Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2849
Title: Metabolic and structural effects of dehydration and ozone postharvest treatments on wine grape
Other Titles: Effetti metabolici e strutturali del trattamento con ozono e della disidratazione su uve da vino
Authors: De Sanctis, Federica
Keywords: Ozone;Wine grape;Cell wall;Phenolics;Ozono;Uve da vino;Parete cellulare;Polifenoli;AGR/15
Issue Date: 30-May-2014
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 26. ciclo
Abstract: 
This PhD thesis is aimed to study metabolic, biochemical and structural changes on white wine grape, red wine grape and raisins using ozone post-harvest treatments without addiction of sulfites.
In wine production, sulfur dioxide is currently used for its positive effects on wine stabilization but it’s even known its negative effects on grape and human health(Bush, 1986).
Ozone was approved in 2001 by FDA ( Food and Drug Administration) as GRAS (generally recognized as safe) for food sanitation and it started to be used in many food industry as natural alternative to chemicals disinfection process. The use of ozone in the food industry represent an important step forward towards technological innovations.
To evaluate the effect of ozone on wine grape was studied first to what happen when O3 is applied on white and red wine grape and then on the modification caused by its application during postharvest dehydration.
Grape clusters variety Sauvignon Blanc (Castello de "La Sala" winery,Orvieto, Italy), Cabernet Sauvingon (Fresno State University, California) and Pignola (Cantine Di Villa, Valtellina, Italy ) were carefully hand harvested, selected and placed in a single layer into perforated crates (60 x 40 x 15 cm) until 6 kilograms Kg (±500 g) each, and divided into thermohygrometric controlled rooms (12 m3) at 10 (±1)°C and UR 70%.
The O3 exposure effects on Cabernet S. was studied on three different stages of grape ripening, 21,3°BRIX (unripe stage), 23,6°BRIX (ripe stage), 26°BRIX (overripe stage) and each one was treated with 300, 800 and 1300 ppb of ozone.
Sauvignon blanc sampling was performed at the beginning and then after 4, 8 and 16 hours of ozone treatment (European pending patent 12704901.3-1357 PC Engineering srl, Uggiate Trevano, Italy).
Pignola grapes, after a primary sampling, was subsequently exposed to three different treatments:
O3 for 18 hours followed by dehydration; O3 for 18 hours followed by dehydration with 0.5g/h of O3 for 4 hours every day; and not treated grapes (CK), dehydrated until 20% and 35% of weight loss. Sampling was performed at the beginning and then at 20 and 35% weight loss(wl).
Color parameters, weight loss, total SSC, CO2 production and TA remained quite constant right after ozone treatment. On the contrary, important differences have been found on phenolic content.
Some fraction as cinnamates and flavonols resulted to be positively affected by the treatment whereas catechins and epicatechin are resulted to be more susceptible.
Anthocyanins content are resulted to be less sensitive to the treatments, indeed, an increase was shown on unripe grape exposed to medium ozone concentration, while others samples remain quite stable after the exposure.
Glycosilated volatiles organic compounds (VOCs) increased significantly in Sauvignon blanc treated samples expecially benzyl alcol, methoxyeugenol, Coniferol 2, 7-OH a-terpineol and Isogeraniol, while free VOCs, whom are perceptible directly from the berry, as expected after ozone treatment fallen.
High O3 concentration for long term intensified the oxidant strength of ozone on carotenoids content especially when it’s used during postharvest dehydration.
Cell wall enzymes activity increased on ozonated grapes especially during drying and cell wall composition is modified by the exposure that caused a release of neutral sugars and a decrease of cellulose and uronic acid.

Lo scopo principale di questa tesi di dottorato è stato quello di studiare i cambiamenti metabolici, biochimici e strutturali di uve da vino bianche, rosse e disidratate, causati dall’utilizzo di ozono come trattamento post raccolta, senza addizioni di solfiti.
