Strategie innovative al servizio del settore vitivinicolo: quando la spettroscopia FT-MIR incontra la chemiometria

l vino è la bevanda alcolica più apprezzata e consumata al mondo: fin dall’antichità è sinonimo di festività, ebbrezza e convivialità, ed è intimamente legato alla cultura popolare. In Italia, la produzione di vino rappresenta, ancora oggi, uno dei settori più importanti dell’economia nazionale, biglietto da visita del bel paese nel mondo. Il successo del prodotto italiano, oltre che dal clima, dalla qualità delle uve e dal territorio, dipende anche dal peculiare controllo che viene svolto durante l’intera filiera produttiva. Questa attenta verifica della qualità del prodotto si declina in tutta una serie di analisi chimiche, microbiologiche e sensoriali che vengono realizzate da laboratori di analisi specializzati. Il punto di riferimento delle analisi chimiche in campo vitivinicolo in Italia è rappresentato dal laboratorio di analisi chimiche ISVEA srl (Istituto per lo Sviluppo Viticolo Enologico e Agroindustriale), fondato nel 1997 a Poggibonsi (Siena, Toscana, Italia), che da circa 20 anni si impone come leader per analisi e servizi enologici a livello nazionale ed internazionale. Ogni anno, ISVEA analizza oltre 100.000 campioni di mosto e vino in fermentazione. Le analisi di processo, che prevedono il controllo di sostanze contestuali alle fermentazioni come solforose, zuccheri, etanolo, acidi organici, ecc., permettono ai produttori di seguire e controllare meticolosamente il processo di evoluzione del mosto in vino. La determinazione dei differenti parametri enologici viene eseguita secondo metodi di riferimento di analisi (metodi OIV – Organizzazione Internazionale della Vigna e del Vino o metodi analoghi). Questi metodi si basano, tuttavia, su tecniche analitiche distruttive, costose e dispendiose in termini di tempo. In molte situazioni, ciò rappresenta un serio limite per la moderna industria del vino e per i laboratori di analisi specializzati che necessitano di fornire un risultato affidabile in tempi brevi. L’ambizioso progetto descritto in questo manoscritto cerca di risolvere molte delle problematiche legate all’analisi chimica dei più importanti parametri di interesse enologico attraverso un nuovo metodo analitico basato su una tecnica semplice, rapida, non distruttiva e non inquinante, come la spettroscopia nel medio infrarosso (MIR). La spettroscopia MIR è stata individuata come tecnica idonea allo scopo in quanto permette di svolgere analisi in modo rapido ed efficiente. La semplicità della tecnica ne consente l’utilizzo anche da parte di personale non esperto ed è quindi indicata non solo per i laboratori di analisi, ma anche per piccole, medie e grandi aziende vitivinicole, dove un enologo o un cantiniere può gestire in autonomia la strumentazione. Nel MIR sono contenute una grande quantità di informazioni che possono essere utilizzate per determinare, in modo simultaneo, la concentrazione di diverse molecole e parametri di interesse enologico. Per estrapolare le informazioni contenute in uno spettro MIR e quantificare correttamente i parametri di interesse enologico, sono necessarie tecniche di analisi statistica multivariata, conosciute anche con il nome di tecniche chemiometriche. La chemiometria è una disciplina nata per risolvere problemi di natura multivariata e permette di estrapolare l’informazione utile dal dato in cui è presente rumore e informazione ridondante. Grazie alla collaborazione tra ISVEA, Università di Siena e Gruppo di Chemiometra dell’Università di Genova, che rappresenta un punto di riferimento della chimica analitica italiana, è stato possibile definire e ottimizzare la procedura di costruzione e validazione di modelli predittivi per la determinazione rapida di parametri enologici in mosto, vino e vino passito. I risultati ottenuti sul vino passito sono stati pubblicati nell’articolo scientifico «Prediction of quality parameter in straw wine by means of FT-IR spectroscopy combined with multivariate data processing» (Croce et al., Food Chemistry, 305, 2020) che rappresenta il primo tentativo di combinare la spettroscopia MIR con l’elaborazione statistica multivariata per la determinazione del grado alcolico, zuccheri totali e acidità totale nel vino passito. La procedura sviluppata è stata testata direttamente sul campo, attraverso l’installazione di interferometri infrarossi in un laboratorio di analisi in provincia di Lecce e in due aziende vitivinicole toscane. In particolar modo è stata verificata la robustezza del metodo analitico e la semplicità di utilizzo di strumento e software di analisi anche da parte di operatori non esperti. A tal proposito, per mantenere il controllo sul processo analitico, è stata creata un’apposita piattaforma online dove sono stati archiviati i modelli chemiometrici per la predizione dei seguenti parametri enologici: titolo alcolometrico volumico, zuccheri totali, acidità volatile e totale, pH, acido malico e acido lattico. Il cliente (aziende vitivinicole, laboratori di analisi ecc.) potrà tempestivamente ottenere il risultato dell’analisi una volta che avrà caricato in cloud lo spettro infrarosso del campione analizzato dove verrà processato da specifiche equazioni matematiche. ISVEA sarà così in grado di fornire un servizio analitico senza dover analizzare chimicamente il campione ma controllando via remoto la corretta esecuzione dell’analisi e il numero di campioni processati dai propri clienti. L’analisi in remoto apre la strada ad una nuova modalità di gestione e controllo di analisi chimiche e rappresenta un traguardo importante per il mondo della chimica analitica.