L'azione deproteinizzante della bentonite

Dopo questo breve preambolo sulla struttura e sul comportamento della bentonite, vediamone adesso l’aspetto più propriamente enotecnico. L’importanza fondamentale assunta in enologia dalla bentonite si ricollega prima di tutto, come abbiamo visto, alle sue spiccate proprietà deproteinizzanti; l’effetto chiarificante, se pure di notevole interesse pratico, rappresenta come tale un fatto secondario e, possiamo dire, conseguente.
Mentre infatti la chiarificazione dei vini può essere conseguita con l’aiuto di altri prodotti (gelatine, sol di silice e gelatina, albumine, caseine, ittiocolla, ecc.) il problema della eliminazione delle sostanze proteiche nei vini (o mosti) sarebbe, senza il ricorso a queste argille speciali, ben più arduo da risolvere, sia tecnicamente che economicamente.
Non è tutto: il trattamento bentonitico può avere, infatti, altri molteplici effetti altamente positivi, sempre in relazione alla stabilizzazione dei prodotti vinicoli. Così nei riguardi di eventuali alterazioni dovute a fenomeni di ossidazione enzimatica, della rottura rameosa o fosfato-ferrica, delle materie polifenoliche e pigmenti in stato colloidale e quindi di labile stabilità, oppure conseguenti alle fermentazioni, specialmente con mosti “botritizzati” e via dicendo.

Innanzitutto il contenuto in proteine dei mosti e dei vini, in particolare bianchi, è mediamente dell’ordine di 50-200 mg/l, con punte estreme che vanno, grosso modo, da una decina a 300 mg e più, pertanto uno spettro proteico amplissimo. La bentonite, a differenza della pastorizzazione, asporta dal vino (o mosto) sottoposto al trattamento, le proteine sia termolabili che termostabili (queste ultime solo in parte).
Quale ne sia poi la scala di selettività nell’adsorbimento delle diverse frazioni proteiche non sappiamo granché: sembra che le forme termolabili siano quelle più prontamente fissate dalla bentonite (Boehringer e Dolle).
Quest’ultime, in fondo, costituiscono la parte proteica che più interessa ai fini della stabilizzazione e che rappresenta sempre, come abbiamo già visto, una percentuale molto variabile delle proteine totali presenti nei vini.
Le cose vengono però complicate dal fatto che le proteine dei mosti e dei vini, come è stato già ricordato, vi si trovano normalmente in forme associate o in aggregati, in cui partecipano assieme ai proteidi altre sostanze colloidali, come pectine, polisaccaridi neutri, tannini e altri polifenoli condensati.
Vi si aggiunga ancora che l’adsorbimento da parte della bentonite delle proteine o aggregati proteici in soluzione nei mosti e nei vini non è un fenomeno attribuibile soltanto a processi di scambio ionico, dei quali abbiamo appena parlato, ma certamente altri fenomeni intervengono, come quello tipico per adsorbimento reciproco o per concentrazione superficiale regolato da cariche opposte fra le frazioni proteiche elettropositive e la superficie lamellare della bentonite elettronegativa.

Possiamo poi citare un terzo tipo di adsorbimento, quello prevalentemente meccanico, che si verifica per semplice contatto o adesione o capillarità; è pur esso un fenomeno, tipicamente di superficie, per cui anche molecole intere o aggregati colloidali, praticamente privi di cariche elettriche, possono venir fissati o trascinati dalla bentonite. Questi fenomeni diversi chiamati genericamente di adsorbimento (dove il prefisso “ad” sta a significare l’effetto superficiale) che tendono ad intrecciarsi, a sovrapporsi e a confondersi, sono potentemente favoriti dalla struttura lamellare, quindi estremamente porosa, del materiale montmorillonitico.

Molta parte hanno, inoltre, in processi del genere, la natura e le caratteristiche della sostanza adsorbente e di quella adsorbita, la loro concentrazione, le condizioni e la temperatura del mezzo liquido e via dicendo.
Come si vede sono numerosi i fattori che entrano in gioco in fenomeni tanto complessi.

In questo meccanismo di scambio e di adsorbimento reciproco il complesso bentonite-proteina che si forma, per l’azione concomitante e neutralizzante degli elettroliti, in particolare dei cationi plurivalenti (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, ecc.) tende facilmente ed abbondantemente a flocculare (flocculazione reciproca) e precipitare. Né più né meno di quanto avviene, sotto tale aspetto, con il composto tanno-proteico.

