Tecnologia di nanoingegneria superficiale per la rimozione dei composti solforati associati ad attributi negativi nei vini

May 07, 2024

npj Science of Food volume 7, numero articolo: 5 (2023) Citare questo articolo

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I composti volatili dello zolfo (VSC), come l'idrogeno solforato, il metantiolo e l'etantiolo, sono associati ad aromi "riduttivi" nel vino e contribuiscono a circa il 30% di tutti i difetti del vino. Questi composti possono avere un impatto significativo sull’aroma del vino e sulla qualità percepita e, di conseguenza, sulle preferenze del consumatore. In questa comunicazione riportiamo un metodo per la rimozione di composti VSC basato su superfici nanoingegnerizzate che incorporano nanoparticelle d'oro immobilizzate.

I composti volatili dello zolfo (VSC) possono avere un impatto significativo sulla qualità percepita e sulla fattibilità della produzione di vino. Mentre alcuni VSC contribuiscono positivamente ai caratteri fruttati, altri sono associati ad aromi 'riduttivi' indesiderati (ad esempio, uovo marcio, cavolo, gomma bruciata, putrefazione, solforosa). Questi caratteri nel vino finito sono considerati difetti di vinificazione e rappresentano fino al 30%1 di tutti i difetti rilevati nei vini commerciali. La prevenzione e la gestione degli aromi "riduttivi" sono di grande importanza per i produttori di vino, soprattutto considerando che i difetti "riduttivi" non sono isolati solo da un certo segmento di produttori di vino ma hanno un impatto negativo sia sui vini rossi che su quelli bianchi, su larga e piccola scala. produttori. Il metodo principale per gestire gli aromi 'riduttivi' è la chiarifica con rame. Il limite legale per il rame residuo nel vino è 1,0 mg/L negli Stati Uniti e nell'Unione Europea a causa di considerazioni sanitarie e degli impatti negativi del rame sulle proprietà organolettiche del vino. È noto che la chiarifica con rame può essere associata ad una maggiore ossidazione, alla perdita di anidride solforosa, alla rimozione di aromi fruttati, agrumati e tropicali desiderabili2 e potrebbe persino favorire la formazione di VSC indesiderati post-imbottigliamento3,4. L’adozione di un’alternativa sostenibile e non tossica alla chiarifica del rame avrebbe quindi il potenziale per fornire impatti ambientali ed economici benefici.

Qui presentiamo un metodo nuovo e semplice per eliminare i principali composti VSC dai vini, combinando la modifica chimica e strutturale della superficie. La tecnologia si basa sull’applicazione di un sottile rivestimento di polimero al plasma su una superficie e quindi sull’immobilizzazione di nanoparticelle d’oro su quella superficie. Ipotizziamo che l'uso di nanoparticelle d'oro consentirebbe la rimozione delle VSC dal vino creando legami oro-zolfo poiché è noto che i sulfidrili si legano fortemente alle superfici d'oro. Il nostro approccio è mostrato in Fig. 1. Abbiamo scelto le nanoparticelle d'oro perché possono essere facilmente sintetizzate in modo controllato e sono chimicamente stabili nell'intervallo di dimensioni utilizzato in questo studio5. Figg. supplementari. 1 e 2 mostrano le proprietà fisico-chimiche e l'esame SEM delle superfici nanoingegnerizzate. Un vantaggio chiave del nostro approccio è che si tratta di una piattaforma di lavorazione facilmente implementabile e recuperabile, rendendolo un processo in un’unica fase (una superficie viene aggiunta direttamente al vino e quindi rimossa dopo un certo periodo di tempo). Il processo può essere ripetuto se necessario. Al contrario, la chiarifica del rame è un processo in più fasi. Gli ioni rame si legano ai composti contenenti zolfo per formare solfuri di rame insolubili, che vengono poi rimossi mediante decantazione a freddo o filtrazione. Un recente lavoro ha evidenziato le difficoltà associate al processo di chiarificazione del rame e che fino al 50% del rame rimane nel vino dopo il trattamento6.

a Le superfici sono state rivestite con un sottile strato di allilammina (AA) polimerizzata al plasma o 2-metil-2-ossazolina (POx) in un reattore al plasma personalizzato. b Le nanoparticelle d'oro sono state sintetizzate mediante riduzione dell'idrogeno tetracloroaurato (HAuCl4) con citrato trisodico. c Le superfici rivestite con allilammina polimerizzata al plasma e 2-metil-2-ossazolina sono state immerse nella soluzione di AuNP per 24 ore. d Le superfici sono state aggiunte al vino e poi rimosse dopo 3, 6 o 24 ore, e le concentrazioni di H2S, EtSH e MeSH nel vino sono state misurate prima e dopo il trattamento.