Antociani - ZyXEL NSA210

TECNICHE DI ESTRAZIONE
SELETTIVA DI ANTOCIANI
DALLE BUCCE D’UVA DI TIPO
MERLOT
A cura di
Andrea Rabufetti 4H e Marco Servalli 4G
Lavoro di maturità in chimica
Anno scolastico 2004-2005
2005
Liceo Cantonale di Lugano 2, Savosa

L’IDEA
Nell’ultimo ventennio
sono state esaltate le
proprietà salutari
legate ad un consumo
regolare e moderato
di vino soprattutto
rosso.
L’esigenza dei
produttori di vino
merlot del Ticino di
origine controllata
(Marchio Viti), di
ottenere per
quest’ultimo ultimo un colore
più intenso.

Le proprietà salutari
derivano dai pigmenti
delle bucce d’uva: gli
antociani.
La colorazione del
vino è data dagli
stessi antociani
durante il processo di
vinificazione.
Dopo il processo di vinificazione, le bucce
rimangono ancora molto colorate e contengono
perciò ancora numerosi antociani.
Estraendo i pigmenti dalle bucce
provenienti dalla vinificazione si
potrebbe poi reinserirli nel vino.

DUPLICE VANTAGGIO
Proprietà antiossidanti del vino
incrementate
Colorazione del vino incrementata

PROBLEMATICA
Estrarre in modo selettivo i pigmenti dalle bucce d’uva;
Per legge i pigmenti estratti possono essere inseriti solo
nel vino proveniente dallo stesso lotto delle bucce dalle
quali è avvenuta l’estrazione;
Non bisogna alterare le caratteristiche del vino dopo
l’inserimento dell’estratto;
Una pratica del genere non è stata finora mai applicata;
Per cui deve essere conforme alla Ordinanza sulle
derrate alimentari;

OBIETTIVI DELLA RICERCA
1. Trovare una tecnica adeguata di estrazione
selettiva e possibilmente totale degli antociani
rimasti nelle bucce d’uva.
2. Tutto questo evitando di compromettere la
naturalezza dell’estratto.
3. Rendere utilizzabili l’estratto, a livello
artigianale e industriale, per migliorare il colore
e le proprietà salutari del vino rosso ottenuto
dalla stessa materia prima che ha generato le
bucce residue.

VINO E SALUTE
Le proprietà salutari del vino derivano dall’uva con
cui viene prodotto
Le sostanze più salutari contenute nell’uva e quindi nel vino
sono i polifenoli, della cui categoria fanno parte i flavonoidi,
che si suddividono in:
-Antociani
-Antocianine
-Antocianidine
-Proantocianidine
-Tannini

VINO E SALUTE
I polifenoli sono sostanze antiossidanti:
captano e neutralizzano sostanze ossidanti e radicali
liberi (OH°, O2-, H2O2)
Prevengono o per lo meno riducono il rischio di
malattie cardiovascolari e possono contenere
l’incidenza di malattie croniche, quali il cancro,
l’arteriosclerosi, il diabete, l’invecchiamento, le
degenerazioni articolari e del tessuto connettivo.

VINO E SALUTE
Per questo si consiglia un consumo moderato e
regolare di vino durante i pasti (2-3 bicchieri), in
quanto efficiente veicolo di antiossidanti,
L’abuso di alcol genera per contro uno
stress ossidativo con elevata produzione di
radicali, per questo non sempre il vino viene
visto di buon occhio: ci sono altri alimenti
come il tè e le cipolle che contengono
quantità di polifenoli molto maggiori.

POLIFENOLI NEL VINO
COLORE
nei vini rossi
- antociani 200 – 500 mg/l ed in parte tannini
nei vini bianchi
- leucoantociani e tannini 15 – 20 mg/l
- a volte clorofilla
GUSTO
astringenza (tanninI)
- nei vini rossi 1- 3 g
- nei vini bianchi 20 – 50 mg
Per quanto riguarda gli antociani:
-il vino rosso ne contiene una quantità 20 volte superiore al vino bianco;
-non possiedono né gusto né profumo, agiscono quindi esclusivamente sul colore!

