La Micro-ossigenazione: principi teorici, modalità operative, influenza sulle caratteristiche compositive e sensoriale.

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1 La Micro-ossigenazione: principi teorici, modalità operative, influenza sulle caratteristiche compositive e sensoriale

2 Cisterne in acciaio o altri contenitori
Piccole quantità di O2 Vini rossi Cisterne in acciaio o altri contenitori Micro-ossigenazione Processo tecnologico Imita l’apporto di ossigeno osservato nei vini maturati in legno, in contrasto con le ampie dosi di ossigeno richieste durante i travasi Comporta l’ammorbimidimento dei tannini, la stabilizzazione del colore e la perdita degli aromi vegetali

3 Le barriques sono tradizionalmente usate per conservare i vini durante la maturazione (periodo di sviluppo tra la fermentazione e la bottiglia) Vantaggio: conferiscono anche altri benefici al vino, tra cui l’apporto di sentori aromatici complementari e di struttura che derivano da partizione chimica nel vino dal legno (Singleton 1994; Vivas 1996). Svantaggio: rappresentano un costo elevato, non solo relativamente al prezzo del contenitore “barrique”, con una vita media di tre anni, ma anche relativamente al lavoro richiesto per il mantenimento di tali contenitori (riempimento, travaso, colmatura, monitoraggio, pulizia e conservazione).

4 Range di dosaggio = 2 a 90 mg di O2 / litro/ mese
Viene introdotto ad una velocità uguale o inferiore a quella consumata dal vino, evitando un eccesso di ossigeno disciolto (Paul 2002b). O2 MO dipende significativamente dal controllo della velocità di esposizione all’O2 Un eccesso di ossigeno per lunghi tempi è determinante per le proprietà sensoriali e il futuro potenziale sviluppo di un vino, (Parish, Wollan et al. 2000; Cheynier, Atanasova et al. 2002; Paul 2002), Range di dosaggio = 2 a 90 mg di O2 / litro/ mese Differenza tra il trattamento pre- malolattica (20-90 mg di O2 / litro/ mese) e post-malolattica, (3-10 mg di O2 / litro/ mese)

5 Media 11.3 Varietà Velocità di dosaggio (mg/L/mese)
Dosaggio cumulativo di O2 (mg/L) Riferimenti Bibliografici Post FML ed aggiunta di SO2 Cabernet sauvignon 5-10 30 (McCord 2002) 1-5 3.5 (Otto 2002) Shiraz 1-3 7.9 0.5-2 13.1 2-5 11.1 2 2.2 (Laidlaw 2002) Media 11.3 Pre FML ed aggiunta di SO2 60 (Lemaire, Gilis et al. 2001) 60-90 Merlot 30-50 20-60 (Loch 2002) 30-60 (Mitchell 2002) Malbec 20-40 (Leislie 2006) 21.0

6 MO = processo fisico-chimico suddivisibile in tre subprocessi:
La distribuzione dell’O2 nel vino Il trasporto dell’O2 disciolto attraverso il volume del vino contenuto nelle vasche di maturazione Le reazioni chimiche che avvengono tra O2 e substrato ossidabile del vino Tutti questi subprocessi giocano un ruolo chiave nel successo del trattamento Distribuzione dell’ossigeno Regolazione del dosaggio dell’ossigeno Trasferimento di massa di ossigeno nel bulk Trasporto di massa dell’ossigeno Distribuzione dell’ossigeno disciolto (OD) attraverso la vasca Gradiente di ossigeno disciolto costante Consumo di ossigeno Ordine di reazione totale e velocità costante Effetto del substrato iniziale Effetto della disponibilità di ossigeno

7 Distinzione tra MO e travaso aerativo “SPARGING” di aria/ossigeno
Velocità di dosaggio controllata e monitorata strumentalmente L’equilibrio di solubilità dell’ossigeno (dall’aria) nel vino (12% v/v di EtOH) in condizioni standard (25 °C e 1 atm) è circa pari a 11 mg/L. Nella pratica, all’interno del mezzo non si raggiungeranno mai tali valori, comunque risulta importante determinare la velocità di trasferimento di massa all’interfase. Due metodi sono stati sviluppati: micro-bullage membrane polimeriche

