El anhídrido sulfuroso (SO2) es un compuesto químico de azufre y oxígeno. Mezclado con el vino en la cantidad adecuada, realiza funciones antioxidantes, antisépticas, desinfectantes y depuradoras del color, lo que convierte a esta molécula en una herramienta prácticamente imprescindible, no sólo en la elaboración de vinos, sino también en otros productos alimenticios.
Sin la utilización del anhídrido sulfuroso, los vinos que se obtendrían serían muy probablemente peores en color, aroma y con claras desviaciones microbiológicas. La utilización de una dosis adecuada de anhídrido sulfuroso en vinos permite que estos sean menos oxidados, de mejor color y aroma, y con una menor acidez volátil. Es probable que la no utilización de este aditivo en la elaboración de vinos produzca peores colores y aromas, además de alteraciones microbianas que afecten su calidad y sus propiedades sensoriales.
Historia y uso del anhídrido sulfuroso en alimentos
El anhídrido sulfuroso es uno de los conservantes tradicionalmente más utilizados en la industria alimentaria, si bien tiene más siglos de limitaciones y prohibiciones que otros. Ya se utilizaba en la época de los romanos para proteger las plantas de la acción de hongos y arañas, convirtiéndolo en uno de los aditivos alimentarios más antiguos. En el siglo XV se prohíbe su utilización en Colonia (Alemania) por sus efectos perjudiciales sobre los bebedores, ya que este se emplea en la conservación de sidra desde 1664.
Su uso está limitado en la industria alimentaria, ya que por encima de una cierta dosis de agregado altera las características gustativas del producto. También destruye la tiamina (vitamina B1), que es importante para la nutrición humana, por lo que no es recomendable su uso en alimentos que contengan una cantidad significativa de la misma, como lo es la carne.
Su efecto sobre los alimentos es antioxidante, ya que inhibe el oscurecimiento de vegetales y crustáceos que es producido por ciertas enzimas propias de los alimentos. Sin embargo, protege en cierto grado a la vitamina C, por lo cual es utilizado en la conservación de derivados de frutas (jugos), vinagre, sidra, mostos y vinos.
Efectos sobre la salud y regulaciones
Cuando el organismo humano ingiere sulfitos presentes en los alimentos, estos son transformados en sulfatos por enzimas que se encuentran principalmente en órganos como riñones, hígado y corazón; los cuales son responsables de la eliminación de sulfitos producidos por el propio organismo durante el metabolismo de los aminoácidos. Esto es importante para personas que deben evitar consumir productos que contengan este compuesto. Así mismo pueden ocurrir reacciones cutáneas o diarrea, pero normalmente esto se presenta en personas con jugos gástricos poco ácidos.
La FDA (Food and Drug Administration) ha determinado como obligatorio, en EE. UU., la mención en las etiquetas de la presencia de sulfito, cuando la dosis supera 10mg/L (Riberéau-Gayon, 2003). Ante estos efectos nocivos para ciertas personas, se ha planteado la sustitución del mismo por otro conservante; esto es prácticamente imposible en la industria vinícola, aunque sí en las demás industrias como es la de los vegetales.
En cuanto al consumo general de productos que contienen anhídrido sulfuroso se considera una DDA (Dosis Diaria Aceptable) de 0.7mg/kg/día. Los riesgos por exposición de operarios de planta con anhídrido sulfuroso se asocian a irritaciones y obstrucción de vías respiratorias, y dependiendo de la concentración puede provocar neumonía, inflamación y edema pulmonar, además de obstrucción pulmonar. Cuando los valores de sulfuroso son muy altos (mayores a 100ppm), este puede ser letal.
Formas del anhídrido sulfuroso en el vino y su actividad
Las actividades antioxidante, antioxidásica y antimicrobiana del anhídrido sulfuroso dependen de las dosis que se añada y también del grado de combinación y de las proporciones de SO2 molecular, bisulfito y sulfito presentes en el vino.
Anhídrido sulfuroso molecular (SO2)
- Es el principal responsable de la actividad microbiana.
- Es 20 veces más efectivo en la inhibición de levaduras y 500 veces más efectivo en la inhibición de bacterias, con respecto al bisulfito.
- Posee actividad antioxidante.
- Es el responsable del olor picante del anhídrido sulfuroso, el cual es indeseable.
- Lleva a cabo la acción antiséptica en concentraciones superiores a 0.8mg/l, controlando el desarrollo de casi todas las especies de microorganismos.
Bisulfito (HSO3-)
- Al pH del vino, es la forma predominante.
- Es el responsable de la inactivación de las polifenol oxidasas.
- Es indispensable para la activación antioxidásica del dióxido de azufre.
- Tiene bajo poder antiséptico sobre levaduras y un poder más elevado sobre ciertos géneros de bacterias.
Sulfito (SO3-2)
- Se encuentra en mínima presencia al pH del vino.
- Tiene poca influencia en el pH del mismo.
