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Azoto prontamente assimilabile e gestione della nutrizione nella
fermentazione alcolica
Christian Scrinzi – Coordinamento enologico Gruppo Italiano Vini
Elaborazione dei dati a cura di Alessandra Biondi Bartolini
La gestione delle fermentazioni alcoliche e con essa della nutrizione azotata rientra in un quadro di gestione e
progettazione più ampio di tutti i processi produttivi, che parte dalla fase agricola, attraversa la valutazione della
materia prima e la scelta dei parametri analitici adatti a descriverla e arriva alla bottiglia, sintesi di un progetto
viticolo ed enologico che ha come fine un determinato obiettivo, espresso dal mercato, dalle esigenze date dalla
gestione dei costi di produzione, dalle attese del consumatore in termini di naturalità dei prodotti e non ultimi di
coerenza e rispetto dei territori e delle denominazioni nella quali ci troviamo a lavorare.
In questa relazione verranno presentati dapprima i punti di partenza e le valutazioni, che hanno portato il Gruppo
Italiano Vini ad avviare alcuni progetti di approfondimento sulle possibilità di gestione delle fermentazioni e in
particolare della nutrizione azotata dei lieviti.
La gestione della fermentazione alcolica
Nella gestione delle fermentazioni alcoliche l’enologo dispone di strumenti di tipo analitico e sensoriale che
consentono di valutare le caratteristiche delle materie prime e di scegliere gli strumenti tecnologici più adatti a
perseguire l’obiettivo enologico finale.
I punti critici che sarà necessario valutare nella gestione delle fermentazioni alcoliche sono:
microbiologici (relativi alla presenza di micro-flora spontanea o allo stato sanitario delle uve);
fisici, come la presenza di torbidi (NTU) o anche la stessa temperatura;
chimici (concentrazione in zuccheri, pH e contenuto in azoto prontamente assimilabile o APA).
Gli strumenti tecnologici a disposizione dell’enologo nella gestione della fermentazione alcolica sono:
• la scelta delle dosi e dei momenti di dosaggio della solforosa;
• la scelta e la correzione del livello di intorbidamento dei mosti (per i bianchi);
• la scelta del ceppo di lievito in relazione naturalmente anche alle altre condizioni tecnologiche scelte, come
la temperatura di fermentazione;
• e infine la scelta della strategia nutrizionale, che non rappresenta soltanto uno strumento di gestione dei
rischi collegati agli arresti di fermentazione.
L’azoto assimilabile
L’APA o azoto prontamente assimilabile, espresso in mg/l di azoto, quantifica i composti azotati direttamente e
facilmente assimilabili dal lievito ed è rappresentato dal contenuto in azoto inorganico sotto forma di ione
ammonio e azoto α-amminico, rappresentato dagli amminoacidi con l’esclusione della prolina, la quale viene
assimilata dal lievito soltanto in presenza di ossigeno molecolare e che pertanto, per quanto rappresenti
l’amminoacido più presente, viene esclusa dalla valutazione dell’azoto disponibile in fermentazione.
L’APA dei mosti è influenzato da fattori di natura climatica, pedologica e agronomica oltre che naturalmente dal
vitigno e dal portinnesto.
Gestire l’azoto prontamente assimilabile significa anzitutto stabilire un preciso protocollo di controllo del
contenuto in azoto, nelle sue diverse forme, su tutti i mosti e definire un precisa strategia nutrizionale, sulla base
1
della conoscenza dell’apporto dei nutrimenti azotati e di parametri adatti a valutare i fabbisogni dei lieviti in ogni
fase della fermentazione.
Attraverso una strategia di questo tipo si persegue il duplice scopo di evitare al lievito il rischio di carenze
azotate, che come è noto portano non soltanto a rischi di fermentazioni stentate o interrotte, ma anche a risultati
qualitativi scarsi e inferiori alle attese, e contemporaneamente quello di non incorrere in un eventuale eccesso di
nutrizione azotata, con vini ricchi in nutrienti utilizzabili dai micro-organismi contaminanti, possibile causa di
difetti organolettici e di produzione di composti dannosi per la salute del consumatore.
L’esperienza GIV nella gestione della nutrizione azotata
In questa seconda parte vedremo l’esperienza di GIV nel monitoraggio dell’azoto assimilabile sui mosti, l’uso
che si fa delle informazioni ricevute da quest’attività di controllo e le esperienze avviate nella ricerca di parametri
di processo utili a valutare l’andamento delle fermentazioni e lo stato nutrizionale del lievito.
Per tutte le cantine del Gruppo l’ APA viene valutato sui mosti al momento del primo riempimento delle vasche.
