Estação Vitivinícola da Bairrada

INSTABILIDADE FÍSICO-QUÍMICA DOS VINHOS

54º Curso Intensivo de conservação, estabilização e engarrafamento

José Paulo Silva Dias

Estados físico químico das partículas

Soluções

verdadeiras

ou moleculares

Soluções ou

dispersões

coloidais

Suspensões

clássicas

nm

µm

10-9

10-6

100.000

menor que o mm

1000

menor que o mm

Compostos coloidais

Dispersões grosseiras

Moléculas em solução: - iões - oses - ácidos orgânicos - compostos fenólicos - compostos aromáticos

Macromoléculas: - polissacáridos - proteínas

Partículas: - casses metálicas em formação - precipitações de compostos fenólicos - casses proteicas - cristais de bitartarato e tartarato de K - agregados diversos

Microorganismos Partes sólidas da uva Precipitados

Sed

imen

tam

ra

pid

amen

teSe

dim

enta

m

len

tam

ente

Não

sed

ime

nta

m

Estados físico químico das partículas

LIMPIDEZ (NTU)

V. Branco V. Rosé V. Tinto

Brilhante < 1,0 < 1,2 < 2,0

Turvo > 4,4 > 4,8 > 8,0

Dispersões coloidais

Micelas – Agregados de moléculas simples ligadas por ligações físicas de fraca

energia, que asseguram a coesão (Van der Waales). A estabilidade resulta da presença de cargas sobre as partículas que garantem repulsão entre elas. Podem adsorver à superfície outras substâncias em solução.

Hidrófobos

Instáveis – Exemplos: compostos fenólicos condensados; fosfato férrico, sulfureto de

cobre, matéria corante coloidal, tartaratos

Macromoléculas – Partículas de maior dimensão, normalmente não associadas.

Intervém ligações químicas.

Hidrófilos

Dupla estabilidade – Exemplos: proteínas e polissacáridos

Estabilidade das macromoléculas

Origem:Endógena - proteínas e polissacáridos da uva

Exógena – manoproteínas (F.A. e env), glucanas (B. Cenerea), polissacáridos (B. Lact)

Desnaturação atribuída a uma desidratação da proteína resultante da adsorção de tanino, calor ou álcool e posterior floculação por acção de electrólitos

Estabilidade das macromoléculas

Admite-se que a desnaturação da proteína resulta exclusivamente da adsorção de taninos, sem intervir a desidratação. O complexo apresenta-se como um colóidehidrófobo electronegativo, que flocula na presença de sais ou calor (desnaturação) quando arrefece.

Estabilidade das macromoléculas

Saucier (1997) refere que a hidratação dos colóides hidrófilos é desprezível. A agregação entre moléculas de taninos potencia as forças de Van der Waals entre taninos e proteínas com consequente floculação:

a – taninos formam partícula coloidais por interacção hidrófoba;

b – as partículas de taninos “ligam-se” às proteínas por acção das forças de Van der Waals e precipitam;

c – catiões , ferro em particular, favorecem a agregação dos taninos em partículas coloidais;

d – na presença de polissacáridos a agregação de partículas de taninos pode ser dificultada.

Estabilidade e floculação dos colóidesFloculação mútua - colóides com a mesma carga - existe repulsão devido às forças electrostáticas. Com cargas opostas - pode resultar a precipitação dos dois colóidespor floculação mútua ou recíproca. Mesmo que a precipitação não seja espontânea o sistema adquire grande sensibilidade à acção precipitante dos electrólitos.

- Movimento browniano (f. agitação, e. térmica) - factor de estabilidade e instabilidade;

- Teoria DLVO (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek) – interacção entre forças de Van der Waalse electrostáticas.

- Interacções de Van der Waals - (directamente proporcionais ao diâmetro da partícula e inversamente

proporcionais à distância entre elas) interacções bipolares entre átomos que promovem a floculação(forças de atracção). Não dependem do meio. Elevada concentração de sais potencia estas forças.

