Analisi isotopica Tecniche isotopiche Le tecniche isotopiche sono

Analisi isotopica

Tecniche isotopiche Le tecniche isotopiche sono state sviluppate all’inizio degli anni ’ 80 in Francia (Università di Nantes) e hanno avuto grande applicazione in tutti i campi della ricerca scientifica. Attualmente sono in grande espansione grazie all’introduzione di strumentazioni molto sofisticate

Isotopo (iso + topos) = stesso posto La quantificazione del rapporto da due isotopi dello stesso elemento ha potenzialità notevoli nello stabilire se due oggetti chimicamente simili hanno provenienza diversa, in relazione alla differenza delle materie prime. Fenomeni di vario tipo influenzano la distribuzione isotopica degli elementi nelle materie prime, determinando differenze nei prodotti finali che possono essere rivelate dalle tecniche di analisi isotopica Sono di particolare interesse gli isotopi stabili, cioè non artificiali. La tecnica che li determina si chiama Stable Isotope Ratio Analysis (SIRA)

Applicazioni dell’analisi isotopica • Misura della temperatura nel passato • Determinazione dell’origine di acqua, roccie e materia organica • Determinazione dell’origine di droghe, esplosivi o altri materiali di interesse forense • Studi di processo • Determinazione dell’origine di prodotti alimentari

Applicazioni in campo alimentare L’analisi degli isotopi stabili è molto importante soprattutto negli studi di autenticità degli alimenti. Essa, sulla base dei differenti rapporto isotopici, permette di riconoscere molecole, presenti in alimenti, aventi la stessa struttura chimica ma provenienti da materie prime diverse o elaborate con processi diversi, per esempio per sintesi biologica o industriale Si possono distinguere: l l l gli aromi naturali (es. vanillina) da quelli di sintesi l’acido acetico proveniente dalla fermentazione acetica da quello ottenuto industrialmente i salmoni selvatici da quelli di allevamento (in base ad un lipide caratteristico) l l’aggiunta di zuccheri diversi da quelli presenti naturalmente l l’annacquamento del latte l la provenienza geografica di alimenti

Discriminazione di prodotti di differente origine biosintetica e geografica Applicazioni già regolamentate per vino, aceti, succhi di frutta e miele Controllo di frodi alimentari Studi per nuove applicazioni in olio, vanillina, caffeina, vegetali, carne, latte e formaggio Tipicizzazione di alimenti di origine controllata (es. DOP, IGP, certificazioni di tipo biologico) Aggiunta di zucchero esogeno Annacquamento Controllo della composizione della dieta animale Grado di utilizzo di mangime nell’alimentazione

Gli isotopi Isotopi di uno stesso elemento hanno uguale numero di protoni (e quindi di elettroni) ma diverso numero di neutroni hanno lo stesso numero atomico (Z) ma un diverso numero di massa (A) massa differente Gli isotopi di uno stesso elemento hanno quindi proprietà chimiche simili, in ragione dello stesso numero di protoni, ma proprietà fisiche diverse, in ragione della massa differente. Tutti gli elementi (tranne 12) esistono in almeno due forme isotopiche

Esempio: l’idrogeno Idrogeno o protio 1 elettrone (rosso) 1 protone (verde) Tritio 1 elettrone (rosso) 1 protone (verde) 2 neutroni (blu) Deuterio 1 elettrone (rosso) 1 protone (verde) 1 neutrone (blu) Il Tritio è artificiale e quindi non di interesse in questa tecnica che si basa sui soli isotopi stabili

Distribuzioni isotopiche La distribuzione isotopica stabile (non considerando, cioè, gli isotopi artificiali) degli elementi dipende strettamente dall’origine e dall’evoluzione biogeochimica dei composti di cui fanno parte. Quindi due composti aventi la stessa formula possono avere differente composizione isotopica se la loro origine e/o la loro storia sono diverse Le proporzioni degli isotopi stabili nei vari composti sono approssimativamente quelle medie esistenti sulla terra, tuttavia le piccole deviazioni dalla media sono la chiave per differenziare un campione dall’altro Nell’elenco seguente sono indicate le distribuzioni medie di alcuni elementi; le cifre indicate in rosso sono quelle che contengono l’informazione discriminante l 1 H: 99. 984% 2 H o D: 0. 01557% l 12 C: 98. 89 % 13 C: 1. 11140% l 14 N: 99. 64% 15 N: 0. 36630% l 16 O: 99. 76% 17 O: 0. 04% 18 O: 0. 20004% l 32 S: 95. 02% 33 S: 0. 75% 34 S: 4. 21500% 36 S: 0. 02%

