L ’ENOLOGIA . U N IBRIDO SILICE /LEGNO PER IL CONTROLLO DELLE CONT AMINAZIONI MICROBICHE NEI V ASI VINARI
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Nuovi materiali
per l’enologia. Un ibrido
silice/legno per il controllo
delle contaminazioni
microbiche nei vasi vinari
R AFF AELE G UZZON , G IACOMO W IDMANN , D ANIELA bER TOLDI , T IZIANA N ARDIN , G IORGIO N ICOLINI , R O b ER TO L ARCHER
Il legno è un materiale che può vantare secoli di utilizzo nel settore enologico ed oggi ne ri- mane attuale l’impiego per la costruzione di vasi vinari deputati alla vinificazione e all’affina- mento dei vini. È noto che il legno è in grado di creare un ambiente in cui possono avvenire reazioni chimiche utili per la definizione della qualità del vino. Purtroppo il legno non pre- senta solo aspetti positivi ma anche criticità dovute alla porosità e alla scarsa inerzia agli attacchi biologici. Tali caratteristiche rendono i vasi vinari in legno soggetti a una rapida usu- ra dovuta sia alla perdita delle caratteristiche di interazione chimico fisica con il vino, sia al progredire di contaminazioni microbiche nel legno stesso.
Queste problematiche sono note da tempo e molte sono state le sperimentazioni, condot- te anche dagli autori di questa nota, volte a definire trattamenti di sanificazione efficaci contro i microrganismi alterativi ma rispettosi delle peculiarità del legno. Negli ultimi due an- ni abbiamo sperimentato un nuovo approccio tecnologico mirato ad una gestione innovativa dei processi microbiologici dei vasi vinari in le- gno intervenendo direttamente per modificare i punti deboli del legno, senza alterarne le pro- prietà positive.
Partendo da esperienze degli stessi autori circa l’immobilizzazione di microrganismi in polimeri ibridi silice/alginato, campioni di bar- riques sono stati trattati superficialmente con un derivato della silice, il metiltrietossisilano (MTES), mantenuto in fase gassosa mediante un’opportuna combinazione di parametri fisici
(fig. 1). Una volta a contatto con i campioni solidi il MTES si deposita sul legno formando un polimero organo-siliceo che ne ricopre la superficie. Il coating del legno già dopo 15 mi- nuti di trattamento con MTES ha, come primo effetto, una riduzione resa ben evidente dalle osservazioni condotte presso l’Università di Trento con microscopio elettronico a scansio- ne (fig. 2) della naturale porosità del legno, ot- tenendo una superficie più liscia ed uniforme. L’analisi elementare condotta mediante NMR allo stato solido ha permesso inoltre la carat- terizzazione del polimero siliceo descrivendo- ne la struttura che è risultata composta da un reticolo di gruppi silossanici legati tra di loro e ancorati alla superficie del legno mediante legami con i gruppi ossidrilici dei polisaccaridi complessi.
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Questo cambiamento fi sico della superfi cie del legno riduce uno dei principali punti de- boli del materiale, ovvero la naturale porosità. Tale trattamento sfavorisce la colonizzazione superfi ciale da parte di microrganismi e so- prattutto la loro penetrazione all’interno del materiale ponendoli al riparo dai trattamenti di sanifi cazione. Il polimero siliceo ha inoltre un carattere apolare, ovvero non interagisce con molecole cariche quali gli acidi organici del vino, ed il coating con MTES previene l’in- crostazione sulle superfi ci interne delle botti da parte dei sali dell’acido tartarico, uno dei principali ostacoli alla pulizia effi cace dei vasi vinari.
Riscontri confortanti rispetto al trattamen- to sono venuti dalle prove condotte presso i nostri laboratori su campioni di legno di bar-
Camera di trattamento
Acqua (90°C) Legno
Ingresso azoto
Uscita gas MTES
Dispensatori di MTES gassoso
Legno Legno
Soluzione di MTES
FIG. 1
FIG. 1 Schema del
dispositivo utilizzato per i trattamento dei campioni di legno di botte con silice in fase gassosa
FIG. 2 Osservazione al
microscopio elettronico a scansione della superfi cie dei campioni di legno prima e dopo il trattamento con silice in fase gassosa. è evidente la variazione della struttura superfi ciale del legno indotta dalla deposizione della silice
FIG. 2
Legno non trattato
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N UOVI MA TERIALI PER L ’ENOLOGIA . U N IBRIDO SILICE /LEGNO PER IL CONTROLLO DELLE CONT AMINAZIONI MICROBICHE NEI V ASI VINARIFEM > CENTRO TRASFERIMENTO TECNOLOGICO > RAPPORTO 2012 > LE RELAZIONI
riques trattati con MTES e sottoposti alla co- lonizzazione da parte di numerose specie di lieviti e batteri alterativi di origine enologica. Sui campioni non trattati è stato facile osser- vare la formazione di un micelio dovuto alla proliferazione di lieviti o batteri, spesso dotati di proprietà filmogene, ovvero della capacità di aderire a substrati solidi producendo strut- ture esocellulari. In figura 3 è evidente la for- mazione del biofilm su campioni di legno non trattato dovuta alla crescita di Brettanomyces
bruxellensis, uno dei lieviti alterativi più danno-
si. Al contrario, i campioni di legno rivestiti con MTES e posti in analoghe condizioni non han- no mostrato traccia di insediamento di conta- minazioni microbiche.