Il controllo viene svolto nei laboratori di controllo qualità come somma dell’azoto ammoniacale e dell’azoto α
amminico, determinati rispettivamente con metodo enzimatico e colorimetrico (metodo NOPA descritto da
Butzke nel 1998).
Nelle ultime stagioni di vendemmia è stato inserita la determinazione delle APA nelle calibrazioni su mosto (uva)
del sistema FTIR. Il metodo enzimatico e quello colorimetrico vengono utilizzati per la validazione di queste
letture.
A partire dal 2005 è stato inoltre avviato il monitoraggio di un “indice di APA” (valutazione non quantitativa),
valutato con il metodo FTIR anche nel corso delle prime fasi della fermentazione alcolica.
L’APA nei mosti delle regioni italiane
Le medie di ogni annata sono state
determinate su un totale di 765
mosti analizzati.
I mosti sono diversi per provenienza
e varietà.
300,00
250,00
200,00
2004
150,00
2005
2006
100,00
50,00
0,00
ammoniacale
350
APA
Fg. 2a: variabilità tra vitigni e uvaggi nell'annata 2005
ammoniacale
200
150
100
50
or
vi
na
Va
lp
ol
ic
el
la
Ba
rd
ol
in
o
Pi
no
tg
ri g
C
io
ha
rd
on
na
In
cr
y
.M
an
zo
ni
C
rn
et
ab
e
C
ng
i
ov
e
se
lo
t
M
er
Sa
oz
a
0
us
t
Mentre i valori medi delle annate
2004 e 2005 non si sono
differenziati in modo particolare tra
loro, nel 2006 abbiamo rilevato un
contenuto
medio
in
azoto
assimilabile
più
elevato.
La
differenza con i due anni precedenti
è legata soprattutto ad una
maggiore concentrazione in
azoto inorganico.
Analizzando i dati di APA di
due
annate,
elaborati
confrontando tra loro vitigni o
uvaggi diversi, è possibile
analizzare
quanto
la
componente varietale e quella
ambientale
influiscano
su
alfa amminico
150-240 mg/l di APA intervallo di fabbisogno minimo
250
C
mg/l azoto
300
amminico
2
So
av
e
Am
ar
on
e
mg/l azoto assimilabile
Fig. 1: azoto assimilabile nelle annate 2004-2005-2006
questo parametro. In alcuni
casi per esempio come per
500
il
Sangiovese
o
per
450
ammoniacale
alfa amminico
l’uvaggio
“Custoza”
il
400
350
contenuto medio di APA è
300
sempre tra i più bassi
250
dell’intera gamma, inferiore
200
anche ad un limite di
150
carenza
ipoteticamente
100
50
fissato a 150 mg/l. In altri
0
casi come per l’Incrocio
Manzoni
invece
le
concentrazioni
sono
costantemente situate nella
parte alta dell’intervallo. In
altri casi ancora infine, si osservano invece degli spostamenti sostanziali dei valori medi di APA delle stesse
varietà all’interno dell’intervallo tra un’annata e l‘altra, come è osservabile per esempio per i mosti di Soave nelle
annate 2005 e 2006, caratterizzate rispettivamente da un periodo di maturazione molto piovoso e al contrario da
un periodo iniziale fresco ma da un mese di settembre con temperature elevate.
Co
rv
in
a
Va
lpo
lic
el
la
Pi
no
tG
ri g
io
Lu
ga
na
In
cr
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lin
g
Co
rv
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e
Am
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Ch
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ar
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nn
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Ba
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M
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et
So
av
e
Ca
be
Cu
st
oz
a
Sa
ng
i
ov
es
e
mg/l azoto
Fig. 2b: variabilità tra vitigni e uvaggi nell'annata 2006
Cabernet
Verona
Cabernet
Verona
Cabernet
Garda
Cabernet
Siena
Cabernet
Siena
Cabernet
Maremma
Cabernet
Maremma
mg/l azoto assimilabile
Per alcuni vitigni è stato
possibile
analizzare
la
Fig. 3: Cabernet 2005-2006
variabilità
dell’azoto
300
alfa amminico
prontamente assimilabile data
250
dalla regione di provenienza e
200
ammoniacale
di conseguenza quello che
150
potremmo chiamare l’”effetto
100
terroir”.
50
Nei mosti di Cabernet per
0
esempio è evidente (fig. 3)
come in zone più asciutte
come la Maremma toscana o
caratterizzate da terreni poco
profondi come la zona del
2005
2006
2006
2005
2006
2005
2006
Chianti, l’APA risulti più basso
rispetto allo stesso parametro
misurato nei mosti provenienti da zone caratterizzate da clima più fresco e terreni più profondi come la zona del
Garda veronese e della Valpolicella (Verona).
