LA PRESENZA DEI DERIVATI SOLFORATI E GLI ODORI DI RIDUZIONE

La presenza di derivati solforati nei mosti e nei vini costituisce una fonte di preoccupazione per il cantiniere che dev'essere sempre attento ai rischi legati allo sviluppo dei cattivi odori ch'essi possono determinare. Si tratta di un argomento di attualità per la ricerca, poiché le conoscenze sono tuttora imprecise. In effetti si è dovuto attendere il recente perfezionamento di tecniche analitiche, in grado di dosare queste sostanze presenti allo stato di tracce. Un'altra ragione di preoccupazione, legata alla presenza di questi composti solforati volatili, è la molteplicità delle possibili origini e, ovviamente, la diversità dei mezzi preventivi. Alcuni prodotti solforati (in particolare quelli che possiedono la funzione tiolo) partecipano positivamente all'aroma varietale di differenti vitigni; il ruolo del 4-metil-mercaptopentan-4-one nell'aroma del Sauvignon è ben noto. Ma, in generale, i derivati solforati si caratterizzano per degli odori nauseabondi e per delle soglie di percezione basse, potendo raggiungere il microgrammo per litro. Essi sono conosciuti sotto il nome di mercaptani, in riferimento alla loro proprietà di essere precipitati dai sali di mercurio. Sebbene i vini rossi possano esserne coinvolti, la questione assume maggior importanza nel caso dei vini bianchi.
Nei vini, i difetti organolettici che provengono dalla presenza dei tioli, o mercaptani, sono sovente associati al carattere di ridotto. Quest'associazione fra i «gusti di ridotto» e la presenza di prodotti solforati è facilmente giustificabile. In effetti, i sistemi redox tioli-disolfuri si caratterizzano per dei valori di potenziale normale E'0 particolarmente bassi (- 270 < E'0 < - 222 mV), in rapporto ai valori di potenziale redox dei vini (+220 < Eh < +450 mV). Si comprende dunque che la comparsa di tioli in certi vini e degli odori solfidrici corrispondenti suppone un potenziale di ossidoriduzione di questi ultimi anormalmente abbassato, del tutto coerente con la sensazione di ridotto.

I composti solforati volatili del metabolismo dei lieviti
Gli odori sgradevoli imputabili alla formazione da parte dei lieviti di composti solforati possono svilupparsi, talvolta, già nel corso della fermentazione alcolica. In considerazione della complessità del metabolismo dello zolfo nei lieviti, sono numerosi i meccanismi biochimici che possono generare queste molecole maleodoranti. In tal senso, le teorie che spiegano l'apparizione dei difetti di ridotto dei vini in fermentazione sono spesso contraddittorie e raramente suggeriscono ai cantinieri delle strategie preventive sicure (Rankine, 1963; Fschenbruch, 1974). È, tuttavia, chiaramente accertato che i sulfuri e i tioli implicati in questo tipo di deviazioni olfattive possono essere classificati in due categorie. Si distinguono così i composti solforati «pesanti» (punto di ebollizione superiore a 90 °C) e i composti solforati «leggeri» (punto di ebollizione inferiore a 90 °C). 

I derivati solforati "leggeri", e più in particolare l'idrogeno solforato (H2S), sono stati per lungo tempo considerati i soli responsabili dei difetti di ridotto anche noti come «gusto di bock».
I composti solforati detti «leggeri» hanno degli odori particolarmente sgradevoli (uovo marcio, aglio) capaci di deprezzare, anche a debole concentrazione (dell'ordine del pg/L) l'aroma dei vini. Fra le molecole solforate identificate e dosate nei vini i mercaptani (H2S, metantiolo e talvolta etantiolo) giocano un ruolo determinante nei difetti di riduzione. Nei vini «ridotti», il loro tenore è sempre molto superiore alle soglie di percezione. L'idrogeno solforato e il metantiolo sono direttamente derivati dal metabolismo dei lieviti. La produzione di H2S nel corso della fermentazione alcolica è regolata dagli enzimi responsabili della riduzione dei solfati e dalla biosintesi di alcuni amminoacidi solforati (cisteina e metionina). 

