La Micro-ossigenazione:
principi teorici, modalità operative,
influenza sulle caratteristiche
compositive e sensoriale
Micro-ossigenazione
Piccole
quantità di O2
Vini rossi
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
Cisterne in acciaio o
altri contenitori
Comporta l’ammorbimidimento
dei tannini, la stabilizzazione
del colore e la perdita degli
aromi vegetali
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).
Viene introdotto ad una velocità
uguale o inferiore a quella
consumata dal vino, evitando un
eccesso di ossigeno disciolto
(Paul 2002b).
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
MO dipende
significativamente dal
controllo della velocità
di esposizione all’O2
Differenza tra il trattamento
pre- malolattica (20-90 mg di O2 / litro/
mese) e post-malolattica, (3-10 mg di O2 /
litro/ mese)
Varietà
Post FML ed aggiunta di SO2
Cabernet sauvignon
Cabernet sauvignon
Shiraz
Shiraz
Cabernet sauvignon
Cabernet sauvignon
Velocità di
Dosaggio
dosaggio cumulativo di
(mg/L/mese) O2 (mg/L)
5-10
1-5
1-3
0.5-2
2-5
2
30
3.5
7.9
13.1
11.1
2.2
Media
11.3
Pre FML ed aggiunta di SO2
Cabernet sauvignon
60
Cabernet sauvignon
60-90
Merlot
30-50
Cabernet sauvignon
20-60
Merlot
30-60
Shiraz
20-60
Cabernet sauvignon
20-60
Cabernet sauvignon
20-60
Malbec
30-60
Cabernet sauvignon
20-40
Media
Riferimenti Bibliografici
(McCord 2002)
(Otto 2002)
(Otto 2002)
(Otto 2002)
(Otto 2002)
(Laidlaw 2002)
(Lemaire, Gilis et al. 2001)
(Lemaire, Gilis et al. 2001)
(Otto 2002)
(Loch 2002)
(Loch 2002)
(Loch 2002)
(Loch 2002)
(Mitchell 2002)
(Mitchell 2002)
(Leislie 2006)
21.0
MO = processo fisico-chimico suddivisibile in tre subprocessi:
I)
II)
III)
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
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:
1. micro-bullage
2. membrane polimeriche
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)
compressore
Serbatoio
m-O2
bombola O2
Il traferimento di massa dell’ossigeno dalla fase
dispersa (gas) alla fase continua (vino)
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
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
Dove P è la pressione parziale del gas
e H è il coefficiente della legge di
Henry.
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
Ossigenazione con membrane
polimeriche dense
•Uso di tubi
polimerici
ossigeno–permeabili
densi
• 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.
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)
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.
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.
O2 e POLIFENOLI
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



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..
Fase di strutturazione
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
o Tempo di micro-ossigenazione
o Quantità di ossigeno aggiunto
o Temperatura
o Livello di SO2
o Estensione dell’areazione
(Lemaire 1995)
o
Fase di armonizzazione
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.
ESEMPIO 1: Cabernet Sauvignon
Trattamento
Controllo
Trattamento 1
Trattamento 2
Trattamento 3
Velocità di Pressione del
dosaggio
diffusore
(mg/L/mese)
(kPa)
0
10
23
36
0
200
400
600
Diraspo- pigiatura
Enzimi pectolitici
30 mg/L
SO2
15 mg/L
Macerazione a freddo
(72 ore x 12 °C)
Saccarosio 30 mg/L
Lieviti selezionati
25 g/hL
Movimentazione
Fermentazione
cappello ogni 12
malolattica: 52 giorni
ore
dopo il trattamento di
microssigenazione
Movimentazione
aggiungendo Oenococcus
cappello ogni 24
oeni a 18 °C (10 mg/L).
ore
Alla fine della
fermentazione sono stati
aggiunti 30 mg/L di SO2
DAP 200 mg/L
Fermentazione
Macerazione
(15 gg.)
Pressatura
Travaso e filtrazione
(0,45 µm)
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.
