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U.S. Department of Health and Human Services

Food

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Ethyl Carbamate Preventative Action Manual (Italian language version)

1997

This Italian Language translation of the original English Language document has been kindly provided by the Italian Trade Commission.

 

CARBAMMATO D'ETILE Manuale di azioni preventive

Christian E. Butzke & Linda F. Bisson
Facolta' di Viticoltura ed Enologia
Universita' della California, Davis

In collaborazione con:

Wine Institute, San Francisco, CA
U.S. Food & Drug Administration, Washington, DC


Introduzione:
Il carbammato d' etile (CE, uretano) e' una componente naturale di tutte le bevande e i cibi fermentati. Poiche' il CE si e' rivelato essere potenzialmente cancerogeno quando lo si amministra a dosi elevate in esperimenti con animali, l'industria vinicola desidera ridurre i livelli del CE nei propri prodotti. Questo manuale contiene le raccomandazioni derivate dalla ricerca scientifica intese ad aiutare tutti i coltivatori di uva da vino, i produttori di vini, e altri membri dell'industria e minimizzare i livelli del CE nel vino.

Queste raccomandazioni vanno intese solo come tali e non vanno considerate delle restrizioni alla liberta' e alla diversita' dei metodi di produzione vinicola.


Formazione Del CE:
Per capire meglio le possibili azioni che possiamo intraprendere per minimizzare i livelli del CE nel vino, e' necessario rivedere gli aspetti fondamentali della cinetica e dello sviluppo delle formazioni principali.
L'arginina, generalmente uno dei piu' abbondanti amminoacidi nel succo d' uva utilizzabili dai fermenti, e' assimilato dai fermenti vinari come nutriente e puo' venire metabolizzato emettendo urea, se presente in quantita' eccessiva. Se l'urea non puo' essere ulteriormente metabolizzata e si accumula al di sopra di una concentrazione critica, i ceppi di lievito la emettono dalle proprie cellule nel vino durante o alla fine della fermentazione. L'urea puo' reagire spontaneamente con l'alcool nel vino dando luogo alla formazione del CE. La reazione chimica tra l' urea e l'etanolo e' accelerata esponenzialmente a temperature elevate. In misura minore, la citrullina, un amminoacido che non e' incorporato nelle proteine dei fermenti, e che si forma durante la biosintesi dell'arginina, puo' funzionare da precursore del CE. I batteri lattici possono anch'essi essere una fonte di citrullina durante la formazione del vino. Pero', la reazione chiave per la formazione del CE nel vino e' tra l'urea e l'etanolo.

Azioni Preventive:
Abbiamo fissato le seguenti raccomandazioni sugli aspetti della formazione del CE nel vino:

  1. VITICOLTURA
    1. Fertilizzazione della vigna
    2. Colture di protezione
    3. Varieta' di viti e portainnesti
  2. NUTRIENTI NEL SUCCO/AGGIUNTE
  3. CEPPI DI LIEVITO
  4. BATTERI LATTICI
  5. UTILIZZO DELL' UREASI
  6. STAGIONATURA SULLE VINACCE
  7. DISTILLAZIONE/ALCOLIZZAZIONE
  8. SPEDIZIONE E CONSERVAZIONE
  9. SOMMARIO
  10. BIBLIOGRAFIA

 1. VITICOLTURA

 1. Fertilizzazione della vigna
*     La fertilizzazione con azoto (N) nella vigna ha un' influenza diretta sul contenuto d'azoto nei chicchi d'uva e nel mosto. Una fertilizzazione eccessiva nel passato con urea, ammoniaca e altri fertilizzanti con azoto e' ritenuta una delle cause dei livelli elevati di CE nei vini provenienti da paesi che tradizionalmente producono vino.

*     Il Comitato di Esperti dell' Organizzazione dei Viticoltori Internazionali per la Fisiologia della Vite ha sviluppato il seguente metodo di campionatura delle foglie, per stabilire lo stato nutrizionale della vite, in modo tale da fornire sufficienti, ma non eccessivi, nutrienti per la crescita della vite (Risoluzioni viti 4/95).
Sembra che i viticoltori siano generalmente dell' opinione che l'azotonitrico nei piccioli durante la fioritura abbia un' inflenza marginale o nulla sulla crescita, la produzione d'uva o la condizione generale dell' azoto nella vite o la condizione dell' azoto nei chicchi e nel loro succo.