Il metantiolo è sintetizzato dai lieviti a partire dalla metionina (De Mora et al., 1986). 
La produzione eccessivamente elevata di H2S può sopravvenire quando la fermentazione interessa mosti carenti di azoto.  L'addizione del solfato di ammonio, per prevenire la formazione di H2S, è correntemente applicata nei mosti provenienti dalle regioni calde. In effetti, in presenza di una fonte di azoto facilmente assimilabile, i lieviti non liberano più H2S a partire dagli amminoacidi solforati. La formazione di H2S ad opera dei lieviti viene influenzata anche dalla composizione in amminoacidi del mosto. Oltre alla cisteina e all'omocisteina, gli amminoacidi che favoriscono la produzione di H2S sono l'acido aspartico, l'acido glutammico, la glicina, l'istidina, l'omoserina, la lisina, l'ornitina, la treonina e la serina. Per contro, la metionina inibisce la formazione di H2S per retro-inibizione della via di attivazione e di riduzione dei solfati.
La produzione eccessiva di H2S può sopravvenire anche quando si aggiunge un eccesso di azoto ammoniacale durante la fase di crescita dei lieviti (inizio fermentazione), di conseguenza la pratica migliore è la somministrazione di azoto in più momenti: inizio e  metà fermentazione.

Quando non si verificano gli incidenti di vinificazione suscettibili di provocare degli odori di riduzione, il tenore in H2S, formato dalla fermentazione alcolica, non supera i 3-4 pg/L e quella in metantiolo è inferiore a 1 pg/L. In caso contrario, la concentrazione finale del vino può raggiungere numerose decine di pg/L sia per l'uno che per l'altro. Allo stesso tempo si può osservare un tenore in etantiolo superiore a 2 pg/L. Quest'ultima molecola è suscettibile di essere formata nel vino per via chimica ed essa risulterebbe dalla reazione diretta dell'H2S sull'alcol etilico (Maujean et al., 1993). Il contributo di altri composti solforati volatili «leggeri» ai difetti di riduzione è meno significativo. Il sulfuro di carbonile, prodotto per reazione del diossido di carbonio e dell'H2S (Shaw e Nagy, 1981), è inodoro. Il sulfuro di dimetile, sintetizzato dai lieviti a partire dalla cistina, dalla cisteina o dal glutatione (Schreier et al., 1976) non deprezza l'aroma del vino, alcuni autori considerano addirittura che possa partecipare al bouquet dei vini (De Mora et al., 1987). Quantunque il disolfuro di carbonio non sia percepibile alle concentrazioni riscontrabili nei vini, la sua presenza, a concentrazioni elevate, può, tuttavia, modificare la percezione aromatica di un vino. Esso «maschera» gli odori gradevoli del vino abbassandone la soglia di percezione e rinforza, al contrario, le sfumature sgradevoli. Il meccanismo di formazione di questo composto nel vino è poco conosciuto.
I composti solforati detti «pesanti» sono stati, nei vini, meno studiati. Essi sono sempre originati dal metabolismo dei lieviti in fermentazione. Per la grande maggioranza di loro, i tenori riscontrati nei vini a fine fermentazione alcolica restano stabili nel corso della conservazione, contrariamente ai composti leggeri che possono aumentare a determinate condizioni. Peraltro, in ragione del loro punto di ebollizione elevato e del fatto che non reagiscono con il rame, i composti solforati pesanti sono impossibili da eliminare dal vino.
Fra i numerosi composti solforati «pesanti» identificati nei vini, solo qualcuno interviene significativamente nei difetti di riduzione. Il più importante fra essi è sicuramente il metionolo che viene formato dai lieviti a partire dalla metionina del mosto - per effetto di una deaminazione e di una successiva decarbossilazione - reazione di Ehrlich - (Barwald e Kliem, 1971).

