Analisi chimiche, enologiche e strumentali - Appunti COMPLETI di analisi chimiche, enologiche e strumentali presi al computer in classe - pagine 41

Analisi chimiche, enologiche e strumentali

Prof. Susana Rio Segade merda

Questo corso è molto legato a quello del professore Gerbi.

L’esame è composto di 5 domande delle quali 2 sono di calcoli che vedremo in laboratorio.

L’iscrizione deve essere fatta attraverso ESSE3, altrimenti non si dà l’esame.

Per il Laboratorio: devo portare calcolatrice, tavola periodica, camice ed essere in orario.

14 ottobre 2019

Qualsiasi determinazione analitico-sperimentale comporta un certo errore dato dal metodo, dall’esecuzione operatore e dall’efficienza della strumentazione.

Ogni strumentazione ha un minuscolo errore, le pipette, ad esempio, possono avere un piccolo errore e così anche la restante strumentazione.

Attrezzatura di laboratorio

Buretta: è molto importante saperne fare la lettura.

Dove c’è il rubinetto si possono formare delle bolle che vanno tolte prima di fare qualunque misurazione aprendo e chiudendo velocemente.

Per fare la misura prima si deve portare a zero oppure si segna il valore di partenza.

Per effettuare una misura quanto più precisa bisogna porsi fisicamente sullo stesso piano del livello raggiunto. In tal posizione si deve controllare a che punto arrivi il menisco. Quel punto è la nostra misura.

Il matraccio da 100 mL non verserà mai 100 mL esatti perché rimane qualche goccia dentro, devo usare la pipetta per essere più preciso.

Per il peso ci sono due tipologie di bilancia in funzione dell’esattezza che mi serve.

• La bilancia analitica arriva anche alla 4 /5 decimale di precisione.
• La bilancia di precisione normale è aperta e arriva fino alla 2 cifra decimale.

Gli esercizi saranno foto dal quaderno di Simone. Devo studiarmi che cos’è la Valenza.

Fattore di diluizione = volume iniziale/volume finale.

15 ottobre 2019

L’acqua più utilizzata è la deionizzata: acqua che passa per una resina di scambio che trattiene cationi ed anioni.

L’acqua del rubinetto è utilizzata solo per lavare.

L’acqua distillata è meglio ancora perché viene prima trasformata in vapore e poi condensata e tutte le impurità sono eliminate.

La ultrapura passa attraverso ad una resina di scambio più forte della deionizzata e dopo di solito c’è un trattamento con lampada UV per eliminare qualche microrganismo.

Noi in LAB non è detto utilizzeremo di solito l’acqua ultrapura, ma dipende da cosa si dovrà fare.

In particolare per le analisi più semplici si usa la deionizzata.

Il metodo analitico

• Definizione del problema.
• Trasformare il problema in uno scopo.
• Scelta del metodo: per prima cosa devo sapere che parametro devo determinare, devo sapere anche l’ordine di grandezza per scegliere un metodo che abbia la sensibilità corretta.
• Ci sono una decina di variabili attraverso le quali sceglierò il metodo.
• Campionamento rappresentativo: devo capire se i dati che ottengo sono rappresentativi per quello che ho in cantina: è molto importante che il campione sia molto adeguato.
• Reattivi utilizzati: quali, quanti e come si preparano.
• Modalità operativa: conoscere bene il metodo.
• Espressione dei risultati e relazione: fondamentale essere precisi.

Tecniche classiche

Usate per volumetria e gravimetria.

Tecniche strumentali

Cromatografiche, elettrochimiche, spettroscopiche e ottiche.

Valutazione analitica della qualità dell’uva

• Stato fitosanitario: se l’uva arriva ammuffita ad esempio può incidere sugli enzimi e sull’acidità.
• Concentrazione zuccherina, acidità totale e rapporto tra gli acidi malato e tartrato.
• Maturità cellulare dell’acino: influisce in particolare sulla buccia e sul rilascio di determinati composti.
• Concentrazione dei composti aromatici e la loro composizione.
• Rapporto buccia/mosto perché in dipendenza della dimensione degli acini ho una maggiore o minore concentrazione di composti aromatici e fenolici.
• Concentrazione dei composti fenolici, ma anche la loro estraibilità.

Composizione dell’uva

Uva.

