Ruolo degli α-amminoacidi e del coenzima A nella biosintesi degli esteri del vino
La qualità aromatica di un vino nasce da equilibri molecolari delicatissimi, spesso invisibili ma fondamentali. Tra questi, il ruolo degli α-amminoacidi nel mosto e l’intervento del coenzima A nella sintesi degli esteri aromatici, rappresentano due snodi centrali nel metabolismo fermentativo dei lieviti. Comprendere questi meccanismi, tuttavia, richiede di superare l’approccio empirico e abbracciare una visione più consapevole, capace di integrare biochimica, microbiologia ed enologia applicata.
In questo approfondimento analizzo come la concentrazione di azoto α-amminico incida sulla disponibilità di α-amminoacidi, come questi vengano trasformati attraverso la via di Ehrlich nella biosintesi degli alcoli superiori, e infine quale sia il contributo tecnico del coenzima A nella formazione degli esteri aromatici, molecole chiave nel profilo olfattivo dei vini.
Un viaggio tra numeri, reazioni e implicazioni pratiche, con uno sguardo critico al futuro della ricerca enologica.
Il tenore di azoto α-amminico e qualità del mosto
Cosa sono gli α-amminoacidi e perché sono importanti per i lieviti
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).
Come stimare il tenore degli α-amminoacidi dal PAN
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
FATTORE DI MOLTIPLICAZIONE per glicina = 75 Da / 14 Da = 5,3
FATTORE DI MOLTIPLICAZIONE per alanina = 89 Da / 14 Da = 6,4
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.
In un mosto dotato di 150 mg/L di azoto α-amminico avremo tra 1200 e 1500 mg/L.
In alcuni mosti ricchissimi in APA i livelli possono raggiungere 300 mg/L, sfiorando i 3 g/L.
Influenza degli α-amminoacidi sulla fermentazione alcolica
Azoto assimilabile e fase esponenziale dei lieviti
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)
Proteine (oltre 100 unità)
Impatto sulla qualità fermentativa e aromatica del vino
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
cofattori e vitamine
Via di Ehrlich in enologia: meccanismo e implicazioni
La deamminazione degli α-amminoacidi
La figura sottostante mostra, in maniera piuttosto semplificata, la via di Ehrlich, dividendola in due step:
L’α-amminoacido viene de-amminato (tramite la trasformazione dell’α-chetoglutarato in glutammato) ottenendo un chetoacido
Il chetoacido viene decarbossilato con eliminazione di CO₂ e successivamente ridotto da aldeide ad alcole tramite NADH,H⁺ → NAD⁺
Dal metabolismo aminoacidico agli aromi del vino
Amminoacidi e loro corrispondenti alcoli, attraverso la via di Ehrlich:
L-valina → alcol isopropilico
L-leucina → alcol isoamilico
L-isoleucina → alcol amilico
2-fenilalanina → alcol 2-feniletilico
L-tirosina → tirosolo
L-triptofano → triptofolo
L-metionina → metionolo
Biosintesi degli alcoli superiori nel vino
Gli alcoli formati tramite la via di Ehrlich sono detti alcoli superiori, per distinguerli dall’alcol etilico, la cui struttura è più semplice.
Tali alcoli vengono espulsi dalla cellula tal quali o nella forma esterificata. Gli esteri si formano unendo un alcole con un acido carbossilico (a corta o media catena), attivato dal Coenzima A. La cui struttura è mostrata nella figura sottostante.
Ruolo del Coenzima A nella formazione degli esteri
Struttura e funzione del Coenzima A
La struttura del Coenzima A è divisibile in 3 distinti gruppi:
Adenosin-trifosfato (nucleoside + 3 gruppi fosfato)
Acido Pantotenico (Vitamina B5)
β-mercapto-etilamina, contenente il gruppo funzionale –SH
Il Coenzima A è un tiolo e il gruppo –SH consente la reattività con acidi grassi a corta/media catena.
Meccanismo di formazione degli esteri nel vino
L’azione del Coenzima A nel processo di formazione di un estere:
Lo zolfo del gruppo –SH è elettronegativo → addizione nucleofila al carbonio del gruppo carbossilico
Si forma l’acil-CoA
L’ossigeno dell’alcole superiore si lega al carbonio elettropositivo dell’acil-CoA → formazione dell’estere
Conclusioni e prospettive future
Il Coenzima A è una molecola di grande interesse tecnico, ma poco citata nella letteratura enologica. È invece ben conosciuta nelle scienze biologiche e in ambito medico.
L’enologia, ancora oggi, attinge alle scienze fondamentali. L’auspicio è che in futuro si consideri la quantificazione del Coenzima A nelle matrici enologiche:
uve
mosti
lieviti
batteri
derivati ad uso enologico
L’azione del Coenzima A nel processo di formazione di un estere è la seguente:
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