Per poter mettere in risalto le infinitesime differenze tra le distribuzioni isotopiche di un elemento in due campioni diversi è necessaria una tecnica analitica in grado di misurare masse atomiche e molecolari con grandissima accuratezza e precisione. Attualmente due tecniche sono in grado di soddisfare questi requisiti: l l la spettrometria di massa, utilizzata per qualsiasi elemento la risonanza magnetica nucleare, utilizzata soprattutto per la determinazione degli isotopi dell’idrogeno (misura del rapporto 2 H/1 H) La maggior parte delle analisi isotopiche è effettuata mediante spettrometria di massa

Rapporti isotopici Il parametro su cui si basa l’analisi isotopica è il rapporto isotopico, cioè l’abbondanza relativa di due isotopi dello stesso elemento. Per convenzione, il rapporto isotopico si indica sempre ponendo a numeratore un isotopo più pesante e a denominatore un isotopo più leggero 2 H/1 H 13 C/12 C I rapporti isotopici più importanti in campo diagnostico 15 N/14 N 18 O/16 O 18 O/17 O 17 O/16 O 34 S/32 S 34 S/33 S 36 S/34 S ecc.

Espressione dei risultati I rapporti isotopici sono usualmente espressi in termini di valori (‰) che esprimono le deviazioni, in parti per mille, da un materiale standard di riferimento: o l’espressione equivalente: dove R = rapporto massa isotopo pesante/massa isotopo leggero (es. 18 O/16 O) l l X > 0 indica un arricchimento dell’isotopo pesante nel campione rispetto allo standard X < 0 indica un impoverimento dell’isotopo pesante o un arricchimento dell’isotopo leggero rispetto allo standard

Relazione 13 C - % atomi 13 C Atomi 13 C (%) 1. 18 1. 16 1. 14 0. 1 ‰ = 0. 00011% 1. 12 1. 1 1. 08 1. 06 1. 04 -50 -40 -30 -20 -10 0 13 C 10 20 30 40 50

Relazione 15 N - % atomi 15 N Atomi 15 N (%) 0. 39 0. 38 0. 1 ‰ = 0. 00004% 0. 37 0. 36 0. 35 0. 34 -50 -40 -30 -20 -10 0 15 N 10 20 30 40 50

Standard di riferimento Elemento Idrogeno Carbonio Azoto Ossigeno Zolfo Isotopi stabili Abbondanza naturale media (%) Valori dei rapporti standard 1 H 99. 985 0. 015 12 C 98. 892 1. 108 14 N 99. 6337 0. 3663 = 0. 007353 16 O 99. 7587 0. 2039 18 O/16 O 32 S 95. 02 4. 22 2 H 13 C 15 N 18 O 34 S = 0. 000316 Standard di riferimento internazionale 2 H/1 H SMOW (Standard Mean Ocean Water) 13 C/12 C PDB (Pee Dee Belemnite) Carbonato di calcio fossile = 0. 0112372 15 N/14 N = 0. 0039948 34 S/32 S = 0. 0450045 AIR (Azoto dell’aria) SMOW (Standard Mean Ocean Water) CDT (Canyon Diablo Troilite) N. B. la distribuzione isotopica nei materiali standard di riferimento è differente da quella naturale media!

Frazionamento isotopico La possibilità di differenziare due campioni in base all’analisi isotopica è legata al fenomeno di frazionamento isotopico che avviene nelle materie prime, ovvero nella deviazione dalla distribuzione isotopica naturale degli elementi in conseguenza a fenomeni biogeochimici naturali o artificiali Si noti che le variazioni sono misurate rispetto ad un materiale standard con distribuzione diversa da quella naturale La variazione naturale di abbondanza isotopica è conseguenza delle diverse proprietà chimico-fisiche degli isotopi di uno stesso elemento Massa differente EFFETTO CINETICO EFFETTO TERMODINAMICO Differente velocità di reazione Differente energia libera

Un esempio: il vino Per valutare le cause e l’evoluzione del frazionamento in relazione al ciclo produttivo degli alimenti, prendiamo in considerazione un caso particolarmente significativo: il vino. In esso sono presenti in grande quantità gli elementi di maggior interesse nei processi biosintetici: idrogeno, carbonio e ossigeno. Questi elementi formano due molecole fondamentali nella vita delle piante: acqua e anidride carbonica H, C, O H 2 O, CO 2