- Interacções electrostáticas - devido á presença de carga à superfície da partícula (forças

repulsivas). Dependem do meio e do tipo de partículas. Baixa concentração de sais potencia estas forças.

Estabilidade e floculação dos colóides- Colóides protectores - macromoléculas (polissacáridos) que, na presença de um colóide instável, promove a estabilidade de ambos;

- Capacidade de adsorção à superfície de uma partícula;

- Capacidade de se distribuir no meio, mantendo a distância entre colóides;

- Concentração adequada.

Em sequência Ligados Lineares

Concentração insuficiente não existe oposição àfloculação - ponte

Concentração elevada surge floculação – deplecção – a pressão osmótica tende a aproximar as partículas (matéria corante coloidal nos vinhos ricos em polissacáridos)

Casses e outros acidentes

Casse Férrica- Origem do Ferro

- casta;

- solo (facilitado pela existência de ácido fosfórico);

- cimento e ferro (depósitos de cimento e utensílios);

- vindima – partículas terrosas que acompanham os cachos;

recipientes de transporte.

- Descrição da casse férrica

A precipitação insolúvel do ferro ocorre para concentrações de 12 – 25 mg/l de ferro total no vinho

- O ferro ao reagir com:

- Fosfatos - casse fosfato férrica ou casse branca (vinhos brancos)

- Taninos – casse azul

- Matéria corante – casse negra

Fe

Película

Engaço Polpa

Biológico

Tecnológico Agronómico

Equipamento Solo

- Factores que influenciam:

- teor de ferro no vinho;

- oxigénio – tende a desaparecer ao abrigo do ar;

- luminosidade – acelera os fenómenos de redução;

- temperatura – baixa favorece a casse e vice-versa;

- acidez – força e natureza dos ácidos.

- Mecanismo da casse férrica

O Fe bivalente (Fe II) é solúvel. O Fe trivalente (Fe III) forma compostos insolúveis

Com o arejamento (oxidação) o Fe III fica, em parte, na forma de sais complexos estáveis

(Ex: - Ferritartarato de potássio – (FeC4O6H2)K) e, somente um pequena fracção, na forma de ião Fe +++

O Fe ++ pode encontrar-se também no estado complexado (menos estáveis que os anteriores)

CFe II Fe ++ Fe +++ CFe III Arejamento

- A fracção de Fe+++ formado reage:

- ácidos orgânicos – vinho límpido;

- ião fosfórico (PO4-) – casse – origina fosfato férrico Fe(H2PO4)3 que está

inicialmente na forma coloidal límpida floculando seguidamente por intervenção das proteínas, Ca++ e K+

- compostos fenólicos (antocianas e taninos) - casse.

- O Fe+++ formado origina complexos solúveis ou insolúveis (dimensão da turvação), dependendo:

- condições de arejamento do mesmo (potencial de oxi-redução);

- ácido fosfórico (caso da casse branca);

- existência de complexantes do Fe.

- Estabilidade dos complexos de Fe

C + Fe +++ CFe +++

=K[C] [Fe +++ ][CFe +++ ]

Quanto mais próximo de zero for K maior será a estabilidade

- Outros factores de estabilidade

- natureza dos ácidos – caso do ácido cítrico

- pH – para valores compreendidos entre 2.8 – 3.6 existe perigo de casse. O óptimo de

insolubilização é 3.3. Varia com o vinho e com a temperatura;

- cobre – cataliza a oxidação de Fe II em Fe III.

Quantidade de Fe III complexado por uma solução ácida N/10 contendo 10mg/l de Fe III total

Natureza do ácido pHFe complexado

mg/l

Ácido acético 2.7 0

Ácido succínico 2.3 0

Ácido láctico 2.2 5

Ácido málico 2.2 8

Ácido cítrico 2.2 9.5

Ácido tartárico 2.1 7

Ácido ortofosfórico 1.6 7.5

Ácido oxálico 1.3 10

Ácido pirofosfórico 1.4 10

Ordem act. complexante

- Determinação do teor em Ferro

-Espectrofotometria de absorção atómica

-Teste de estabilidade

-Oxigenar uma amostra de vinho com oxigénio puro, ar comprimido ou agitação enérgica durante 30 seg. O recipiente utilizado deve ser de vidro branco e com metade do volume ocupado com a amostra. Rolhar.