OPERAZIONELAMINA FOLIAREPICCIOLO
Momento adattoFormazione dei chicchi
Veraison
Veraison
Numero minimo di viti150-100100
Posizione della foglia sul germoglioLamina foliare opposta al
primo grappolo alla base
Piccioli opposti al grappolo
Posizione del germoglio
sul ramo o sul gambo2
Germoglio mediano da fruttoGermoglio mediano da frutto
Numero minimo di foglie50-100 lamine foliare100 piccioli
Trattamento delle foglieLavare velocemente con acqua distillata 3
poi asciugare
Lavare velocemente con acqua distillata
poi asciugare

1In relazione all'estensione della vigna.
2La posizione e' in base al sistema di coltivazione. Il testo della risoluzione include illustrazioni del punto corretto di campionatura per i sistemi principali di coltivazione in Europa.
3Solo per determinare il rame, lo zinco e il manganese.


*     In generale, le viti hanno un fabbisogno di azoto molto limitato rispetto alla maggior parte delle altre colture. Per esempio, 10 tonnellate di uva asportano dal vigneto circa 25 libbre di azoto (circa 11,3 Kg.).

*     L'uva che cresce in terreni precedentemente utilizzati per colture erbacee e ortaggi e quindi fortemente fertilizzati puo' portare a contenuti eccessivi di azoto nel succo e a livelli elevati di CE nel vino.

*     La concentrazione di componenti azotati come l'arginina nel succo e l'urea nel vino aumenta proporzionalmente con l'aumento della fertilizzazione con azoto nel vigneto. Se la concentrazione di arginina nel succo eccede i 1.000 mg. per litro, la vite deve essere considerata fertilizzata in modo eccessivo.

*     In un terreno carente di azoto, l'utilizzo di 100 libbre di azoto per acroe (circa 45,4 Kg./acro o 112,3 Kg./ettaro) porterebbe ad un livello di 150 mg. di azoto utilizzabile dai fermenti per ogni litro di succo. Tale quantita' e' considerata sufficiente per completare la fermentazione, ma l'uso di tali quantita' elevate di fertilizzanti puo' portare ad una vegetazione eccessiva e ad una tarda maturazione dell'uva.
La possibilita' di una deficienza di azoto nei succhi rispetto al nutrimento dai lieviti non deve essere affrontata con la fertilizzazione della vigna.

 2. Colture di protezione

*     I viticoltori devono tenere presente che e' probabile aggiungano una quantita' significativa di azoto alle loro vigne quando sotterrano legumi invernali utilizzati come colture di protezione per le vigne. I legumi includono la veccia (Vicia), il trifoglio (Trifolium) e il pisello (Pisum). L' uso di queste colture di protezione puo' portare l'azoto nella vite a livelli eccessivi. Per esempio, il tessuto del trifoglio contiene circa 2,5 % di azoto, e il tessuto della veccia circa il 4%. La coltivazione della veccia puo' accumulare fino a 75 libbre di azoto per acre, rispetto ad una media di 25-50 libbre per acre(28-56Kg./ettaro) utilizzate con l'aggiunta di fertilizzanti commerciali. Se i legumi sono usati come colture di protezione, e' necessario controllare l'azoto nel terreno e nella vite per evitare livelli eccessivi di arginina nei succhi. Se è necessaria una fertilizzazione aggiuntiva con azoto, non si devono sotterrare legumi invernali.

3. Varieta' di viti e portainnesti

*     Diverse varieta' d' uva presentano variazioni nell'assorbimento d'azoto, con alcune varieta' che hanno generalmente valori piu' bassi di arginina rispetto ad altre. Un livello pero' basso di azoto nelle varie viti e' strettamente connesso alle caratteristiche delle proprie radici e cambia con l'utilizzo di portainnesti differenti. Al momento della fioritura l'azoto totale nel picciolo puo' variare piu' del 40% in media, mentre l'azoto nitrico puo' addirittura variare 10-12 volte a seconda della combinazione usata portainnesti -marza. Pertanto, i portainnesti possono avere un influenza notevole sui livelli d'azoto e sui processi di fertilizzazione. I consulenti locali per i centri di produzione vinicola possono fornire informazioni sull'assorbimento dell'azoto dei vari portainnesti.

