“WINERY MINI SMART LAB controllo di processo integrale non-targeted e non invasivo”

Dott. Alessandro Negro

L’agricoltura di precisione rappresenta una recente evoluzione della produzione primaria con una puntuale gestione dei processi che affianca ed integra l’esperienza professionale degli operatori. L’obiettivo generale dell’agricoltura di precisione è la gestione della qualità delle produzioni in presenza di variabilità o cambiamenti climatici presenti e futuri. L’azienda Case Basse si è dotata da tempo di strumenti di monitoraggio e di tecnologie in grado di raccogliere informazioni e di analizzarle opportunamente, per poter prendere decisioni conseguenti e attuarle efficacemente. Per il monitoraggio della fase di fermentazione e di affinamento in botte potrebbero essere utilizzate delle tecnologie innovative e non invasive con una basso livello di difficoltà esecutiva, affiancando ed integrando le attuali pratiche di analisi sensoriale.
Lo scopo del progetto è quello di mettere a punto un approccio analitico semplice in grado di fornire “in loco” un elevato numero di informazioni (targeted e non-targeted) utili al monitoraggio del processo di maturazione. Inoltre, in un secondo tempo, la massa di dati chimici sul prodotto unitamente ai dati climatici raccolti in campo potrebbero essere analizzati con strumenti innovativi di data-mining e di intelligenza artificiale per un più completo livello di conoscenza di tutto il processo di produzione. È proposta la messa a punto di un piccolo laboratorio installabile direttamente nell’area di produzione, dotato di una strumentazione che è un compromesso tra le informazioni derivanti dalle precedenti esperienze, in cui sono stati identificati alcuni parametri maggiormente significativi da studiare, e la disponibilità in commercio di strumentazione portatile, di facile utilizzo, con bassa manutenzione e di relativo basso costo. Nel presente progetto saranno prese in rassegna le principali tecnologie disponibili, i vantaggi, le criticità e i possibili sviluppi futuri.
Il progetto prevede una fase di identificazione della strumentazione a cui far seguire lo studio in laboratorio (IZSVe) per la messa a punto delle metodologie e protocolli trasferibili su strumentazione da campo che non necessitino di particolari conoscenze chimiche o tecniche. In particolare il progetto si focalizzerà sulla misura del colore con strumentazione CIELab, la spettrometria di massa a bassa risoluzione portatile accoppiata alla sorgente di ionizzazione a pressione ambiente (DART-MS) con o senza sistemi di preconcentramento (SPME), l’analisi della frazione volatile mediante gascromatografia accoppiata alla spettrometria a mobilità ionica (GC-IMS) e il vicino o medio infrarosso (NIR/MIR). Questo laboratorio in miniatura “on-site” permetterà di valutare i principali cambiamenti (polifenoli, antocianine, zuccheri, aromi, etc) presenti nei vino in maturazione nell’arco del tempo.
Con una banca dati analitici continuamente alimentata e associando tutte le informazioni sensoriali o quelle agronomiche/climatiche sarà possibile creare modelli statistici (data fusion, data mining, AI, machine learning) che permetteranno di valutare in modo immediato i risultati, fornendo all’operatore una caratterizzazione pressoché immediata e sul posto dell’andamento della maturazione del vino.

“MULTI-SPECTRAL DATA FUSION Go deeper into Sangiovese Case Basse knowledgement”