- Reacciona con el oxígeno y con el peróxido de hidrógeno.
- Tiene capacidad antioxidante.
El anhídrido sulfuroso en forma de SO2, HSO3ˉ y SO3= constituye la fracción libre. Por la baja concentración de ion sulfito en el vino, este anhídrido libre es la suma de la concentración de SO2 y HSO3ˉ. Al SO2 en solución se le llama anhídrido sulfuroso molecular y es realmente activo frente a los microorganismos.
Factores que afectan la eficacia del SO2 molecular
Las constantes de disociación con las que se trabaja están afectadas por la fuerza iónica del medio, la cual varía las actividades de las distintas especies químicas. Al variar el contenido de alcohol del medio, se tienen distintos valores de la constante pK, A y B. Realizando los cálculos correspondientes se puede demostrar una variación en el contenido de SO2 molecular, lo que marca la importancia del contenido de alcohol frente a este y a su poder antiséptico.
Trabajando a distintas temperaturas, se tienen distintos valores de las constantes pK, A y B. Con estas variaciones se puede ver que con un aumento de 10˚C se produce un aumento de más del doble en el valor de SO2 molecular.
SO2 combinado
El anhídrido sulfuroso combinado es la combinación del bisulfito con el acetaldehído y con otros compuestos. Si se agrega SO2 al vino, parte de este se combina con otros componentes formando otras combinaciones de constantes de disociación variadas, que van a depender del componente con el cual se combinen. De esta forma, existen dos tipos de combinaciones:
Combinaciones de débil constante de disociación (estables)
Corresponden a las combinaciones estables, ocurren generalmente con aldehídos producidos por las levaduras para formar ácido etanol sulfónico, que es inútil en el control de los microorganismos de alteración.
Combinaciones de fuerte constante de disociación (inestables)
Corresponden a combinaciones inestables, dependientes del equilibrio entre los contenidos de anhídrido sulfuroso libre y anhídrido sulfuroso combinado. Actúa como reservorio de SO2.
Las sustancias a las cuales se fija el anhídrido sulfuroso en estos casos son de diversos orígenes, como por ejemplo los azúcares residuales del vino (principalmente hexosas y pentosas), algunos polisacáridos, ciertos polifenoles, algunos intermediarios de la fermentación alcohólica, como el ácido pirúvico y el ácido α-cetoglutarico, y en el caso de uvas con pudrición noble algunos metabolitos provenientes del accionar de Botrytis cinerea. Estas combinaciones dependen de la constante de equilibrio. Esta unión de las diferentes sustancias con SO2 puede ser reversible, poco reversible y prácticamente irreversible.
Combinación con azúcares
Su capacidad de cambio es pequeña. El mosto, al tener un alto contenido de azúcar, y un alto valor del anhídrido sulfuroso agregado, se combina con los mismos, dando un equilibrio muy reversible, dejando libre el SO2 al tiempo que se consumen los azúcares por la fermentación. Como esta combinación es muy reversible, para el enólogo es poco importante.
Combinación con antocianos
Esta combinación es importante para el caso de los antocianos. La reacción con los antocianos es visible por decoloración de estos, ya que el compuesto antociano-SO3H que se forma es incoloro. Esta reacción, como la anterior, es altamente reversible, siendo el anhídrido sulfuroso combinado con antocianos valorado por el yodo, por su rápida descombinación, al consumirse la fracción libre.
Combinación con ácidos cetónicos
Esta combinación es poco reversible. En este grupo de sustancias encontramos el ácido α-cetoglutárico, ácido 2,5-dicetoglucónico (presentes en las uvas con Botrytis) y ácido pirúvico, siendo este último el más importante. El ácido pirúvico se forma en la fermentación, siendo producido por las levaduras, aumentando su concentración hasta un valor máximo para luego disminuir. Desde el punto de vista enológico es el más importante, porque es muy irreversible, porque no puede liberarse este SO2 luego de combinarse. La reacción de combinación tiene un valor de constante muy pequeño, más de un 99% de esta sustancia se encuentra combinada. Dentro de los límites normales esta reacción es independiente de la temperatura.
Combinación con etanal (acetaldehído)
Al SO2 combinado con etanal se le llama lastre, porque no puede ser liberado en condiciones normales. La curva de producción de etanal durante la fermentación es similar a la del ácido pirúvico, presentando un máximo; entonces, si el agregado de anhídrido sulfuroso se realiza en ese momento se combina totalmente.
Efecto de las propiedades del vino en la combinación del SO2
Cuando se agrega anhídrido sulfuroso al vino, ya sea por prevención contra las alteraciones microbianas o por oxidación, una parte de este nuevo agregado tendrá un grado de combinación que dependerá exclusiva y únicamente de las propiedades físicas y químicas del vino sometido a esta operación. Entre estas propiedades encontramos: contenido de azúcares residuales, el contenido de algunos ácidos orgánicos y el contenido de acetaldehídos en los vinos.