8 tecnica più comunemente utilizzata per la MO commerciale
Micro-bullage tecnica più comunemente utilizzata per la MO commerciale Le bolle vengono sparse dal diffusore a micropori che viene sospeso nella parte bassa della vasca L’ossigeno viene disciolto dalle piccole bolle nel vino L’interfaccia di traferimento dell’ossigeno è determinata principalmente dalla distribuzione della dimensione delle bolle o dalla densità di area interfacciale (Mewes and Wiemann 2003)

9 Serbatoio m-O2 compressore bombola O2

10 Il traferimento di massa dell’ossigeno dalla fase dispersa (gas) alla fase continua (vino)
La forza che guida il flusso di soluto è il gradiente di concentrazione. Viene assunto che la concentrazione di O2 disciolto nel bulk del vino viene mantenuta a zero, per cui la concentrazione all’equilibrio all’interfaccia può essere calcolata utilizzando la legge di Henry CO2,w = concentrazione nel bulk dell’ossigeno disciolto del vino, KL = coefficiente di trasferimento di massa a = superficie di contatto tra la bolla ed il vino * = si riferisce alla concentrazione di O2 disciolta nel liquido a ridosso dell’interfaccia Dove P è la pressione parziale del gas e H è il coefficiente della legge di Henry.

11 Diametro della bolla = parametro chiave del trasferimento di massa
Velocità di dissoluzione dell’O2 dalla bolla al vino: influenzata dal coefficiente di trasferimento di massa (KL) e dall’area interfacciale specifica (a) Relazione tra la superficie interfacciale e la dimensione delle bolle: bolle più piccole hanno un più alto valore di a per un dato volume di fase liquida (Motarjemi and Jameson, 1978). D < 150 μm: comportamento come sfere solide (nulla circolazione del gas all’interno della bolla) e KL dipende dal diametro della bolla. 150 μm < D > 2 mm: incremento del KL 2 mm < D > 5 mm l’atmosfera interna permette di circolare debolmente a un coefficiente di massa più grande D > 5 mm: bolle con superficie interfacciale deformabile e il KL è difficile da predire

12 Ossigenazione con membrane polimeriche dense
Uso di tubi polimerici densi ossigeno–permeabili Svantaggio: necessità di avere un’altezza minima di vino al di sopra del diffusore perchè avvenga una completa dissoluzione dell’ossigeno. Vantaggio: l’apporto di O2 avviene in assenza di bolle con una conseguente diminuzione della perdita dei volatili (stripping). Le membrane (16 tubi) sono posizionate nel liquido e l’O2 passa attraverso un setto pressurizzato L’O2 viene absorbito dal polimero e trasportato dal lato gas al lato liquido per diffusione, a ridosso del lato liquido, avviene il desorbimento dell’O2.

13 ETANOLO Agente superficie-attivo in soluzioni acquose con effetto sulle proprità di trasporto totale (Kulkarni, Shah et al. 1987; Jamialahmadi and Mueller- Steinhagen 1992). Accumulo all’interfaccia della superficie delle bolle e conseguente diminuzione della tensione superficiale del liquido Piccole bolle sono affette da una grande superficie esposta e quindi una più grande superficie interfacciale All’aumentare della concentrazione di etanolo si ha una diminuzione della dimensione delle bolle (diminuzione del diametro) e anche del KL. Diminuisce anche l’indice di coalescenza per le bolle più piccole e la rottura di quelle più grandi ↓ del diametro e ↓ tensione superficiale = bolle più stabili (Jamialahmadi and Mueller-Steinhagen 1992)

14 SO2 MO prima e durante la fermentazione malolattica dipende dalla concentrazione del biossido di zolfo che può limitare la condensazione degli antociani con i tannini. Questa osservazione può essere relazionata a una bassa velocità di formazione di polimeri pigmentati da soluzioni modello di malvidin-3-glucoside e tannino in presenza di una alta concentrazione di SO2. Comunque il ruolo della SO2 durante la MO non è stato ampiamente valutato; La SO2 non reagisce direttamente con l’O2, alle condizioni del vino, ma riduce i polifenoli ossidati alla loro forma ridotta e rimuove il perossido.