• Acino: 93-97%.
• Buccia: 8-20%. Nella buccia più ci avviciniamo alla polpa più le cellule sono grosse e hanno le pareti meno spesse. Non a caso di norma queste ultime rilasciano già degli antociani nella polpa, polpa colorata. Contiene composti fenolici ed aromatici; è formata da 5-10 strati cellulari con spessore dipendente da varietà e annata. Più è spessa più l’estraibilità è minore.

Nella buccia si trovano:

• Acidi, in particolare citrato.
• Composti fenolici.
• Antocianine che si trovano all’interno dei vacuoli nell’ipoderma.
• Proantocianidine che sono le più astringenti e si trovano nell’ipoderma nei vacuoli o legate alla parete cellulare dunque sono più difficilmente estraibili perché se dal vacuolo sono rilasciati anche senza la presenza di alcol, quelle legate alla parete richiedono più tempo.
• Acidi idrossibenzoici e idrossicinnamici.
• Flavonoli: nelle epidermide.
• Composti aromatici e precursori d’aroma.

Vinaccioli: 0-6%. Si trovano di norma tra 0 e 4, ma dipende dalla varietà.

Si trovano all’interno:

• Carboidrati.
• Oli.
• Composti azotati.
• Minerali.
• Composti fenolici 5-8% con flavonoli ad alto impatto tannini e rappresentano il 60-70% dei composti estraibili.

Essendo molto astringenti è molto importante che questi semi siano maturi perché altrimenti ne liberano troppi. Il peso del vinacciolo cresce per un certo periodo, ma poi si alleggerisce perché lignifica dall’invaiatura in poi.

Il tenore dei composti fenolici diminuisce, ma aumento il grado di polimerizzazione diminuendo (?) l’astringenza.

Sono stati fatti degli indici a scala di colori per valutare in che fase di maturazione si trovino i semi, 12 fasi.

Questi indici sono varietà-dipendenti.

I composti fenolici sono stati osservati nell’epidermide, nel tegumento esterno, la maggior parte, e nel tegumento interno.

Per esaminare bisogna avere vinaccioli puliti dalla polpa, influisce molto, con della carta, ma facendo così eliminiamo l’epidermide e favoriamo l’estrazione; pertanto nel metodo analitico dobbiamo fare attenzione alla pulizia del vinacciolo.

No aromi.

Mosto: 75-85%. Nella polpa si trovano gli zuccheri, rapporto fru/glu quasi 1, ma anche gli acidi più abbondanti, qualche composto fenolico antociani e idrossicinnamici, cationi K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, azoto NH⁴⁺, aa e proteine e composti aromatici.

• Raspo: 3-7%.

Modalità di campionamento e rappresentatività del campione

Il campione deve essere rappresentativo: tanti acini, almeno 400-500 acini.

Dove li prendo? Da diverse parti del grappolo, ma anche della pianta, ma anche dei filari!

Devono essere presi con pedicello per avere l’acino integro trasportato in sacchetti di nylon.

Modalità di conservazione dell’uva

Al massimo 24 ore a 12-15 gradi, a temperature maggiori si può avere una disidratazione con conseguente variazione delle concentrazioni e degradazione di alcuni composti.

No a temperature troppo basse perché altrimenti si può avere la precipitazione di acido tartarico e degli idrossicinnamicoiltartarici.

Non vanno aggiunti anti-fermentativi perché salificano gli acidi.

Modalità di preparazione del campione

Prima di tutto avviene l’ammostamento accurato e completo per poi procedere alla filtrazione su carta, alla centrifugazione 400 rpm per 5-15 min.

Modalità di conservazione del mosto

Più complicato perché non deve partire la fermentazione.

Si procede con una pastorizzazione a 72 °C per 30 minuti partendo da acqua fredda, poi si impiega la testata termica e si mette in barattoli immersi.

Valutazione della maturità tecnologica

• Valutazione degli zuccheri che tendono ad aumentare.
• Valutazione dell’acidità totale, che tende a diminuire, e del rapporto tra i diversi acidi: il malato diminuisce molto di più perché viene respirato.
• Valutazione del pH che tende ad aumentare.

Evoluzione dei polifenoli

I tannini dei vinaccioli sono accumulati presto e sono massimi all’invaiatura per poi decrescere lentamente.