Dott. Andrea Massaro

Il Sangiovese dell’azienda Case Basse è un vino unico nel suo genere, che si è affermato nei più pregiati mercati mondiali grazie alla sapiente abilità e passione di Gianfranco Soldera nel seguire con autorevolezza e precisione l’intero processo produttivo di questo ricercato prodotto. L’affinamento in botte richiede apprezzabili investimenti in risorse (tini, botti, manodopera) e necessita dell’intervento sapiente e spesso soggettivo dell’uomo nelle varie fasi di maturazione. Il monitoraggio costante della temperatura, dei lieviti, della concentrazione di CO2 e del pH, come nel caso del Sangiovese dell’azienda Case Basse, potrebbe non essere sufficiente per predire la qualità finale del prodotto o far fronte a particolari esigenze in fase di affinamento. Tecniche analitiche strumentali possono fornire un ottimo supporto alla determinazione della composizione chimica volatile e non volatile del vino durante la fase di affinamento. Realizzando una mappatura chimica non-targeted del vino nell’arco del tempo è possibile seguire l’andamento della fase di affinamento. In particolare sono state utilizzate la misura del colore con tecnica CIELab, la gas cromatografia (HS-SPME-GC) per valutare i cambiamenti della componente volatile, la Total Reflection X-Ray Fluorescence (TXRF) per il profilo minerale e la ionizzazione a pressione ambiente accoppiata a spettrometria di massa ad alta risoluzione (DART-HRMS) per studiarne la composizione chimica della frazione polifenolica e di altri composti a basso peso molecolare (<1000 amu). I risultati ottenuti delle singole tecniche sono molto utili ma a volte non riescono a dare una risposta chiara ed esaustiva. In questo elaborato sono presentati i risultati di analisi statistica mediante l’utilizzo delle tecniche di Data Fusion, cioè una integrazione di dati di differente origine in grado di produrre informazioni più coerenti, accurate e utili di quelle fornite da ogni singola fonte. Questo processo è molto simile a quelle elaborato dal cervello nel caso dei sensi in cui vengono fusi i segnali provenienti da Visione, Odore e Gusto. Infatti facciamo affidamento alla fusione di informazioni sensoriali su profumo, gusto e tatto per assicurarci che un alimento sia commestibile o gradevole. I processi di fusione dei dati sono spesso classificati come low level, mid level o high level , a seconda della fase di elaborazione in cui avviene la fusione. In questo lavoro è stato utilizzato un approccio mid level Data Fusion in cui per ogni tipologia di dato chimico prima descritto, dopo una prima fase iniziale di pulizia, i dati sono stati normalizzati (by sum), riscalati (Pareto Scaling) ed è stato applicato un modello di classificazione PLS-DA. Gli scores ottenuti sono stati poi utilizzati per la successiva fase di Data Fusion. Nel mid level Data Fusion vengono analizzati insieme tutti gli scores provenienti da diverse analisi, così da ottenere informazioni più significative, consistenti ed accurate dalle diverse tipologie di analisi chimiche e non solo da una. In questo caso si sono uniti gli scores di quattro prove effettuate sui campioni (DART, GC, colorimetria CIE-Lab, TXRF), ma come era stato evidenziato nei lavori precedenti i dati del contenuto minerale nel vino (TXRF) non apportava nessun significativo contributo alla classificazione. Infine una volta identificati gli scores maggiormente discriminanti è stato possibile risalire alle singole variabili che più influiscono sulle osservazioni e sulle classi di appartenenza. I risultati complessivi sono di un significativo miglioramento del processo di classificazione, con l’utilizzo completo e sinergico dei dati strumentali ed una visione d’insieme delle caratteristiche dei campioni in esame. Questo approccio è dunque applicato al monitoraggio dell’affinamento del vino in botte in modo da identificare i parametri e le sostanze che più spiegano le modifiche composizionali che avvengono. Inoltre, i risultati confermano evidenze ottenute nei precedenti studi e dimostrano la possibilità di creare modelli per valutare e predire la corretta evoluzione delle caratteristiche del vino durante l’invecchiamento in botte.

