EL ANHIDRIDO SULFUROSO EN LA ELABORACIÓN

DEL VINO

Atributos del SO2

•  Es un compuestos que tiene múltiples acciones en el vino.

•  Debido a sus variadas acciones es un aditivo insustituible.

•  Principales acciones: – Antioxidante – Antiséptica – Disolvente

Importancia

•  Su uso se remonta al tiempo de los romanos •  Desde comienzos del siglo pasado se conoce que

este compuestos se presenta en el vino en variadas formas cada una con acciones diferentes

•  Su comportamiento en el mosto y vinos es esencial para poder alcanzar su optimo manejo

•  Por ello se describirá sus propiedades y las reacciones químicas en las que participa las cuales condicionan sus propiedades industriales

Efectos perjudiciales

•  Moderada toxicidad para los consumidores •  Efectos sensoriales inconvenientes •  Afecta la velocidad de las reacciones de evolución de

los vinos tintos. •  Los efectos positivos son muy superiores a los

perjudiciales por ello se ha constituye en un agente indispensables durante la elaboración del vino

Efectos tóxicos

•  Es un agente que presenta un toxicidad moderada frente a su ingestión

•  Debe limitarse su dosis todo lo que sea posible •  Muchos trabajos se han efectuado para determinar el

real efecto que puede tener en los consumidores •  El principal efecto que se le adjudica es la destrucción de

la tiamina. •  Su uso ha recibido permanentes críticas

–  En ciertos países se debe informar de su contenido –  Es un aditivo que a las dosis permitidas se considera como de

toxicidad moderada

Algunos estudios de toxicidad

•  El nivel de inocuidad en ratas es de 15 a 72 mg/Kg de peso/día.

•  La toxicidad del SO2 se relaciona con la destrucción de la tiamina (vitamina B2 ). La ingestión gástrica atenúa la toxicidad del SO2 ya que al pH gástrico de 2 la destrucción se atenúa

•  Si el régimen alimenticio es normal en tiamina, no se ha detectado intoxicación con dosis de 100 a 150 mg/Kg/día.

Efecto del pH sobre la destrucción de la tiamina por el SO2

Efecto de la Tº sobre la destrucción de la tiamina por el SO2

Dosis máximas recomendadas

•  La OMS propone las siguientes DDA –  Dosis sin reservas: 0,35mg/Kg ; 30 veces menor

que la determinada en los estudios. –  Dosis con reservas: 1,5 mg/Kg ; 10 veces menor

que la dosis de inocuidad determinada. – Dosis promedio de 0,7 mg/kg de peso.

•  Se debe considerar por último que los iones bisulfito combinados no tienen efectos sobre la destrucción de la tiamina.

Fuentes de SO2 en el vino

• Adiciones de SO2 en las distintas etapas de la elaboración.

• Formación de SO2 endógeno por las levaduras – Levaduras muy productoras de SO2 hasta

100mg/L (casos excepcionales) – Formación normal entre 10 y 20 mg/L

Estados del anhídrido sulfuroso en el vino

•  El SO2 incorporado a la vendimia o el vino, permanece en diversas formas de las que dependen sus propiedades enológicas.

•  Se acostumbra a considerar que este compuestos se encuentra en el vino en estado libre y en estado combinado.

SO2 libre + SO2 combinado = SO2 total

Lo anterior no quiere decir que sólo se presente en dos formas químicas.

Estados iónicos

•  El SO2 disuelto en el agua del mosto o vino se combina con ella para formar ácido sulfuroso, según:

SO2 + H2O H2 SO3

Este ácido, en medio acuoso, se disocia parcialmente formando los siguiente iones: SO3 H2 SO3 H- + H+

SO3 H- SO3= + H+

Formas moleculares

•  La forma hidratada es la preponderante a pH bajo 1,86, pero en el vino es muy escasa.

•  Esta forma no disociada (molecular) se conoce como ácido sulfuroso H2SO3

•  Es la forma mas activa frente a variadas acciones. •  Es responsable de:

–  Acción antimicrobiana –  Captura de los peróxidos formados en los procesos de

oxidación –  Efectos sensoriales imputados al SO2 –  Disminución de la concentración de SO2 en el vino –  Desgraciadamente su concentración a los valores de pH

del vino es mínima

Ion bisulfito •  Desde el punto de vista enológico es una forma poco activa. •  Esta forma reacciona parcialmente con distintos componentes

constituyendo lo que se conoce como sulfuroso combinado.

