo avere differenti valori di soluti nel mosto, fondamentali da sapere per gestire poi la fermentazione. Qui riportata la tabella riassuntiva per i valori (medi) di sostanze :
Queste concentrazioni sono possibili solo grazie agli eventi metabolici della maturazione. Il processo, infatti, non prevede solo la perdita d’acqua (diminuisce contro gradiente osmotico) o la traspirazione della stessa (degenerazione stomatica), ma permette all’acino di essere sede di intensa attività metabolica che prevede processi di respirazione e di trasformazioni biochimiche.
Durante la maturazione dell’acino la concentrazione di sostanze può aumentare o diminuire :
Possono AUMENTARE perché |
Possono DIMINUIRE perché |
IMPORTAZIONE DALL’ESTERNO |
ESPORTAZIONE |
Sintesi in loco |
Consumo in loco |
Perdita di acqua |
acquisto d’acqua |
Quello che poi si trova nell’uva può essere raggruppato in tre gruppi :
- Le sostanze in ACCUMULO sono : zuccheri, potassio, aminoacidi, alcuni aromi come terpeni, norisoprenoidi, alcune sostanze fenoliche;
- Le sostanze in DEGRADAZIONE sono: acidi organici (malico), alcuni tannini delle bucce e dei semi, alcuni aromi (metossipirazine, vini erbacei), carotenoidi;
- Le sostanze che formano COMPLESSI grazie a reazioni quali : glicosilazione, polimerizzazione, combinazione (tannini-antociano, tannini-polisaccaridi, tannini-proteine).
PRINCIPALI CAMBIAMENTI
Vediamo ora quali sono i principiali cambiamenti circa le sostanze dell’uva durante la maturazione; questi parametri sono estremamente importanti per la vinificazione e da tenere sempre sotto controllo se vogliamo ottenere un vino di qualità.
TESSUTI
Una delle prime cose che possiamo notare durante la maturazione è il cambiamento di consistenza dei tessuti e del volume dell’acino; infatti l’acqua è inizialmente richiamata ed i tessuti subiranno un’idrolisi dei polisaccaridi di parete.
Andando avanti con la maturazione possiamo assistere ad un accumulo di zuccheri nella POLPA con conseguente caduta di acidità, visto che avverrà la combustione dell’acido malico e alla diluizione degli acidi (con accumulo di K+), mentre a livello della buccia assistiamo ad un interessante accumulo di polifenoli ed alla biosintesi dei precursori degli aromi.
ZUCCHERI
Gli zuccheri vengono subito consumati nella prime fasi per la sintesi delle sostanze che serviranno alla crescita dell’acino (fotosintesi), salvo poi venir attivati degli enzimi che permetteranno l’accumulo nel vacuolo. Per questo, nel vacuolo, si andrà a creare una pressione osmotica molto alta, causa la grande concentrazione di zuccheri che continueranno ad accumularsi CONTRO GRADIENTE OSMOTICO, facendo investire alla pianta una certa quantità di energia.
È bene precisare che nel succo d’uva troviamo solo glucosio e fruttosio (non saccarosio) e si vedrà che se si aggiungerà nel mosto saccarosio, questo verrà subito attaccato dalle invertasi ottenendo fruttosio e glucosio (saccarosio sparisce).
Tuttavia il rapporto GLU/FRU cambia durante le fasi di sviluppo dell’acino :
- FASE VERDE -> Glu/Fru ≈ 5 (85 %glu)
- INVAIATURA -> Glu/Fru ≈ 2
- MATURAZIONE -> Glu/Fru ≈ 0.9/1 (50% Glu)
È evidente, però, che prima della maturazione dominerà il glucosio; perché? L’uso del glucosio è preferito nella respirazione (energia) mentre il fruttosio viene usato nelle vie biosintetiche del metabolismo ai fini di sintetizzare composti. Essendo la biosintesi più attiva all’inizio (fase verde), il fruttosio viene consumato di più del glucosio, che quindi predomina.
In fase di appassimento delle uve il rapporto Glu/Fru si abbassa ancora in favore del fruttosio (l’acino, nonostante sia in appassimento, è vivo e continua a respirare glucosio).
ACIDO TARTARICO
La concentrazione di acido tartarico (L (+) Tartarico), come gli altri acidi dell’uva, non presenta andamento lineare durante il ciclo della bacca, ma viaria per concentrazione dall’invaiatura, dove si presenta con massimi di 20 g/L, alla maturazione, con range che vanno da 3.8 g/L a 11.5 g/L (25 – 75 mM). È un prodotto secondario del metabolismo degli zuccheri venendo accumulato in maniera importante nella fase erbacea per poi calare e rimanere costante durante la maturazione; non esiste infatti prova che venga catabolizzato ad una temperatura inferiore di 35°.