-À temperatura ambiente os vinhos cassantes turvam após 48 horas. Se o vinho se mantiver limpo durante uma semana é reduzido o risco de se turvar.

- Identificação da casse férrica

- Os precipitados férricos são solúveis em HCl diluído, 1:2 (v/v), mais rapidamente a quente;

- Hidrossulfito de sódio – reduz o meio e solubiliza o precipitado por agitação (teste específico);

- Produção de coloração vermelha, pela adição de HCl diluído, 1:2 (v/v) e de sulfocianeto de potássio ao depósito centrifugado e lavado.

- TratamentoReduzem o teor em ferro

- Sais do ácido FíticoAreja-se o vinho 3-4 dias antes. Determina-se a dose de fitato de cálcio a usar. Colagem proteíca e filtração após 4 dias de contacto1 mg de Fe é precipitado por 5 mg de fitato de cálcio

- Hexametafosfato de sódioNecessita arejamento antes do tratamento. O hexametafosfatoférrico formado é insolúvel. A duração da precipitação é de 4 dias. Não autorizado. Dose: 15 - 25 g/hl

- Ferrocianeto de potássio (Fe +++ e Fe ++)O ferrocianeto férrico é extremamente insolúvel. Elimina o ferro e o cobre. Necessita de ensaio prévio. Colagem proteica final obrigatória e filtração. Obrigatória a realização de ensaio de verificação de excesso de ferrocianeto. Dose: 1 mg de Fe é eliminado por 6 - 9 mg de ferrocianeto de potássio.

- Resinas de troca iónica – não autorizado

- Carvões – Não autorizadoCertos carvões animais têm a capacidade de fixar ferro devido à sua riqueza em fosfatos ou funcionando por troca iónica.

- CaseínaNão é usada com este fim, mas sendo uma proteína, rica em fósforo, tem interesse por eliminação parcial do ferro em vinhos brancos.

- Tanino + arejamento + colagem (gelatina VT e caseína VB)

Tratamento antioxidante

- Ácido ascórbicoTem um elevado poder redutor. A sua característica protectora reside na rapidez com que se oxida em relação a outros constituintes. A sua protecção émomentânea e pouco duradoura. O seu produto de oxidação - ác. hidroascórbico - degrada-se rapidamente, não sendo uma reacção inteiramente reversível. É possível a formação de água oxigenada (H2O2), por esta razão deve ser utilizado com teores elevados de anidrido sulfuroso livre (20-30 mg/l). Dose: 5 - 10 g/hl

- TratamentoTratamento complexante

- Ácido cítricoOrigina, com o ferro, um sal completamente solúvel Dose: 50 g/hl

- Polifosfatos (tripolifosfato de sódio)Origina com o ferro complexos estáveis mesmo a pH muito baixo. Dose: 10 - 30 g/hlNão autorizado.

- E.D.T.A (ácido etileno-diamina-tetracético)A adição do sal sódico deste ácido origina complexos estáveis. Dose: 10 - 20 g/hlNão é autorizado

Tratamento adsorvante

- Copolimeros polyvinylimidazole – polyvinylpyrrolidone(PVI/PVP)Dose máx: 500 mg/lSob controlo de um enólogo responsável

Tratamento protectores

- Goma arábicaA goma arábica é um colóide estável que se opõe àfloculação de colóides instáveis, como é o caso dos colóides férricos. Não é suficiente para evitar a casseférrica, mas apresenta boa eficácia em associação com o ácido cítrico. Dose: 10 - 20 g/hl

Tratamento quelante

- Quitosano e quitina – glucanoSão excelentes quelantes dos metaisDose: máximo 100 g/hl

Casse Cúprica- Condições de ocorrência nos vinhos brancos:

- Vinhos sulfitados;

- Teor em cobre elevado;

- Ambiente redutor;

- Exposição à luz.