“CARATTERIZZAZIONE METABOLOMICA DI UNA VITE SPONTANEA COLTIVATA NELL´AZIENDA CASE BASSE, MONTALCINO”

Dott.ssa Candelaria Castelló

Dott. Tamàs Becsi

Nel corso del 2018 una vite spontanea presente nell´azienda Case Basse di proprietà di Gianfranco Soldera, a Montalcino, è stata caratterizzata da un punto di vista ampelografico; questo individuo (denominato Case Basse) non corrispondeva a nessun vitigno conosciuto. L’analisi del DNA (mediante SSR) ha indicato una certa relazione con Negrodolce, che è probabilmente un genitore del Sangiovese, anche se dal punto di vista dei caratteri ampeolografici i due vitigni sono molto diversi. La scheda ampelografica effettuata nel 2018 includeva anche l’analisi di alcuni componenti dell’uva, senza andare più a fondo, tuttavia, per quanto riguarda i metaboliti secondari. Questo lavoro scientifico si occupa della caratterizzazione metabolomica delle uve di quella vite (mediante approccio analitico LC-QTOF) rispetto all’uva di Sangiovese, Ciliegiolo e Negrodolce, valutando sopratutto i polifenoli e i precursori aromatici.

Alcuni grappoli maturi del vitigno spontaneo (denominato Case Basse), e altri di Sangiovese, Ciliegiolo e Negrodolce, sono stati analizzati utilizzando l’approccio metabolomico “untargeted”, utilizzando uno strumento della società Agilent, California (LC-QTOF). La composizione fenolica dettagliata delle bucce di queste quattro varietà è stata stabilita usando la cromatografia liquida ad ultra prestazioni accoppiata alla spettrometria di massa a tempo di volo a quadrupolo di ionizzazione a elettrospray (UHPLC-ESI / QTOF-MS). Sono stati identificati e quantificati quasi 200 composti fenolici e 9 precursori aromatici, principalmente flavonoidi (antociani, flavonoli, flavoni, ecc.), acidi fenolici, lignani e stilbeni. L´interpretazione dei dati è stata fatta utilizzando l’analisi dei componenti principali (PCA) e l’analisi dei cluster gerarchici (HCA).

L’applicazione dell’analisi dei componenti principali (PCA) e l’analisi dei cluster gerarchici (HCA), ha mostrato netta differenziazione di Case Basse rispetto a Negrodolce. I risultati raggruppano invece Case Basse, Ciliegiolo e Sangiovese nello stesso gruppo, ma al suo interno Case Basse differisce dalle altre due varietà. I risultati rappresentano una specie di carta d’identità di Case Basse e ci hanno permesso di comprendere il livello di somiglianza / differenza di questo individuo rispetto a Sangiovese, Ciliegiolo e Negrodolce. Ciò consente a questo vitigno spontaneo di essere caratterizzato dal punto di vista chimico e di avere più dati per richiedere una eventuale registrazione della nuova varietà nel Registro Ampelografico Italiano.

“Studio delle caratteristiche delle uve e dei vini da varietà originarie del centro-sud e sud Italia coltivate in un areale di elezione per la produzione del Sangiovese nelle annate 2018 e 2019”

