The present paper provides a physico-chemical interpretation of the oxidative phenomena occurring in wine based on the most recent scientific acquisitions. We organized the discussion by dividing the text into four sections. The first chapter examines the phenomenon of atmospheric oxygen dissolution in liquid systems, approximating gases behaviour in the air as ideal. Given the fundamental laws that govern the solubility equilibrium of oxygen in aqueous solutions, the discussion focuses on the molecular diffusion phenomena that occur at the interface of the liquid-gas system, stating its properties and rate in accordance to the two-film theory formulated by Lewis and Whitman (1924). The second chapter investigates the role of metal catalysis in the consumption of dissolved oxygen in wine. The elementary knowledge of thermodynamics and electrochemistry, reported at the beginning of the chapter, lay the foundations for understanding the mechanisms of oxidation. The analysis focuses about the effect of the complexation equilibrium between coordinating ions and carboxylic ligands on the mechanisms of molecular oxygen reduction, catalysed by iron in synergy with copper and manganese. The third chapter explores the oxidation of wine phenolics and the chemical instability of the corresponding quinones. The study evaluates the reactivity of quinones towards both antioxidants, sulfur dioxide and L-ascorbic acid, and with some nucleophiles potentially present in wine such as thiols, flavonoids and amino acids. The last section discusses the incidence of ultraviolet and visible radiation on oxygen consumption in a wine exposed to light. The photochemical reactions that lower the reduction potential of wine are the riboflavin-sensitized oxidations and the degradation of complexes between iron(III) and the tartrate anion, from whose oxidation glyoxylic acid arise, an electrophile that combines with flavan-3-ols to produce xanthylium cations.
Il presente elaborato fornisce un'interpretazione chimico-fisica dei fenomeni ossidativi che avvengono nel vino sulla base delle più recenti acquisizioni scientifiche. La trattazione è stata organizzata suddividendo il testo in quattro sezioni. Il primo capitolo esamina il fenomeno della dissoluzione dell'ossigeno atmosferico nei sistemi liquidi, approssimando come ideale il comportamento dei gas nell'aria. Introdotte le leggi fondamentali che regolano gli equilibri di solubilità dell'ossigeno nelle soluzioni acquose, la trattazione si sofferma sui fenomeni di diffusione molecolare che avvengono all'interfaccia del sistema gas-liquido, specificandone natura e velocità in accordo con la teoria del doppio film formulata da Lewis e Whitman (1924). Il secondo capitolo indaga il ruolo della catalisi metallica nel consumo dell'ossigeno disciolto nel vino. Le nozioni elementari di termodinamica e elettrochimica, richiamate all'inizio del capitolo, gettano le basi per la comprensione dei meccanismi di ossidazione. L'analisi verte intorno all'effetto degli equilibri di complessazione tra ioni coordinanti e ligandi carbossilici sui meccanismi di riduzione dell'ossigeno molecolare, catalizzati dal ferro in sinergia con il rame e il manganese. Il terzo capitolo approfondisce l'ossidazione delle sostanze fenoliche di interesse enologico e l'instabilità chimica delle corrispondenti forme chinoniche. Lo studio valuta la reattività dei chinoni sia verso gli antiossidanti, diossido di zolfo e acido L-ascorbico, sia con alcuni nucleofili potenzialmente presenti nel vino come i tioli, i flavonoidi e gli amminoacidi. L'ultima sezione discute l'incidenza della radiazione ultravioletta e visibile sul consumo di ossigeno in un vino esposto alla luce. Le reazioni fotochimiche che inducono un abbassamento del potenziale di riduzione del vino sono le ossidazioni riboflavina-sensibili e la degradazione dei complessi tra il ferro(III) e l'anione tartrato, dalla cui ossidazione si ottiene l'acido gliossilico, elettrofilo che si combina con i flavan-3-oli per formare i cationi xantilio.
Meccanismi chimico-fisici coinvolti nei processi ossidativi del vino
DOMANDA, CORRADO
2017/2018
Abstract
Il presente elaborato fornisce un'interpretazione chimico-fisica dei fenomeni ossidativi che avvengono nel vino sulla base delle più recenti acquisizioni scientifiche. La trattazione è stata organizzata suddividendo il testo in quattro sezioni. Il primo capitolo esamina il fenomeno della dissoluzione dell'ossigeno atmosferico nei sistemi liquidi, approssimando come ideale il comportamento dei gas nell'aria. Introdotte le leggi fondamentali che regolano gli equilibri di solubilità dell'ossigeno nelle soluzioni acquose, la trattazione si sofferma sui fenomeni di diffusione molecolare che avvengono all'interfaccia del sistema gas-liquido, specificandone natura e velocità in accordo con la teoria del doppio film formulata da Lewis e Whitman (1924). Il secondo capitolo indaga il ruolo della catalisi metallica nel consumo dell'ossigeno disciolto nel vino. Le nozioni elementari di termodinamica e elettrochimica, richiamate all'inizio del capitolo, gettano le basi per la comprensione dei meccanismi di ossidazione. L'analisi verte intorno all'effetto degli equilibri di complessazione tra ioni coordinanti e ligandi carbossilici sui meccanismi di riduzione dell'ossigeno molecolare, catalizzati dal ferro in sinergia con il rame e il manganese. Il terzo capitolo approfondisce l'ossidazione delle sostanze fenoliche di interesse enologico e l'instabilità chimica delle corrispondenti forme chinoniche. Lo studio valuta la reattività dei chinoni sia verso gli antiossidanti, diossido di zolfo e acido L-ascorbico, sia con alcuni nucleofili potenzialmente presenti nel vino come i tioli, i flavonoidi e gli amminoacidi. L'ultima sezione discute l'incidenza della radiazione ultravioletta e visibile sul consumo di ossigeno in un vino esposto alla luce. Le reazioni fotochimiche che inducono un abbassamento del potenziale di riduzione del vino sono le ossidazioni riboflavina-sensibili e la degradazione dei complessi tra il ferro(III) e l'anione tartrato, dalla cui ossidazione si ottiene l'acido gliossilico, elettrofilo che si combina con i flavan-3-oli per formare i cationi xantilio.| File | Dimensione | Formato | |
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