- Constituição do depósito

Tem cor castanho avermelhado de constituição complexa: estão presentes complexos de cobre-proteína, sulfureto de cobre coloidal, cobre coloidal, sulfito de cobre acompanhados, por vezes, de um agregado coloidal tanino-proteína.

- A formação de turvação e depósito depende:

-Teor em cobre:- <0,2 mg/l, não é provável a ocorrência de casse;

- ≥ 0,5 – 0,6 mg/l é provável a ocorrência de casse;

- ≥ 1,2 mg/l existe ocorrência de casse.

-Ambiente redutor/ausência de oxigénio – facilitado pelo sulfuroso;

-Exposição à luz - acelera os fenómenos de redução;

-Temperatura – o seu aumento favorece a ocorrência da casse;

-Proteínas – a sua presença é fundamental para a ocorrência da casse.

-Mecanismo da formação da casse cúprica – 2 etapas – 2 mecanismos

-1ª mecanismo

Cu++ + RH Cu+ + R + H+

Redução dos iões cúpricos

6Cu+ + 6H + SO2 6Cu++ + SH2 + H2ORedução do dióxido de enxofre

Cu++ + SH2 SCu + 2H+

Formação do sulfureto de cobre

Floculação e precipitação do SCu pelo efeito das proteína e electrólitos

1ª

etap

a2

ªet

apa

-2ª mecanismo

A fonte dos iões sulfuretos (S2-) também pode ser proteica (cisteína). As proteínas têm capacidade para formar colóides.

A redução do Cu++ prossegue até ao estado de Cu (metálico) precipitando uma fracção na forma de cobre coloidal e outra fracção reduz o SO2 a SH2, formando-se por último SCu.

Floculação e precipitação por acção das proteínas

1ª

etap

a2

ªet

apa

SO3 H2 + R-SS-R + H2O SO4-- + 2RSH + 2H+

Produção de grupos SH capazes de se combinar com o cobre

Diminuição do potencial oxidação-redução:

- Determinação do teor em Cobre

-Espectrofotometria de absorção atómica

-Teste de estabilidade

-Coloca-se o vinho em observação numa garrafa de vidro branco, rolhada. Mantém-se deitada e exposta à luz solar indirecta. Se o vinho se mantiver límpido durante uma semana o risco de cassar é reduzido. Este teste pode realizar-se expondo o vinho à radiação UV, durante 24 horas.

-Colocar o vinho em observação numa estufa a 30ºC durante 3-4 semanas. Se o vinho se mantiver límpido é reduzido o risco de cassar.

- Identificação da casse cúprica

-Os precipitados cúpricos são solúveis em HCl diluído, 1:2 (v/v), mais rapidamente a quente;

-Teste característico – solubilidade do precipitado por exposição ao ar durante 24 horas.

- TratamentoReduzem o teor em cobre

- Monosulfureto de sódioForma num vinho não arejado, um derivado sulfídrico de cobre coloidal que se pode eliminar por colagem Dose: em média 2 g/hl . Não autorizado

- Ferrocianeto de potássioO ferrocianeto de cobre é extremamente insolúvel e precipitaintegralmente com o ferrocianeo férrico. Necessita de ensaios prévios.

- Ácido rubeânicoO rubeanato de cobre formado é um sal corado muito insolúvel. Duração da precipitação é de 4 dias. Deve-se efectuar colagem e filtração. Dose: relação 2:1 ou seja 1 mg de cobre é precipitado por 2mg de ác. rubeânico. Não autorizado.

- Resinas de troca iónica – Não autorizado

- AquecimentoConsiste em aquecer a 75 - 80º C, durante cerca de 1 hora, elimina o cobre e as proteínas. Intervém também no sentido da formação de colóides protectores. O vinho deve arrefecer ao abrigo do ar, seguir-se uma colagem e filtração.