CHIMICA DEGLI ANTOCIANI
Antociani
Pigmenti azzurri, rossi o violetti che si
trovano nei fiori e nelle bucce d’uva (dal
greco antos = fiore e cianos = azzurro).
Sono chimicamente legati a zuccheri e
hanno la caratteristica di cambiare
colore e struttura molecolare secondo il
pH i cui sono immersi. Possiedono
proprietà antiossidanti e sono
fondamentali per l’alimentazione
umana.
HO
OH
O +
R' 3
OH
R' 5
O
PG
Formula di struttura di un antociano

STATO DELL’ARTE
L’estrazione massiccia e selettiva di antociani (enocianina), avviene tuttora a
livello industriale con l’ausilio di anidride solforosa: si può schematizzare un
procedimento di estrazione dell’enocianina nelle seguenti fasi:
Macerazione delle vinacce in SO2;
Riposo e defecazione;
Concentrazione con recupero o meno dell’alcole.
Secondo questo metodo un’estrazione con resa soddisfacente è
possibile solo da uve che sono particolarmente ricche di enocianina e
altri antociani, da considerarsi però estranee alle uve Merlot.
La legislazione svizzera non permette l’aggiunta e l’utilizzo di
estratti da uve estranee.
Un’estrazione industriale richiede quantità di uva elevate,
che sicuramente i piccoli produttori di vino non avrebbero a
disposizione.

METODO DI LAVORO
L’importanza della ricerca in letteratura
Risparmio di tempo e possibilità di avere basi
e spunti per il lavoro
Il metodo scientifico
-Ipotesi
-Verifica in modo sperimentale
-Risultati
-Conclusioni
Il lavoro segue una logica consequenziale e
lineare, basandosi su dati sperimentali

SVILUPPO DEL LAVORO
Step
1. Indagine preliminare sulla
solubilizzazione degli
antociani
2. Verifica della estraibilità
mediante metanolo
3. Prova di estrazione
mediante bagno a
ultrasuoni
4. Prove di estrazione con
CO 2 supercritica e
aggiunta di SO 2
Obiettivo
Ottenere informazioni
sulla solubilità degli
antociani in vari solventi
Verificare la capacità di
estrazione del metanolo
Verificare se gli ultrasuoni
possiedono proprietà
ausiliario-estrattive
Verificare il potere estrattivo
della SO 2 in fase
supercritica

1. INDAGINE PRELIMINARE SULLA
SOLUBILIZZAZIONE DEGLI
ANTOCIANI
L’importanza della fermentazione
Le bucce d’uva prima di essere sottoposte
ad estrazione, vanno fermentate!
Zuccheri liberi
Alcol etilico
Gli zuccheri liberi ostacolano le estrazioni !

LA POLARITÀ
ATOMO
Nucleo + Elettroni
Idrogeno
Ossigeno
TRA DUE ATOMI
ABBASTANZA VICINI
- -
Gli elettroni si spostano
parzialmente verso l’atomo
più elettronegativo
+ +
SI FORMA UN LEGAME
Acqua (H2O)
La carica negativa non è
uniforme sulla molecola !

SOLUBILITÀ
IL SIMILE SCIOGLIE IL SIMILE
POLARE con POLARE, APOLARE con APOLARE
PROCEDIMENTO
Campioni di bucce fermentate vengono messi a contatto
con solventi a polarità diversa.
RISULTATI E CONCLUSIONI
Gli antociani sono molecole piuttosto polari:
Il metanolo (alcol metilico) si è rivelato il solvente migliore:
anche se è tossico si può eliminare facilmente con una
distillazione.

2. VERIFICA DELL’ESTRAIBILITÀ
MEDIANTE METANOLO
Estrazione Soxhlet
PROCEDIMENTO
Bucce fermentate vengono sottoposte ad
estrazione Soxhlet con metanolo.
RISULTATI
Le bucce sono poco decolorate, in
compenso l’estratto ha tonalità molto
intense.

Concentrazione dell’estratto
PROCEDIMENTO
L’estratto del Soxhlet viene sottoposto a
distillazione per far evaporare tutto il
metanolo.
Degustazione
RISULTATI
Si ottiene un concentrato solido di natura pastosa e
colorazione marrone scura (tipico degli antociani).
Tuttavia la consistente massa ottenuta non convince.
PROCEDIMENTO
Un campione di estratto concentrato viene degustato.
RISULTATI
Il campione presenta un gusto amaro e astringente tipico dei
tannini.

Analisi cromatografica
PROCEDIMENTO
Un campione di estratto viene sciolto in metanolo e poi
depositato sulla piastra cromatografica che viene immersa
nell’eluente. In seguito si analizza sotto raggi UV.
RISULTATI
L’analisi cromatografica rileva una debolissima
concentrazione di antociani nell’estratto rispetto a
quanto mostrato nel protocollo in letteratura.
Risultati ottenuti e protocollo a confronto

Prove di solubilità e colorazione in vino
PROCEDIMENTO
L’estratto viene sciolto in una soluzione di etanolo al 10% a pH3
e in seguito in vino ottenuto dalla fermentazione delle bucce
d’uva. Si osserva poi la colorazione di quest’ultimo.
RISULTATI
L’estratto presenta una pessima solubilità nella
soluzione di etanolo al 10% a pH, inoltre la
colorazione è pessima: verde marcio.
La solubilità in vino sembra migliorare.
Comunque la colorazione prodotta è
deludente: dopo aver allungato con 20
ml di acqua la miscela vino-estratto
(provetta centrale), si nota che questa
risulta più chiara rispetto al vino stesso
(provetta di destra).