–  Principales compuestos con los que se combinada • Acetaldehido • Ceto-acidos • Glucosa • Quinonas • Antocianos

•  Dependiendo de los compuestos, las combinaciones tienen distintas implicancias enológicas las que además dependen del tipo de vino

•  Esta forma es considerada inactiva desde el punto de vista antiséptico

Ion sulfito

•  Está es una forma que también actúa como antioxidante •  Su concentración al pH del vino es muy pequeña •  La captación del oxigeno libre por esta forma depende

del pH, en medio ácido la reacción es muy lenta. •  Por ello el oxigeno libre en un mosto o vinos puede

permanecer por periodos prolongados. •  La capacidad de control de la oxidación es limitada por

esta vía. •  Sin embargo la combinación con los peróxidos formados

parece ser mas rápida y seria la forma en que se limitan las reacciones oxidativas

A: concentración de H2SO3 B: concentración HSO3

– C: concentración SO3

--

Evolución de los estados de ionización del anhídrido sulfuro a distintos pH.

pH Molecular Bisulfito Sulfito 2,7 10,5 89,5 0,00283 2,8 8,45 91,5 0,00364 2,9 6,90 93,1 0,00467 3,0 5,56 94,4 0,00596 3,1 4,47 95,5 0,00759 3,2 3,58 96,4 0,00964 3,3 2,87 97,1 0,0122 3,4 2,29 97,7 0,0155 3,5 1,83 98,2 0,0196 3,6 1,46 98,5 0,0248 3,7 1,16 98,8 0,0312 3,8 0924 99,0 0,0394 3,9 0,736 99,2 0,0497 4,0 0,585 99,4 0,0627

Distribución de los estados iónicos de acuerdo al pH

Implicancias de la tabla

•  La mayor parte del anhídrido sulfuroso se presenta en el vino monodisociado en forma de ión bisulfito.

•  La mayor parte está combinado y es inactiva respecto de la mayoría de sus propiedades

•  Las formas antisepticamente activas (el H2SO3 y el SO2) dependen intensamente del pH.

•  La forma molecular gaseosa es la volátil y con efecto sensorial, por ello el efecto depende del pH siendo mayor a pH ácido.

La fracción Libre del SO2

•  En el vino siempre existe una proporción del SO2 en estado libre, que está en equilibrio con las formas combinadas.

•  El nivel del equilibrio depende de la concentración total, de la temperatura , de la acidez y de las condiciones de oxido reducción.

•  Las formas libres son las que presentan las mayores actividades que se buscan del agente. También son las provocan algunos de sus efectos sensoriales inconvenientes

Anhídrido sulfuroso combinado

•  El SO2 se combina fácilmente con compuestos de función aldehído o cetona.

•  Existen unos 20 compuestos que pueden combinar el SO2 en el vino: –  Compuestos presentes en uvas sanas –  Compuestos presentes en uvas alteradas –  Compuestos generados por las levaduras en la fermentación

•  El SO2 combinado puede considerarse como un estado de reserva …… pero sólo una parte juega este papel (entre un 26 al 75% del total combinado)

Tipos de SO2 combinado

•  En base a los valores de las constantes de disociación de los diferentes compuestos de adición que se forman con el SO2 se puede distinguir entre:

–  El SO2 “lastre”, que está combinado con el acetaldehído de modo permanente.

–  El SO2, “depósito”, que está combinado con compuestos que presentan una afinidad, media a débil, y que pueden disociarse, liberando SO2, reponiendo así en parte el anhídrido sulfuroso perdido por oxidación o volatilización.

Identidad de las dos formas de SO2 combinado del vino •  SO2 lastre:

–  Acetaldehído (combinación es rápida : 2 a 5 horas en función de temperatura y pH)

–  Acido pirúvico en elevadas concentraciones

•  SO2 depósito: –  Azucares –  Antocianos ( combinación rapida 3 a 5 min. depende

del pH; menor a pH bajo) –  Acido piruvico en bajas concentraciones –  Ceto acidos y acidos urónicos

Combinación con acetaldehído •  Es la combinación más importante en el vino

•  El producto de combinación, el ácido aldehidosulfuroso tiene una disociación muy baja (2,4 x 10 -6)

•  En vinos con presencia de SO2 la casi totalidad del

acetaldehído se encuentra combinado (98,5 a 99,8%)

•  En la zona del pH del vino no se presentan diferencias en la constante de disociación

•  En conclusión la combinación con acetaldehído es prácticamente irreversible

•  Las elevadas concentraciones de acetaldehído dejan bajas concentraciones de SO2 activo.

•  Concentraciones de 40 a 130 mg/L combinan de 44 a 190 mg/L de SO2

Combinación con azúcares

•  La combinación más estable es con la arabinosa •  Con la glucosa se combina de manera más débil •  Con la fructosa es extremadamente reducida •  La combinación está muy afectada por la

temperatura, siendo mayor a bajas temperaturas.

