RUOLO DEGLI α-AMMINOACIDI E DEL COENZIMA A NELLA BIOSINTESI DEGLI ESTERI
IL TENORE DEGLI α-AMMINOACIDI NEL MOSTO
Nell’uva sono presenti diversi α-amminoacidi che possono essere metabolizzati dal lievito durante la fermentazione alcolica. La quantità di questi amminoacidi è variabile tra 0,5 g/L di mosto (tenore molto basso) e 3 g/L (tenore molto alto) e può essere stimata partendo dal dato analitico dell’azoto α-amminico o PAN (primary amino nitrogen). Questa analisi enzimatica, comunemente svolta nelle cantine, quantifica l’azoto presente nel gruppo α-amminico dell’amminoacido. Nella figura sottostante è mostrato un α-amminoacido su cui sono evidenziate la componente α-amminica (cerchio rosso) e l’azoto α-amminico (cerchio blu).
Dato che il peso atomico dell’azoto (N) è di 14 dalton (Da) mentre il peso molecolare di un α-amminoacido è maggiore possiamo, utilizzare un “fattore di moltiplicazione” per ricavare il tenore di un dato α-amminoacido partendo dal dato analitico dell’azoto in esso presente . Il fattore di moltiplicazione si ricava dalla seguente formula:
fattore di moltiplicazione = Peso molecolare dell’α-amminoacido/Peso atomico dell’azoto α-amminico
La glicina che ha un peso molecolare di 75 Da darà il seguente fattore di moltiplicazione:
FATTORE DI MOLTIPLICAZIONE per glicina = 75 Da/14 Da = 5,3
L’alanina che ha un peso molecolare di 89 Da darà un fattore di moltiplicazione maggiore.
FATTORE DI MOLTIPLICAZIONE per alanina = 89 Da/14 Da = 6,4
La leucina che ha un peso molecolare di 131 Da darà un fattore di moltiplicazione ancora maggiore.
FATTORE DI MOLTIPLICAZIONE per leucina = 131 Da/14 Da = 9,4
Considerando le dimensioni dei diversi α-amminoacidi e le percentuali dei diversi α-amminoacidi tra mosto e mosto è possibile operare una stima degli α-amminoacidi totali partendo dal dato dell’azoto α-amminico.
Dato un tenore di azoto α-amminico pari a 100 mg/L di mosto, potremo stimare un tenore in α-amminoacidi tra 800 e 1000 mg/L ipotizzando un fattore di moltiplicazione compreso tra 8 e 10.
In un mosto dotato di 150 mg/L di azoto α-amminico avremo tra 1200 e 1500 mg/L di α-amminoacidi ipotizzando un fattore di moltiplicazione tra 8 e 10.
In alcuni mosti ricchissimi in APA i livelli di azoto α-amminico possono raggiungere 300 mg/L dunque la concentrazione in α-amminoacidi sfiorerà i 3 g/L.
La disponibilità di α-amminoacidi nel mosto influenza in modo deciso il decorso della fermentazione alcolica. Gli α-amminoacidi sono la più importante fonte di azoto per il lievito e vengono utilizzati nella fase di crescita esponenziale della popolazione, quando essa sale rapidamente da 1.000.000 a 100.000.000 di cellule/mL di mosto. Il lievito può condensare gli α-amminoacidi costituendo macromolecole quali oligopeptidi (fino a 50 unità), polipeptidi (fino a 100 unità) e infine proteine (oltre 100 unità).
Altre volte il lievito sottrae il gruppo α-amminico di un certo amminoacido attraverso la VIA DI EHRLICH per poi utilizzarlo per sintetizzare molecole quali: nuovi α-amminoacidi, basi azotate (con cui vengono prodotti i nucleotidi e quindi gli acidi nucleici), diversi cofattori e vitamine.
MECCANISMO DI AZIONE DELLA VIA DI EHRLICH.
La figura sottostante mostra, in maniera piuttosto semplificata, la VIA DI EHRLICH, dividendola in due step.
Nel primo step l’α-amminoacido viene de-amminato (tramite la trasformazione dell’α-chetoglutarato in glutammato) ottenendo un chetoacido.
Nel secondo step il chetoacido viene decarbossilato con eliminazione di una molecola di CO2 e successivamente ridotto da aldeide ad alcole tramite l’ossidazione del coenzima NADH,H+ a NAD+.
AMMINOACIDI E LORO CORRISPONDENTI ALCOLI.
Attraverso la VIA DI EHRLICH la L-valina origina l’alcol isopropilico, la L-leucina l’alcol isoamilico e la L-isoleucina l’alcol amilico; la 2-fenilalanina produce l’alcol 2-feniletilico, la L-tirosina il tirosolo, l’L-triptofano origina il triptofolo e la L-metionina il metionolo.
FORMAZIONE DEGLI ESTERI A PARTIRE DAGLI ALCOLI: ADDIZIONE TRAMITE IL “COENZIMA A” AGLI ACIDI GRASSI
Gli alcoli formati tramite la VIA DI EHRLICH sono detti “alcoli superiori”, per marcarne la differenza con l’alcol etilico la cui struttura è più semplice.
Tali alcoli superiori vengono espulsi dalla cellula tal quali o nella forma “esterificata”. Gli esteri si formano tramite l’unione di un alcole con un acido carbossilico (acido grasso a corta e media catena): questa addizione necessita che l’acido carbossilico sia attivato da un apposito coenzima, il “Coenzima A”, la cui struttura è mostrata nella figura sottostante.
La struttra del Coenzima A è divisibile in 3 distinti gruppi:
• Adenosin-trifosfato ovvero un nucleoside a cui sono legati 3 gruppi fosfato
• Acido Pantotenico (Vit. B5)
• β-mercapto-etilamina che contiene il gruppo funzionale -SH.
Il Coenzima A è un tiolo e il suo gruppo funzionale –SH ne permette la reattività con gli acidi grassi a corta e media catena presenti nel mosto.
L’azione del Coenzima A nel processo di formazione di un estere è la seguente:
Lo zolfo del gruppo funzionale –SH è elettronegativo e si presta perciò all’addizione nucleofila al carbonio elettropositivo del gruppo funzionale carbossilico: tale addizione è raffigurata da una freccia rossa nella figura.
Il Coenzima A legato all’acile (acil-coenzima A) viene interessato dall’addizione nucelofila dell’ossigeno elettronegativo dell’alcole superiore al carbonio elettropositivo dell’acil-Coenzima A.
Il Coezima A risulta una molecola di grande interesse tecnico e diviene dunque prioritario conoscerne i tenori presenti nel mosto e durante le varie fasi della fermentazione alcolica. Ad oggi questo composto è poco citato nella letteratura enologica, mentre, grazie alla sua ubiquità esso è molto conosciuto nelle scienze biologiche nonché in medicina. Come sempre l’enologia si conferma una disciplina dilettantesca che è costretta ad attingere alle vere scienze. Il mio augurio è che in un futuro non molto lontano venga presa in considerazione la quantificazione di questa molecola nelle principali matrici enologiche: le uve, i mosti, i lieviti, i batteri e i loro derivati ad uso enologico.