L’effetto protettivo del MTES si è rivelato mol- to evidente in particolare nelle prove di pulizia del legno mediante lavaggi con acqua calda. Nel caso del legno rivestito con silice, già solo mediante trattamenti di pulizia blandi e senza l’ausilio di getti ad alta pressione o senza pro- dotti chimici, è stato possibile eliminare più del 99% dei microrganismi depositati sulla super- ficie, mentre nel caso del legno non ricoperto questi non hanno sortito alcun effetto signifi- cativo sulla microflora.
Il trattamento proposto appare quindi in gra- do di formare un’efficace barriera contro la colonizzazione del legno da parte dei micror- ganismi, ma che ne è dello scambio chimico tra legno e vino, assolutamente necessario alla positiva maturazione di quest’ultimo?
FIG. 3
Legno non contaminato Legno contaminato da B. bruxellensis Legno trattato con MTES protetto da B. bruxellensis Sperimentazioni condotte su campioni di le- gno trattati con MTES e posti in immersione in vino per diverse settimane confermano come la membrana di MTES sia comunque dotata di una microporosità in grado di garantire la migrazione delle molecole. Il profilo dei fenoli semplici cedibili al vino dal contatto con le- gno non differisce in modo significativo tra quello ottenuto con legni trattati a diversi livelli di copertura con MTES rispetto a quello con legni naturali (fig. 4). Questa sperimentazione ci permette di concludere che il trattamento con silice non pare alterare i meccanismi di scambio tra legno-vino, essenziali per la ma-
FIG. 3 Test di contaminazione di campioni di legno con Brettanomyces/ Dekkera. Da Sinistra a destra: campione di legno prima della contaminazione; campione di legno non trattato con silice con evidente micelio; campione trattato con silice: il micelio non si è formato
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SiliCifiCATion of wood AdoPTed for wine ProduCTion uSing Pure SiliConAlkoxideS in gAS PhASe
The paper presents a new approach to microbial control inside wine barrels, covering wood with silica- based material in order to protect it from spoilage due to microorganism colonisation and avoiding the loss of the natural features of the wood. Wood from wine barrels was treated with methyltriethoxysilane in gas phase, leading to the deposition of a silica nanofilm on the surface. 29Si and 13C solid state
Nuclear Magnetic Resonance and Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive X-ray analysis observations showed the formation of a silica polymeric film on the wood samples, directly bonding with the wood constituents. Inductively Coupled Plasma - Mass Spectroscopy quantification of Si showed a direct correlation between the treatment time and silica deposition on the surface of the wood. The silica-coated wood counteracted colonisation by the main wine spoilage microorganisms, without altering the migration of wood phenols, which play a fundamental role in improving wine aged in barrels.
turazione di questa bevanda durante l’affina- mento in botte.
In conclusione, la soluzione proposta si pre- senta come una valida alternativa ai tradizio- nali metodi di gestione delle botti che non sono in grado di prevenire la contaminazione microbica.
I test di laboratorio hanno dimostrato come il trattamento con questo polimero stabile sia in grado di ridurre la naturale macro porosità del legno, proteggendolo dall’aggressione chimi- ca e microbiologica. D’altro canto, la struttura reticolare della membrana ottenuta dalla po- limerizzazione del MTES consente il mante- nimento di un adeguato scambio chimico tra legno e vino.
Tali interessanti prospettive sono state ricono- sciute anche all’estero: una tesi di laurea del corso di laurea triennale in Enologia e Viticol- tura, che aveva avuto come oggetto una parte significativa di questa sperimentazione, è sta- ta infatti insignita del premio “Gerd Erbsloeh Stiftung 2012”, volto a valorizzare le migliori applicazioni tecnologiche condotte in ambito enologico presso la prestigiosa Università te- desca di Geisenheim.
FIG. 4
FIG. 4 Profilo fenolico
di vini posti a contatto con campioni di legno a diverse intensità di trattamento con silice. Non si registrano differenze significative nei profili fenolici
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