•  La combinación es claramente más lenta que con acetaldehído

Combinación con ácido cetónicos

•  El ácido pirúvico y el ácido cetoglutarico son los principales compuestos combinantes

•  Tienen cierta importancia en los vinos provenientes de: –  Fermentaciones a temperaturas elevadas –  Mostos de pH elevados –  Mostos aireados

•  Las adiciones de tiamina (B1) disminuyen la formación de ácido cetónicos

Combinación del SO2 con varios componentes con función carbonilo en función de la

concentración de SO2 libre

LA

STRE

DEPOSITO

SO2 TOTAL

SO2 Combinado SO2 Libre

Estados no iónicos

SO2

H2 SO3

Estados iónicos libres

SO3 H-

SO3--

RESUMEN DE LOS ESTADOS DEL SO2 EN EL MOSTO O VINO SO3 H- C

Consecuencias de las reacciones de equilibrio • Toda adición de SO2 a un vino produce la

combinación de una fracción de la dosis. •  A la inversa todo descenso del SO2 por

oxidación genera una liberación de una fracción de las formas combinadas débiles

(SO2 depósito)

Acciones del SO2

• Pronunciada acción antioxidante –  Inhibición enzimática –  Inhibición de autoxidación de fenoles

• Acción antimicrobiana y selectiva que depende del contenido en SO2 molecular

• Extracción de substancias de las partes sólidas durante la maceración

La acción antiséptica del SO2 •  La acción antiseptica no es función solo de la concentración

total o de la libre, sino de la fracción molecular no ionizada. •  El SO2 molecular es unas 500 veces más activo que los

iones bisulfito y sulfito en relación con las levaduras •  Para poder comparar resultados hay que conocer la

concentración de SO2 molecular en función de la concentración del SO2 libre y del pH.

•  el SO2 molecular es el que penetra en la célula a través de la membrana y a medida que lo hace baja su concentración y el grado de protección

•  A partir del SO2 combinado “deposito” se restituye parcialmente la concentración de la forma molecular.

Ejemplos de requerimientos de SO2 necesarios para eliminar la viabilidad celular de distintos organismos

Organismo SO2 molecular necesario

Saccharomyces cerevisie 0,825 mg/L Brettanomyces 0,825 mg/L Zygosaccharomyces 1,5 mg/L Lactobacillus plantarum 4,0 mg/L

pH mg/L pH mg/L

2,7 7,85 3,4 36,0

2.8 9,66 3,5 45,1

2,9 12,0 3,6 56,5

3.0 14,8 3,7 71,1

3,1 18,5 3,8 89,3

3,2 23,1 3,9 112,0

3,3 28,8 4,0 141,0

Anhídrido sulfuro libre necesario para tener 0,825 mg/L de SO2 molecular

Efectos del pH sobre la concentración de anhídrido sulfuroso molecular

Acción antioxidante •  Es normal asegurar que el anhídrido sulfuroso

combina el oxigeno que existe en un medio y por ese mecanismos impide la oxidación de otros compuestos.

•  La verdad es que esta acción es mínima. •  Solo el ión sulfito (SO3

--) es capaz de combinar O2.

•  Puede coexistir SO2 y oxigeno en el vinos por un gran numero de días.

Velocidad de consumo de O2 en presencia de SO2 y ácido ascórbico

La velocidad de combinación del O2 es unas 1700 veces mayor con el ascórbico en las condiciones de pH del mosto o vino

Propiedades antioxidantes

•  La forma más activa es el ión bisulfito la cual actúa de dos manera en mostos y vinos

1. Reaccionando con las quinonas provenientes de la oxidación de fenoles –  La reducción de las quinonas provoca una detención en la formación

de compuestos pardos y la formación de ión sulfato que se pierde definitivamente.

2. Inhibición de la tirosinasa al combinarse con el bisulfito. –  Se demostrado que esta combinación es temporal y luego de la

inactivación de la enzima el bisulfito es liberado en gran medida de la combinación

PROPIEDADES DE LAS DISTINTAS FORMAS DE SO2

Cada una de las formas en que se presenta el SO2 posee distintas acciones en el vino.

SO2

H2SO3 HSO3

- R-SO3

Antilevaduras + débil 0 Antibacterias + débil Débil Antioxidante + + 0 Antioxidásica + + 0

Potencial redox + + 0 Neutralización de acetaldehido + + +

Rol gustativo Picante Salado -

Evolución del SO2 en el vino

•  La concentración de SO2 desciende en los vinos debidos a varios fenómenos que afectan a todas las fracciones presentes en los vinos

•  La que mas se modifica es la fracción libre, tanto la iónica como molecular : –  Descenso del total por evaporación del SO2 gaseoso –  Descenso por oxidación a sulfatos –  Descenso por combinación con acetaldehído

Se debe fijar las dosis mínima necesaria para mantener el vino estable durante su conservación, como ya sabemos esa dosis depende de variados factores:

• Concentración de acetaldehído libre • Concentración de azúcares • Sanidad de la uva que dio origen al vino • pH • Grado alcohólico • Nivel de poblaciones microbianas

Reglas de empleo del anhídrido sulfuroso

Volatilidad

•  La forma volátil es la forma molecular (SO2). •  La volatilidad del SO2 en solución depende del

pH. •  En medios ácidos es mucho más volátil •  A pH 3,0 la volatilidad es tres veces superior que

a 3,5 y 10 veces la de pH 4. •  Cuidado con los mostos muy ácidos y en las

practicas de corrección de acidez.