Depende del pH del vino y de su acidez poder estimar la proporción entre anhídrido sulfuroso molecular y anhídrido sulfuroso salificado. Es muy importante determinar la proporción de anhídrido sulfuroso que se va a combinar; este viene dado por el contenido de SO2 libre inicial del vino que se va a corregir. Generalmente se dice que si el contenido de SO2 libre de un vino es inferior a 30ppm, se combinará la mitad que se haya agregado, y si la cifra de anhídrido sulfuroso es el doble, se combinará un tercio.
Actividad biocida y antioxidante del SO2
Para que el anhídrido sulfuroso sea efectivo como biocida, se tienen que dar gran cantidad de factores, como ser la composición química del vino, que determinará la proporción existente entre anhídrido sulfuroso libre y anhídrido sulfuroso combinado, y a su vez la proporción de anhídrido sulfuroso molecular con respecto al anhídrido sulfuroso libre. Otro factor importante es el tipo y especie de microorganismo a controlar.
Las levaduras son sensibles al sulfuroso molecular, y a su vez son menos sensibles al sulfuroso en forma de sulfito. Existen algunas especies de levaduras oxidativas que toleran concentraciones de anhídrido sulfuroso molecular por encima del valor normal que se recomienda para el general de los vinos. Las bacterias son sensibles al sulfuroso molecular, al bisulfito y en menor medida al anhídrido sulfuroso con combinaciones inestables.
Es importante que para controlar la gran mayoría de los microorganismos de alteración en los vinos, se mantenga en el vino una concentración de anhídrido sulfuroso molecular entre 0.5 y 0.8 mg/L, la que se alcanzará con los niveles de sulfuroso libre a mantener según el pH del vino. El SO2 molecular actúa sobre una serie de enzimas, sobre la coenzima NAD y algunas vitaminas y otros cofactores enzimáticos. Este accionar, opinan algunos autores, depende de una interferencia con el trabajo de las enzimas ATPasa.
El anhídrido sulfuroso tiene propiedades reductoras porque puede asociarse con el oxígeno del medio formando ácido sulfúrico y evitando la oxidación de los compuestos del vino. Solo el anhídrido sulfuroso libre puede asociarse con el oxígeno mediante la siguiente reacción: SO3˭+ O2 → SO4˭; con el anhídrido sulfuroso combinado no ocurre lo mismo. La gran afinidad del anhídrido sulfuroso por el oxígeno puede llegar a ser un problema cuando las adiciones de este compuesto se realizan previamente a la fermentación, pues es capaz de eliminar una parte importante del oxígeno disuelto en el mosto que será empleada luego por las levaduras para la síntesis de esteroles de su pared celular.
Impacto del SO2 en las enzimas y la clarificación
El SO2 se activa disminuyendo la actividad enzimática. La tirosinasa es sensible al anhídrido sulfuroso, por lo que con poco agregado del mismo queda inhibida. La laccasa se encuentra en uvas enfermas con Botrytis y necesita mucho más SO2 para inhibirla.
La clarificación espontánea de los mostos por un doble efecto se ve favorecida por el agregado de SO2. Estos efectos provocan el retardo del inicio de la fermentación y que los cuerpos en suspensión se depositen o suban a la superficie. Las sustancias en dispersión coloidal coagulan en parte y se separan de la masa del líquido.
El agregado de SO2 aumenta la extracción de ciertas sustancias de la cáscara como pueden ser las sales minerales, ácidos orgánicos y en especial polifenoles, ya que destruye las células permitiendo que pasen a la solución.
Limitaciones del SO2 combinado
El SO2 combinado carece de actividad antioxidante y antioxidásica, y sus efectos antimicrobianos son muchísimo menores. Por consiguiente, la combinación del dióxido de azufre comporta la práctica pérdida de sus beneficiosos efectos (Zamora, 2005).
Por todo lo dicho se puede deducir que las actividades antioxidante, antioxidásica y antimicrobiana del anhídrido sulfuroso dependen de las dosis que se añada y también del grado de combinación y de las proporciones de SO2 molecular, bisulfito y sulfito presentes en el vino. La proporción entre anhídrido sulfuroso molecular, el bisulfito y el sulfito está determinada por las constantes de disociación (K1 = 1,7 x 10-2; K2= 5,0 x 10-6) y por el pH del vino.
Métodos de adición de SO2
La adición de SO2 por combustión de azufre, que provoca un rendimiento del 200% en anhídrido sulfuroso, no es lo real, ya que hay pérdidas porque el azufre se sublima y pasa al vino. Esto provoca inconvenientes en la formación de ácido sulfhídrico y mercaptanos. Ahora se utiliza esta forma de agregado para el sulfitado de barricas de roble.
En teoría, su rendimiento en SO2 es del 57%, pero realmente su rendimiento es del 50%. Conviene ponerlo en solución al 10% en agua.