ESEMPIO 2: Cabernet Franc
Diraspo- pigiatura
Trattamento
Ossigeno
SO2
1
2
3
4
No
No
Si
Si
100 mg/L
No
100 mg/L
No
SO2
15 mg/L
Macerazione a freddo
(72 ore x 12 °C)
Lieviti selezionati
30 g/hL
Movimentazione
cappello ogni 12
ore
Movimentazione
cappello ogni 24
ore
DAP 200 mg/L
Fermentazione
(12 giorni)
Macerazione a caldo
(5 giorni)
Pressatura
Decantazione
Travaso dalla vasca alle
barrique
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.
µO2
µO2
Si µOx
SO2 combinata
SO2 libera
No µOx
SO2 combinata
SO2 libera
ESEMPIO 3: Analisi Sensoriale
I anno
O2
Temp
Varietà
TPI
Totale
o (gg)
(mL/L)
Mencìa
28.0
18
68
Mencìa
28.0
18
68
Tinta de Toro 23.3
20
71
Tinta de Pais 30.0
20
60
Tempranillo
30.0
20
60
Tinto Fino
-
Vini
II anno
O2
Tempo
Totale
(gg)
(mL/L)
30.5
23
26.7
20
30.5
23
30
20
30.5
23
TPI
72
72
60
65
72
Descrittori
MO
Non-MO
Intensità Colorante (CI)
Viola (Vio)
Granato (Gr)
Arancione scuro (Or)
Intensità Olfattiva (OI)
Erbaceo (Herb)
Vegetale (Veg)
Fruttato (Fruit)
Legnoso (Woody)
Solforico (SH2)
Etanale (Et)
Sporco (Dirty)
Ossidato (Oxi)
Ridotto (Red)
Grassezza (Fat)
Acidità (Ac)
Astringenza (Ast)
Tannini Verdi (GT)
Tannini Duri (HT)
Tannini Morbidi (ST)
Tannini Secchi (DT)
Equilibrio (Eq)
Valore Globale (GV)
5.7b
4.8
3.2
1.0
4.6
1.7
2.0a
3.2
1.4
1.2
1.2
1.2
1.2
1.5a
3.7
3.7
4.0b
2.2
3.2b
1.2
1.0
3.8
4.1
4.8a
4.5
3.2
1.1
4.5
4.9
2.6b
2.9
1.3
1.5
1.1
1.2
1.0
2.2b
3.7
3.8
3.6a
2.5
2.6a
1.3
1.0
3.7
3.9
Valori con lettere differenti (a e b) indicano i valori statisticamente
significativi (LSD test, α≤0.05)
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.
MO I
MO II
TI
T II
ESEMPIO 4: Sangiovese
Caratteristiche del vino
alcol % (v/v)
pH
Acidità Titolabile (g/L)
Acidità Volatile (g/L)
SO2 (mg/L)
Polifenoli Totali (mg/L ac. gallico eq.)
Diraspatura e pigiatura
12.64
3.24
6.81
0.35
50
2164
50 mg/L SO2
Lieviti selezionati
1. C = Controllo
2. C+Chips = controllo + 2 g/L chips di rovere
francese (10 x 2 x 2mm) a media tostatura
3. C+Chips+μO2 = controllo +2 g/L chips di
rovere francese (10 x 2 x 2mm) a media
tostatura + MO (3mL/L/mese)
4. 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)
Fermentazione con
macerazione
(7gg; 28 °C)
Fermentazione malolattica
spontanea
Pressatura
Travaso e filtrazione
Aggiustamento SO2
Vino
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.
C+Chips+feccia+µO2
ESEMPIO 5: sensoriale
Variazione Intensità colorante nel tempo
Variazione Densità Ottica a 620 nm
1,8
14,5
TQ
O2
1,7
14
DO 620 nm
Intensità colorante
15
13,5
13
12,5
1,6
1,5
1,4
12
1,3
11,5
1,2
11
1
2
3
Mesi
4
5
1
2
Mesi
3
4
Roberto Ferrarini Francesca Girardi Giotto Federico (DATA??????)
5