Dott.Damiano Barbato

Dott. Yuri Romboli

Montalcino rappresenta uno dei territori più vocati alla produzione del Sangiovese e in questa zona vengono prodotti alcuni dei vini più iconici e famosi a livello mondiale. L’agroecosistema viticolo è altamente sensibile alle condizioni meteorologiche e di conseguenza ai cambiamenti climatici. Una costante tendenza al riscaldamento climatico rischia di offrire un accumulo termico in eccesso rispetto alle esigenze dei vitigni attualmente coltivati nel loro territorio caratteristico con conseguente riflesso negativo sulla qualità delle uve e dei vini. La maturazione accelerata delle uve se non adeguatamente gestita aumenta il rischio di un eccessivo accumulo di zuccheri nel frutto collegato a un abbassamento dell’acidità totale, con produzione di vini con un alto grado alcolico e aromi tipici della sovramaturazione. Con l’aumento delle temperature è ipotizzabile in futuro lo spostamento verso nord della coltivazione di alcune varietà al fine di trovare nuovi areali capaci di offrire il fabbisogno climatico ottimale tali da poter soddisfare il raggiungimento delle migliori espressioni qualitative per quelle stesse cultivar. Pertanto, il presente lavoro ha mirato a studiare e confrontare le caratteristiche delle uve e dei vini ottenuti in due annate diverse, il 2018 e il 2019, da varietà originarie del centro-sud e sud Italia coltivate in un territorio di produzione tipico del Sangiovese, l’areale di Montalcino. Lo studio si è articolato dapprima descrivendo i parametri meteorologici che hanno caratterizzato le due annate, in seguito, sono state confrontate le evoluzioni delle curve di maturazione delle uve e le caratteristiche produttive di varietà quali Sangiovese, Aglianico, Gaglioppo, Montepulciano, Nero d’Avola e Primitivo. In seguito sono state allestite delle microvinificazioni e i mosti e i vini ottenuti sono stati caratterizzati e poi confrontati a livello chimico e microbiologico. Inoltre, si è provveduto alla caratterizzazione della composizione fenolica dei vini al momento della svinatura. Il presente lavoro ha permesso di individuare le caratteristiche produttive peculiari di ogni varietà e le capacità delle stesse di adattamento all’areale oggetto di studio attraverso il confronto di due annate. Resta evidente come fossero necessari ulteriori approfondimenti riguardanti un contesto pluriennale più ampio, nonché valutazioni riguardanti tutte le fasi fenologiche della vite e valutazioni riguardanti le tecniche agronomiche di coltivazione per riuscire a comprendere a pieno la capacità di adattamento delle cultivar oggetto di studio nell’areale di Montalcino.

“Applicazioni di droni e satelliti in viticoltura di precisione a Montalcino”

Dott. Salvatore Filippo Di Gennaro

Dott. Riccardo Dainelli

Dott.ssa Laura Pastonchi

Dott. Alessandro Matese

Dott. Andrea Berton

Nel corso degli ultimi anni, il monitoraggio in vigneto attraverso l’uso di tecnologie di telerilevamento ha mostrato grandi potenzialità come strumento fondamentale per la viticoltura di precisione. In particolare, le piattaforme a pilotaggio remoto – Unmanned Aerial Vehicles (UAV) – offrono elevata flessibilità di utilizzo, bassi costi operativi e altissima risoluzione spaziale. I sensori che operano nello spettro visibile (RGB), montati su UAV, sono in grado di fornire immagini che possono essere elaborate per costruire modelli digitali di superficie (DSM-modello 2D) o nuvole dense di punti (Dense Cloud-modello 3D), utilizzando software di ricostruzione tridimensionale. Attraverso questi metodi è possibile stimare la variabilità in vigneto una vasta gamma di applicazioni come ad esempio il monitoraggio della biomassa e la caratterizzazione del volume delle piante. La gestione delle piante mancanti è, ad esempio, un problema critico che può essere ben gestito dalle nuove tecnologie, in quanto consentono di identificare in modo automatico le fallanze lungo i filari. Inoltre, i prodotti derivati da 3D ricostruiscono la forma irregolare della chioma delle piante e ipoteticamente consentono una migliore stima in dettaglio dell’intera cortina vegetazionale (canopy) rispetto ad un approccio in due dimensioni o alle misurazioni a terra.
Lo scopo di questo lavoro è quello di implementare una procedura integrata e automatica per la stima della biomassa in termini di volumi e per il rilevamento di fallanze, utilizzando sia il metodo 2D sia quello 3D. La sperimentazione ha avuto luogo nel giugno 2019 su due vigneti dell’azienda agricola Soldera (Montalcino): un vigneto storico (Case Basse) con un impianto disomogeneo ed uno più giovane (Fontone) caratterizzato da una maggiore regolarità. Attraverso questo studio si è potuto evidenziare come il metodo 2D tenda a sovrastimare il volume poiché ricostruisce la forma della pianta approssimandola ad un solido (parallelepipedo), non tenendo conto dei vuoti nella vegetazione, mentre il 3D può modellare l’eterogeneità della canopy e fornire quindi valori più coerenti. L’analisi delle fallanze ha consentito invece di individuare un maggior numero di piante mancanti nella porzione Case Basse rispetto a Fontone, il vigneto più giovane.
I dati ottenuti attraverso il flusso di lavoro proposto potrebbero essere sfruttati da aziende di servizi in agricoltura per valutare in tempi brevi l’impatto del volume della chioma sul potenziale produttivo di un vigneto e facilitare l’operazione di re-impianto grazie alla facile consultazione di mappe georiferite relative alle fallanze, che mostrano in modo accurato le postazioni da raggiungere. Si propone infine un focus sulle potenzialità dei satelliti in viticoltura e sulla futura sperimentazione che sarà effettuata a Case Basse nel corso della stagione 2020. L’obiettivo è la calibrazione e validazione di dati satellitari gratuiti e ad alta frequenza di acquisizione (5 giorni) per realizzare una caratterizzazione delle dinamiche di maturazione fenolica e della fenologia della vite. Grazie allo storico di osservazioni a terra e alle analisi condotte dall’Università degli Studi di Firenze, sarà possibile effettuare un’analisi retroattiva a partire dall’annata 2016. Questo progetto segue il lavoro svolto dall’Istituto per la BioEconomia del CNR di Firenze nello sviluppo di AGROSAT (https://agrosat.it), una piattaforma gratuita in grado di supportare l’agricoltore nella gestione sito-specifica delle colture, ottimizzare qualità e quantità delle produzioni, aumentare la sostenibilità e ridurre i costi.