Qual è l’effettiva azione deproteinizzante della bentonite nei mosti e nei vini?

Risponderemo succintamente.
Anzitutto la bentonite non asporta soltanto ed esclusivamente l’azoto proteico, ma anche altre forme più semplici, come polipeptidi e peptoni, sia pure in esigua entità (Koch, Albonico).
Gli amminoacidi liberi invece vengono pochissimo interessati nel trattamento bentonitico.
Questo trattamento, secondo Milisavljevic, è in grado di ridurre fino al 25 per cento l’azoto totale di un vino. Una frazione, pertanto, cospicua.
Altri hanno tentato di stabilire un valore orientativo dei tenori adsorbiti di proteine da parte di una buona bentonite sodica: questo si aggirerebbe mediamente dai 30 ai 50 mg/l (Kiessling). Ora, la quantità percentuale dei proteidi asportabili con il trattamento bentonitico, particolarmente nei vini bianchi e talvolta rosati, è in stretta correlazione al tipo, caratteristiche e purezza della bentonite impiegata, alla dose, alle modalità seguite nell’aggiunta, alla composizione e condizioni del vino da trattare.
Sulla natura e qualità della bentonite abbiamo precedentemente formulato alcune considerazioni; è questa una questione di fondo, che non può essere, come capita troppo sovente, trascurata o affrontata sommariamente.

Ma come determinare la capacità deproteinizzante di una bentonite?
Possiamo ravvisare due forme di controllo.
La prima prevede una soluzione sintetica (Codex Oenologique Int.), cioè una soluzione di bianco d’uovo (5 g/l), acidificato a pH 3 (acido citrico 0,5%).
Un litro di questa soluzione previamente filtrato contiene circa 90 mg di azoto totale e 575 mg di proteine (metodo Kjeldahl).
Dopo aggiunta di 1 g/l di bentonite in esame, allo stato di “gel” (5 g in 100 ml di acqua pura), seguita da energica agitazione, riposo per 24 ore e decantazione o centrifugazione, non si devono riscontrare nella soluzione trattata, dopo analisi, più di 50 mg/l di azoto totale (300 mg/l di proteine), per poter definire la bentonite idonea all’impiego. Ovviamente sarà tanto più attiva quanto più il dato determinato risulterà inferiore a 50 mg.
È un metodo orientativo, non sempre valido, in quanto si opera su soluzioni sintetiche.

Per questa ragione si preferisce il metodo che fa ricorso direttamente ad un vino bianco giovane, perfettamente limpido e provvisto di proteine in tenori tali da intorbidare fortemente se riscaldato a 80°C.

1. Alcuni campioni del vino (da 500 o 250 ml), in bottiglia di vetro chiaro o in cilindro, vengono trattati con dosi crescenti (es. 20-40-60-80-100 g/hl) di bentonite da esaminare, posta per tempo a rigonfiare in acqua, fino a “gel” omogeneo.
2. Dopo 12-24 ore si filtra su carta o meglio si centrifuga una porzione chiarificata di ciascun campione trattato; quindi a tali campioni, perfettamente limpidi, si addiziona del tannino all’alcol (0,5 g/l) in soluzione limpida e si riscalda a 80°C per mezz’ora. Tutti i campioni si mettono poi a raffreddare, possibilmente in frigorifero.
3. Si passa infine all’osservazione dello stato di limpidezza dei singoli campioni, meglio se a confronto con campioni trattati, a loro volta, con una bentonite “teste” di cui è nota l’attività.

È chiaro che la bentonite più efficace, agli effetti proteostabilizzanti, corrisponderà a quella del campione che a più basse dosi ha deproteinizzato completamente o in misura maggiore il vino servito per la prova.
Altri saggi più raffinati e precisi possono essere messi in atto; ciò che consigliamo è che i controlli vengano effettuati su vini (anche “surcollati” artificialmente) e non in soluzioni sintetiche, che, come abbiamo detto, danno risultati spesso non probanti.
I migliori tipi di bentonite assicurano, normalmente, una perfetta stabilità proteica in vini bianchi, ben provvisti di colloidi azotati, alla “dose minima limite” di 40-50 g/hl. Con bentoniti meno attive le dosi dovranno essere aumentate in rapporto a tale loro attività. Nel caso invece di bentoniti speciali da tempo sul mercato, elaborate allo stato di gel, in forma di sottili filamenti attraverso un ingegnoso procedimento di purificazione, le dosi scendono decisamente (20-25 g/hl).
Va tenuto presente anche che l’adsorbimento proteico non è proporzionale alle dosi: così se con 50 g/hl di bentonite viene asportato il 50% dell’azoto proteico totale di un determinato vino ne occorrono ben 150 g della stessa bentonite per la completa deproteinizzazione (Jakob).

