Dalla vigna all’etilometro: viaggio di un atomo di carbonio (parte prima)

Didattica: progetto alimentazione 2°A tur

Nella vigna

Tutto ha inizio con un  grappolo d’uva che si dondola pigro sotto il sole d’agosto.

Ma qual è la composizione  chimica d’ un grappolo d’uva? Un’ occhiata alla tabella qui sotto ci dice che abbiamo a che fare con vero e proprio laboratorio chimico, all’opera per portare a maturazione gli acini.

Senza titolo-1

Sotto l’apparente pigrizia,infatti , c’è  grande attività: gli zuccheri e gli acidi stanno cercando  la  loro composizione ideale: quando il rapporto ottimale sarà raggiunto, inizierà

acino

Didascalia La concentrazione zuccherina ed acidica della polpa varia sensibilmente procedendo dal centro alla periferia dell’acino.

il grande viaggio.

Fra i componenti dell’uva, importanti sono i polifenoli, responsabili del colore del vino e con funzioni antiossidanti; ricordiamo per esempio gli antociani che sono i classici coloranti delle uve rosse. Le diverse molecole presentano colorazioni che vanno dal rosso all’azzurro a seconda del tipo e del numero dei sostituenti sulla struttura di base. Il loro colore, inoltre, dipende anche dal pH del mezzo variando dal rosso brillante al blu a pH acido e basico, rispettivamente.

Molte verdure e frutti  contengono antocianine:  guardate ad esempio queste patate violette  e i fantastici cambiamenti di colore della loro acqua di cottura provocati da limone(acido) e da candeggina (base).

E ora Vi presento C, l’ atomo di carbonio, che seguiremo in questo straordinario viaggio  E’ racchiuso in una molecola di zucchero (glucosio), in un angolo dell’esagono che ne rappresenta la struttura.carbonio nel glucosio

Come sia arrivato lì e quale potrebbe essere poi  il suo destino,  lo narra  Primo Levi in Carbonio ,  uno degli splendidi racconti che compongono il libro  “Il sistema periodico”. L’anno scorso,  con i ragazzi di quinta dell’istituto d’arte, avevamo tentato un progetto, che prevedeva la realizzazione di un video  dedicato proprio a questo racconto. Purtroppo  non siamo riusciti a portarlo a termine: mi è  rimasto  solo qualche  bozzetto  che ho provato ad assemblare così.

Ma  diamo uno sguardo all’ inebriante itinerario con partenza dalla vigna  verso la  fine di settembre

  • Visita alla cantina e sosta in confortevole tino per qualche mese
  • Trasporto in bottiglia e breve soggiorno in bicchiere
  • Ingresso in gola e visita di diversi apparati del  corpo umano
  • Arrivo con volo notturno all’etilometro

Un taglio secco dà inizio alla vendemmia  ed al viaggio.

In cantina

in cantina

La torchiatura dà il via al processo di trasformazione dell’uva, che continua con la  fermentazione innescata dai microrganismi presenti nelle bucce.

Questi  microorganismi, trasformano gli zuccheri in alcol e biossido di carboniolieviti

Zuccheri + microorganismi —> alcol + diossido di carbonio

Tra gli altri, Saccharomyces cerevisiae è il lievito responsabile della fermentazione alcolica che corrisponde alla prima reale trasformazione del materiale di partenza … il mosto!

In condizioni di anaerobiosi, fermenta gli zuccheri producendo: etanolo  e CO2.

C6H12O6     →   2C2H5OH + 2CO2

 Glucosio e fruttosio sono le fonti carboniose utilizzate preferibilmente da questo lievito

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae

In questo modo  si produce  alcol, un composto chimico che si forma quando frutta, cereali e vegetali in generale  fermentano. Quando si parla di alcool, di solito ci si riferisce all’etanolo, si possono  però formare anche altri alcoli quali: metanolo e glicerolo.

etanolo

etanolo

Nonostante sia possibile produrre alcol chimicamente, con identiche proprietà, l’alcool ottenuto per fermentazione è l’unico potabile cioè  ammesso nell’alimentazione. Quello ottenuto industrialmente per idratazione dell’etene, viene addizionato a sostanze che lo alterano rendendolo incommestibile: (alcol denaturato ). Al contrario degli zuccheri per i quali esistono molecole alternative (come, aspartame, saccarina) nel caso degli alcol non esiste alternativa.

Ritornando al nostro mosto, la fermentazione alcolica dura mediamente 7-10 giorni e si può controllare la durata agendo sulla temperatura del mosto. Prevede una fase iniziale (24/36 ore), una fase definita tumultuosa (7/10 giorni) e una fermentazione lenta che continua per alcune settimane.

Al mosto viene aggiunta una certa quantità di SO2, (biossido di zolfo) o suoi sali (solfiti) per evitare alterazioni da muffe e batteri.