15 Polifenoli = maggiori composti che contribuiscono all’astringenza nei prodotti naturali (Haslam 1998). Astringenza = sensazione tattile genericamente ben definita come secchezza, ruvidità e costrizione (Haslam 1998; Vidal, Francis et al. 2003); si pensa sia causata dal selettivo legame dei polifenoli con proteine ricche in prolina della saliva diminuendo l’effettiva lubrificazione all’interno della cavità orale. Descrittori di astringenza = “fine”, “ruvido”, “grezzo” (Vidal, Cheynier et al., 2002); funzione principalmente della lunghezza dei tannini (Vidal, Francis et al., 2003). Antociani e polimenri pigmentati non contribuiscono significativamente all’astringenza Etilflavanoli e proantocianidine sono direttamente correlate (Vidal, Francis et al., 2004). Ciò risulta significante in quanto potrebbe spiegare perchè la sintesi dei pigmenti polimerici, formati in competizione con i tannini, sia importante, non solo per la stabilità del colore, ma anche per la riduzione dell’intensità della percezione dell’astringenza.

16 O2 e POLIFENOLI FASE I: fase di strutturazione
La somministrazione dell'O2 nel vino avviene in due fasi successive: FASE I: fase di strutturazione prevede la condensazione tannini secchi con antociani liberi ancora presenti corrisponde al periodo che intercorre dalla fine della fermentazione alcolica sino alla fermentazione malolattica esclusa FASE II: fase di armonizzazione prevede un continuo ammorbidimento dei tannini e recupero della componente colloidale attraverso la riomogeneizzazione della feccia si riferisce al periodo successivo la fermentazione malolattica

17 Condensazione tannini secchi/ antociani liberi attraverso ponti etanale (acetaldeide) = ammorbidimento globale del vino e annullamento del gusto amaro e astringente del tannino, derivante soprattutto dai vinaccioli. Quantità O2 controllata sulla base di quella che è stata l'evoluzione del vino nella fase precedente. Prima dell'imbottigliamento: negativo gusto di ridotto, dovuto alla mancanza di apporti di O2 corretti nella prima fase (potere riducente elevato); odori sgradevoli dovuti ai trattamenti in vigna (composti sulfurei) con evoluzione di componenti aromatiche particolari e dal vitigno stesso (quest'ultima caratteristica negativa risulta di difficile risoluzione, se non con travasi all'aria con la conseguente eliminazione della feccia, operazione spesso dannosa in quanto gli apporti violenti di aria rendono definitivamente secchi i tannini, e talvolta vanno ad impoverire il vino della sua componente colloidale). Diversi parametri sono considerati per il dosaggio dell'O2 (ml/l/mese): caratteristiche del vitigno, trattamenti subiti, tipo di macerazione, patrimonio polifenolico, ecc..

18 Fase di strutturazione Fase di armonizzazione
La prima fase di micro-ossigenazione è caratterizzata da un incremento dell’intensità dei tannini sul palato e declino dell’intensità aromatica e complessità dei vini. La fine di questa fase è determinata da un’inversione di queste tendenze organolettiche. La durata di questa fase è 1÷6 mesi e dipende da: Contenuto fenolico iniziale del vino Tempo di micro-ossigenazione Quantità di ossigeno aggiunto Temperatura Livello di SO2 Estensione dell’areazione (Lemaire 1995) Caratterizzata da un incremento della morbidezza dei tannini e quindi incremento della complessità e della lunghezza del vino. Il punto finale ottimale del processo di micro-ossigenazione viene raggiunto quando il vino mostra il massimo di complessità e di morbidezza tannica possibile. La determinazione di tale punto finale è difficile da valutare. L’analisi sensoriale dei vini serve a percepire sottili differenze nelle caratteristiche degli stessi.

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20 ESEMPIO 1: Cabernet Sauvignon
Diraspo- pigiatura Macerazione a freddo (72 ore x 12 °C) Fermentazione Macerazione (15 gg.) Pressatura Travaso e filtrazione (0,45 µm) Enzimi pectolitici 30 mg/L SO2 15 mg/L Saccarosio 30 mg/L DAP 200 mg/L Lieviti selezionati 25 g/hL Movimentazione cappello ogni 12 ore Movimentazione cappello ogni 24 ore Trattamento Velocità di dosaggio (mg/L/mese) Pressione del diffusore (kPa) Controllo Trattamento 1 10 200 Trattamento 2 23 400 Trattamento 3 36 600 Fermentazione malolattica: 52 giorni dopo il trattamento di microssigenazione aggiungendo Oenococcus oeni a 18 °C (10 mg/L). Alla fine della fermentazione sono stati aggiunti 30 mg/L di SO2 Stuart Dykes (2007).The Effect of Oxygen Dosage Rate on the Chemical and Sensory Changes Occurring During Micro- oxygenation of New Zealand Red Wine. PhD Thesis. The University of Auckland, New Zeland.

