La calamita naturale contro i metalli pesanti: nuovi mezzi biologici per l’elaborazione dei vini in modo naturale

La chitina e i suoi derivati fanno parte dei biopolimeri più rappresentati sulla Terra dopo la cellulosa. Vengono prodotte più di 1011 tonnellate di questi polimeri all'anno! I derivati di chitina sono polisaccaridi naturali che possono avere essenzialmente due origini: la prima animale (prodotti dagli animali inferiori come insetti e crostacei) e l’altra fungina.

Le applicazioni in enologia

L'impiego dei derivati della chitina in enologia è recente (autorizzazione UE all’impiego del gennaio 2011) e, per evitare ogni rischio di allergenicità, l'OIV raccomanda i derivati di chitina di origine fungina come unica fonte di approvvigionamento. La struttura dei derivati ​​di chitina è d’altronde molto simile a quella della cellulosa, come dimostrato nella Figura 1. Il chitosano, per esempio, è costituito principalmente da unità di glucosammine (unità deacetilate della chitina) e unità di N-acetil-D-glucosammina (unità acetilate). La differenza essenziale tra cellulosa e chitosano risiede sostanzialmente nella presenza di un gruppo amminico (-NH₂) in posizione -2 del glucosio al posto del gruppo idrossile presente sulla cellulosa. È questa modifica funzionale (sostituzione di -OH con -NH₂) che conferisce ai derivati di ​​chitina le loro proprietà uniche e ne permette l’utilizzo in diversi ambiti dell’enologia. Troviamo quindi il chitosano in applicazioni quali la flottazione, come alternativa ai mezzi di solito usati contro i fenomeni di ossidazione (caseina, PVPP, ...) o come strumento biologico per bloccare la proliferazione di Brettanomyces.

D'altra parte, la bibliografia fornisce utili ragguagli sulle proprietà chelanti dei derivati di chitina nei confronti dei metalli; tuttavia, molti esperimenti sono stati eseguiti in mezzo acquoso e pochi nel vino (soli, i lavori di Bornet riferiscono di prove su alcuni metalli). Più recentemente, in Perdomini-IOC ci siamo dunque interessati alle proprietà chelanti dei derivati di chitina nei confronti di alcuni elementi, come i sali di metalli pesanti Pb e Cd, i sali di due metalli di transizione Fe e Cu e l’alluminio. Abbiamo continuato su questa strada per i motivi in seguito elencati. L'alluminio è descritto come un neurotossico nel senso lato del termine (blocco della scarica neuronale, implicazioni nella malattia di Alzheimer, effetti sul comportamento). I sali di piombo e cadmio sono noti per avere effetti dannosi cronici sui reni o il fegato. In diversi paesi, vengono imposti limiti massimi per il ferro e questo elemento, come pure il rame, sono ben noti come catalizzatori di ossidazione nei vini. Il ferrocianuro di potassio e il fitato di calcio sono i trattamenti tradizionali utilizzati per eliminare alcuni degli elementi sopra citati. Tuttavia, l'uso di questi prodotti è regolamentato. Ad esempio, in Italia, l’utilizzo del ferrocianuro di potassio è soggetto a notifica preventiva alle autorità governative e il trattamento deve essere effettuato sotto il controllo di un enologo. In questo contesto, i chitosani fungini derivati dal micelio di Aspergillus niger sono promettenti alternative a tali metodi di trattamento tradizionali.

Qualche esempio di chelazione di metalli da parte dei derivati di chitina

Chelazione su mosto In questo esempio, il prodotto utilizzato è un preparato contenente del chitosano e un derivato di lievito (Qi-Trapping). Questo prodotto viene aggiunto nel mosto (Pinot Nero pigiato per una vinificazione in bianco) al momento della sfecciatura. L'esperimento è stato condotto su scala di laboratorio. Il mosto è stato volontariamente integrato con 5 mg/L di Fe (sotto forma di cloruro ferrico) e il collaggio è stato effettuato dopo l'aggiunta del preparato per la durata di una notte a 13° C. La foto qui sotto mostra un effetto decolorante (peraltro noto) dovuto ai derivati di chitina. La torbidità riflette anche un effetto chiarificante efficace rispetto ai testimoni (1 e 1bis) non sottoposti al trattamento. Tutti i risultati sono riportati nella Tabella 1, dove si nota - oltre a questo effetto decolorante - una chelazione efficace del preparato nei confronti del ferro, e questo nonostante la presenza di colloidi del mosto che potrebbero costituire un freno all’efficacia del prodotto verso i metalli. La riduzione di ferro in questo mosto depone a favore di una resistenza potenziale di quest’ultimo nei confronti dei fenomeni ossidativi.

Chelazione su vino Sono state condotte molte prove su vino con Qi-Trapping. A titolo d’esempio, il lavoro che segue mostra il potere chelante dei derivati di chitina su alcuni metalli pesanti su scala di laboratorio e nelle prove su scala industriale. Il primo test (Tabella 2) mostra l'attività sui tre metalli Pb, Cd, e Al in un vino bianco con un pH vicino a 4. Questo risultato è ottenuto dopo un giorno di trattamento. In questo particolare esempio, si nota una riduzione del 15% per il cadmio, del 35% per l’alluminio e dell’85% per il piombo. La riduzione è in funzione della quantità di prodotto utilizzata, ma senza dubbio altri parametri possono influenzare l'intrappolamento di questi elementi. Così come viene riportato che è la combinazione dei gruppi amminici (-NH₂) e idrossile (-OH) che rende conto di questa attività di chelazione. In altre parole, si può pensare che questa attività possa essere variabile in funzione del pH e della forza ionica dei vini. Nell'ultimo esempio (Tabella 3), condotto su scala industriale su vini bianchi particolarmente contaminati (naturalmente) da ferro, si nota una buona attività del preparato a base di chitosano a dosi di 2 x 30 o 50 g/hL. In totale, e al termine di questi trattamenti effettuati su 3 giorni, la riduzione di ferro su questi vini varia dal 70 all'80%.  

Conclusioni

Questi risultati fanno del chitosano fungino, polimero naturale e anallergico, una nuova soluzione per la lotta contro la contaminazione dei mosti o dei vini da parte dei metalli pesanti e da quelli implicati nelle reazioni di ossido-riduzione. Rappresenta un'eccellente alternativa rispetto ai trattamenti convenzionali. Articolo a cura di:  Bertrand Robillard, Olivier Pillet, Noémie Delavigne IOC Institut Oenologique de Champagne, ZI de Mardeuil - Route de Cumières, B.P - 51201 Épernay, Francia Roberta Bellini, Mirko Soave Perdomini-IOC, Via Salvo D’Acquisto 2, 37060 San Martino Buon Albergo (VR), Italia Si ringrazia il gruppo Kitozyme per le utili discussioni.

Bibliografia

1 G. Crini et al., 2009., Chitine et chitosane. Du biopolymère à l’application. Ed Presses Univ. Franche-Comté, pp 239. 2 N. Delavigne et al., 2014. Les dérivés de chitine comme nouvelle génération d’adjuvant de flottation. Revue des Œnologues, avril. 3 M. Cassien et al. Electron spin resonance and HPLC evidence for the metal ions inactivating properties of chitosan as a natural antioxidant in a model wine system. Accepted for IVAS 2015 (Trento, It.) 4 D. Ferreira et al., 2013. The antimicrobial action of chitosan against the wine spoilage yeast Brettanomyces/Dekkera. J. of Chitin and Chitosan Sci., 1, 1-16. 5 A.Bornet, 2006. Utilisation de nouveaux auxilliaires technologiques en œnologie, Ph.D. thesis., pp225.