Come dimostrato in numerosi studi il contenuto in azoto assimilabile decresce nel periodo di maturazione delle
uve. I controlli effettuati hanno consentito di confermare questo tipo di evoluzione: nel periodo di vendemmia per
esempio si assiste ad una diminuzione (in alcune varietà più evidente che in altre) dell’azoto assimilabile
presente nei mosti e in modo particolare della sua frazione ammoniacale (fig. 4).
Fig. 4: variazione dell'APA nel periodo di raccolta (Bardolino anno 2006)
400
350
m
g/l azoto
300
250
200
150
100
50
0
25-set
30-set
5-ott
10-ott
N Ammoniacale (mg/l)
N Alfa-Amminico (mg/l)
Lineare (APA (mg/l))
Lineare (N Alfa-Amminico (mg/l))
3
15-ott
20-ott
APA (mg/l)
Lineare (N Ammoniacale (mg/l))
La gestione della nutrizione azotata nelle fermentazioni alcoliche
L’andamento delle fermentazioni può essere descritto dalla curva di consumo degli zuccheri o meglio dalla curva
di velocità di consumo degli zuccheri (g/l di zuccheri consumati ogni giorno) che consente di evidenziare meglio i
punti tipici del processo (fig. 5).
Fig. 5: curve descrittive dell'andamento fermentativo: consumo
degli zuccheri e velocità di fermentazione
30
300
25
250
g/l zuccheri
velocità di fermentazione
15
150
10
100
g/l/zuccheri/giorno
20
200
zuccheri
5
50
I punti caratteristici di una fermentazione sono:
1- la velocità massima di fermentazione influenzata
dalla disponibilità di azoto iniziale (Sablayrolles,
1996)
2-l’ampiezza del picco di massima velocità che
descrive quanto un tasso sostenuto di consumo
degli zuccheri (e quindi una buona efficienza
fermentativa) venga mantenuto nel tempo.
3-la velocità di chiusura che dovrà essere quanto
più possibile elevata fino ai giorni immediatamente
precedenti al completo consumo degli zuccheri.
Questo si traduce, nell’analisi delle curve di
consumo degli zuccheri, in un angolo di chiusura
quanto più ampio possibile.
0
I protocolli di gestione delle fermentazioni alcoliche
delle cantine del Gruppo italiano Vini sono stati
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00
messi a punto con l’obiettivo di avere fermentazioni
giorni di ferm entazione
con avvio regolare e rapido, incrementi di velocità
non eccessivi soprattutto nelle fasi iniziali, seguiti da andamenti regolari caratterizzati da un tasso di consumo
degli zuccheri elevato e regolare nella fase centrale della fermentazione. L’ultimo obiettivo è quello di avere una
chiusura anch’essa regolare senza rallentamenti prolungati nel consumo degli ultimi grammi di zuccheri.
0
-5
La strategia di nutrizione applicata, rappresenta sicuramente uno degli strumenti più importanti finalizzati a
raggiungere i risultati fermentativi sopra descritti.
1. Nella prima fase, quella che sembra avere più influenza con il picco di velocità massima, non vengono
aggiunti nutrimenti azotati inorganici mentre nella reidratazione dei lieviti e nella preparazione del piede
de cuve si utilizzano prodotti che favoriscano l’assimilazione di fattori di crescita e sopravvivenza.
2. L’APA del mosto misurato al momento del riempimento della vasca viene corretto con l’aggiunta di
nutrimenti azotati soltanto dopo lo sviluppo di circa 3° alcolici (corrispondenti a circa ¼ della
fermentazione alcolica). L’intervento ha lo scopo di integrare l’APA iniziale fino al valore minimo di 150
mg/l.
3. Nella fase che va da ¼ fino a oltre la metà della fermentazione gli interventi di nutrizione azotata
vengono applicati solo nel caso in cui nella vasca si verifichi produzione di H2S (indice di uno stato di
carenza azotata) rilevato olfattivamente con controlli quotidiani.
Le curve di fermentazione sono state elaborate con lo scopo di creare uno storico aziendale.
Avendo verificato che in condizioni ripetibili, le curve hanno per lo più forma sovrapponibile, abbiamo ipotizzato
come possibile sviluppo dei nostri studi futuri, la creazione di un modello che consenta di elaborare delle
cosiddette “curve tipo” per ogni condizione di fermentazione e che possa essere utilizzato come strumento di
gestione dei processi fermentativi stessi.