Tratamentos que bloqueiam a floculação

- BentoniteFunciona pela eliminação das proteínas que são necessárias para a floculação do coloide.Dose: 50 - 100 g/hl

- Goma arábicaÉ um colóide protector que bloqueia a floculação docolóide cúprico. Tem resultados interessantes para vinhos com teores de cobre inferiores a 1.5 mg/lDose: 5 - 20 g/hl

Tratamento quelante

-Quitosano e quitina – glucanoSão excelentes quelantes dos metaisDose: máximo 100 g/hl

Tratamento adsorvante

- Copolimeros polyvinylimidazole –polyvinylpyrrolidone (PVI/PVP)Dose máx: 500 mg/lSob controlo de um enólogo responsável

Casse Proteica- A quantidade de proteinas existente no mostos depende:

- Casta;

- Riqueza azotada do solo;

- Grau de maturação – o teor de proteínas termosensíveis aumenta com a maturação;

- Operações pré fermentativas – sulfitagem/maceração pelicular/desengace/esmagamento/prensagem.

Durante a fase pré fermentativa e de fermentação alcoólica diminui a concentração em proteínas devido às proteases que, por hidrolise libertam péptidos e aminoácidos. Os mostos de uvas desengaçadas são mais ricos em proteínas pois o tanino do engaço elimina uma grande parte das mesmas.

As proteínas termosensíveis são resistentes às proteases pelo que passam na totalidade para o vinho promovendo insolubilizações.

As proteínas instáveis tem origem na uva e possuem massa molecular de 10.000 a 30.000 Dalton. Os péptidos provenientes da autólise das leveduras são estáveis.

- Factores que influenciam a insolubilização das proteínas.

-Temperatura – calor/frio – ex: vinhos engarrafados mantidos a temperaturas elevadas.

-Tanino – tanino proveniente da madeira ou rolha e suficiente para promover a floculação.

-Sobrecolagem

-Álcool

-Teste de estabilidade

-Submeter uma amostra de vinho em banho de água a 80ºC durante 30 minutos. Se o vinho se mantiver límpido durante 24 horas não existe risco de cassar.

-Adiciona-se ao vinho em observação 500 mg/l de tanino. Se o vinho se mantiver límpido não existe risco de cassar.

- Existem Kits de testes específicos comercias que permitem calcular a dose de bentonite

- Identificação da casse proteica

-O depósito formado é insolúvel pelo ácido clorídrico 1:2 (v/v) e solúvel a quente (80º C).

- Tratamento

Precipitantes

- Aquecimento a 70-80 º C durante 15-30 min.

- Frio durante um tempo prolongado.

- Adição de tanino em dose de 10 - 50 g/hl

- Ultrafiltração tangencial

Hidrolisante

Proteases usadas na fase pré fermentativa.

Estabilizante

As manoproteínas conferem estabilização tartárica e proteica aos vinhos.

Adsorvente

- BentoniteA eficácia é tanto maior quanto maior for a acidez emenor o teor em tanino.Dose: 50 - 100 g/hl (quanto maior o valor do pH,maior deverá ser a dose).

- Sílica gel – (30%) – 20 a 50 ml/hl

- Os tratamentos com substâncias de cargaeléctrica negativa podem eliminar total ouparcialmente, as proteínas (ferrocianeto de potássio, carvões, terra de infusórios, etc)

-Quitosano e quitina –glucanoDose: máximo 100 g/hl

Precipitação de matéria corante- Vinhos novos

-Todos os vinhos possuem esta característica (uns mais que outros). A quantidade de matéria corante coloidal depende, num primeiro momento, do estado sanitário da uva (B. Cinerea) e das operações mecânicas realizadas - Extracções brutais da película ou de outros tecidos

vegetais enriquecem o meio em colóides (polissacáridos dos tecidos vegetais) mais ou menos instáveis que, ao precipitarem por acção do calor ou álcool, servem de suporte à matéria corante, arrastando antocianas.

