Gli estratti secchi Merlot (UIM16PBEL), Viognier (UIM16PBEL) e Sangiovese (UIS15PAEA), ottenuti rispettivamente con i processi di produzione PB e PA, sono stati caratterizzati dal punto di vista chimico e fisico. Per le analisi si base, il contenuto in polifenoli totali e l’attività antiossidante, 1 g di ciascun estratto è stato sciolto in acqua ottenendo una soluzione al 10%. I risultati delle analisi del pH, acidità totale, zuccheri, polifenoli totali e attività antiossidante sono mostrati nella Tabella 20.
Tabella 20. pH, acidità totale, zuccheri, polifenoli totali e attività antiossidante degli estratti secchi Merlot, Viognier e Sangiovese
I dati sono riportati come la media ± la deviazione standard.
Gli estratti UIM16PBEL e UIV16PBEL mostravano un pH inferiore ed una concentrazioni di acidi titolabili maggiore rispetto all’estratto UIS15PAEA. Anche il contenuto in polifenoli totali degli estratti UIM16PBEL e UIV16PBEL era maggiore rispetto a quello misurato nell’estratto UIS15PAEA. L’attività antiossidante dell’estratto UIS15PAEA risultava superiore rispetto a quella determinata nell’estratto UIV16PBEL ed inferiore a quella relativa al campione UIM16PBEL. Tali differenze sono probabilmente imputabili alla specifica
composizione fenolica di ciascun estratto, ma anche al tipo di essiccamento a cui l’estratto liquido è stato sottoposto; il Merlot ed Il Viognier sono stati infatti sottoposti ad un processo di liofilizzazione con l’aggiunta di gomma arabica al 2%, mentre il Sangiovese è stato atomizzato con il 16% di gomma arabica.
Kuck & Noreña (2015) hanno studiato le caratteristiche chimico/fisiche di estratti secchi ottenuti dalla buccia di uve a bacca rossa, cultivar Bardo (Vitis lambrusca). Nello studio, gli Autori hanno confrontato le caratteristiche di estratti ottenuti attraverso liofilizzazione e atomizzazione utilizzando come agenti incapsulanti gomma arabica, polidestrine e gomma di guar a diverse combinazioni.
Il contenuto in polifenoli totali di un estratto liofilizzato con l’aggiunta di gomma arabica al 10% e di un estratto atomizzato con il 10% di gomma arabica aggiunta era rispettivamente pari a 22.61 mg/g e 25.06 mg/g. Tali risultati sono confrontabili con quelli ottenuti per l’estratto UIM16PBEL il cui contenuto in PFT era pari a 20.4 mg/g. L’attività antiossidante osservata da Kuck & Noreña (2015) sugli stessi estratti era rispettivamente pari a 58.20 µmol/g e 60.13 µmol/g, valore superiore rispetto a quelli riscontrati negli estratti da noi prodotti.
Anche nel loro lavoro, Kuck & Noreña (2015) osservarono una perdita significativa nel contenuto fenolico totale degli estratti secchi rispetto all’estratto liquido originale. Tali perdite potrebbero essere imputate al processo di essiccamento. Durante il processo di atomizzazione, l’esposizione alle elevate temperature e all’ossigeno potrebbe indurre reazioni di degradazione delle componenti fenoliche causandone una notevole perdita. La liofilizzazione prevede tre fasi principali: un essiccamento primario o sublimazione sottovuoto, un essiccamento secondario o evaporazione sotto vuoto e la rottura del vuoto, attraverso le quali l’estratto liquido viene ridotto in polvere. Durante questi passaggi possono verificarsi reazioni di degradazione dovute principalmente ai processi fisici dove viene indotto il passaggio di stato dell’estratto liquido (Kuck & Noreña, 2015). van Golde, van der Westelaken, Bouma e van de Wiel (2004) utilizzando un processo di essiccamento per ottenere
vini liofilizzati, osservarono una perdita del contenuto fenolico inziale pari al 70%. Nel caso del processo di atomizzazione, le microparticelle formatosi vanno in contro ad una rapida evaporazione dell’acqua, dovuta alle elevate temperature, provocando un rilascio delle componenti bioattive destinate all’incapsulamento e conseguentemente una loro perdita (Ramírez, Giraldo e Orrego, 2015).
I profili fenolici degli estratti secchi ottenuti da uve immature Merlot, Viognier e Sangiovese sono mostrati nella Figura 35. In tutti i campioni, gli acidi fenolici erano più concentrati rispetto alle altre classi fenoliche, in particolare gli estratti erano ricchi in acido ferulico, acido cutarico , acido fertarico e acido caftarico. L’estratto UIS15PAEA era più ricco in (-)-epicatechina, (+)-catechina e in procianidina B2 rispetto ai campioni UIM16PBEL e UIV16PBEL (Fig.35A). Per la classe dei flavonoli, la quercetina-3-O-glucuronide e la quercetina-3-O-esoside erano maggiormente presenti nel campione UIS15PAEA; l’estratto UIV16PBEL era più ricco in quercetina e in quercetina-3-O-esoside rispetto al campione UIM16PBEL, il quale mostrava una concentrazione di quercetina-3-O-glucuronide maggiore rispetto al UIV16PBEL. L’estratto UIM16PBEL era il più ricco in resveratrolo (Fig.35B).
