Winna fizyka

ten artykuł jest dostępny w wersji włoski polski

Kto by pomyślał, że wino może stać się… obiektem zainteresowań fizyków. Okazuje się, że to niezwykle pasjonująca historia.

Może się wydawać, że wino nie powinno przysparzać kłopotu w badaniach, gdyż jest substancją składającą się głównie z wody (75-90%), alkoholu (6-22%), cukrów (poniżej 4 g/l) oraz naturalnych związków nadających odpowiedni smak i kolor. Zaskakiwać może fakt, że w winie znajduje się ponad tysiąc różnych związków chemicznych i nie wszystkie są dobrze poznane! Aż trudno uwierzyć, że po ponad 5 tysiącach lat od odkrycia sposobu produkcji wina nasza wiedza o nim jest wciąż niekompletna i wymaga uzupełniania. Właśnie dlatego wino dla naukowców jest wielkim wyzwaniem a zarazem skomplikowaną i niezwykle ciekawą substancją.

Naukowe badania dotyczące wina stają się jeszcze bardziej złożone jeśli uwzględnimy, że na jego smak wpływa wiele czynników: odmiana winorośli, warunki atmosferyczne, rodzaj gleby i sposób nawożenia, region i kraj uprawy. W produkcji niezwykle istotny jest też proces utleniania, który nie może przebiegać zbyt intensywnie, co niekorzystnie wpływa na zmiany właściwości fizykochemicznych produktu – kontakt moszczu z tlenem prowadzi do powstania silnie reaktywnego nadtlenku wodoru, który utlenia alkohol do aldehydu octowego, powodując gorzkawy smak wina. Reakcja z tlenem jest kluczowa dla smaku wina, a na jej przebieg istotny wpływ mają m.in. domieszki paramagnetyczne, czyli śladowe ilości jonów żelaza, miedzi czy manganu, występujących w winie w sposób naturalny. Owe paramagnetyczne suplementy pochodzą na ogół z gleby, w której rośnie i dojrzewa winorośl i stanowią istotne katalizatory reakcji utleniania alkoholu podczas produkcji wina.

Tę winiarską łamigłówkę starają się rozwikłać dwa współpracujące ze sobą ośrodki: Instytut Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk z Poznania (IFM PAN) oraz Instytut Badawczy AgroSup Dijon z Uniwersytetu Bourgogne Franche-Comté we Francji, które prowadzą badania dotyczące procesów winifikacji wykorzystując do tego unikatową technikę relaksometrii magnetycznego rezonansu jądrowego (w skrócie: relaksometria NMR); metoda ta oparta jest na zjawisku fizycznym, które znalazło już nieocenione zastosowanie w medycynie w skanerach rezonansu magnetycznego (MRI). Dzięki uprzejmości prof. Bartłomieja Andrzejewskiego i prof. Adama Rachockiego Gazzetta Italia miała okazję poznać zasady działania relaksometrii NMR oraz jej korzyści dla przemysłu winiarskiego. Początkiem współpracy instytutów z Poznania i Dijon było włączenie się w projekt EURELAX (CA15209), czyli Europejską Sieć Relaksometrii NMR, która zrzesza naukowców z różnych dziedzin i z różnych krajów Europy wykorzystujących relaksometrię NMR zarówno w badaniach podstawowych oraz aplikacyjnych, m.in. w zaawansowanym materiałoznawstwie i przemyśle, w diagnostyce medycznej i terapii, w naukach i technologiach rolno-spożywczych oraz środowiskowych.

Solenoid stanowiący kluczowy element relaksometru NMR

Podczas kontaktów naukowych z przedstawicielami z Uniwersytetu Bourgogne Franche-Comté, Agrosup Dijon, okazało się, że relaksometr NMR, którym dysponuje Instytut Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu może być wykorzystany również w badaniu jakości wina. „Od kilku lat wzrastała nasza ambicja w podejmowaniu kolejnych wyzwań w obszarze szeroko rozumianej nauki o żywności – Food Science; dotychczas zajmowaliśmy się badaniem m.in. naturalnych olejów i miodów pszczelich. Naukowcy z instytutu we Francji posiadają ugruntowaną wiedzę oraz doświadczenie w badaniu różnych procesów fizykochemicznych, które determinują m.in. jakość żywności, sposób przechowywania, czy jej konserwacji. Z kolei nasz wkład, to wieloletnie doświadczenie w wykorzystaniu relaksometrii NMR i analizie danych eksperymentalnych, dlatego zainicjowana współpraca przynosi korzyści dla obu stron.”, podkreśla prof. Rachocki – koordynator badań prowadzonych w IFM PAN w Poznaniu.

W całej historii nie brakuje też wątku włoskiego. Producentem powszechnie używanych relaksometrów NMR jest włoska firma Stelar z Mede (w prowincji Pawia) działająca na rynku od 1984 roku. Do tej pory aparatura firmy Stelar znalazła zastosowania między innymi w badaniach takich produktów żywności jak ryby, jajka, miody, jabłka, mleko w proszku, czy słodycze. Jeden z obiecujących obszarów badań dotyczy serów. Eksperymenty przeprowadzone na Parmigiano Reggiano i Fiore Sardo DOP sugerują między innymi możliwość wykorzystania tej techniki analitycznej do identyfikacji mozzarelli wykonanej z dodatków zakwaszających, zamiast mleka i naturalnej podpuszczki zgodnie z tradycją. W Polsce relaksometry firmy Stelar znaleźć można w Instytucie Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu, na Uniwersytecie Warmińsko-Mazurskim oraz Uniwersytecie im. Adam Mickiewicza.

Prof. Adam Rachocki (z lewej) oraz Prof. Bartłomiej Andrzejewski (z prawej) podczas Targów WINO

Obecnie naukowcy z Instytutu Fizyki Molekularnej PAN starają się zainteresować swoimi odkryciami grono krajowych producentów wina oraz winiarzy. Znakomitą okazję do tego stworzyły Targi WINO – Targi Polskich Win i Winnic, które odbyły się w dniach 27-29 sierpnia w Poznaniu. Dla naukowców z instytutu z Poznania była to z jednej strony szansa do zaprezentowania swoich najnowszych osiągnięć w badaniach procesów winifikacji za pomocą techniki magnetycznego rezonansu jądrowego, z drugiej do poznania specyfiki technik produkcji wina i wyzwań, z jakimi spotykają się jego polscy producenci. Oferta oraz możliwości badawcze IFM PAN spotkały się z dużym zainteresowaniem zarówno wystawców, jak i osób zwiedzających targi, wśród których znaleźli się entuzjaści wina, jak również fizyki.

***

Historia wina, jego rodzaje i związki z licznymi aspektami życia człowieka to pasjonujący temat. Więcej artykułów na ten temat znajdziesz tutaj.

ten artykuł jest dostępny w wersji włoski polski