Frazionamento nell’acqua L’acqua tende per natura ad evaporare con una reazione di equilibrio regolata dalla temperatura: H 218 O(g) + H 216 O(l) H 216 O(g) + H 218 O(l) All’equilibrio, l’acqua in fase vapore si è arricchita in 16 O ( 18 O < 0) essendo le molecole di 1 H 16 O più leggere e quindi più propense all’evaporazione. Per lo stesso motivo, la fase liquida sarà più ricca in 2 H 16 O, 1 H 18 O e 2 H 18 O, molecole più pesanti ( 18 O e 2 H > 0) La costante a di equlibrio tra fase liquida e fase vapore per l'ossigeno sarà espressa come segue:

Ciclo dell’acqua Durante i fenomeni di evaporazione e precipitazione si verifica frazionamento isotopico dell’ossigeno L’entità del frazionamento dipende dalla temperatura, la quantità di umidità rimossa, il tipo di condensazione (conversione in acqua o in ghiaccio) e altri fattori climatici e geografici

Effetto della temperatura Essendo il frazionamento dipendente dalla temperatura, dal punto di vista geografico il valore di 18 O diminuisce: l all’aumentare della latitudine l all’aumentare dell’altitudine

Frazionamento nei vegetali Nel ciclo vegetativo delle piante, l’assorbimento di acqua dal terreno e il processo di traspirazione, caratteristico di ciascuna specie, causano anch’essi un arricchimento di isotopi pesanti (2 H e 18 O), in dipendenza dalla specie vegetale e dalle condizioni climatiche (climi freddi, piovosi o caldoaridi) Quindi, in dipendenza di questi parametri, le piante hanno a disposizione acqua "isotopicamente" diversa, da utilizzare nella fotosintesi

Esempi di frazionamento 18 O/16 O

Ciclo della CO 2 L'anidride carbonica, essendo allo stato gassoso, subisce il processo di frazionamento per transizione di fase in modo molto meno sensibile, anche se dai dati acquisiti nel corso degli anni si è potuto osservare che un lieve frazionamento è dovuto alla latitudine, probabilmente per fattori climatici quali la temperatura Nella tabella sono riportati i valori dei rapporti isotopici di idrogeno, carbonio e ossigeno misurati in vini provenienti dalle regioni italiane per l’annata 1994 • D/H e 13 C/12 C misurati nell’etanolo • 18 O/16 O misurato nell’acqua

Frazionamento biosintetico Il ciclo della fotosintesi con la produzione di glucosio determina ancora una modifica isotopica per quanto riguarda il contenuto in deuterio dell'acqua, ma diventa estremamente selettivo per quanto riguarda l'anidride carbonica e quindi il rapporto isotopico 13 C/12 C. Il cammino fotosintetico per la fissazione della CO 2 ne è infatti la principale fonte di variazione. Le piante incorporano CO 2 secondo tre meccanismi biosintetici: • il ciclo di Calvin o C 3 (es. vite e barbabietola) • il ciclo di Hatch-Slack o C 4 (es. canna e mais) • il ciclo noto come Crassulean Acid Methabolism o CAM, meno comune Il meccanismo C 3 provoca un frazionamento del carbonio molto più elevato rispetto agli altri due meccanismi. Gli isotopi più pesanti, in questo caso il 13 C, sono cineticamente meno favoriti e quindi più lenti a reagire, per cui, maggiore è il numero dei passaggi di reazione e tanto più sarà selettivo il processo

Frazionamento di 12 C e 13 C

Al termine del ciclo sintetico si producono molecole di glucosio che hanno un contenuto isotopico correlato a quello dell'acqua e dell'anidride carbonica impiegate, nonché del ciclo fotosintetico seguito La successiva fermentazione alcolica che trasforma il glucosio ad alcol etilico modifica solo in parte i rapporti isotopici (maggiormente per D/H), per cui essi si ritrovano nelle molecole di alcol etilico prodotte

Parametri D/H nei vegetali PARAMETRI CHE INFLUENZANO IL RAPPORTO D/H NEI COMPOSTI VEGETALI Composizione isotopica dell'acqua di falda effetto geografico - continentale ciclo planetario dell'acqua Evapotraspirazione fogliare Provenienza vegetale dell’alcol effetto latitudine effetto altitudine effetto climatico (temperatura - umidità relativa) piante a ciclo C 3 ( 96 ÷ 108 ppm ) bietola, fragola (91 -93 ppm) mele, pere, ciliegie ( 95 ÷ 101 ppm ) vite ( 98 ÷ 108 ppm ) piante a ciclo C 4 (canna da zucchero, mais) (110 -115 ppm)