RACCOMANDAZIONI:

I viticoltori devono tenere presente i livelli di azoto nella vite e nell'uva e devono modificare le procedure per il vigneto se la concentrazione di arginina nei succhi e' molto piu' alta di 1.000 mg per litro.
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2. NUTRIENTI NEL SUCCO/AGGIUNTE

*     Per stabilire con esattezza il valore nutritivo di uno specifico succo d'uva, puo' rendersi necessario misurare il livello dei composti d' azoto effettivamente utilizzabili dai lieviti per l' attivita' metabolica. I livelli d'azoto nell' uva variano molto a seconda del luogo in cui si trova il vigneto, in base al terreno, l'irrigazione, il tipo di fertilizzazione, il tempo al momento della vendemmia, la marza e il portainnesto, e la maturazione dell'uva. Le due fonti principali d' azoto nel mosto sono l'ammoniaca e gli amminoacidi con l'eccezione della prolina. La prolina non puo' essere utilizzata come fonte d'azoto dai lieviti senza ossigeno molecolare, che non e' presente nella fermentazione anaerobica del succo d'uva.
Entrambe le fonti di azoto presenti possono essere analizzate in un laboratorio di un' azienda vinicola o in laboratori esterni. Controlli dell'ammoniaca includono test enzimatici/fotometrici o l'uso di un elettrodo per ammoniaca. Gli amminoacidi utilizzabili dai lieviti possono essere misurati rapidamente tramite test colorimetrico OPA/NAC (Dukes & Butzke 1996) che richiede uno spettrofotometro. L'analisi con HPLC individua tutte le fonti d'azoto simultaneamente ma richiede personale altamente specializzato e da' risultati in tempi lenti durante la produzione del vino. E' necessario ottenere risultati analitici entro poche ore dall' inserimento dei lieviti per potere decidere se e' necessario aggiungere integrazioni nutritive a mosti carenti.

*     E' anche consigliabile stabilire livelli critici di arginina tramite una semplice procedura d'analisi che puo' essere utilizzata in un laboratorio di un'azienda vinicola. Non vi e' al presente un' analisi rapida dell' arginina nel succo che sia utilizzabile nelle aziende vinicole. L' universita' della California a Davis ha proposto lo sviluppo di una procedura in tal senso.

*     Per evitare una fermentazione lenta e perche' non si interrompa, la BATF permette di aggiungere fino a 8 libbre di fosfato biammonio (DAP) per 1.000 galloni (960 mg per litro) ad un mosto carente, il che significa 200mg di azoto per litro. Livelli eccessivi d'azoto possono, però, contribuire alla formazione e all'escrezione d'urea da parte dei fermenti. Sebbene ci si aspetti una fermentazione malolattica opzionale da parte di alcuni nutrienti, livelli elevati di nutrienti alla fine della fermentazione possono contribuire a creare un' instabilita' microbica nel vino (vedi batteri lattici).

*     Preparazioni di integratori nutritivi per lievito possono aggiungere ad un succo una quantita' indefinita di azoto utilizzabile dai fermenti. Si consiglia ai produttori di vino di richiedere ai fornitori di specificare le differenti fonti d' azoto.

*     L'uso di urea come integrazione per la fermentazione e' proibito. La BAFT ha trovato che l'utilizzo di urea non e' considerato accettabile dai produttori di vino nella normale prassi commerciale e ha eliminato l'urea dall' elenco dei trattamenti autorizzati (Registro federale, vol. 55, n. 118, 24974-24982, 19/6/90).

RACCOMANDAZIONI:

I produttori di vino devono conoscere i livelli d' azoto dei propri succhi e non devono integrarli eccessivamente con fosfato biammonio.
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3. LIEVITI

*     I lieviti vinari differiscono nella loro capacita di catabolizzare rapidamente l'urea durante la fermentazione. Quando un eccesso d'urea si accumula nel citoplasma della cellula, viene rilevata nel suo ambiente, il mosto.
Lieviti che producono molta urea sono quelli che hanno un' alta capacita di degradare l'arginina in urea, ma una capacita' limitata di metabolizzare l'urea. Tale limitata capacita' di metabolizzare l'urea puo' derivare da una bassa attivita' dell' amidoliasi, inibita dalla presenza di livelli elevati di ammoniaca, da carenze di fattori concomitanti necessari all' amidoliasi o, apparentemente, da bassa attivita' dovuta ad arginasi iperattiva. Fattori sia genetici che ambientali influenzano la quantita' d'urea emessa dalle cellule. Si e' osservato che alcuni ceppi di fermenti commerciali come il Lallemand 71B®, il Red Star SC1120® e il Premier Cuvee (PdM)® producono livelli relativamente bassi d'urea. Le ditte produttrici di lieviti per uso enologico sono in grado di raccomandare ceppi con una quantita' minima di escrezione d'urea per ogni specifico uso nella produzione di vino; si suggerisce pertanto di consultare queste ditte al riguardo.

*     La fermentazione spontanea con ceppi non definiti di lieviti richiede controlli dell'arginina nei succhi, dell'urea e dei livelli di CE in ogni fermentazione. Non e' chiaro che tipo di impatto la fermentazione naturale abbia sui livelli di CE, poiche' non si hanno ancora studi conclusivi al riguardo. In ogni caso, ci si aspetta che ceppi di fermento indigeni mostrino una variabilita' simile nel catabolismo dell' urea, cosi' come si e' osservato nei ceppi commerciali.