“La fertilizzazione di precisione con biostimolanti nella viticoltura di Montalcino in regime biologico”

Dott. Giuseppe Cillo

Il progetto VitisL@b è stato svolto svolto nel 2017 presso la cantina Argiano (Lat. 42 ° 58 ‘N, Long. 11 ° 25’ E), in Toscana (Montalcino, Siena, Italia), che produce il vino di qualità premium Brunello di Montalcino DOCG, gestito secondo un regime di agricoltura biologica. In seguito all’acquisizione di diversi strati informativi relativi alla pedologia e al vigore, è stata identificata la variabilità spazio-temporale, presente in un vigneto di San Giovese di 4,5 ettari, al fine di delineare MZ (zone omogenee).
I dati sulle proprietà del suolo, combinati con quelli ottenuti mediante il monitoraggio remoto della variabilità spaziale del vigore delle colture del vigneto, sono stati impiegati per ottenere aree omogenee. Per questo scopo gli strati informativi utilizzati includevano: 1) una mappa di conducibilità elettrica apparente ottenuta dall’uso di un sensore geoelettrico EMI; 2) NDVI e Green NDVI ottenuti rispettivamente dai satelliti RapidEye e Quickbird. I diversi livelli di informazione sono stati quindi utilizzati per ottenere una classificazione del vigneto in zone con vigore omogeneo, applicando una classificazione fuzzy-c-mean (software Managment Zone Analyst). Il vigneto era diviso in tre MZ, con vigoria rispettivamente alta, bassa e media. In ciascuna delle 3 aree con vigore diverso, sono stati stabiliti piccoli appezzamenti di 12 viti (4 piante per 4 file), in cui è stata applicata la somministrazione fogliare di un biostimolante ottenuto dall’idrolisi dell’erba medica, Ascophyllum nodosum e melassa (Basfoliar Planate BIO SL, Compo Expert, Italia) con dosi differenziate. Le dosi del prodotto distribuito, differenziate tra le diverse file, erano: 1) dosaggio standard suggerito dalla società Compo Expert: 5 ml di prodotto per litro d’acqua; 2) doppia dose: 10 ml di prodotto per litro d’acqua; 3) mezza dose: 2,5 ml di prodotto per litro d’acqua; 4) Controllo: solo acqua. Le date di applicazione del prodotto sono state il 25 luglio, il 4 agosto e il 14 agosto 2017. Dopo circa 72 ore dopo ogni trattamento, le uve sono state campionate, prelevate da ciascuna pianta identificata, al fine di poter determinare mediante rifrattometria il relativo ° Brix e quindi correlare la variazione di questa variabile (esprimendo lo zucchero contenuto) con la dose di prodotto somministrata nelle tre diverse aree con vigore diverso e valutata mediante analisi statistica (ANOVA).