È importante, a questo punto, rilevare che la reale azione deproteinizzante della bentonite è notevolmente condizionata dal pH, dalla temperatura, dalla presenza di colloidi “protettori” dalla eventuale forte concentrazione tannica o zuccherina, dallo stato di ossidazione del vino (o mosto).

Le bentoniti messe in sospensione nell’acqua o nel vino formano una dispersione colloidale le cui particelle sono caricate negativamente.
Le proteine del vino, il cui punto isoelettrico varia come abbiamo già accennato tra 4 e 7, in funzione del pH del mezzo in cui sono disperse possono assumere carica elettrica differente.

• Sono tutte caricate positivamente se il pH del mezzo è inferiore a 4, ed in tali condizioni sono adsorbite dalla bentonite.
• Se il pH del mezzo è vicino a 4 la frazione proteica il cui punto isoelettrico è pari a 4 risulta essere quasi priva di carica, quindi poco o affatto adsorbite.
• Se il pH del mezzo sale sopra a 4 alcune proteine assumono carica negativa, ed in tali condizioni non possono essere adsorbite dalla bentonite.

Così, tanto più l’acidità del mezzo è elevata tanto maggiore sarà l’effetto deproteinizzante.
Secondo J. Ribéreau-Gayon se a pH 3 sono sufficienti 50 g di bentonite per ettolitro, a pH 3,6 ne occorrono ben 200 g per ottenere gli stessi risultati.
A titolo di esempio è interessante ricordare che avendo la laccasi (enzima ossidasico prodotto da Botrytis cinerea e presente in mosti e vini derivati da uve infettate da questo patogeno) punto isoelettrico intorno a 2,5, al pH del vino assume carica negativa e pertanto non può essere rimossa da un trattamento con bentonite.
A nostro avviso differenze di quest’ordine, nel computo delle dosi di bentonite in relazione alle variazioni di pH, sono da considerarsi, in pratica, piuttosto esorbitanti.

Anche la temperatura delle masse sottoposte al trattamento ha una non trascurabile importanza nel potere di adsorbimento della bentonite.
La zona di temperatura ottimale viene compresa fra i 15 e i 30 °C.
Le basse temperature, infatti, riducono alquanto la capacità deproteinizzante della bentonite. Perché?
Una probabile più immediata spiegazione del fatto potrebbe essere che il cristallo o granulo lamellare della bentonite tende con il freddo a “chiudersi”, a farsi compatto (con ciò avvicinandosi di più al comportamento del caolino), insomma più pigro dal punto di vista degli scambi, offrendo pertanto una minor superficie di contatto ed una più ridotta attitudine all’adsorbimento.
Il tannino, come del resto le gomme e le pectine, tende ad ostacolare la funzione deproteinizzante della bentonite e più ancora quella chiarificante. La stessa cosa si verifica per la presenza di zuccheri; l’attività stabilizzante della bentonite, infatti, decresce con l’aumentare della concentrazione zuccherina. A 120% in zuccheri questa si riduce di circa la metà.
Stabilire, pertanto, una dose di buona bentonite valida per tutti i tipi di vino è non solo improprio, ma rischioso; caso per caso sarà prudente eseguire preventivamente delle prove in piccolo con dosi scalari di bentonite, onde fissare quella più idonea. La gradazione alcolica invece ha scarsa influenza sulla efficacia deproteinizzante del prodotto bentonitico.

A seconda del campo di applicazione e degli obiettivi enologici che ci si pongono, tenendo in conto le informazioni fino a qui esposte, potrà essere necessario utilizzare bentoniti con caratteristiche differenti. Per questo le bentoniti ad uso enologico devono essere scelte tenendo conto dei seguenti criteri:

• proprietà stabilizzanti;
• spettro d’azione al variare del pH;
• potere chiarificante;
• protezione aromatica.

