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Approfondimento 29 ottobre b

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Information about Approfondimento 29 ottobre b
Business & Mgmt

Published on March 4, 2014

Author: centroriccagioia1

Source: slideshare.net

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TECNICHE PER LA COLTURA IN VITRO DI VITIS VINIFERA L. APPROFONDIMENTO TRATTO DA: Biotecnologia dei lieviti di interesse enologico per il miglioramento della qualità dei vini – MIRKO GOBBI INTRODUZIONE La concorrenza internazionale all’interno del mercato del vino, la domanda dei consumatori per tipologie di vino sempre nuove e le crescenti preoccupazioni riguardo agli aspetti salutistici della produzione del vino stanno generando nuove sfide per l’innovazione tecnologica nella fermentazione vinaria. Il flavour del vino viene definito come una percezione sensoriale che varia a livello soggettivo in relazione al contesto delle esperienze del consumatore e alla composizione chimica del prodotto. Le caratteristiche percettibili dei vini sono il risultato di complesse interazioni chimiche e sensoriali che sono difficilmente prevedibili a causa dell’influenza di molte variabili. Tuttavia la ricerca svolta su diversi fronti sta progressivamente cercando di capire il ruolo di queste influenze. La composizione chimica del vino sta alla base della risposta sensoriale del consumatore e viene determinata da molti fattori, i quali includono la varietà del vitigno, le condizioni geografiche e viticolturali delle uve utilizzate, l’ecologia dei microrganismi presenti sulle uve e di quelli che prendono parte al processo fermentativo e di affinamento-conservazione ed, infine, le tecniche di vinificazione. I microrganismi, infatti, giocano un ruolo rilevante nella determinazione della composizione chimica del vino: essi condizionano la qualità delle uve prima della raccolta e poi, durante la fermentazione, metabolizzano gli zuccheri e gli altri composti presenti nel mosto d’uva in etanolo, anidride carbonica e centinaia di altri prodotti secondari che sinergicamente contribuiscono a conferire originalità e peculiarità al carattere del vino. Lieviti, batteri e funghi filamentosi contribuiscono insieme all’ecologia microbica della produzione di vino e alla composizione chimica del vino stesso, sebbene i lieviti esercitino un’influenza predominante dovuta al loro ruolo nel condurre la fermentazione alcolica. Tra i molti fattori che influenzano l’ecologia microbica della produzione di vino, i più importanti sono rappresentati dalla composizione chimica del mosto d’uva e dalle metodiche di fermentazione. Fino agli anni ’80, il contributo dei lieviti alla produzione del vino era visto come un concetto relativamente semplicistico, in cui il mosto d’uva era essenzialmente soggetto ad una fermentazione alcolica naturale e spontanea che, nella maggior parte dei casi, era dominata dai ceppi del lievito S. cerevisiae. Sebbene molte altre specie di lievito erano note per trovarsi nel mosto e per partecipare alle prime fasi della

fermentazione, esse erano generalmente considerate di secondaria importanza e a volte persino contaminanti del processo di vinificazione, per cui indesiderabili. Negli ultimi 30 anni, le maggiori ricerche hanno mirato alla comprensione dell’ecologia, della biochimica, della fisiologia e della biologia molecolare dei lieviti coinvolti nella vinificazione e di come questi lieviti influiscano sulla chimica del vino, sulle proprietà sensoriali e sul gradimento del prodotto finale Ad oggi è noto come l’ecologia dei lieviti coinvolti nel processo fermentativo risulti essere molto più complessa di quella rappresentata dalla dominanza del ceppo di S. cerevisiae, autoctono o inoculato che sia, e come l’impronta metabolica dei lieviti sul carattere del vino sia molto diversa dalla semplice fermentazione degli zuccheri del mosto d’uva. Sulla base di questa maggiore conoscenza e comprensione, la fermentazione alcolica è oggi vista come un processo chiave, in cui i vinificatori possono modulare in modo creativo il carattere e la qualità del vino, attraverso una gestione ottimale del lievito, e al tempo stesso possono “modellare” strategicamente i vini in base ai cambiamenti di mercato. Di conseguenza, colture pure del lievito S. cerevisiae sono state isolate ed impiegate come colture starter per condurre le fermentazioni vinarie, in quanto è oggi pratica comune in vinificazione aggiungere anidride solforosa al mosto ed eseguire l’inoculo di colture starter selezionate in modo da eliminare o minimizzare l’influenza dei lieviti naturalmente presenti oltre al ceppo di S. cerevisiae inoculato. Con questa tecnologia i vinificatori hanno praticamente messo a punto un buon metodo di controllo del processo di vinificazione, eliminando il rischio insito nelle fermentazioni spontanee di andare incontro a processi incostanti e a possibili inconvenienti. Negli ultimi anni, però, c’è stata una crescente domanda per nuovi e migliori ceppi di lievito, che possano essere impiegati nella produzione di differenti tipologie di vini, caratterizzati da una forte distinzione stilistica, frutto di una maggiore complessità di aroma, gusto e struttura, rispetto ai prodotti ottenuti mediante inoculo di ceppi selezionati di S. cerevisiae che, viceversa, sarebbero responsabili di un “effetto appiattimento”. In questo contesto, è stato proposto l’impiego combinato di lieviti vinari nonSaccharomyces con ceppi di S. cerevisiae in fermentazioni multistarter controllate al fine di apportare i vantaggi delle fermentazioni spontanee, arricchendo la composizione chimica e sensoriale del vino e, al tempo stesso, di ridurre i rischi di fermentazioni interrotte, assicurando un regolare decorso fermentativo . Ecologia dei lieviti nella fermentazione vinaria Nell'ambito dei microrganismi che prendono parte al processo di vinificazione, i lieviti sicuramente occupano un ruolo di primaria importanza, tanto che qualcuno ha sostenuto che "i lieviti fanno il vino e i batteri lo affinano”. Una buona conoscenza delle specie di lievito che conducono la fermentazione alcolica e delle loro cinetiche di crescita durante tutto il processo sono i primi passi