CONCLUSIONI
Il metanolo non si è dimostrato per niente selettivo ed efficace.
Durante l’estrazione porta con sé numerose sostanze
estranee come i tannini, antiossidanti che deturpano però il
gusto del vino.
OCCORRE CAMBIARE TECNICA DI
ESTRAZIONE !!!

3. PROVA DI ESTRAZIONE
MEDIANTE BAGNO A ULTRASUONI
È appurato che gli ultrasuoni abbiano
proprietà ausiliario-estrattive.
Agiscono sulla membrana delle cellule (in questo
caso delle bucce d’uva) rompendola.
I pigmenti riescono ad uscire più facilmente dalla cellula!

Il bagno ad ultrasuoni
PROCEDIMENTO
Un campione di uva fermentata viene
fatto macerare in metanolo in un bagno
ad ultrasuoni; altri due campioni vengono
invece fatti macerare semplicemente in
acqua e metanolo. Alla fine del processo
vengono confrontate le soluzioni ottenute
e la colorazione delle bucce d’uva.
RISULTATI
Il risultato dell’acqua (bicchiere a sinistra) è deludente e
conferma le sue scarse proprietà estrattive verso gli antociani.
Non si nota alcuna differenza tra la
macerazione in metanolo semplice e
la macerazione in metanolo con
ultrasuoni (centrale e destro).

CONCLUSIONI
Gli ultrasuoni non hanno dimostrato proprietà ausiliarioestrattive
sulle bucce d’uva.
Non ci sono differenze tra una macerazione semplice ed una
macerazione supportata da un bagno ad ultrasuoni.
OCCORRE CAMBIARE TECNICA DI
ESTRAZIONE !!!

4. PROVE DI ESTRAZIONE CON CO 2
SUPERCRITICA E AGGIUNTA DI SO 2
Verifica dell’azione decolorante e solvente dell’SO 2
PROCEDIMENTO
Campioni di uva fermentata vengono fatti macerare in acido
solforoso H 2 SO 3 (soluzione di SO 2 al 6%).
RISULTATI
Strepitoso: l’anidride solforosa ha un effetto decolorante e
estrattivo notevole verso gli antociani. Un’analisi dell’estratto
(cromatografia, prova di solubilità, di degustazione e di colore)
conferma ulteriormente i risultati. L’estratto contiene di sicuro
Antociani e in discreta quantità.

L’azione dell’acido solforoso (ultimo bicchiere), rispetto alle
precedenti estrazioni: acqua (primo), metanolo (secondo) e
metanolo con ultrasuoni (terzo).
Le bucce presentano un’ottima decolorazione.
La soluzione risulta chiara per l’effetto
candeggiante dell’SO 2 . In seguito a
concentrazione, l’estratto (a destra)
si scurisce.

FLUIDI SUPERCRITICI
Se un vapore viene tenuto ad una pressione sufficientemente
elevata, esso passa allo stato liquido (liquefazione). Questo è
possibile se esso si trova sotto la sua temperatura critica.
Si crea una situazione di equilibrio tra la fase liquida e la fase
aeriforme (es. gas accendini).
Se la pressione viene aumentata oltre la pressione critica e la
temperatura oltre la temperatura critica si passa ad una
situazione in cui non esiste più né la fase liquida né quella di
vapore, ma una sola fase densa.
Questa fase fluida possiede una densità simile a quella del
liquido e una viscosità simile a quella del gas.

Un gas denso è in grado di:
-diffondere come un gas per la sua bassissima
viscosità
-fungere da solvente come un liquido per la
sua elevata densità

NUOVA TECNICA
Combinando i risultati dell’anidride solforosa…
con quelli della CO 2 supercritica descritti in
letteratura
ESTRAZIONE MEDIANTE CO 2 E SO 2 SUPERCRITICA
UNA TECNICA INNOVATIVA E MAI PROVATA PRIMA!!!