RACCOMANDAZIONI:

Se il succo ha un contenuto elevato d'arginina, accertarsi che vengano inoculati ceppi di lievito che producono poca urea nella vinificazione.
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4. BATTERI LATTICI

*     Alcuni batteri dell'acido lattico hanno la capacita' di formare piccole quantita' di citrullina, un precursore del carbammato d'etile, dall' amminoacido arginina, e di secernere questo precursore nel vino. Aggiunte regolari d'azoto ai succhi con livelli nutritivi sconosciuti possono aumentare la quantita' di azoto disponibile per i batteri dopo la prima fermentazione. Inoltre, anche i ceppi che non hanno la capacita' di degradare l'arginina possono produrre piccoli aumenti di carbammato d'etile, facendo cosi' pensare che possano essere presenti altri precursori azotati oltre a quelli derivati dall'arginina.
I risultati della ricerca indicano che e' necessario essere cauti nel selezionare le colture prima di iniziare la fermentazione malolattica nel vino, poiche' la formazione di citrullina dalla degradazione dell'arginina puo' produrre livelli elevati di carbammato d'etile, anche a temperature normali, quando vi e' un lungo periodo di conservazione. Inoltre, si deve evitare la fermentazione malolattica spontanea da ceppi non definiti, poiche' si puo' creare la formazione di precursori del carbammato d'etile.

RACCOMANDAZIONI:

Se si desidera la fermentazione malolattica, i produttori di vino devono usare o un ceppo commerciale che non produca livelli elevati di citrullina, o devono controllare il contenuto di citrullina dopo la fermentazione.
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5. UTILIZZO DELL' UREASI

*     Poiche' l'urea e' il principale precursore del CE nel vino, l'idrolisi enzimatica dell'urea in ammoniaca e anidride carbonica sembra essere il giusto modo di eliminare formazioni da questa fonte. Preparazioni a base di enzima ureico sono presenti sul mercato e sono autorizzati dalla BATF per il trattamento del vino.
In ogni caso, l'attivita' dell' ureasi e' molto limitata in condizioni normali di vinificazione, in modo specifico per quanto riguarda il basso pH e l'etanolo. L'ureasi e' inibita specialmente da elevate concentrazioni di acido malico e dai residui di fluoruro (dall' uso della criolite® nella vigna) superiori a 1mg per litro. Qualsiasi combinazione di questi fattori puo' rendere praticamente impossibile raggiungere i bassi livelli di urea voluti in tempi brevi, anche con dosi molto alte di enzima. Non e' possibile eliminare completamente il CE.

RACCOMANDAZIONI:

Se il vino ha molta urea da residui, i produttori di vino possono utilizzare il trattamento dell'ureasi per diminuire i livelli d'urea. E' necessario pero' valutare l'efficacia dell'aggiunta di ureasi per ogni vino per avere conferma che l'enzima sia attivo.
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6. MATURAZIONE SULLE FECCE

*     E' prassi comune nell'industria vinicola stagionare il vino sui sedimenti dopo la prima fermentazione, in modo tale da influenzare le proprieta' organolettiche del vino. La stagionatura sui sedimenti porta alla liberazione nel vino di composti azotati, amminoacidi e proteine: una secrezione rapida dal pool intracellulare delle cellule dei lieviti nelle prime settimane di conservazione ed un lento aumento col passare del tempo di conservazione, a causa dell'autolisi dei fermenti.
Si e' pero' trovato che non si verifica un aumento della concentrazione del carbammato d'etile nei vini fatti con uva a bassa concentrazione di ammionoacidi, dopo contatto prolungato con i sedimenti;
si e' anche notato che non vi sono altri precursori di carbammato d'etile emessi dai fermenti durante un contatto prolungato con i sedimenti.
Pertanto, nelle suddette condizioni, la prassi di un contatto prolungato con i sedimenti non sembra aumentare la possibilita'di carbammato d'etile.
Non vi sono dati che documentino nella maturazione sui sedimenti l'influenza sulla concentrazione d'urea nei vini fatti con uva che abbia concentrazioni eccessive di azoto assimilabile dai lieviti.

*     Analogamente, non vi sono dati riguardanti la produzione di vino frizzante e l'evoluzione dei livelli d'urea e altri precursori del CE durante l'autolisi dei fermenti, cioe' durante una stagionatura prolungata di vini in bottiglie da stappare.