Enorme importanza riveste la tecnica seguita nella preparazione del gel di bentonite e nella sua introduzione nei mosti e particolarmente nei vini.
Da queste modalità può dipendere la buona riuscita o meno del trattamento; non sarà mai troppa l’attenzione posta in una simile particolare operazione. In breve possiamo dire:

1. La bentonite va sempre e preventivamente stemperata in una quantità d’acqua sufficiente alla formazione di un “latte” colloidale il più possibile omogeneo e fluido (da 10 a 20 e più volumi d’acqua). Rammentiamo che tanto più il gel di bentonite è fluido e meglio è, in quanto nella massa (mosto o vino) si disperde più rapidamente ed uniformemente sì da esplicare in maniera ottimale la sua azione. Chi scrive, fin dai primi anni cinquanta, poté constatare che con bentoniti sodiche o attivate l’acqua di rigonfiamento (rapporto 1:10 – 1:20 ed oltre) viene in gran parte e tenacemente trattenuta dalla bentonite stessa e pertanto non passa, salvo frazioni trascurabili, nel vino o mosto (Figura 4). La stessa constatazione venne fatta da Jakob (1968).
2. È opportuno lasciar rigonfiare e macerare in acqua la bentonite, specialmente se di tipo sodico, per almeno 18-24 ore, avendo cura di agitare ogni tanto. Non basta, infatti, che la bentonite risulti ben stemperata, ad esempio con l’ausilio di un agitatore meccanico, ma occorre che il tempo consenta alle singole micelle di assumere uno stato di perfetto equilibrio elettrostatico, il che ne aumenta l’efficacia deproteinizzante, chiarificante e stabilizzante in generale.
3. L’immissione, nella massa da trattare, del gel di bentonite va fatta con molta lentezza, sotto agitazione, meglio se con l’ausilio di opportuni spruzzatori ed operando mediante gas inerti. Detta distribuzione, infatti, deve avvenire nel modo più uniforme possibile, onde evitare la formazione di grumi e scompensi di concentrazione del colloide bentonitico in seno alla massa.

Quando il laboratorio avrà fissato la dose di bentonite necessaria per eliminare il rischio di casse proteica (10-100 g/hl), la preparazione della lavorazione in cantina sarà la seguente:

• rigonfiare la dose prescritta in dieci volte il suo peso di acqua fredda o tiepida in agitazione, per due a tre ore; l’efficacia della bentonite dipende dall’idratazione e la sua attività è legata al suo potere di rigonfiamento;
• diluire per ottenere un latte di bentonite che sarà poi ripartito nella vasca (con pompa dosatrice o diffusore tre vie). Il tempo di azione può essere prolungato fino a 4-6 settimane senza rischi di cattivo gusto per il vino, contrariamente ad una chiarifica proteica. Se si tratta di una chiarifica mista, procedere al travaso dopo 8-10 giorni.

È da sconsigliare l’immissione diretta della bentonite polvere nel vino da trattare. Esperienze in proposito hanno ampiamente dimostrato che una buona bentonite, sia di tipo sodico (“Na-bentonite”) che calcico (“Ca-bentonite”), stemperata e rigonfiata preventivamente in acqua, esplica un’attività adsorbente alcune volte più grande che se la stessa venisse addizionata tal quale nel vino. Non solo, ma aumenta considerevolmente anche la velocità di scambio ed adsorbente (qualche minuto).
In alcuni paesi (Germania, Austria) dove si è inclini, anche per ragioni legali e per limitarne i sedimenti, ad impiegare bentoniti prevalentemente calciche, la distribuzione del prodotto in polvere direttamente nelle masse è operazione abbastanza corrente.
Oltre che in polvere la bentonite viene talvolta preparata dalle case produttrici sotto forma di piccoli granuli: la cosiddetta bentonite “granulare” o granulata. Il vantaggio principale di questo tipo di bentonite è che non provoca polvere, fastidiosa per chi manipola il prodotto.
La bentonite granulare inoltre assicura, in molti casi, un rigonfiamento più sollecito e completo in acqua quando venga evitata nelle prime ore ogni più piccola agitazione.
Con ciò viene inoltre eliminato l’inconveniente non trascurabile dei grumi.

Merita osservare ancora l’importanza di effettuare il trattamento bentonitico su vini o mosti possibilmente limpidi o quanto meno ben decantati, ad evitare che la presenza delle sostanze intorbidanti, specie di natura colloidale, avvolgendo la superficie attiva del prodotto ne ostacolino fortemente il normale processo di scambio ed adsorbimento delle proteine.
Concludendo, possiamo affermare che un oculato trattamento bentonitico elimina sicuramente una quantità sufficiente di proteidi, presenti nel vino, sì da rendere questo stabile alle sostanze proteiche.