L’IMPIANTO SEPAREX-SFE500
SFE500

PRINCIPIO
CO 2
Bucce d’uva con
acido solforoso
CO 2
supercritica
Gli antociani sono
raccolti in un contenitore

PROCEDIMENTO
Campioni di bucce d’uva fermentate vengono messi nella
camera d’estrazione. Viene fatta passare CO 2 supercritica
mischiata ad SO 2 supercritica, che assieme estraggono gli
antociani che vengono raccolti nel contenitore.
RISULTATI
Le bucce rimangono molto scolorate ma dopo pochi giorni
riprendono un po’ di colorazione.
L’estratto è di buona qualità, colorazione e gusto.

PROBLEMA
L’effetto dell’anidride solforosa è
temporaneo e parziale!
Probabilmente la decolorazione delle
bucce è dovuta ad una variazione di pH e
di struttura degli antociani!
HO
O
OH
OH
OH
Gli antociani a pH 4-5 (incolori)
sono più polari !!!
OH
OR

SOLUZIONE
Mettendo le bucce scolorate in una soluzione abbastanza
polare come l’alcol etilico, dovrebbero estrarsi ulteriori
antociani!
RISULTATI
Stupefacenti: le bucce d’uva rimangono permanentemente
decolorate e l’estratto è di ottima qualità secondo le
analisi!
Si tratta di risultati molto
promettenti! Nessuno prima d’ora
ha potuto constatare una
decolorazione così forte sulle
bucce d’uva Merlot!

CONCLUSIONI FINALI
La tecnica di estrazione è ottima ma va ancora affinata, per
esempio mettendo direttamente in circolo l’ H 2 SO 3
supercritico assieme alla CO 2 .
Oppure usando SO 2 pura allo stato gassoso!
O ancora modificando l’impianto SEPAREX SFE-500!
Camera di
estrazione
Cosolvent
e CO 2 +
Cosolvente
CO 2
supercritica
Punto di
miscelazione
CO 2 + cosolvente

CURIOSITÀ
Acido
Basico
pH 1 3 9 10 13
Il colore degli antociani dipende dal pH.
Quando sono incolori sono più solubili in acqua (polare)!
Se ci si macchia con degli antociani (uva, mirtilli, ecc…)
occorre trattare il capo alternando soluzioni basiche (lisciva)
e acide (succo di limone) fino a raggiungere la forma
incolore.
In seguito si passa al trattamento con acqua!

RINGRAZIAMENTI
Ringraziamo tutte le persone che ci hanno aiutato in questo lavoro
di ricerca: dalla preparazione, allo svolgimento e alla redazione
finale.
In particolare i nostri più sentiti ringraziamenti sono rivolti a:
l’enologo e presidente ORPI Bruno Botta
il presidente della Commissione culturale Federviti (Federazione
Viticoltori della Svizzera Italiana) Gabriele A. Losa
i professori di chimica del LiLu2 ed in particolare il professor
Devittori
il professor Ivo Maroni per averci fatto conoscere e apprezzare la
chimica.

BIBLIOGRAFIA
• Losa, Gabriele, “Salutari questi polifenoli”, in Ticino vino, la rivista di chi ama i sapori
della tavola, n. 4, dicembre 2003
• Losa, Gabriele, “Action antioxydante et modulation de l’apoptose par le resvératrol
dans les cellules humaines immunocompétentes mononucléaires du sang”, in Bulletin
de l’O.I.V. Revue internationale, vol. 46-871-872, settembre-ottobre 2003
• Ribéreau-Gayon P., Glories Y, Maujean A., Dubourdieu D., ‘’Trattato di enologia II’’, Ed
agricole, Bologna 2003, pag. 144
•Consiglio federale svizzero, “Ordinanza sulle derrate alimentari”, UFCL, Distribuzione
pubblicazioni, Berna, 1° luglio 2004
• Dott. Paronetto Lamberto., Dott. Dal Cin Gildo, “I prodotti chimici nella tecnica
enologica”, Scuola d’arte tipografica Don Bosco, Verona, 1954
• Bottinelli Dario, “Estrazione selettiva di antociani dalle bucce d’uva mediante tecnologie
innovative”, lavoro di maturità in chimica, LiLu2 Savosa, 2003
• Steinegger, Hänsel, “Pharmakognosie”, 5. Auflage, Sprinter-Lehrbuch, Berlin, 1992,
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• Ribéreau-Gayon P., Dubourdieu D., Donèche B., Lonvaud A. ‘’Trattato di enologia I’’,
Ed agricole, Bologna, 2004
• E.Reverchon, A.Schiraldi, P.Fantozzi; “Fluidi Supercritici: applicazioni agroalimentari”,
Raisa, Milano, 1993, pag.38
• Jork, Funk et al, “Dünnschicht-Chromatographie: Reagenzien und
Nachweismethoden”, Band 1a, VHC, 1990, pag. 62