21 ↑ [O2] ↑ IC ↑ [O2] ↑ A 520 nm ↑ [O2] ↑ Tinta

22 ESEMPIO 2: Cabernet Franc
Diraspo- pigiatura Macerazione a freddo (72 ore x 12 °C) Fermentazione (12 giorni) Macerazione a caldo (5 giorni) Pressatura Travaso dalla vasca alle barrique SO2 15 mg/L DAP 200 mg/L Lieviti selezionati 30 g/hL Movimentazione cappello ogni 12 ore Movimentazione cappello ogni 24 ore Decantazione Trattamento Ossigeno SO2 1 No 100 mg/L 2 3 Si 4 Stuart Dykes (2007).The Effect of Oxygen Dosage Rate on the Chemical and Sensory Changes Occurring During Micro- oxygenation of New Zealand Red Wine. PhD Thesis. The University of Auckland, New Zeland.

23 µO2

24 µO2

25 Si µOx SO2 combinata SO2 libera No µOx SO2 combinata SO2 libera

26 ESEMPIO 3: Analisi Sensoriale
Vini Descrittori MO Non-MO Intensità Colorante (CI) 5.7b 4.8a Viola (Vio) 4.8 4.5 Granato (Gr) 3.2 Arancione scuro (Or) 1.0 1.1 Intensità Olfattiva (OI) 4.6 Erbaceo (Herb) 1.7 4.9 Vegetale (Veg) 2.0a 2.6b Fruttato (Fruit) 2.9 Legnoso (Woody) 1.4 1.3 Solforico (SH2) 1.2 1.5 Etanale (Et) Sporco (Dirty) Ossidato (Oxi) Ridotto (Red) 1.5a 2.2b Grassezza (Fat) 3.7 Acidità (Ac) 3.8 Astringenza (Ast) 4.0b 3.6a Tannini Verdi (GT) 2.2 2.5 Tannini Duri (HT) 3.2b 2.6a Tannini Morbidi (ST) Tannini Secchi (DT) Equilibrio (Eq) Valore Globale (GV) 4.1 3.9 Valori con lettere differenti (a e b) indicano i valori statisticamente significativi (LSD test, α≤0.05) I anno II anno Varietà O2 Totale (mL/L) Tempo (gg) TPI Mencìa 28.0 18 68 - 30.5 23 72 Tinta de Toro 23.3 20 71 26.7 Tinta de Pais 30.0 60 Tempranillo 30 65 Tinto Fino M.L. González-Sanjosé, M. Ortega-Heras and S. Pérez-Magariño (2008). Microoxygenation Treatment and Sensory Properties of Young Red Wines Food Science and Technology International. 14: 123.

27 MO I MO II T I T II

28 Caratteristiche del vino
ESEMPIO 4: Sangiovese Caratteristiche del vino alcol % (v/v) 12.64 pH 3.24 Acidità Titolabile (g/L) 6.81 Acidità Volatile (g/L) 0.35 SO2 (mg/L) 50 Polifenoli Totali (mg/L ac. gallico eq.) 2164 Diraspatura e pigiatura Fermentazione con macerazione (7gg; 28 °C) Fermentazione malolattica spontanea Pressatura Travaso e filtrazione 50 mg/L SO2 Lieviti selezionati Vino Aggiustamento SO2 C = Controllo C+Chips = controllo + 2 g/L chips di rovere francese (10 x 2 x 2mm) a media tostatura C+Chips+μO2 = controllo +2 g/L chips di rovere francese (10 x 2 x 2mm) a media tostatura + MO (3mL/L/mese) C+Chips+fecce+μO2 = controllo +2 g/L chips di rovere francese (10 x 2 x 2mm) a media +90 mg/L di lieviti disidratati (Saccharomyces cerevisiae) + MO (9 mL/L/mese) Giuseppe Arfelli, Elisa Sartini, Claudia Corzani, Alessandra Fabiani (2010). Chips, lees and micro-oxygenation: influence on some flavours and sensory profile of a bottled red Sangiovese wine. European Food Research and Technology.

29 C+Chips+feccia+µO2

30 ESEMPIO 5: sensoriale Roberto Ferrarini Francesca Girardi Giotto Federico (DATA??????)