essenziali nella comprensione di come i lieviti influiscano sulla qualità del vino e di come orientare la ricerca. È noto ormai da molto tempo che il mosto ottenuto dalle uve appena pigiate contenga una varietà di specie di lievito appartenenti ai generi Hanseniaspora, Pichia, Candida, Kluyveromyces, Metschnikowia e Saccharomyces. Occasionalmente possono essere presenti anche specie appartenenti ad altri generi come Zygosaccharomyces, Saccharomycodes, Torulaspora, Dekkera e Schizosaccharomyces. Questi lieviti provengono dalla microflora residente sulla bacca d’uva e dalle popolazioni microbiche che hanno colonizzato gli ambienti di cantina. È anche ben risaputo che molte di queste specie non-Saccharomyces (specialmente le specie dei generi Hanseniaspora, Pichia, Candida, e Metschnikowia) iniziano la fermentazione alcolica spontanea del mosto, ma sono molto presto sopraffatte e rimpiazzate dalla crescita di S. cerevisiae che domina le fasi intermedie e finali del processo – essendo molto spesso l’unica specie rinvenuta nel fermentato durante questi stadi. Sulla base di questi studi ecologici, S. cerevisiae e la specie affine S. bayanus sono considerati i lieviti di maggiore importanza per il processo fermentativo e, logicamente, sono diventate le specie intorno alle quali si è sviluppata la tecnologia delle colture starter. Soltanto dopo gli anni ’80 ricerche specifiche e più approfondite migliorarono la conoscenza riguardo la crescita quantitativa delle singole specie di lievito durante l’intero processo di fermentazione del mosto. Questi studi hanno mostrato che le specie non-Saccharomyces di solito raggiungono una concentrazione cellulare massima di 107 UFC/ml o più nelle prime fasi della fermentazione, prima di andare incontro a progressiva morte. Si poteva concludere, perciò, che questa quantità di biomassa fosse sufficiente ad influenzare la composizione chimica del vino e che il contributo di questi lieviti al carattere complessivo del prodotto fosse molto più significativo di quanto precedentemente creduto. In alcuni casi, come nelle fermentazioni condotte a basse temperature, molte specie di non-Saccharomyces non muoiono e rimangono ad alte concentrazioni insieme al S. cerevisiae fino alla fine della fermentazione. Inoltre, è stato dimostrato che questi lieviti non-Saccharomyces indigeni si sviluppino anche in fermentazioni di mosto d’uva nelle quali sono state inoculate colture starter di S. cerevisiae. Di conseguenza, le supposizioni generalmente accettate che le colture starter dovessero sopraffare la crescita dei lieviti non-Saccharomyces ed impedire il loro contributo al carattere del vino non erano più necessariamente valide. Molti studi in varie regioni vinicole del mondo hanno ora confermato il contributo importante che le specie di lievito non-Saccharomyces complessivamente apportano alle cinetiche di crescita del lievito, sia durante le fermentazioni spontanee che durante quelle inoculate con S. cerevisiae. Questa conclusione è anche supportata dai più recenti studi ecologici condotti con metodi molecolari coltura-indipendenti per le analisi dei LIEVITI.