Esempi di frazionamento 2 D/1 H

Ciclo dell’azoto nei composti vegetali Fissazione N 2 atmosferico (0‰) -3/+1‰ (N 2, NOx) Precipitazioni Denitrificazione Nitrati (NO 3 -) Consumo da parte della pianta -0, 5‰ Residui organici (+10/+30 ‰) Materiale organico (R-NH 2) -12/-29‰ Nitrificazione Lisciviamento Ammonio (NH 4+) ± 1‰ Minerali

Spettrometria di massa La spettrometria di massa è una tecnica utilizzata per separare molecole cariche, cioè ioni, in base alla loro massa o, più correttamente, in base al rapporto massa/carica. Quindi è una tecnica in grado di distinguere isotopi dello stesso elemento e di calcolarne i rapporti isotopici I rapporti isotopici degli elementi leggeri (H, O, C, N, S) sono misurati con la tecnica Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) mediante trasformazione in gas puri Per gli elementi pesanti (Pb, Sr) sono invece utilizzate la tecnica Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS) e la tecnica Thermal Ionization Mass Spectrometry (TIMS) nelle quali il campione è trasformato in atomi e ioni

Isotope Ratio Mass Spectrometry Nella tecnica Isotope Ratio Mass Spectrometer (IRMS) si utilizza uno spettrometro di massa avente sensibilità minore ma capacità di risoluzione e precisione assai più elevata rispetto agli spettrometri convenzionali Lo spettrometro IRMS comprende tre parti fondamentali: una sorgente di ioni, un analizzatore di massa e un contatore di ioni l l l La sorgente di ioni ha lo scopo di ionizzare le molecole del campione (generalmente introdotto in forma gassosa) per interazione con un fascio di elettroni che causa la formazione di ioni positivi dai composti del campione Gli ioni positivi sono poi accelerati e condotti all’interno dell’analizzatore di massa, ovvero un campo elettromagnetico dove gli ioni sono separati a seconda del loro rapporto massa/carica (m/z) Infine gli ioni sono raccolti e contati da un rivelatore

Principio di funzionamento Magnete Sorgente ionica m/z 2 (H 2) m/z 3 (HD) m/z 4 (D 2)

Preparazione del campione Per effettuare la misura con la IRMS è necessario convertire l’elemento di interesse nel campione in forma gassosa Estrazione e purificazione del composto di interesse Trasformazione del composto di interesse in gas Separazione e quantificazione con spettrometria di massa Esempio: determinazione del rapporto 13 C/12 C nel vino (alcol etilico) Estrazione alcol etilico dal vino Ossidazione e trasformazione dell’alcol in CO 2 Quantificazione del rapporto 13 CO /12 CO 2 2

Cosa si misura effettivamente? l l Idrogeno H 2: masse 2, 3 l 2 = 1 H 1 H l 3 = 1 H 2 D Carbonio ossidazione con O 2 CO 2: masse 44, 45, 46 l 44 = 12 C 16 O l 45 = 13 C 16 O e 12 C 16 O 17 O l 46 = 13 C 16 O 17 O e 12 C 17 O Azoto N 2: masse 28, 29, 30 l 28 = 14 N l 29 = 14 N 15 N l 30 = 15 N Zolfo ossidazione con O 2 SO 2: masse 64, 66 l 64 = 32 S 16 O l 66 = 34 S 16 O

Specie misurate

Dual Inlet Il dispositivo Dual Inlet permette di avere un confronto in tempo reale tra il campione analizzato e un materiale di riferimento Il gas formato dal trattamento del campione è immesso nell’IRMS in alternanza ad un gas standard avente distribuzione isotopica ben definita; dal confronto è possibile misurare con accuratezza i rapporti isotopici nel campione

Tecnica Continuous Flow Nel metodo Continuous Flow la preparazione del campione e la successiva analisi avvengono in un flusso continuo di gas elio. I passaggi sono automatizzati e prevedono combustione, riduzione e pirolisi in presenza di catalizzatori Dual Inlet

Interfacciamento con GC L’utilizzo di un gascromatografo permette di avere la separazione dei composti contenenti l’elemento di interesse preliminare all’analisi di massa

La separazione gascromatografica fornisce l’identificazione delle sostanze (What? ), mentre l’analisi IRMS fornisce informazioni sulla loro origine (Where? Where from? )