“Molecole e percezioni in otto annate (2006-2013) del Soldera Case Basse”

Dott.ssa Silvia Pagani

La seguente ricerca si pone l’obiettivo di indagare la componente aromatica di vini 100% Sangiovese Soldera Case Basse di otto differenti annate, dal 2006 al 2013. Tramite test di analisi sensoriale e mediante elaborazione statistica multivariata per l’analisi dei risultati, sono stati ricostruiti i profili aromatici dei vini. A partire dagli stessi, è stata successivamente studiata la biosintesi delle molecole responsabili dei diversi aromi. Grazie al collegamento tra la percezione e la genesi della molecola, è possibile infatti agire su diversi fattori per garantire che i caratteri aromatici siano presenti nelle diverse annate, permettendo di mantenere costante l’identità di un vino. Nel caso specifico del Sangiovese Soldera Case Basse si ipotizza che i fattori climatici e microbiologici siano i responsabili della maggiore variabilità.

“La comunità di Aureobasidium pullulans sulle uve di Sangiovese: effetto della defogliazione precoce, dell’impiego di un ceppo indigeno ed un prodotto commerciale per il biocontrollo di Botrytis cinerea

Dott. Yuri Romboli

Dott. Damiano Barbato

Dott.ssa Eleonora Mari

Aureobasidium pullulans è un lievito-fungo frequentemente isolato nella fillosfera e nella carposfera di molte colture, tra cui anche la vite. Dotato di un elevato polimorfismo genetico, è uno dei microrganismi più abbondanti riscontrati sulle uve in tutte le fasi di sviluppo di quest’organo. È stato ampiamente studiato per la sua spiccata attività antagonista verso alcuni patogeni della vite, in particolare Botrytis cinerea. In particolare, Botector® è un antibotritico microbiologico a base di due ceppi selezionati di A. pullulans. Essendo un microrganismo epifita, la sua popolazione sulle uve è fortemente influenzata dalle condizioni ambientali, pertanto tutte le pratiche modificano il microclima nella zona della fascia produttiva, come la defogliazione precoce sono in grado di perturbare gli equilibri della comunità di questo microrganismo. Pertanto, lo scopo di questo lavoro è stato quello di studiare, durante l’annata 2019 tra la fine fioritura e l’inizio della vendemmia, l’effetto di alcuni fattori sulla diversità intraspecifica delle comunità di A. pullulans naturalmente presenti sulle uve Sangiovese. In particolare, sono stati valutati: i) la defogliazione precoce in prefioritura, ii) il trattamento con il preparato commerciale Botector® e iii) il trattamento con un ceppo indigeno di A. pullulans isolato nel 2018 dotato di comparabili di attività antibotritica saggiata in vitro rispetto ai ceppi selezionati. Dai risultati è emerso come la sua comunità sia risultata formata oltre 30 diversi ceppi, di cui alcuni sono stati riscontrati in anni passati nei vigneti aziendali, sottolineando come il vigneto rappresenti un ambiente caratterizzato dalla presenza di ceppi ricorrenti. In termini quantitativi, le condizioni meteorologiche e verosimilmente microclimatiche sembrano essere la variabile che interessa maggiormente la presenza di A. pullulans, mentre non è risultato univoco l’effetto degli interventi sia con il prodotto commerciale che con il ceppo indigeno. Al contrario, la diversità intraspecifica della comunità risultava negativamente influenzata sulle uve sottoposte a tali applicazioni, e, nei campionamenti tra fine fioritura e pre-chiusura del grappolo, anche dalla pratica di defogliazione precoce. Tuttavia, i trattamenti eseguiti non hanno significativamente ridotto l’incidenza della botrite sui grappoli alla vendemmia, indicando comunque che altri fattori, stagionali e colturali, possono influenzare l’efficacia di tali agenti di biocontrollo.