L’aldeide così formata (metionale) è in seguito ridotta enzimaticamente nell'alcol corrispondente. La sfecciatura ha un'influenza decisiva sul tenore in metionolo. Quando un vino sviluppa un difetto di riduzione, nel corso della fermentazione alcolica, imputabile a dei composti solforati pesanti, il tenore in metionolo supera sempre la propria soglia di percezione. Questo composto, dunque, svolge un ruolo importante nei difetti olfattivi di riduzione di origine fermentativa. I tenori in 2-mercaptoetanolo rilevati in alcuni vini «ridotti» possono egualmente avvicinarsi alle soglie di percezione. Questo composto, generato dai lieviti a partire dalla cisteina del mosto (Rapp ci al., 1985), può dunque contribuire anche agli odori sgradevoli percepiti in certuni vini. Il 2-metiltetraidrotiolenone interviene piuttosto come uno schermo olfattivo quando il suo tenore supera 90 pg/L. L'incidenza organolettica degli altri composti solforati «pesanti» identificati nei vini è trascurabile; in effetti, per quanto il loro tenore aumenti nei vini che presentano un difetto di ridotto, la soglia di percezione individuale di questi differenti composti non viene praticamente mai raggiunta. Così la comparsa nei vini di difetti di riduzione nel corso della fermentazione alcolica consiste essenzialmente nella formazione, da parte dei lieviti, di tenori elevati ed anomali di qualche molecola solforata maleodorante. Le principali sono l'H2S, il metantiolo, l'etantiolo, ma anche il metionolo. Se è relativamente semplice, in ragione della sua grande volatilità, abbassare i tenori di H2S di un vino con travaso e aerazione, ben diversamente avviene per il metantiolo, per l'etantiolo e soprattutto per il metionolo. Le concentrazioni in questi diversi composti restano stabili o aumentano nel vino nel corso della conservazione e il difetto di riduzione persiste. È, pertanto, essenziale evitare la formazione nel vino di questi composti maleodoranti.
Nel caso della vinificazione dei vini bianchi secchi, i lavori di Lavigne et ai. (1992 e 1993) hanno dimostrato che qualche semplice precauzione, presa nel corso dell'estrazione del succo (sfecciatura, solfitazione del mosto) e della fermentazione (ceppo di lievito, solfitazione del vino), permettono di raggiungere lo scopo. È indispensabile controllare la comparsa dell'odore solfidrico nei vini giovani non chiarificati, conservati in vasche di grande capacità: il prelievo del campione deve essere effettuato al fondo del recipiente nelle fecce. Alla minima traccia di cattivo odore si deve intervenire con l'arieggiamento, eventualmente separando le fecce. Le prime deviazioni olfattive avvertite, dovute al solfuro d'idrogeno, spariscono facilmente. Trascorso un certo tempo si formano dei mercaptani, derivati più stabili e meno sensibili ai trattamenti ossidanti. Questi accidenti sono più rari nei vini affinati in fusto poiché il potenziale di ossidoriduzione viene mantenuto a un livello più elevato. Va detto però che trascorso un certo tempo le fecce perdono la capacità di ridurre i derivati solforati, probabilmente per l'inattivazione dell'enzima responsabile della riduzione dei solfiti in H2S (solfito riduttasi). È allora possibile, su tali fecce di lievito fresche, fissare il metantiolo e l'etantiolo (Lavigne e Dubourdieu, 1996). Il meccanismo messo in gioco fa riferimento alla formazione di ponti disolfuro fra la cisteina delle mannoproteine delle pareti dei lieviti e il gruppo SH dei derivati solforati. 