Esempi di strumenti Nelle figure sono riportati due esempi di spettrometri di massa per analisi IRMS. Si tratta generalmente di strumenti di costo elevato, accessibile soltanto a laboratori di analisi molto avanzati Molti spettrometri per analisi IRMS sono dotati anche di un gascromatografo per la separazione di specie organiche preliminare all’analisi degli isotopi

L’analisi isotopica in enologia La ricerca di sofisticazioni in enologia si può effettuare con le tecniche isotopiche: l l sofisticazione del vino per aggiunta di zuccheri diversi da quelli presenti nell’uva (bietola, canna, mais), una pratica illecita in Italia annacquamento del vino Inoltre si può stabilire con discreta approssimazione la zona di provenienza di un vino Per chiarire l’importanza dell’introduzione di queste tecniche va considerato che prima del loro avvento, i metodi esistenti per scoprire le sofisticazioni erano abbastanza inefficaci. L’addizione di saccarosio ai mosti genera rapidamente per idrolisi fruttosio e glucosio, zuccheri già presenti nell’uva e quindistinguibili: CH 2 OH H HO O H OH H HOCH 2 O H OH HO H CH 2 OH HOCH 2 H OH CH 2 OH OH HO H CH 2 OH H + HO O H OH Le molecole di fruttosio e glucosio introdotte fraudolentemente hanno però una traccia della loro origine, nascosta nella distribuzione isotopica degli elementi che li costituiscono (carbonio, idrogeno e ossigeno). Questa distribuzione è diversa a seconda dell’origine del saccarosio o del trattamento cui è stato sottoposto

Informazioni fornite dai r. i. In definitiva, i fenomeni naturali che si succedono durante il ciclo degli elementi C, H e O sono tali da permettere una differenziazione del prodotto finale. In base al tipo di rapporto isotopico in considerazione, si possono avere le informazioni descritte nella tabella

Antisofisticazioni La contraffazione dovuta all’addizione di zuccheri di canna o bietola è relativamente semplice da identificare, in base al rapporto isotopico D/H. Il valore dovuto allo zucchero presente naturalmente nel vino è 98 -102 ppm; valori superiori indicano addizione di zucchero di canna e mais, mentre valori inferiori indicano addizione di zucchero di bietola. La misura è effettuata normalmente con la tecnica di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) L'aggiunta di una miscela equivalente di zuccheri di canna e bietola non modifica il rapporto isotopico del deuterio, ma è comunque evidenziabile dall'aumentare del rapporto isotopico 13 C/12 C L’annacquamento del vino è rivelabile in base al rapporto 18 O/16 O: infatti l’acqua esterna ha un contenuto in 18 O minore dell'acqua del vino e farà diminuire di conseguenza il valore del rapporto isotopico misurato. La misura è effettuata normalmente con una tecnica di Spettrometria di Massa

Metodi ufficiali di analisi Le potenzialità dell’analisi isotopica sono tali che nel corso degli ultimi anni alcuni metodi di analisi sono diventati ufficiali al livello nazionale ed europeo l l l Il Regolamento CEE 2676/90 (determinazione dei metodi comunitari di analisi da utilizzare nel settore del vino) prevede la rivelazione dell’aumento del titolo alcolimetrico di mosti e vini, ottenuto con addizione fraudolenta di saccarosio, mediante analisi NMR del rapporto D/H Il Regolamento CEE 822/97 (modifica del Regolamento precedente) prevede la determinazione del rapporto isotopico 18 O/16 O dell’acqua contenuta nei vini per identificare il possibile fraudolento annacquamento di un vino Il Decreto Ministeriale 16 -02 -93 prevede la determinazione del rapporto isotopico 13 C/12 C dell’alcol in mosti e vini mediante tecnica IRMS per identificare l’addizione fraudolenta di miscele di saccarosio da bietola e canna

Qualche esempio Analisi isotopica 13 C/12 C e D/H su vini sloveni. Dal confronto con vini non adulterati è possibile definire tre aree: una per le adulterazioni con zucchero di canna, una per le adulterazioni con zucchero di bietola e una per le adulterazioni con miscele

Analisi di whisky La determinazione del rapporto D/H può fornire indicazioni sull’autenticità di liquori pregiati come il whisky, permettendo di differenziare il whisky da grano o bourbon (il grano è una pianta con cammino biosintetico del tipo C 4), il whisky single malt da orzo (pianta C 3) e il whisky blended, in cui l’etanolo deriva da una miscela grano-orzo