Perciò l’influenza esercitata dai lieviti non-Saccharomyces sulle fermentazioni vinarie non può essere ignorata. Essi introducono nel processo un elemento di diversità ecologica che va al di là delle specie Saccharomyces in maniera tale da richiedere una specifica ricerca e comprensione, da una parte, per prevenire le eventuali conseguenze indesiderate che potrebbero causare e, dall’altra, per sfruttare al meglio i loro contributi vantaggiosi. Utilizzando tecniche molecolari che permettono la differenziazione di ceppi all’interno della singola specie sono state inoltre scoperte sofisticazioni ecologiche della fermentazione. All’interno di ciascuna specie c’è una crescita intrinseca ed in successione di differenti ceppi. Sono stati individuati, infatti, 10 o più ceppi geneticamente distinti di S. cerevisiae che intervengono in contemporanea o in successione nel corso di un’unica fermentazione. In molti casi i ceppi di S. cerevisiae inoculati come colture starter non sono stati capaci di competere con successo con i ceppi indigeni e, perciò, non hanno dominato la fermentazione come ci si aspettasse. Tali inconvenienti hanno evidenziato la necessità di comprenderne le cause al fine di poterli risolvere a livello pratico. L’evoluzione della diversità del ceppo di lievito durante l’intera fermentazione è stata descritta anche all’interno delle specie non-Saccharomyces (Schulz & Gafner, 1994; Povhe-Jemec et al., 2001). È tuttora accettato che le fermentazioni vinarie, sia spontanee che inoculate, siano ecologicamente complesse e non solo implichino la crescita di una successione di specie non-Saccharomyces e Saccharomyces, ma comportino anche lo sviluppo successivo di ceppi differenti all’interno di ciascuna specie. Tale complessità rappresenta un ostacolo a condurre fermentazioni controllate con particolari colture di lievito selezionate per impartire uno speciale carattere o stile al prodotto finale. In questi casi, perciò, dovrebbe essere inoculato un ceppo o una miscela di ceppi che dia garanzia di una crescita prevedibile e dominante. Molti fattori come la composizione del mosto d’uva, i pesticidi residui, l’aggiunta di anidride solforosa, la concentrazione dell’ossigeno disciolto, l’accumulo di etanolo e la temperatura influenzano le cinetiche di crescita del lievito durante le fermentazioni vinarie, ma si conosce ancora poco su come questi fattori possano influenzare la dominanza e la successione delle singole specie e dei singoli ceppi all’interno dell’intera popolazione. Generalmente si considera che lo sviluppo in successione dei ceppi e delle specie durante tutta la fermentazione sia fortemente determinato dalla loro differente suscettibilità alle crescenti concentrazioni di etanolo. Le specie di lievito non- Saccharomyces, infatti, muoiono precocemente durante il processo poiché sono più sensibili all’etanolo rispetto al S. cerevisiae. Comunque, ci sono sempre più studi che riportano di specie di Hanseniaspora, Candida e Kluyveromyces, isolate in ambito vinario, che presentano tolleranze all’etanolo simili a quelle del S. cerevisiae. In aggiunta all’etanolo, anche altri fattori come la temperatura di fermentazione, la quantità di ossigeno disciolto, le tossine killer, le molecole “quorum-sensing” e le influenze della densità cellulare sono conosciuti per

influenzare l’interazione competitiva tra le specie e i tra i ceppi di lievito nel corso delle fermentazioni vinarie. Saccharomyces cerevisiae is a species of yeast. It is perhaps the most useful yeast, having been instrumental to winemaking, baking, and brewing since ancient times. It is believed that it was originally isolated from the skin of grapes (one can see the yeast as a component of the thin white film on the skins of some dark-color fruits such as plums; it exists among the waxes of the cuticle). It is one of the most intensively studied eukaryotic model organisms in molecular and cell biology, much like Escherichia coli as the model bacterium. It is the microorganism behind the most common type of fermentation. S. cerevisiae cells are round to ovoid, 5– 10 micrometres in diameter. It reproduces by a division process known as budding. Many proteins important in human biology were first discovered by studying their homologs in yeast; these proteins include cell cycle proteins, signaling proteins, and protein-processing enzymes. Saccharomyces cerevisiae is currently the only yeast cell that is known to have Berkeley bodies present, which are involved in particular secretory pathways. Antibodies against S. cerevisiae are found in 60–70% of patients with Crohn's disease and 10–15% of patients with ulcerative colitis (and 8% of healthy controls).

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