ACIDO MALICO
Viene sintetizzato anch’esso nella fase erbacea e sempre dal metabolismo degli zuccheri, principalmente da due vie : (1) dalla fotosintesi (fase oscura) attraverso l’intermezzo acido ossalacetato (enzima PEP decarbossilasi) e dalla decarbossilazione dell’acido piruvico (enzima malico). Si accumula all’inizio della fase di sviluppo con concentrazione maggiore nel vacuolo (fase erbacea) e durante la maturazione, venendo respirato nel citoplasma soprattutto quando la via glicolitica è inibita, diventa un’ottima sostanza di riserva. La concentrazione di acido malico (L (-) malico) nel mosto varia da 1 – 5 g/L, con enormi differenze tra crescita in climi caldi ed in climi freddi : nei climi freddi, dove la concentrazione in casi estremi arriva fino a 7 g/L, diventa un fattore limitante per la qualità, obbligando l’enologo a procedere con la malolattica; nei climi caldi, invece, il malico viene respirato in quantità maggiori dall’acino arrivando a concentrazioni nel mosto di 1 – 2 g/L (estremi), con conseguente innalzamento del pH e crescite indesiderate di batteri lattici. Questi ultimi, iniziando la malolattica,alzeranno ulteriormente il pH cambiando inevitabilmente le qualità del vino.
È bene poi tenere a mente una reazione che avviene all’interno dell’acino : per riuscire a mentre il pH del citoplasma a valori considerati normali contrastando l’effetto del malico ( fino al 5%) l’acido malico è convertito in glucosio grazie all’enzima PEP carbossichinasi, attuando così la gluconeogenesi.
Si ricordi che l’acido tartarico e l’acido malico rappresentano il 90% degli acidi sintetizzati nell’uva e non vi è prova che vengano trasportati dalle foglie.
SOSTANZE AZOTATE
Con il termine “sostanze azotate” si comprendono sia le sostanze organiche che le sostanze inorganiche, le quali conoscono destini diversi durante il ciclo di maturazione dell’uva. Infatti nell’uva immatura predomina l’azoto inorganico e, man mano che il processo di maturazione avanza, si può assistere ad una progressiva organicazione dell’azoto ed il conseguente aumento del numero degli amminoacidi (fino al 90% di AA).
Gli amminoacidi più importanti e più presenti sono l’alanina, l’acido γ – amminobutirrico , l’acido glutammico (α – amminoacido non utilizzabile dai lieviti), l’arginina, la prolina e treonina.
Gli amminoacidi sono una ottima fonte azotata per i lieviti, grazie gli efficienti trasportatori che lavorano insieme a quelli per l’azoto inorganico; tuttavia, per quanto riguarda gli amminoacidi, S. cerevisiae vuole solo free α – aminoacids, non riuscendo quindi ad usare la prolina in condizioni enologiche in quanto, il metabolismo di questo amminoacido, richiede ossigeno.
PROTEINE
Altra forma di azoto organico sono le proteine, le quali vengono sintetizzate durante la maturazione utilizzando gli aminoacidi presenti; la curva di accumulo delle proteine mostra una massima sintesi e presenza prima della maturazione, con graduale calo durante la maturazione con massimo a maturazione piena. È un bene, dal punto di vista tecnologico, che calino durante la maturazione visto che potrebbero dare problemi di torbidità al vino.
Bisogna tenera a mente, soprattutto per le differenti vinificazioni (bianco e rosso), con conseguente bisogno di aggiunta di N, che il succo contiene solo il 20% dell’N totale dell’uva, mentre il resto è stoccato nelle bucce e nei vinaccioli.
COMPOSTI FENOLICI
Sono prodotti secondari del metabolismo degli zuccheri, che registrano un rapido accumulo durante la maturazione mentre la loro sintesi continua durante tutto lo sviluppo della bacca. Tra le SOSTANZE POLIFENOLICHE abbiamo :
- TANNINI : flavonoli[1] polimeri, i quali aumentano fino all’invaiatura per poi diminuire e stabilizzarsi alla maturazione;
- ANTOCIANINE : (uve rosse) sono prodotti che si accumulano durante la maturazione e possono poi diminuire se si lascia l’uva maturare a lungo. Sono composti molto importante in quanto determinano il colore e sono quindi tipiche delle uve rosse.