Volatilidad y umbral sensorial

•  La volatilidad es afectada por el pH de la solución a pH 4,0 la volatilidad es 10 veces mayor que a pH 3,0

•  Por ello la detección sensorial a una misma concentración de SO2 libre es dependiente del pH del vino y también de su temperatura que aumenta la volatilidad de la fracción molecular

•  Por ello los vinos con bajo pH y concentraciones moderadas de SO2 deben servirse a bajas temperaturas para disminuir su presión de vapor y con ello la concentración del compuesto en el espacio de cabeza del liquido

Solubilidad

•  Es muy soluble en agua, esta propiedad se utiliza para preparar soluciones de SO2 que es una forma muy práctica de dosificación, especialmente cuando se necesitan hacer pequeñas correcciones.

•  La solubilidad está muy afectada por la temperatura y se debe tener en consideración en la preparación y mantención de las soluciones acuosas

Efecto de la temperatura sobre la solubilidad del SO2 en agua

•  A 0 ºC 228,3 g/L •  A 10 ºC 162,1 g/L •  A 20 ºC 112,9 g/L •  A 30 ºC 78,1 g/L

•  A cualquier concentraciones, la presión de vapor aumenta con la concentración y la temperatura, por ello la pérdida por volatilidad se hace mas intensa.

Tecnología de uso

• Las formas de uso dependen del agente que se utilice para generar el compuesto

• Combustión de azufre • Metabisulfito de potasio • Anhídrido sulfuroso liquido (gas licuado)

Reducción dirigida del SO2 en el vino

•  Muchas veces se presentan errores de dosificación que determinan elevadas dosis en el vino.

Procedimientos posibles

–  Aireaciones periódicas y fuertes con el propósito de oxidar SO2. –  Para oxidar unos 64 mg/L de SO2 total unas 40 ppm de SO2 libre es

necesario incorporar unos 11,3 cm3 de oxigeno por litro de vino. –  Utilización de H2O2 es un método brutal pero de gran rapidez y

eficacia . Se calcula que 26,5 mL/hL de H O de 10 volúmenes oxidan 15 mg/L de SO2 total y 10 mg/L de SO2 libre.

Efecto sobre la calidad de los vinos •  Al parecer existen niveles óptimos variables de SO2 para

cada tipo de vino. •  Se ha determinado que los vinos que contienen

acetaldehído libre (9-15 mg/L) son netamente inferiores a los que contienen SO2 libre.

•  La calidad disminuye con contenidos elevados, sin duda debido a la posibilidad de percibir el olor del SO2 molecular.

•  Mejor calidad se obtiene en general en vinos con niveles medios de SO2 (30 a 35 ppm) debido menor oxidación y ausencia de acetaldehido libre.

A partir de Metabisulfito de potasio

• A partir de una mol de K2 S2 O5 se producen dos moles de SO2

• 222 g/mol producen 2x64 g/mol =0,576

• Ventajas una dosificación mas precisa • Disminuye menos la acidez del vino.

Anhídrido sulfuroso liquido

Densidad = 1,46

Sulfo- dosificadores

Reducción dirigida del SO2 en el vino

•  Muchas veces se presentan errores de dosificación que determinan elevadas dosis en el vino.

Procedimientos posibles

–  Aireaciones periódicas y fuertes con el propósito de oxidar SO2.

–  Para oxidar unos 64 mg/L de SO2 total unas 30 ppm de SO2 libre es necesario incorporar unos 11,3 cm3 de oxigeno por litro de vino.

–  Utilización de H2O2 es un método brutal pero de gran rapidez y eficacia . Se calcula que 26,5 mL/hL de H2 O2 de 10 volúmenes oxidan 15 mg/L de SO2 total y 8 mg/L de SO2 libre.

Como estimar el reparto del SO2 en sus fracciones La verdad es que no existe un valor definido, porque depende de variados factores Depende del vino, de la concentración de SO2 y de la temperatura

Según Peynaud

Según esta tabla si se deseara llevar la concentración de SO2 libre desde 22 ppm a 32 ppm. Se debería aplicar 20 ppm de SO2