L’azoto è un elemento fondamentale per la vita dei lieviti, entrando nella struttura di proteine, peptidi e aminoacidi. Costituisce quindi un fattore chiave per la moltiplicazione e l’attività fisiologica dei lieviti enologici.
Azoto Totale vs. Azoto Disponibile
Quando parliamo di azoto in enologia bisogna distinguere quello totale, che non è tutto utilizzabile, e quello disponibile al lievito, che costituisce una frazione di quello totale. L’azoto utilizzabile dal lievito, spesso denominato A.P.A. (Azoto Prontamente Assimilabile), è costituito da azoto minerale e azoto organico. Usualmente nei mosti la quota di azoto prontamente assimilabile è presente con il 50% in azoto organico e 50% in azoto minerale.
Ruolo dell'Azoto nei Processi Fisiologici dei Lieviti
Spesso l’enologo, preoccupato di prendersi cura della propria fermentazione alcolica, reagisce nutrendo la popolazione di lieviti senza considerare tutti i livelli fisiologici a cui prende parte l’azoto: la moltiplicazione delle cellule del lievito, la velocità della fermentazione, l’influenza nella produzione di aromi solforati e, spesso sottostimata, e l’influenza nella produzione di composti sensorialmente attivi positivamente (esteri, acetati, tioli, polisaccaridi ecc).
Fasi di Utilizzo dell'Azoto da Parte dei Lieviti
Da un punto di vista funzionale, un lievito utilizza l’azoto assimilabile in due tempi:
- durante il primo terzo della fermentazione, per moltiplicarsi e produrre aromi. Se al lievito manca l’azoto durante questa fase, è molto probabile la produzione di odori solforati negativi;
- durante il secondo terzo, per costruire la propria membrana e ottimizzare l’assimilazione degli zuccheri e la loro trasformazione in alcool. Se al lievito manca l’azoto durante questa fase, la fermentazione può essere fiacca, perfino troppo lenta per permettere una buona sopravvivenza dei lieviti, fatto che può portare ad un arresto di fermentazione.
Si comprende dunque facilmente come una nutrizione azotata sia essenziale per la qualità globale del vino. Tuttavia una nutrizione casuale può fare più male che bene.
Leggi anche: Terapia intensiva: l'importanza della nutrizione
Fonti di Azoto Assimilabile: Azoto Ammoniacale vs. Azoto Organico
In realtà esistono varie fonti di azoto assimilabile, i cui effetti sul comportamento dei lieviti sono radicalmente diversi. L’azoto ammoniacale o minerale viene assimilato dal lievito in alcune ore. Pertanto, un’aggiunta di azoto ammoniacale all’inizio della fermentazione è suscettibile di provocare una sovrappopolazione di lieviti. Questa gigantesca biomassa, per alimentarsi, consuma rapidamente i nutrienti del mosto causando una carenza nutrizionale molto dannosa. In effetti il lievito va in questo caso ad utilizzare i propri aminoacidi solforati determinando la comparsa di odori di ridotto. Qualunque aggiunta supplementare di azoto ammoniacale durante questa fase non farà dunque che accrescere il fenomeno della sovrappopolazione.
L’azoto organico è composto da diversi aminoacidi, assimilati in modo lento e regolare dal lievito, fatto che permette di lottare contro questi problemi di sovrappopolazione e di carenza indotta. Appare allora evidente che, quando si deve procedere ad un’aggiunta di azoto assimilabile all’inizio della fermentazione, deve trattarsi principalmente di azoto organico, in particolar modo quando il contenuto iniziale di azoto ammoniacale è già elevato.
Influenza della Nutrizione Azotata sul Profilo Aromatico
Studi recenti hanno anche dimostrato come la malnutrizione provochi danni sulla produzione di aromi. La rivelazione del 3SH, tiolo fruttato responsabile delle note di agrumi e frutto della passione nei vini bianchi e rosati, è inibita dagli eccessi di ammonio nel mosto. Abbiamo anche osservato minori concentrazioni di alcuni aromi fermentativi fruttati o floreali con una nutrizione al 100% minerale confrontata con una nutrizione al 100% organica.
