Evoluzione del pH durante la fermentazione alcolica dei mosti d’uva: modellazione e interpretazione metabolica


Abstract

Questo lavoro presenta un’analisi e interpretazione metabolica dell’evoluzione del pH durante la fermentazione alcolica dei mosti d’uva da parte di Saccharomyces cerevisiae. La variazione della composizione del mezzo durante la fermentazione non è sufficiente a spiegare le variazioni di pH osservate sperimentalmente. Mentre l’influenza del metabolismo dell’azoto ammoniacale sul pH è ben sviluppato in letteratura, i risultati sono più incerti per quanto riguarda l’assimilazione degli aminoacidi. Al fine di discriminare tra le diverse ipotesi, è stato sviluppato un modello di calcolo del pH. Il pH viene calcolato risolvendo un sistema di equazioni algebriche non lineari composto dalle equazioni di conservazione della materia, dagli equilibri chimici e dal principio di elettroneutralità della soluzione. La costante di dissociazione degli acidi organici è una funzione dell’alcol e della temperatura. I coefficienti di attività media e ionica sono determinati dalla legge di Debye-Hückel. Una formulazione originale basata sulla nozione di invarianti di reazione ha facilitato la fase di inizializzazione del sistema. Il modello è stato convalidato su mezzi sintetici perfettamente controllati. L’applicazione del modello al caso della fermentazione su mezzi in cui la fonte di azoto è solo azoto ammoniacale ha dato risultati molto soddisfacenti. È stato possibile spiegare il calo del pH osservato nella prima fase con l’assimilazione della fonte di azoto. Una volta esaurito il substrato di azoto, l’aumento del pH è direttamente collegato alla produzione di alcol. Gli acidi organici prodotti durante la fermentazione hanno solo un’influenza molto piccola sull’evoluzione del pH. L’uso del modello ci ha permesso di invalidare due ipotesi riguardanti l’impatto dell’assimilazione degli amminoacidi sul pH. L’ipotesi più probabile è che l’assimilazione di molecole di aminoacidi caricate positivamente porti all’emissione di protoni nel mezzo extracellulare.

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