Nella costituzione dei ponti disolfuro ad opera dei tioli liberi e della cisteina delle mannoproteine viene largamente coinvolto il rame adsorbito dalle fecce (lies) di lievito (Palacios et al., 1997; Vasserot et a1., 2001; Maujean, 2001). Pertanto, prendendo alcune precauzioni, è possibile beneficiare dei vantaggi dell'affinamento dei vini bianchi sulle fecce del lievito senza rischi di comparsa di deviazioni olfattive. Per l'eliminazione degli odori solfidrici, legati al metabolismo dei lieviti, è nota l'utilizzazione dei trucioli di tornitura di rame, la cui efficacia è discutibile. Il regolamento U.E. autorizza l'impiego di 1 g/hL di solfato di rame, alla condizione che il tenore in rame del vino trattato non superi 1 mg/L. Anche il cloruro d'argento e il cloruro di palladio hanno una certa efficacia. Può essere consigliabile il trascinamento con impiego di azoto accoppiato a aerazioni ripetute che ne migliorano l'efficacia. Questi metodi eliminano preferibilmente le sostanze più volatili. È bene ricordare che il rame ha un effetto negativo sugli aromi varietali di alcuni vitigni (Sauvignon). In ogni caso è sempre preferibile evitare la comparsa di questi difetti olfattivi: un minimo di controllo e di cura dovrebbero permettere di non incorrere in questi inconvenienti.

L’origine fitosanitaria dei prodotti solforati volatili
Lo zolfo elementare, proveniente dai trattamenti della vigna, può portare alla formazione di H2S durante la fermentazione alcolica. Secondo Wainwright (1971) il meccanismo sarebbe puramente chimico. Questa formazione dipende dalle diverse condizioni di fermentazione, si ammette che la presenza di 1 mg/L di zolfo nel mosto possa condurre a una produzione di H2S superiore alla soglia di percezione (0,8 pg/L). Per altro, molti fungicidi e insetticidi comportano uno o numerosi atomi di zolfo. È il caso dei ditiocarbammati, le cui forme ridotte, per equilibrio di ossidoriduzione, sono degli acidi tiocarbammici, ritenuti instabili come i loro omologhi ossigenati. Gli acidi tiocarbammici sono i precursori degli isotiocianati che sono essi stessi «principi attivi» dei fungicidi. 

I meccanismi proposti in figura rendono ben conto di come la presenza, effettivamente osservata, del solfuro d'idrogeno e del solfuro di carbonio nella preparazione commerciale (Maujean et al., 1993) di tali prodotti li renda suscettibili di contaminare il vino.
Nella struttura di altri insetticidi si trovano dei composti che portano un radicale metil legato a un atomo di zolfo, portato esso stesso da un atomo di carbonio o di fosforo. I due composti a (acefate) e b (lannate) sono degli esempi. 

È stato dimostrato da Chukwudebe (1984) e Rauhut et al. (1986) per il S-metil-O-metil-N-acetil fosforamide (a) e da Dittrich (1987) per il carbammato d'ossima (b) che l'idrolisi di questi due composti conduce al metantiolo, principale responsabile dei difetti olfattivi, eventualmente, con il suo prodotto di ossidazione il dimetilsolfuro, formato per l'instaurarsi di un equilibrio di ossidoriduzione:

Questi due composti solforati volatili compaiono progressivamente. Infatti per ragioni cinetiche, la concentrazione nel pesticida è piuttosto debole, la reazione d'idrolisi è estremamente lenta, specialmente nel caso del S-metil-O-metil-N-acetilfosforamide (acefate). Sono stati osservati degli incidenti su dei vini provenienti da vigne trattate con Portene (pesticida la cui sostanza attiva è l'acefate). Il vino nuovo non presenta dei difetti di riduzione, questi compaiono progressivamente nel corso della conservazione, talvolta, parecchi mesi dopo l'imbottigliamento sicché i vini interessati possono divenire del tutto imbevibili. Ai due composti solforati volatili, bisogna aggiungere i loro omologhi etilati, e anche i trisolfuri come il dimetiltrisolfuro (DMTS), generato esso stesso dall'equilibrio di ossidoriduzione (Nedjma, 1995) nel corso di due reazioni accoppiate con il rame, in particolare durante la distillazione dei vini negli alambicchi di rame. La conseguenza è il rischio di una contaminazione supplementare delle corrispondenti acqueviti.