È importante considerare gli enzimi coinvolti nella sintesi dei composti fenolici visto la grande importanza nel vino di queste sostanze. Uno degli attori principali è la FENILALANINA AMMONIOLIASI (PAL) che provoca la deviazione dal metabolismo primario (sintesi proteine) verso la sintesi dei composti fenolici; è localizzata nelle bucce e nei vinaccioli spiegando, in parte, l’enorme presenza di queste sostanze in queste parti dell’acido e la quasi assenza nella polpa. La massima attività è espressa durante la fase erbacea con calo verso la maturazione, ma con nuovo aumento, nelle uve rosse, all’invaiatura, momento determinante per la sintesi delle sostanze coloranti.
Altro importantissimo enzima è la CALCONE SINTETASI che provoca la condensazione dei due anelli benzenici con sintesi di flavonoidi; l’attività aumenta fino all’invaiatura per poi calare progressivamente vino a fine maturazione.
MINERALI
Il sale più interessante è il K+, il quale si accumula nel vacuolo venendo traslocato insieme agli zuccheri; altri ioni molto importanti sono il calcio Ca2+ ed il magnesio Mg2+, cofattori di molte reazioni del metabolismo del lievito durante la Fermentazione Alcolica (FA) e dei batteri lattici durante la Fermentazione Malolattica (FM). Tendono a diminuire durante la maturazione. Il sodio Na+ è poco accumulato (resistenza della vita alla salinità) mentre metalli come Zn, Cu, Mn, … diminuiscono man mano che la maturazione avanza.
Gli anioni inorganici come il fosfato, il cloruro ed il solfato, seguono l’andamento dei cationi.
I cationi sono elementi importantissimi per tutta una serie di reazioni che possono entrare nella sfera chimica inorganica o metabolica ma, per quanto riguarda il mosto, hanno un effetto determinante nella salificazione degli acidi. Questo processo “catalizzato” dai cationi diventa fondamentale per le qualità organolettiche del vino! Infatti, se non ci fosse questo processo, il citoplasma sarebbe troppo acido e la cellula, per evitare l’acidificazione, farebbe fuoriuscire idrogenioni per portare all’interno potassio (scambia l’idrogeno con il potassio), determinando un’importante salificazione gli acidi. In poche parole non avremmo acidi liberi ma acidi salificati.
pH dipende dal rapporto tra acidi liberi [acido tartarico] e concentrazione di potassio :
pH = f ([Acido tartarico) / [K+])
SOSTANZE AROMATICHE
Si accumulano durante la maturazione anche se, in alcuni casi, possono diminuire (casi estremi). Sono comprese tutta una serie diversa di composti visto che l’aroma del vino nasce dall’insieme di moltissimi composti diversi. Alcuni di questi deriveranno dalla FA, i classici odori “vinosi” (ex acetato di etile), altri dalla rottura degli zuccheri che legano l’aglicone (sostanza aromatica legata allo zucchero) dei composti dell’uva liberando terpeni, norisorprenoidi, derivati dal benzene, ecc.. Proprio per questo motivo il profumo dei vini cambia in base alla tipologia dell’uva, permettendoci avere vini che grazie ad un determinato aroma presentano una certa tipicità e caratteristica (moscato, traminer, ecc..). Alcuni degli attori principali di questa tipicizzazione sono i PRECURSORI AROMATICI, molecole aromatiche non attive nell’uva causa la loro forma glicosilata (troviamo sia i glicosidi che i β – glucosidi), i quali esprimeranno il loro potenziale solo dopo la vinificazione (lavoro di determinanti lieviti grazie alle β – glucosidasi o glucosidasi; i più forniti di questi enzimi sono i lieviti di vigneto mentre, S. cerevisiae, presenta attività glucosidasica blanda o nulla; vedere forme di vinificazione con T. delbrueckii).
In virtù della natura degli aromi varietali dell’uva possiamo parlare di “POTENZIALE AROMATICO”, il quale è legato a :
- Sostanze odorose libere e legate;
- Precursori non odorosi e non volatili che, durane la vinificazione, riescono a liberarsi dal glicone e acquistare maggior volatilità (diventando odorose, volatilità = aroma)
- Sostanze odorose e non odorose INSTABILI che durante la vinificazione cambiano la composizione (terpen – dioli, terpenoli, ecc..).
Vediamo ora un grafico che mette in relazione i giorni, l’accumulo di terpeni e di zuccheri :
[1] Flavonoli : sono polifenoli appartenenti alla classe dei flavonoidi (composti polifenolici derivanti dai metabolismi secondari delle piante [vitamina P]), aventi come base il 3 – idrossiflavone. Sono molecole prive di colore che si accumulano principalmente nei tessuti esterni ed aerei, foglie e buccia, poiché la biosintesi è stimolata dalla luce. I più conosciuti sono la quercitina ed il canferolo.
Buona lettura
Vino&Viticoltura