Figura 35. Profilo degli acidi fenolici, flavanoli e procianidine (A), flavonoli e stilbeni (B) e glutatione (C) degli estratti UIM16PBEL, UIV16PBEL e UIS15PAEA. Le barre
rappresentano la deviazione standard.
Negli estratti era presente il glutatione sia sotto forma libera (GSH) che di acido 2- S-glutationil caftarico (GRP). Gli estratti secchi Merlot e Viognier mostravano una maggior concentrazione di glutatione libero rispetto all’estratto secco Sangiovese (Fig.35C).
L’estratto secco UIM16PBEL è stato sottoposto anche ad una caratterizzazione fisica che ha consentito di determinare i seguenti parametri: solubilità, umidità, attività dell’acqua a 25°C e igroscopicità. La solubilità dell’estratto era pari a 88.1 ± 1.2%. Kuck & Noreña (2016) hanno osservato valori di solubilità tra 86% e 88% in estratti fenolici ottenuti da buccia di uva, liofilizzati con gomma arabica, gomma di guar parzialmente idrolizzatae polidestrine come supporto. Il contenuto di umidità a 25°C era pari a 8.1 ± 0.3% e l’attività dell’acqua si attestava a 38.7 ± 0.1%. Kuck & Noreña (2016) hanno osservato valori di umidità simili in estratti secchi, sia liofilizzati che atomizzati, ottenuti dalla buccia di cultivar a bacca rossa (cv. Bordo, Vitis lambrusca). Gli Autori determinarono infatti un contenuto di umidità dal 7.65% all' 8.06%, rispettivamente nell’estratto liofilizzato con il 5% di gomma arabica e nell’estratto atomizzato con l’aggiunta del 10% di gomma arabica.
I dati di solubilità, umidità ed attività dell’acqua a 25°C ottenuti nel nostro studio, indicano una stabilità dell’estratto UIM16PBEL nei confronti delle reazioni di degradazione enzimatiche e non-enzimatiche.
Figura 36. Isoterma di adsorbimento dell’estratto secco a 25°C; dati sperimentali ( ); modello di Halsey ( - ).
L’isoterma di adsorbimento è stata ottenuta seguendo il modello di Halsey (Xiong, Narasimhan & Okos, 1992) :
𝑨𝒘 = 𝒆𝒙𝒑 − 𝑩
𝒏𝒔𝑨 (r
2 = 0.98) dove:
Aw = attività dell’acqua
ns (g acqua/g peso secco), A = 0.039 and B = 1.461.
L’estratto mostrava un comportamento simile all’isoterma di adsorbimento di una soluzione acquosa salina o di zuccheri semplici (Iglesias & Chirife, 1982). Dal grafico è possibile osservare che l’estratto mostrava un basso comportamento igroscopico fino al raggiungimento del volare di Aw pari a 0.80, mentre da Aw = 0.85 sembra essere molto igroscopico (Fig.36). Questo significa che, durante la conservazione, l’estratto deve essere ben protetto dall’ambiente allo scopo di evitare adsorbimento di acqua e conseguentemente un rapido incremento dell’attività dell’acqua che porterebbe ad un elevato rischio di degradazione chimica e biologica dell’estratto stesso.
Al fine di utilizzare gli estratti secchi come ingredienti ad elevato valore aggiunto per la funzionalizzazione di diverse matrici vegetali e per preservare la stabilità e le caratteristiche organolettiche dei vini, è stata valutata la loro stabilità nel tempo. La conservazione di tutti gli estratti essiccati ottenuti nelle diverse annate è avvenuta al riparo dalla luce e fonti di calore, a temperatura ambiente, in un essiccatore contenente silice. Durante la conservazione, la stabilità degli estratti è stata valutata in termini di polifenoli totali e attività antiossidante. Il contenuto fenolico totale e l’attività antiossidante degli estratti UIS15PAEA, UIM16PBEL, UIV16PBEL sono stati valutati per 9 mesi (Tab.21).
Tabella 21. Contenuto in polifenoli totali (PFT) e attività antiossidante degli estratti UIS15PAEA, UIM16PBEL, UIV16PBEL ad inizio (t0) e fine (t9) delle prove di conservabilità.
I dati sono rappresentati come la media ± la deviazione standard.
I risultati indicano che l’estratto UIM16PBEL manteneva il 100% ed il 99.4% del valore inziale della concentrazione fenolica e dell’attività antiossidante, rispettivamente.
Il contenuto in PFT e l’attività antiossidante dell’estratto UIV16PBEL dopo i 9 mesi di conservazione erano pari a 12.77 mg/g e 13.97 µmol TEAC/g mantenendo rispettivamente il 98.7% e il 87.04% del valore inziale dei PFT e dell’attività antiossidante.
L’estratto UIS15PAEA nel corso della conservazione ha perso il 45.59% dell’attività antiossidante e il 1.57% della concentrazione fenolica rispetto al valore iniziale.
Nelle condizioni precedentemente descritte, al riparo da fonti di calore e di luce, l’estratto secco che mostrava la migliore stabilità e conservabilità era l’UIM16PBEL.