INTRODUZIONE Nel settore vitivinicolo per garantire una materia prima di qualità sono fondamentali controlli periodici e analisi chimico-fisiche condotte da personale specializzato che, tuttavia, richiedono tempi piuttosto lunghi. La possibilità di utilizzare tecniche ottiche da affiancare alle tradizionali analisi di laboratorio offre diversi vantaggi, primo su tutti un notevole risparmio di tempo grazie a strumenti di semplice e rapido utilizzo. Negli ultimi anni si sta affermando l’utilizzo della spettroscopia nel visibile e vicino infrarosso (vis/NIR), tecnica ormai affermata nel settore agro-alimentare in generale, con particolare attenzione verso l’implementazione di nuovi strumenti semplificati: pratici, maneggevoli, economici, rapidi e che possano dare un contributo alla viticoltura di precisione.
OBIETTIVI SPECIFICI L’obiettivo specifico del progetto ADAM in questo ambito è di progettare strumenti portatili semplificati per una valutazione rapida dello stadio di maturazione dell’uva direttamente in campo (analisi real-time). Il monitoraggio della maturazione in campo contribuisce ad ottenere una materia prima con standard sempre più elevati e al tempo stesso una migliore gestione del vigneto supportando i viticoltori nella pianificazione del momento di raccolta ottimale. Per raggiungere tale obiettivo durante la campagna sperimentale sono state condotte analisi ottiche che sono state poi correlate alle tradizionali analisi chimico-fisiche condotte in laboratorio; sulla base dei dati ottenuti sono stati poi realizzati dei modelli di regressione per valutare la robustezza dei dati ottici. Le analisi chimico-fisiche tradizionali utilizzate come parametro di riferimento hanno riguardato la maturità tecnologica (contenuto in zuccheri, pH, acidità totale), la maturità fenolica (polifenoli totali e flavonoidi totali) e il contenuto in carotenoidi e clorofilla.
LA CAMPAGNA SPERIMENTALE La campagna sperimentale è stata condotta tra fine luglio e fine agosto presso l’Azienda Agricola Ricchi dei fratelli Stefanoni, a Cavriana (MN) e ha permesso di monitorare la maturazione di uve a bacca bianca (Chardonnay). Il vigneto è stato suddiviso in 8 parcelle denominate dalla lettera A alla lettera H (figura 1). Nella prima giornata di campionamento l’uva non aveva ancora raggiunto il momento dell’invaiatura perciò sono stati raccolti solo 8 grappoli ovvero un grappolo per parcella; nelle altre 3 giornate di campionamento sono stati raccolti 3 grappoli per parcella raggiungendo così un totale di 80 campioni.
ANALISI OTTICHE Le analisi ottiche sono state condotte utilizzando due strumenti differenti: il primo è stato utilizzato come riferimento (ASD Quality SpecTrek) in quanto si tratta di uno spettrofotometro portatile full-range operante nell’intervallo 350-2500 nm (figura 2).
IL PROTOTIPO Il secondo strumento utilizzato è un prototipo di un sensore autonomo, piccolo ed economico, sviluppato dal Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali di UNIMI. Si tratta di un device formato da due sensori ognuno dei quali dotati di 6 canali differenti operanti a 6 lunghezze d’onda selezionate nel visibile e nella prima zona del NIR (tabella 1).
Tabella 1.
| Lunghezze d’onda [nm] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sensor 1 | 450 | 500 | 550 | 570 | 600 | 650 |
| Sensor 2 | 610 | 680 | 730 | 760 | 810 | 860 |
Lo strumento è dotato di un unico LED ad ampio spettro in grado di illuminare in tutto il range di lunghezze d’onda necessario, ed è poi equipaggiato con fotodiodi e filtri ottici alle lunghezze d’onda selezionate. Il prototipo è stato utilizzato manualmente ponendo i campioni di acini uno per volta a contatto coi sensori (figura 3). Il prototipo era collegato a un computer che attraverso un software forniva istantaneamente il readout delle analisi sotto forma di file Excel.
ANALISI STATISTICA DEI DATI L’utilizzo di tecniche ottiche porta alla raccolta di numerosi dati che necessitano obbligatoriamente di analisi statistiche, condotte con software specifici, al fine di eliminare le informazioni superflue e di ottenere così le informazioni che realmente si stanno ricercando. L’elaborazione dei dati ha consentito quindi di estrarre dagli spettri ottenuti dagli strumenti le informazioni utili per la costruzione dei modelli di regressione effettuando prima un’analisi esplorativa qualitativa e poi un’analisi quantitativa con due tecniche differenti (Partial Least Square, PLS e Multiple Linear Regression, MLR).
RISULTATI Sulla base dei risultati ottenuti dai modelli di stima possiamo affermare che la spettroscopia vis-NIR risulta essere una metodica affidabile per la valutazione della maturazione dell’uva soprattutto per quanto riguarda la valutazione dei parametri di maturazione tecnologica. Per valutare i risultati delle analisi ottiche sono stati presi in considerazione diversi indici in particolare i coefficienti di determinazione in calibrazione (R2) e in cross validazione (r2CV) che sono risultati sempre superiori a 0,77 sia per lo strumento commerciale che per i prototipi di sensori.
SVILUPPI FUTURI Le prospettive future sono indirizzate verso l’ideazione di strumenti portatili e a basso costo che non necessitino l’utilizzo di personale per il loro utilizzo ma che siano posti direttamente sulle piante per valutarne la maturazione, e non solo, durante tutto l’arco della stagione. L’obiettivo sarà quindi la realizzazione di reti interconnesse di strumenti e sistemi di invio e gestione dei dati via cloud, in grado di fornire agli utilizzatori un flusso di dati continuo e affidabile, creare database di dati storici e ampliare la possibilità di diversificare e gestire al meglio le produzioni sulla base delle esigenze delle cantine.