Nei processi di vinificazione l’anidrite solforosa è correntemente utilizzata per i suoi effetti positivi sulla stabilizzazione del vino ma nel contempo sono anche conosciuti i suoi effetti negativi sull’uva e sulla salute umana (Bush, 1986).
L’ozono, approvato e riconosciuto come sicuro (GRAS) per la sanificazione dei prodotti alimentari dalla Food and Drug Administation nel 2001 ha iniziato ad essere utilizzato in molte industrie alimentari come valida alternativa ai classici processi di disinfezione chimica. Il suo utilizzo nell’industria alimentare rappresenta un’importante passo in avanti nelle tecnologie innovative.
Per valutare gli effetti dell’ozono sulle uve da vino sono state studiate le modificazioni a carico di uve da vino bianche e rosse ed in seguito gli effetti su uve poste in disidratazione post raccolta.
Grappoli di uva varietà Sauvignon Blanc (Castello de "La Sala",Orvieto, Italia), Cabernet Sauvingon (Fresno State University, California) e Pignola (Cantine Di Villa, Valtellina, Italia) sono stati accuratamente raccolti a mano, selezionati e posti su singolo strato in cassette perforate(60 x 40 x 15 cm) di circa 6 kg (±500 g) ognuna, e divise in celle termo igrometriche (12m3) a 10 (±1)°C e UR 70%.
Gli effetti dell’esposizione all’ozono su uve Cabernet S. sono stati studiati su tre differenti gradi di maturazione delle uve, 21,3°BRIX (immature), 23,6°BRIX (mature), 26°BRIX (surmature) utilizzando 300, 800 and 1300 ppb di ozono.
Il campionamento del Sauvignon blanc è avvenuto dopo 4, 8 e 16 ore di trattamento con ozono (European pending patent 12704901.3-1357 PC Engineering srl, Uggiate Trevano, Italy).
Le uve Pignola, in seguito ad un campionamento iniziale, sono state esposte a tre differenti trattamenti: O3 per 18h seguito da disidratazione, O3 per 18h seguito da disidratazione con 0,5 g/h di O3 per 4h al di e uve di controllo disidratate fino al 20% e 35% di calo peso. Il campionamento è stato effettuato all’inizio e al 20 e 35% di calo peso (wl).
Colore, calo peso, contenuto in solidi solubili, produzione di CO2 e acidità sono rimasti piuttosto costanti in seguito al trattamento con ozono. Al contrario, sono state trovate importanti differenze sul contenuto fenolico. Alcune frazioni come cinnamati e flavonoli sono stati positivamente influenzati dai trattamenti mentre catechine e epicatechine sono risultate essere le più suscettibili.
Gli antociani sono risultati essere poco influenzati dai trattamenti, infatti, un incremento è stato riscontrato in uve immature esposte a medie concentrazioni di ozono mentre gli altri campioni sono rimasti piuttosto stabili in seguito all’esposizione.
I composti organici volatili glicosilati (VOCs) sono incrementati significativamente nei campioni trattati di Sauvignon blanc, specialmente l’alcol benzilico, il metossieugenolo, il coniferolo 2, 7-OH a-terpineolo e l’isogeraniolo mentre i VOCs liberi, i quali sono percettibili direttamente nelle bacche, come atteso, in seguito all’esposizione con ozono sono diminuiti drasticamente.
Alte concentrazioni di O3 per lunghi tempi ne intensificano il potere ossidante sui carotenoidi specialmente quando l’esposizione avviene durante la disidratazione post raccolta.
Un incremento dell’attività degli enzimi di parete è stato riscontrato su campioni esposti al gas specialmente durante la disidratazione mentre la parete cellulare è risultata modificata dal trattamento causando un rilascio di zuccheri neutri e un decremento del contenuto in cellulosa e acido uronico.
Description: 
Dottorato di ricerca in Biotecnologie degli alimenti
URI: http://hdl.handle.net/2067/2849
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