Gli antociani sono nulli all’invaiatura e aumentano fino alla maturazione per poi scendere.

I tannini delle bucce, meno astringenti, crescono fin dopo la maturazione, per poi diminuire più tardi ancora.

Evoluzione dei composti aromatici

Ci sono tanti tipi diversi di composti volatili.

È molto difficile determinare quando abbiamo la maturità aromatica.

Coincide con il massimo accumulo di aromi nella bacca e con la riduzione degli aromi erbacei.

Questa maturità di norma avviene un po’ prima della tecnologica.

Classificazione densimetrica degli acini

Gli acini devono essere integri con il pedicello.

Si preparano 10 soluzioni di cloruro di sodio con concentrazione da 100 a 190 g/L con scarti di 10 g/L tra le soluzioni.

Si mette un acino in una vaschetta con soluzione e si fa flottare.

Gli acini stanno a galla se la densità è inferiore a quella della soluzione, mentre è maggiore se scendono.

Gli acini classificati sono lavati e asciugati con carta.

Dopo di che vengono presi tutti e sistemati nella soluzione salina con concentrazione inferiore, solo quelli sopra ovviamente.

In questo modo riesco a classificare tutti gli acini in base alla densità.

Più l’acino è maturo più è “denso”.

Qual è lo scopo?

Si fa perché la densità degli acini è fortemente correlata alla concentrazione zuccherina.

C’è un macchinario che fa galleggiare gli acini meno densi in modo da poterli eliminare o separare per una qualità minore.

16 ottobre 2019

Effetto della dimensione sulla componente volatile

Si è studiato che una dimensione “media” degli acini è quella che contiene più composti volatili. Questo è positivo in quanto la maggior parte degli acini sono di queste dimensioni e quindi sarò ricco di componenti volatili.

Separazione degli acini in base alla posizione nel grappolo

Perché dividere in due o più parti i grappoli? Serve perché di norma in punta i grappoli sono più acidi, mentre nelle ali sono più basici e dolci.

Quindi le punte sono utilizzate magari per fare basi spumanti, mentre le ali sono magari usati per vino da invecchiamento perché con più polifenoli.

Determinazione analitica degli zuccheri

Oggi vedremo i metodi più classici.

Ci sono dei metodi fisici come la densimetria o la rifrattometria, i più rapidi, ma ce ne sono anche chimici redox, enzimatici kit D-glucosio/fruttosio e sono i più precisi e permette la determinazione di tutti gli zuccheri, cromatografici HPLC e rapidi FT-IR metodo del FOSS.

Metodi fisici a 20 °C

Si basano sulla densità relativa, molto influente la temperatura.

È relativa rispetto all’acqua, infatti si parla di densità 20/20 tra la massa di un certo volume di un liquido a 20 °C e la massa dell’acqua alla stessa temperatura.

La densimetria ha un vantaggio: è molto semplice, costa poco, 20 £, ma abbiamo bisogno di almeno 250 mL per avere una misura affidabile.

Ci sono diverse scale:

• Babo: Brix x 0,85, in questo caso è % in peso degli zuccheri nel mosto. Si fa per 0,85 perché non considera tutti i solidi solubili, ma solo gli zuccheri, che di norma sono l’85%. Per passare alla %m/V, la più utile, si usa la formula di Miconi: °B + 0,3 °B -3.
• Baumè: scala tra 0, densità H₂O, e 66, solforico concentrato. Il valore va poi tramutato in %m/V di zuccheri: Z(%) = (Bè x 2) - 3; Bè x 1,8 = Brix.
• Brix: percentuale in peso, m/m, dei solidi solubili nel mosto.
• Oechslè: scala compresa tra 50, d=1,050, e 130, d=1,130, %m/V di Z = (Oè/4) - 3.

Bisogna sempre valutare la temperatura di tara, di solito 15 °C.

Eventualmente devono essere aggiunti 0,05 gradi densimetrici in più per ogni grado in più. Non vale per Oe.

La Picnometria deve avvenire a temperatura costante.

Bisogna fare tre determinazioni: tara del picnometro, massa del picnometro con acqua a 20 °C e la massa del picnometro con il liquido testa 20 °C.

Si deve conoscere anche il volume del picnometro a 20 °C.

Il volume del picnometro è: V = m / δ = m p+w - mp / δw.