Recentemente, numerosi studi hanno dimostrato come il tipo di nutrizione induca maggiori differenze sensoriali nel vino rispetto al ceppo di lievito!
Altri Fattori che Influenzano la Fermentazione
L’azoto non è il solo bioregolatore degli odori solforati. I lieviti, come noi, hanno bisogno di una nutrizione completa, comprendente vitamine e minerali. La vitamina B1, o tiamina, è necessaria alla sopravvivenza del lievito come pure alla regolazione dei composti solforati, ma permette anche di ridurre la produzione di elementi che diminuiscono l’efficacia della solfitazione. Consumata molto rapidamente dalla microflora indigena, nel mosto rimane raramente tiamina sufficiente per il lievito enologico.
Leggi anche: Formazione avanzata in nutrizione vegetariana
Linee Guida per la Gestione dell'Azoto
Le fonti di azoto utilizzabili da Saccharomyces cerevisiae sono lo ione ammonio (NH4+) e gli amminoacidi (azoto organico). Le due forme costituiscono il cosiddetto APA (azoto prontamente assimilabile); sono presenti nel mosto a concentrazioni variabili, spesso insufficienti a soddisfare i fabbisogni dei lieviti.
Vi sono tre punti fondamentali da considerare:
- Al di sotto di 150 mg N/L, il mosto si definisce carente in azoto; è allora importante fornire un supplemento in sostanze azotate.
- Il fabbisogno in azoto dei lieviti dipende anche dalla concentrazione in zuccheri; più il livello è elevato più la biomassa dei lieviti dovrà essere importante per condurre in maniera efficace e completa il processo fermentativo. D’altra parte non dovrà neppure essere eccessiva, per non indurre carenze indotte.
- L’azoto inizialmente presente nel mosto viene rapidamente consumato nel corso del primo terzo della FA (fino a d -30 punti), momento nel quale la popolazione dei lieviti raggiunge il suo apice numerico.
L’apporto di azoto organico si attua utilizzando derivati di lievito (in genere autolisati), i quali contengono non solamente amminoacidi, ma anche lipidi, vitamine e minerali, elementi ugualmente importanti per l’efficienza metabolica dei lieviti, che sono in grado di assimilare al contempo azoto organico ed azoto minerale dall’inizio della FA.
Influenza della Nutrizione Organica sul Profilo Organolettico
Numerosi riscontri sperimentali dimostrano che la nutrizione organica consente un decorso fermentativo nettamente migliore. Confrontando vini prodotti in condizioni identiche, eccezion fatta per l’origine della fonte azotata, si ottengono più preferenze, in quantità statisticamente significativa, per quelli derivati da mosti trattati con NUTRISTART® ORG.
| Trattamento | Preferenze |
|---|---|
| NUTRISTART® ORG | Maggiore preferenza |
I lieviti però possono assorbire una tipologia limitata di fonti azotate (APA: azoto prontamente assimilabile) per lo più costituita da ammonio e amminoacidi. In presenza di forti calori estivi si assiste ad un’inesorabile carenza in azoto dei mosti.
Leggi anche: Ambiti della Dietetica e Nutrizione Clinica
L’inosservanza di tale decadimento delle fonti azotate porta a fenomeni quali, rallentamenti e blocco delle fermentazioni alcoliche. Diventa oggi ormai buona prassi controllare il livello di APA dei mosti prima di procedere alle operazioni di vinificazione, prevedendo quando necessario l’aggiunta di nutrienti. Viene considerato come valore minimo di sicurezza un livello superiore a 180 mg/l di A.P.A.
Le formulazioni di nutrienti a base di azoto inorganico utilizzabili, sono solamente costituite da sali dello ione ammonio quale diammonio fosfato DAP (NH4)2HPO4 e ammonio solfato (NH4)2SO4 . Un altro fattore fondamentale per una corretta gestione della fermentazione è l’apporto di ossigeno, necessario per l’assorbimento dei nutrienti azotati, la sintesi degli steroli e degli acidi grassi poliinsaturi.