RACCOMANDAZIONI:

La stagionatura sui sedimenti non ha mostrato un' influenza significativa sui livelli di carbammato d'etile, ma non sono state ancora effettuate analisi conclusive al riguardo.
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7. DISTILLAZIONE/ALCOLIZZAZIONE

*     Sebbene l'urea non sia volatile e lo stesso CE possieda bassa volatilita', il CE puo' gualmente trovarsi in distillati di vino. Si puo' formare dopo la distillazione tramite la reazione di un precursore volatile, l'isocianato, con l'etanolo, sia a temperatura ambiente che elevata.

*     I produttori di distillati di vini di frutta devono tenere presente altri precursori del carbammato d'etile, i cianuri. La frutta con noccioli, specialmente ciliegie, albicocche o prugne contiene cianuri combinati con zuccheri nei noccioli che possono essere emessi durante la fermentazione.
E' essenziale togliere i noccioli prima della fermentazione ed e' altrettanto importante procedere ad una seconda distillazione per evitare concentrazioni elevate di precursori di CE volatile in questi tipi di liquori.

*     I produttori di vini alcolizzati devono tenere presente quanto detto sopra come produttori di vini da tavola, perche' la fortificazione puo' aggravare di per se' il problema della secrezione d'urea da parte dei fermenti. L'urea si forma spesso durante le fasi iniziali o centrali della fermentazione con successiva generazione di lieviti che l'utilizzano nelle fasi finali del processo. La secrezione massima avviene frequentemente, con qualche eccezione, tra i 12 e 16 Brix. Interrompere la fermentazione a questo punto porta a concentrazioni elevate di urea nei vini fortificati. Si raccomanda di eseguire una fortificazione di prova nel laboratorio dell'azienda vinicola e di analizzare sia il vino in fermentazione che il vino da dessert che ne deriva per stabilire il contenuto d'urea.

*     Inoltre, l'alcool dell'uva o il brandy usato per alcolizzare possono agire come fonti primarie delle tracce di CE nei vini alcolizzati e devono essere controllati per verificare la possibilita' o la presenza di CE.

RACCOMANDAZIONI:

Poiche' gli isocianati si formano dalla disgregazione dell'urea, vale la stessa raccomandazione fatta per il vino da tavola. Per ora non e' possibile dare raccomandazioni sul frazionamento dei distillati, a causa della mancanza di dati sul comportamento della distillazione dei precursori volatili del CE.
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8. SPEDIZIONE E CONSERVAZIONE

*     La reazione chimica tra l'urea e l'etanolo aumenta esponenzialmente con l'aumentare della temperatura. E' pertanto indispensabile che un vino contenente livelli elevati di urea non sia esposto ad alte temperature (al di sopra dei 100°F o 38°C) quando viene spedito o conservato.

RACCOMANDAZIONI:

Poiche' il vino esposto per molto tempo ad alte temperature rovina anche il suo aspetto e le sue qualita' , i produttori di vino dovrebbero educare e incoraggiare lo spedizioniere, il distributore, il grossista e i dettaglianti, a ridurre al minimo l'esposizione alle alte temperature tramite utilizzo di appositi contenitori isolanti, una programmazione oculata delle spedizioni e centri d'immagazzinaggio adatti.
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9. SOMMARIO
  • Evitare una fertilizzazione eccessiva della vigna con azoto
  • Controllare il livello dell' azoto nel terreno
  • Controllare il livello dell'azoto nella vite
  • Non usare legumi invernali come coltura di protezione se la quantita' di azoto nel suolo e' gia' elevata
  • Tenere presente che l'assorbimento dell' azoto varia molto a seconda delle varie viti e specialmente in base ai portainnesti
  • Controllare il livello d'azoto nel succo
  • Non aggiungere eccessive di azoto su base continua
  • Non aggiungere regolarmente integrazioni di azoto
  • Non aggiungere urea come integrazione di azoto
  • Evitare livelli d'arginina nel succo superiori ai 1.000 mg. per litro
  • Quando si scelgono ceppi di lieviti per vino, evitare quelli che hanno un livello elevato di escrezione d'urea
  • Usare batteri malo-lattici con caratteristiche conosciute
  • Tenere presente che l'uso di preparati ureasi non puo' eliminare completamente la formazione di CE
  • Tenere presente che la fortificazione del mosto puo' aggravare il problema dell'escrezione di urea dai fermenti
  • Controllare i livelli di CE nell' alcool per la fortificazione
  • Evitare che il vino sia esposto ad alte temperature durante la sua conservazione e il trasporto


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10. BIBLIOGRAFIA (INGLESE)
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