È molto importante avere una bilancia di precisione. Densità dell’acqua = 0.99 g/ml.

Densità dell’acqua = 0.99 g/ml.

Uso del mostimetro

• Su mosto di uva fresca.
• Su mosti di uso in fermentazione per monitorarne il percorso, tuttavia ci sono alcol e CO₂ che influiscono.

Esistono delle tabelle tra le varie scale densimetriche.

Titolo alcolometrico volumico potenziale

TAVp (%v/v) = zuccheri (%m/V) x 0,6 per uva fresca.

TAVp + alcol già sviluppato per uva in fermentazione.

Rifrattometria

Determinazione della densità attraverso il fenomeno della rifrazione: variazione dell’angolo.

Più aumenta l’angolo più aumenta la densità.

Di solito la scala è il Brix, ma un po’ diversa del densimetro, la scala va da 0 a 30 Brix, le misure sotto il 15 sono rare.

In questo caso la presenza dell’alcol influisce tantissimo pertanto si usa solo per mosti non fermentati.

Metodi chimici

Se i metodi fisici sono approssimativi, questi sono più precisi.

Il più usato è il metodo di Fehling che fino a qualche anno fa era ufficiale dell’OIV, ora non più perché non è semplicissimo.

Si basa su una reazione di ossidoriduzione che permette la determinazione di zuccheri riducenti.

Sia glucosio che fruttosio hanno un gruppo chetonico libero.

Questo gruppo è quello che partecipa alla reazione di ossidoriduzione.

Si forma un prodotto con un gruppo -COOH.

Per questa reazione ho bisogno di rame ed un ambiente alcalino.

Carbonile → carbossile.

Ione rameico → ossido rameoso ridotto → il Cu₂O precipita ed è rosso.

Inoltre deve esserci anche un riscaldamento continuo durante la reazione.

Preparazione del campione

La reazione avviene se la concentrazione degli zuccheri è tra 0,5 e 1% m/V di zuccheri.

Di norma si hanno 200 g per L quindi in % sarebbe 20 g x 100 mL.

Quindi bisogna diluire parecchio.

Se io ho 100 mL di mosto e devo fare 25 diluizioni devo prenderne 4.

Faccio 25 diluizioni perché parto da una densità del 20% e devo arrivare tra 0.5 e 1.

Per prendere i 4 mL uso una pipetta e li metto in un matraccio da 100 mL.

Può essere fatto anche su mosto in fermentazione.

Bisogna inoltre eliminare le eventuali sostanze interferenti prima dell’analisi.

Queste possono interferire nella reazione Redox e anche per il punto di vista del colore.

Per fare questo si utilizza il carbone decolorante: si prende un imbuto e si mette nel filtro a pieghe attraverso il quale si fa passare il mosto → elimina solo polifenoli.

In alternativa vi è la defecazione che si basa sul piombo e toglie polifenoli, pectine, aldeidi chetoni e altro.

La soluzione defecante è a base di 300 g/L di acetato basico di piombo e se ne mette una goccia per ogni mL di mosto per 10 min.

In seguito si usa una soluzione spiombante a base di fosfato bisodico, 7-14 mL, per 10 min.

Poi si porta a volume con acqua e si filtra con filtro a pieghe.

Il liquido di Fehling

In una beuta:

• 5 mL di un reattivo chiamato Fehling A → CuSO₄ prendibili con pipetta come anche quello sotto.
• 5 mL di reattivo Fehling B → tartrato di sodio e potassio chiamato sale di Seignette in ambiente alcalino.

Ambiente alcalino → Cu(OH)₂.

Noi abbiamo ioni Cu²⁺ + 2OH^- + calore → CuO che precipita e non si hanno più ioni e la reazione non avviene.

Il tartrato serve a tenere gli ioni in soluzione.

2T-(COO^-) + Cu²⁺ → complesso CuT₂ che tiene gli ioni in soluzione per formazione di una reazione in equilibrio. Una parte degli ioni rimangono nel tartrato, quelli a sx invece non precipitano perché sono in concentrazioni molto basse.

Dopo gli ioni a sx formano l’idrossido e poi l’ossido col caldo e però precipita con la forma ridotta del Cu⁺. Questa forma si forma durante l’ossidoriduzione.

Cu⁺ → CuOH + calore → CuO.

Cu⁺.