Scienze Scienze Riccardo Oldani

Enzima ureasi e polifenoli: la ricerca dell’Università della Tuscia

Enzima ureasi e polifenoli: la ricerca dell’Università della Tuscia

I vini, così come il saké o le acqueviti, possono essere interessati dalla formazione di etil-carbammato, un composto che può essere cancerogeno. Utilizzando l’enzima ureasi un gruppo di ricercatori dell’ateneo viterbese ha messo a punto un metodo per prevenirne concentrazioni elevate nei rosé e nei rossi ricchi di polifenoli.

Si descrive spesso il vino come un prodotto vivente, perché in continua evoluzione, anche dopo che è stato tappato in bottiglia. Ma se nel tempo può acquisire caratteri ancora migliori e più pregiati, il suo costante divenire può anche portare conseguenze indesiderate. Una di queste è la formazione di carbammato di etile, o etil-carbammato (o, ancora, uretano), composto chimico che si forma naturalmente in un gran numero di bevande alcoliche fermentate, compresa la birra e, in particolare, quelle prodotte con frutta con nocciolo, tra cui le acqueviti.

Un ospite indesiderato

L’etil-carbammato non è una presenza desiderata, in quanto ritenuto “probabilmente cancerogeno” per l’uomo secondo le indicazioni della Iarc, l’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro. Sia la Fao che l’Organizzazione mondiale della sanità raccomandano pertanto ai produttori di adottare misure per prevenire la formazione di questo composto. Sul tema da anni è all’opera un gruppo di ricerca dell’Università della Tuscia, e in particolare del Dipartimento per l’Innovazione nei sistemi biologici, agro-alimentari e forestali (DIBAF), il cui lavoro è attestato dalla pubblicazione di vari articoli scientifici. Il più recente, uscito sulla rivista “Food and Bioproducts Processing” e firmato da Marcello Fidaleo ed Elisa Tavilli, riguarda la “Rimozione dell’urea in vini rossi e rosati mediante ureasi acida immobilizzata in un reattore a letto fisso” (questo, almeno, il titolo tradotto dall’inglese dell’articolo, visibile qui).


Marcello Fidaleo è professore associato al Dipartimento per l’Innovazione nei sistemi biologici, agro-alimentari e forestali (DIBAF) dell’Università della Tuscia.

Reazione imprevedibile

Che cosa significa? Per spiegarlo in termini comprensibili anche ai profani abbiamo raggiunto i due autori. Marcello Fidaleo è professore associato all’ateneo viterbese, mentre Elisa Tavilli è una tecnologa alimentare, che lavora in un’azienda privata ma continua a collaborare su questo tema di ricerca, su cui ha basato la sua tesi di laurea. La prima domanda è: che cosa c’entra l’urea se stiamo parlando di etil-carbammato? «L’urea», spiega Tavilli, «è il principale precursore del carbammato di etile, a cui dà origine reagendo con l’alcol etilico. Si tratta di una reazione fortemente influenzata da condizioni ambientali. Per esempio, a temperature alte, intorno ai 20 °C, che si possono verificare durante il trasporto o con un’errata conservazione, è più elevata la probabilità che si formi etil-carbammato».

L’ureasi, un enzima utile

Data l’imprevedibilità del sistema e l’impossibilità di prevedere quanta sostanza potrebbe originarsi all’interno delle bottiglie, il metodo più sicuro per evitare concentrazioni eccessive di etil-carbammato è quindi ridurre la presenza di urea nel vino. Questa, a sua volta, si forma durante la fermentazione alcolica come prodotto del metabolismo dell’arginina, aminoacido abbondante nel vino e utilizzato come nutriente dai lieviti. Un metodo approvato anche dalla FDA, la Food and Drug Administration degli Stati Uniti (qui il riferimento), prevede l’impiego di un enzima, l’ureasi, per provocare l’idrolisi dell’urea. L’ureasi è anche approvata a livello europeo per il trattamento delle bevande alcoliche (qui il regolamento di riferimento). Ed è proprio a partire dal suo utilizzo nel vino che si è sviluppato lo studio dei ricercatori dell’Università della Tuscia.