Questi sono componenti fondamentali della membrana cellulare, che permettono il buon funzionamento della cellula anche in condizioni di stress e di grado alcolico elevato. La moltiplicazione delle cellule di lievito è requisito fondamentale per assicurare che si abbia la completa conversione degli zuccheri in alcol.
La biomassa del lievito dal momento dell’inoculo, al plateau fermentativo, decuplica come risultato della fase esponenziale di crescita del lievito. E’ logico pensare che questo step sia di primaria importanza soprattutto dal punto di vista dei nutrienti azotati. Infatti il lievito per moltiplicarsi in nuovi individui (dalle 4-5 generazioni), richiede fattori complessi quali amminoacidi, vitamine, steroli e acidi grassi.
Il mosto può presentare una riserva di fattori di crescita sufficienti per affrontare il decorso fermentativo oppure no. Il dubbio che spesso il tecnico deve affrontare in assenza di analisi dedicate a determinare l’A.P.A., è uno dei più difficili con cui convivere.
Sono sali inorganici a base di ammonio, capaci di rilasciare azoto di pronta assimilazione da parte del lievito. Sopratutto in una prima fase delle fermentazione alcolica, l’assunzione di ioni ammonio favorisce la sintesi degli amminoacidi necessari per la costituzione di proteine ed enzimi indispensabili per la struttura ed il metabolismo del lievito.
Risulta un metodo rapido ed efficace per prevenire e lenire i problemi di “ridotto” legati alla formazione di composti solforati quando le fonti di azoto siano scarse. Il limite legale massimo è pari a 400 mg/l , da dosare nella prima fase della fermentazione.
Detta Vitamina B1, è responsabile dei processi biochimici di trasferimento di unità carboniose quale coenzima nella sintesi dei Pentosi e di molecole come il NADPH.
Gestione Pratica dell'Azoto durante la Fermentazione
La gestione dell’azoto durante la fermentazione alcolica è di primissima importanza. Possiamo dire, per dare degli ordini di grandezza, che per una fermentazione alcolica completa di 200 g/L di zucchero, che equivalgono a circa 12 gradi alcolici, sono necessari almeno 150 mg/L di azoto assimilabile.
L’azoto influenza direttamente la cinetica di fermentazione, sia per il ruolo nella costituzione degli enzimi che trasportano gli zuccheri dal mosto all’interno della cellula, sia per la moltiplicazione cellulare. Apporti preventivi hanno un impatto nettamente migliore rispetto a quelli tardivi, dato che la presenza di etanolo ostacola l’assimilazione dell’azoto.
In carenza di azoto i lieviti prelevano questo elemento dalla SO2 (aggiunta o endogena), metabolizzandolo e producendo composti solforati, sgradevoli. Viste le motivazioni della importanza dell’azoto, come si può intervenire per prevenire rischi di arresti fermentativi e formazione di composti sgradevoli?
Innanzitutto, correlare la concentrazione di azoto al grado alcolico potenziale ci dà una fotografia dello stato iniziale del nostro mosto. Come detto c’è una correlazione diretta tra la quantità di alcol potenziale e l’azoto necessario per concludere la fermentazione alcolica. È bene quindi, tramite una semplice analisi di laboratorio, sapere se il mosto necessita di aggiunte di azoto o meno.
La quantità di azoto naturalmente presente nei mosti dipende da svariati fattori, su tutti la varietà dell’uva e soprattutto il clima. Annate calde comportano una diminuzione importante dell’azoto che poi troveremo nei mosti.
Una volta quantificata la concentrazione teorica necessaria, apportare l’azoto al mosto per raggiungere quella concentrazione. Le strategie più efficaci sono sempre quelle che prevedono gli apporti durante la prima fase di fermentazione, ovvero durante la fase di crescita esponenziale e la fase stazionaria. Attenzione però ad agire solo quando la fase di crescita esponenziale è iniziata, ovvero quando si iniziano a misurare i primi cali del valore di densità.