4
Alcuni esempi
Fig. 6: Chardonnay, curve di velocità di fermentazione, ceppi di lievito diversi, temperatura 13-17 °C
40
PA06P022
g/l zuccheri/giorno
35
30
'PA06P020
25
PA06P002
20
15
10
5
-30,00
-25,00
-20,00
-15,00
-10,00
-5,00
0
0,00
'PA06P003
PA06P001
PA06P004
PA06P005
gg alla chiusura
Nota: le curve esprimono la velocità di fermentazione in g/l di zuccheri/giorno e sono state sovrapposte portando a zero il giorno di
chiusura (zuccheri< 3g/l)
La figura 6 rappresenta le curve della velocità di consumo degli zuccheri di alcune fermentazioni di Chardonnay
dell’annata 2006. Le curve sono state sovrapposte portando al punto zero in ascissa il giorno di chiusura delle
fermentazioni
Nelle curve si osserva un primo picco di velocità di fermentazione con velocità massima comunque contenuta
entro i 35 g/l/giorno. Nella fase che segue si vede come gli interventi di nutrizione consentano di mantenere
sostenuto il tasso di consumo degli zuccheri. Al termine della fermentazione (punto zero), fissata
convenzionalmente ad una concentrazione in zuccheri inferiore a 3 g/l, la velocità di fermentazione è superiore a
0 (tra i 3 e i 5 g/l/giorno) e di conseguenza essa andrà a zero soltanto con il completo consumo degli zuccheri.
Nel fascio di curve presentato è evidente come la curva in rosso si discosti dalla forma tipica che caratterizza le
altre e che tale anomalia sia evidente fin dalle prime fasi e si risolva in una maggiore durata complessiva della
fermentazione. In una futura ipotesi di utilizzo di un modello per la gestione delle fermentazioni il confronto di
una curva come questa con il suo “tipo” potrebbe consentire di individuare precocemente tale anomalia.
Fig. 7: Cabernet Franc Toscana
200
60
150
100
50
40
20
0
0
0
2
4
6
8
10
12
giorni di fermentazione
velocità di fermentazione
indice di APA
TEMPERATURA
30
°C
g/l/giorno
zuccheri
80
inocul
indice di APA
(FTIR)
250
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
5
L’indice di APA (metodo
FTIR) è stato valutato nel
corso della prima parte
delle
fermentazioni
alcoliche dei vini rossi
fermentati in Toscana, sui
quali si è applicata una
macerazione
prefermentativa a bassa
temperatura.
Nel grafico di figura 7 sono
riportate
le
curve
dell’indice di APA e della
velocità di fermentazione,
oltre
che,
in
corrispondenza
delle
frecce, i momenti di
aggiunta
di
nutrienti
azotati.
Si osserva che nel corso delle prime fasi, sebbene la velocità di fermentazione sia mantenuta bassa dalle basse
temperature, l’indice diminuisca drasticamente.
Alcune altre valutazioni, effettuate anche con metodi diversi, hanno confermato come effettivamente l’APA
diminuisca anche prima dell’avvio manifesto della fermentazione, per esempio durante le fasi prefermentative, e
che l’azoto ammoniacale rappresenti la forma che per prima scompare dai mosti.
Successivamente a questa prima fase di consumo le aggiunte di nutrienti azotati effettuate vengono rilevate
dall’indice di APA e contemporaneamente provocano un innalzamento della velocità di fermentazione. In
particolare si osserva, come ogni momento di accumulo sia seguito da un rapido consumo e come in seguito a
questo consumo, si assista ad un incremento della velocità di fermentazione.
Questo accade tuttavia soltanto nelle prime fasi: quando la velocità di fermentazione comincia a salire, le
aggiunte di nutrimenti azotati vengono evidentemente assimilate molto velocemente e l’indice di APA controllato
giornalmente non sembra, in questa fase, un parametro sufficientemente sensibile a valutare la successione
delle fasi di accumulo e assimilazione.
Conclusioni
Il lavoro presentato rappresenta l’esposizione dell’approccio che il Gruppo Italiano Vini ha nei confronti della
gestione delle fermentazioni e nell’utilizzo dei dati analitici.
Dalla valutazione e l’elaborazione delle informazioni raccolte razionalmente all’interno della banca dati aziendale
sono scaturite alcune necessità di approfondimento che hanno dato origine a progetti di sviluppo già avviati o
che verranno avviati nel prossimo futuro.
L’obiettivo generale è quello di disporre di strumenti analitici o gestionali sempre più affidabili e adatti per
condurre in modo razionale il processo fermentativo: la scelta di un “indice di stato nutrizionale” dei lieviti, la
valutazione dei limiti critici di sostanze azotate residue nei vini, la creazione di un modello per la gestione degli
andamenti fermentativi, la conoscenza della composizione dei nutrimenti utilizzati, dei momenti e dei dosaggi più
adatti al loro utilizzo, sono le tematiche che verranno affrontate e approfondite nei prossimi anni.
Elaborazione dei dati a cura di Alessandra Biondi Bartolini
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