Un approccio ingegneristico

«L’obiettivo della mia ricerca», spiega Marcello Fidaleo, «è studiare le trasformazioni che avvengono nella produzione del vino, o in altri ambiti alimentari, anche con un occhio da ingegnere; con lo scopo cioè di trarre indicazioni per migliorare i processi di produzione. In particolare, in questo caso, studiando l’azione dell’ureasi in modelli di vini rossi o rosati, e anche in vini reali, ci siamo accorti che questa subiva un rallentamento, da noi attribuito a un’azione inibitoria dei polifenoli presenti nei vini rossi nei confronti dell’enzima».


Elisa Tavilli, tecnologo alimentare, è autrice dello studio pubblicato sulla rivista “Food and Bioproducts Processing”

Meno efficace nei rossi ricchi di polifenoli

Studi precedenti, anche dello stesso gruppo di ricerca dell’Università della Tuscia, hanno mostrato come nei bianchi l’ureasi usata in modo “libero”, cioè disciolta direttamente nel vino, agisca in modo efficace sull’urea. Al contrario, questo non avviene nei rossi, soprattutto quelli particolarmente ricchi di polifenoli, più adatti a un lungo invecchiamento. Periodo che, però, li potrebbe rendere anche più suscettibili ad accumulare concentrazioni più elevate di etil-carbammato. Una ragione valida per trovare un metodo efficace in grado di prevenire tale evenienza.

La soluzione: “immobilizzare” l’enzima

«Anziché usare l’enzima libero, allora», spiega ancora Fidaleo, «lo abbiamo immobilizzato su un supporto solido, e inserito all’interno di un tubo, realizzando una sorta di filtro attraverso il quale abbiamo forzato il passaggio del vino. In questo modo abbiamo visto non soltanto un miglioramento nell’azione dell’enzima ureasi, ma abbiamo anche riscontrato che potevamo utilizzare più volte lo stesso supporto per più trattamenti mantenendo la stessa efficacia». L’impiego di enzimi immobilizzati nei processi alimentari non è una novità. È usato, per esempio, per produrre il latte delattosato.

Molti vantaggi

Porta con sé molti vantaggi: consente infatti di lasciare gli enzimi a contatto della matrice alimentare su cui devono agire soltanto per il tempo necessario a esplicare la loro azione e poi di rimuoverli. Induce anche notevoli risparmi, che il gruppo dell’Università della Tuscia si ripromette di quantificare nel dettaglio con ulteriori studi, per quanto riguarda il processo di idrolisi dell’urea. È anche più rapido rispetto all’impiego dell’enzima libero, che può essere aggiunto al vino entro i limiti della dose massima consentita dalle normative.

Futuri sviluppi

Inoltre, il sistema messo a punto da Marcello Fidaleo e dal suo team potrebbe in futuro essere ingegnerizzato in una sorta di cartuccia removibile e riutilizzabile, che il produttore potrebbe utilizzare quando lo ritiene opportuno durante il processo di vinificazione. Quale sarebbe il momento migliore? «Probabilmente subito prima dell’imbottigliamento o ancora prima per quei vini che subiscono lunghi invecchiamenti», osserva Elisa Tavilli. «Va infatti considerato che il tempo, la temperatura e le concentrazioni di urea e di alcol sono tutti elementi che influenzano la formazione del carbammato di etile. Non abbiamo ancora effettuato uno studio approfondito per individuare la fase migliore in cui fare il trattamento, ma è nei nostri programmi». Un’ulteriore, possibile tappa in questo lungo lavoro di studio, orientato a un ambito molto affascinante, quello dell’azione degli enzimi in vinificazione. Un campo molto studiato, ma in cui c’è ancora molto da scoprire.

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© Riproduzione riservata - 23/02/2021

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