Per quanto riguarda l’apporto classico a fine della fase di crescita, ovvero a circa un terzo di fermentazione alcolica, è bene evidenziare l’importanza della sinergia azoto - ossigeno, senza il quale l’aggiunta di azoto non sarebbe altrettanto efficace.
Nutrienti per Lieviti: Elementi Complementari e Supporto Metabolico
Oltre all’azoto, i nutrienti per lieviti comprendono un’ampia gamma di composti che supportano il metabolismo cellulare e contribuiscono alla prevenzione di condizioni di stress. Tra questi, le vitamine del gruppo B svolgono un ruolo centrale, in particolare la tiamina (vitamina B1), che è coinvolta nella decarbossilazione dei chetoacidi e nel metabolismo dei carboidrati. In condizioni carenti di tiamina, i lieviti possono subire blocchi metabolici, rallentando o arrestando la fermentazione.
Altri componenti fondamentali sono gli acidi grassi insaturi e gli steroli, che migliorano la fluidità e la funzionalità delle membrane cellulari, specialmente nelle fasi in cui l’alcol e la pressione osmotica aumentano. Inoltre, gli autolisati e le pareti cellulari di lievito inattivato apportano peptidi, polipeptidi e polisaccaridi che agiscono da cofattori metabolici e fattori di sopravvivenza, proteggendo il lievito dagli stress ambientali e migliorandone la resistenza alla tossicità dell’alcol.
L’integrazione nutrizionale avanzata consente anche una modulazione dell’espressione aromatica del vino. I nutrienti per lieviti organici, in particolare quelli a base di autolisati complessi, favoriscono la biosintesi di esteri fruttati e la riduzione della produzione di alcoli fuselici, migliorando così il bouquet e la rotondità del vino. La scelta del tipo di nutriente deve quindi essere calibrata in base al vitigno, allo stile enologico e alle caratteristiche del mosto.
Strategie di Nutrizione in Vinificazione: Dosaggi e Tempistiche Ottimali
La gestione dei nutrienti per lieviti deve seguire un approccio tecnico e modulare, capace di adattarsi alle reali esigenze della fermentazione e agli obiettivi qualitativi del prodotto finale. Una corretta strategia nutrizionale comincia con l’analisi del mosto, che consente di determinare il contenuto iniziale di YAN e di programmare gli eventuali interventi integrativi. I livelli raccomandati di azoto assimilabile variano tra i 150 e i 300 mg/L, in funzione del grado zuccherino, della temperatura di fermentazione e del ceppo di lievito utilizzato.
La distribuzione del nutriente nel tempo è un altro elemento chiave per evitare picchi metabolici e mantenere un ritmo fermentativo regolare. È consigliabile effettuare un’integrazione frazionata: una parte all’inoculo del lievito e il resto in uno o due momenti successivi, ad esempio al 30-40% della densità iniziale e a metà fermentazione. Questo approccio riduce i rischi di stalli fermentativi, aumenta la vitalità delle cellule e consente una migliore espressione aromatica.
L’uso combinato di fonti azotate inorganiche e organiche permette di ottenere una fermentazione più completa e controllata. I sali ammonici sono rapidamente assimilabili, ma hanno un impatto meno positivo sul profilo sensoriale; i nutrienti organici, invece, agiscono più lentamente ma contribuiscono alla complessità aromatica e alla stabilità microbiologica. Nei mosti chiarificati o sottoposti a trattamenti intensivi, è fondamentale integrare anche con steroli, tiamina e pareti cellulari per compensare le carenze e sostenere l’attività metabolica in tutte le fasi della fermentazione.
Massimizzare il Potenziale Fermentativo grazie alla Nutrizione Mirata
In un contesto produttivo sempre più tecnico e orientato alla qualità, la gestione consapevole dei nutrienti per lieviti si configura come una leva fondamentale per ottenere fermentazioni rapide, sicure e stabili. Il bilanciamento azotato e l’integrazione di cofattori metabolici permettono non solo di evitare problematiche fermentative, ma anche di esaltare la tipicità varietale e l’equilibrio sensoriale del vino.
tags: #nutrizione #azotata #lieviti #vinificazione