-As precipitações tartáricas são normalmente acompanhadas de precipitações de matéria corante.

- Factores que influenciam a degradação das antocianas

-pH;

-Temperatura -

-Oxidação –

-Hidrólise -

-Extracções exageradas.

- Vinhos velhos

As antocianas nos vinhos tintos permanecem num primeiro momento em solução verdadeira. Durante a conservação produzem-se reacções de polimerização entre taninos e antocianas (até ao termo da sua evolução). Em alguns casos, com o decorrer do tempo estas estruturas complexas de dimensão coloidal, (micelashidrófobas) precipitam e depositam-se sobre a forma de placas no vidro da garrafa.

Teste de estabilidade

Ocorrência de turvação quando refrigerados a temperaturas próximo dos 0º C.

A turvação ou depósito formado depende do tipo de vinho e da temperatura de conservação do vinho (maior quanto menor a temperatura).

- Mecanismo da turvação (V Novos)

A turvação coloidal é constituída por sais tartáricos, antocianas, taninos e polissacáridos. A passagem ao estado coloidal, depende: temperatura, acção enzimática e acidez.

- Teste rápido de estabilidade

Formação de precipitado, ao submeter a amostra a temperaturas de 0-4º C, durante um dia.

- Identificação do precipitado

Por observação microscópica, pela solubilidade do precipitado a quente (cerca de 40º C) e em álcool (50% V/V).

- Estabilização – Vinhos tintos

Tratamentos precipitante ou adsorvante

- Colagem proteícadoses consoante o tipo de cola a usada.

- BentoniteMais eficaz que as colas proteicas. Seguida de um arrefecimento a 0ºC durante algum tempo e filtrado à mesma temperatura. Dose de 25 – 40 g/hl.

- FrioSeguido de colagem ou filtração. Estabilização temporária (excepto quando se usa bentonite).

Tratamento Protector

- Goma arábicaOpõe-se com eficácia à floculação da matéria corante, o vinho fica límpido durante vários meses.Doses de 10 - 25 g/hl.

As manoproteínas melhoram a estabilidade da matéria corante dos vinhos

O uso de preparações de taninos enológicos (mesma natureza da uva), para a modificação do equilíbrio tanino/antociana pode assegurar melhoria na estabilidade da matéria corante.

Este tipo de casse que ocorre frequentemente em vinhos novos, insuficientemente sulfitados, com origem em uvas podres atacadas pela Botrytis Cinerea a qual segrega uma oxiredutase - lacase (Temperatura óptima - 40/50ºC; pH óptimo - normal do vinho) - responsável pela degradação enzimática dos compostos fenólicos os quais se vão insolubilizandoprogressivamente.

A tirosinase (Temperatura óptima - 30º C; pH óptimo – 4,75 (inactiva abaixo de 3,5 e acima de 7,0)) poderá ter uma acção semelhante embora com menor intensidade.

A turvação ocorrida tem uma coloração acastanhada.

Os vinhos ficam com as suas características organolépticas alteradas.

O cobre catalisa a acção da lacase.

Casse oxidásica - Teste rápido de estabilidade (prova de ar)

Colocar a amostra ao ar e aguardar um mínimo de 12 horas. Se o vinho se mantiver límpido não haverá risco de casse oxidásica.

- Estabilização

Tratamentos preventivos

- Eliminação das uvas podres

- Adição de Tanino à vindima (podridão) ou em conservação (vinhos de uvas com podridão)

- Adição de sulfuroso em doses consideradas suficientes e conforme o ataque

- Bentonite na defecação (20 - 40 g/hl)

- Pasteurização do mosto ou tratamento pelo calor

Tratamento curativo

- Aquecimento a 70 - 75º C seguido de colagem ou filtração sem arejamento.

- Aplicação de SO2 (2 - 5 g/hl)