L'origine termica dei prodotti solforati volatili
È importante tenere conto dell'eventuale presenza, nei mosti e nei vini, di prodotti solforati di origine termica. Ciò avviene quando l'elaborazione dei vini comporta alcune tecnologie come il riscaldamento dei mosti (termovinificazione), l'imbottigliamento a caldo, oppure il trasporto del succo d'uva con auto-cisterne esposte al sole, o ancora lo stoccaggio dei vini a temperature superiori a 20 °C, oppure quando sia la distribuzione sia la commercializzazione determinano delle condizioni di conservazione favorevoli alla realizzazione della reazione di Maillard. Questa reazione è assiduamente sotto controllo nell'industria alimentare, poiché alcuni prodotti di questa reazione sono tossici (idrossimetil-furfurale, nitrosammine). La reazione di Maillard è soprattutto nota per essere responsabile dell'imbrunimento per ossidazione non enzimatica, dei prodotti biologici alimentari. Essa riguarda la condensazione degli amminoacidi con gli zuccheri, siano essi aldosi (glucosio) o chetosi (fruttosio).

Se si tratta di un aldoso, il prodotto primario di condensazione è una aldimina (R1= H) (o base di Schiff); se si tratta di un chetoso si ottiene una cetimina (R1 # H). Queste imine, per le proprietà enolizzabili, evolvono secondo due equilibri di tautomeria in enaminolo, poi in intermediario di Amadori (R1 = H) o di Heyns (R1 # H). La decomposizione di questi intermediari conduce alla formazione di endioli, chiamati anche riduttoni, in equilibrio redox con dei composti a-dicarbonile. Questi corpi sono responsabili dell'ossidazione dei tessuti vegetali. Ma i composti a-dicarbonile, risultanti dalla trasposizione degli intermediari di Amadori e di Heyns, possono a loro volta addizionare degli aminoacidi dei mosti e dei vini.

I prodotti di addizione corrispondenti evolvono, per decarbossilazione intramolecolare, secondo la ben nota reazione di degradazione di Strecker, dalla quale si vede che l'amminoacido coinvolto in questa reazione si ritrova allo stato di aldeide.
Così se l'amminoacido è l'alanina (R4 = -CH3), molto presente nei mosti e nei vini, l'aldeide corrispondente è l'etanale. Se l'amminoacido è la metionina (R3 = -CH3 - S- CH2 - CH2 -), certo meno presente, ma in cambio ritenuto molto reattivo nei confronti dei composti carbonilici, si ottiene allora il metionale o S-metil-3-propanale, termicamente instabile e evolvente rapidamente, per la reazione di Rétro-Michael, in acroleina e metantiolo all'origine dell'odore di cavolfiore in cottura, di cane bagnato. Nei vini, il metionale si ritrova in parte allo stato di metionolo per riduzione catalizzata dall'alcol deidrogenasi a NADH. I vini che devono prioritariamente essere protetti nei confronti delle temperature elevate sono quelli che contengono degli zuccheri residui (vini dolci naturali, vini liquorosi) e i vini effervescenti ai quali si aggiunge, alla sboccatura e prima della tappatura definitiva, il «liqueur d'expédition». È stato osservato che un vino di Champagne conservato a temperatura ambiente al riparo dalla luce durante un anno, risulta arricchito 70 volte di più di tioli totali rispetto allo stesso prodotto conservato in cantina a 10-12 °C. I vini secchi devono anch'essi essere conservati a temperature fresche, poiché i pentosi (non fermentescibili dai lieviti) sono più reattivi degli esosi.

Tratto da: TRATTATO DI ENOLOGIA II di P. Ribéreau-Gayon ed altr.   Edagricole Editore 

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