L’attività dei microrganismi responsabili della fermentazione alcolica cessa quando il contenuto di alcol raggiunge  il 14-18% in volume; in caso di sopravvivenza, i batteri possono dare origine a fermentazioni diverse, a cominciare dall’ossidazione dell’etanolo ad acido acetico, e provocare le così dette  malattie del vino. Per raggiungere concentrazioni più elevate, quindi,  bisogna ricorrere alla distillazione ( o all’aggiunta di alcol).

Nelle tabelle sono riportati alcuni tipi di bevande ottenute per fermentazioni  e per distillazione.

Finita la fermentazione, dopo travasi e filtrazioni,  il vino viene posto a maturare in attesa di essere imbottigliato .

Alla fine di tutto il processo,  questa è la sua composizione

composizione vino

composizione del vino

Sono già passati  cinque mesi dall’inizio del viaggio  e,  a febbraio   Il vino è  pronto per essere rinchiuso  in una bottiglia da 750 mL: qualche  mese di riposo e poi   sarà  pronto per essere  venduto.

  E il nostro atomo di  carbonio? “C”  è   diventato parte della molecola di etanolo e attende di finire sugli scaffali di un supermercato. Ecco una  foto che lo ritrae in ottima compagnia

etanolo

Abbandoniamolo per un momento   e  vediamo  brevemente  la filiera  legata alla produzione del vino. Dal momento che l’aria di Faenza è stata in passato (e spesso lo è ancora) pesantemente inquinata dagli olezzanti effluvi delle distillerie (oggi quasi tutte specializzate  nell’estrazione degli oli), penso possa interessarvi l’attività industriale  che c’è dietro  quel  fetore.

In questa gif animata è descritto l’intero percorso  di trasformazione di un grappolo d’uva

filiera-del-vino

filiera-del-vino

Anche  solo dando un’  occhiata superficiale all’intero processo  risulta evidente come l’affermazione  dall’uva si ricava il vino, sia estremamente riduttivo.  Sono  Infatti  molteplici i derivati di questo frutto come è mostrato in queste  figure

Vediamo ora più da vicino alcune proprietà dell’etanolo e … diamo un po’ di numeri.

Incominciamo a guardare l’etichetta della nostra bottiglia di  vino, là sugli scafali del supermercato

Fra le altre cose ci dice che il nostro vino ha una gradazione di 12,5 %vol. La quantità di alcol presente nelle bevande alcoliche è espressa in grado alcolico che corrisponde alla quantità in mL di alcol etilico presente in 100 mL di bevanda.

Primo quesito :

Quanti grammi di alcol ci sono nella  bottiglia di vino da 750 ml  con il 12,5% di grado alcolico?

 12,5%vol  è la percentuale in volume di alcol, vale a dire che su 100 ml di soluzione 12,5 ml sono di alcol

Quindi

12,5: 100 = X: 750

X= 750mL * 12,5/100

X = 93,75 mL

La densità dell’ etanolo è 0,79 g/mL

Quindi la massa è

0,79 g/ml * 93,75 ml =74,1 g

 

A cosa potrebbe servici conoscere questo dato? Per esempio a calcolare le calorie nascoste nella nostra bottiglia di vino

 

 

Un grammo di alcol corrisponde a

1gr di etanolo = 29 kJ = 7 kcal

74,1g x 7Kcal/g = 519 Kcal! (trascurando gli zuccheri presenti!)

Attualmente si ritiene accettabile una quantità giornaliera di alcol pari a 35-40 gr per l’uomo e 23-28 gr per la donna corrispondenti, rispettivamente, a 3 bicchieri e a due bicchieri di vino rosso; quantità maggiori provocano danni molto gravi all’organismo soprattutto al fegato e al SNC( sistema nervoso centrale).

Parlando di alcol ci si può esprimere anche  in unità alcolica U.A.

1 Unita Alcolica (U. A.) = 12gr di etanolo presenti)

Quindi i dati riportati sopra fissano il  limite di sicurezza per la salute a   circa tre U. A.  per gli uomini e due per le donne.

I livelli di etanolo tollerati dall’organismo sono più alti negli uomini rispetto alle donne. Come   i Cinesi e Giapponesi, le donne  hanno una minore tolleranza all’etanolo per cui anche piccole quantità di alcol provocano vasodilatazione con arrossamento del viso e aumento della frequenza cardiaca. La spiegazione è la mancanza  di un enzima, l’acetaldeide-deidrogenasi mitocondriale, in grado di metabolizzare l’acetaldeide prodotta, L’accumularsi di questa sostanza nell’organismo, diventa tossico.

Proprio questo meccanismo, cioè l’inibizione dell’acetaldeide deidrogenasi viene sfruttato dal disulfiram (antabuse)  un medicinale  utilizzato come deterrente nel trattamento a lungo termine degli alcolisti, utile a mantenere “forzatamente” l’astinenza dalle bevande alcoliche. L’assunzione di alcol mentre si è in terapia con Disulfiram può scatenare, nel giro di pochi minuti, la cosiddetta sindrome da acetaldeide: vasodilatazione cutanea, cefalea, nausea,vomito

calorie , U.A

calorie , U.A

FINE PRIMA PARTE

Informazioni su spanni

prof. di chimica
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