L’estrema facilità della distribuzione isotopica degli elementi leggeri (H, C, O, N ed S) a variare in conseguenza di fenomeni vari, è causata dal fatto che il parametro m/m, legato alla differenza di massa, per gli isotopi di questi elementi è elevato e quindi gli effetti di frazionamento di massa influenzano pesantemente i valori finali negli alimenti che li contengono. Tutte le reazioni che dipendono dalla massa provocheranno infatti un frazionamento Esempi di m/m idrogeno: D/H (2 -1)/2 0. 5 carbonio: 13 C/12 C (13 -12)/13 0. 0769 13 CO /12 CO 2 2 (45 -44)/45 0. 0222 ossigeno: 18 O/16 O (18 -16)/18 0. 111 H 218 O/H 216 O (20 -18)/20 0. 1

Necessità di database La facilità di frazionamento, dovuta alla significativa differenza di massa tra isotopi, è insieme il punto forte e il limite dell’analisi isotopica applicata agli elementi leggeri. Dal punto di vista del controllo antiadulterazione ciò facilita enormemente il metodo di riconoscimento, ma dal punto di vista della provenienza geografica è evidente che esiste una variabilità naturale dei dati che rende difficile avere riferimenti ben precisi Per questi motivi l’analisi isotopica degli elementi leggeri è ancora allo stadio sperimentale per quanto riguarda la determinazione della provenienza. Sono necessarie raccolte di dati molto ampie, che tengano conto di tutte le variazioni possibili (stagionali, climatiche). Inoltre, è necessario tener conto delle possibili variazioni artificiali introdotte nel ciclo produttivo (addizione di composti con distribuzione isotopica differente) Sicuramente l’approccio migliore consiste nel tenere conto di dati isotopici e dati di concentrazione relativi ad elementi in tracce

Banche Dati Va considerato che la variazione dei rapporti isotopici dell'alcol di vino può essere oscillante. Ad esempio per il rapporto D/H nei vini italiani, a seconda della latitudine, del clima e della piovosità si possono avere valori compresi tra circa 98 e 107 ppm Per avere un campione statistico rappresentativo di tutta la produzione viticola italiana è necessario effettuare un'indagine su tutto il territorio nazionale. A questo scopo sono state costituite, a partire dal 1987, col patrocinio del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali Ispettorato Centrale per la Repressione delle Frodi, le Banche Dati su campioni di vino sicuramente genuini e provenienti da tutta Italia. Ogni anno vengono raccolti circa 500 campioni di uva da tutte le regioni italiane e per ogni prelievo viene compilata una scheda con le principali informazioni del vigneto; dati relativi alla produzione (kg per ceppo, resa per ettaro) eventuale irrigazione, piovosità. Tali uve vengono successivamente vinificate in laboratorio, ottenendo il vino da analizzare Nel caso del Rapporto isotopico del deuterio, la Banca Dati Italiana è stata formalmente validata da una Commissione della Comunità Europea, che si avvale del contributo tecnico del Joint Research Centre di Ispra A livello europeo, dal 1990 esiste un database di vini che raccoglie dati da campioni di provenienza certa vinificati in Europa, secondo le indicazioni del Regolamento UE 2676/90. Oltre ai dati dei valori D/H originariamente previsti, attualmente il database comprende anche valori di 13 C del’etanolo e di 18 O dell’acqua di vino. Siccome le possibilità di adulterazione comprendono l’utilizzo di mosti rettificati, zuccheri e prodotti vari da paesi del terzo mondo, si stanno raccogliendo dati anche da vini provenienti da questi paesi

Determinazione della provenienza Oltre all’utilizzo nell’identificazione di sofisticazioni, l’analisi isotopica è impiegata nella caratterizzazione dal punto geografico dei prodotti enologici. Come si è detto in precedenza, infatti, uve cresciute in zone climaticamente diverse daranno vini in cui C, H e O (presenti in etanolo e acqua) avranno subito frazionamenti isotopici conseguentemente diversi Nella figura a fianco sono riportati i valori di 18 O per vini provenienti da: • Paesi europei caldi (Spagna, Portogallo) • Paesi europei temperati (Francia, Italia) • Paesi europei freddi e umidi (Germania, Austria) Le differenze risultano essere significative

Problemi nella determinazione della provenienza Per la determinazione della provenienza regionale, si possono utilizzare gli stessi parametri utili a identificare le adulterazioni, cioè 13 C e 18 O di etanolo e acqua di vino. La base è ovviamente il database UE. La determinazione è però resa problematica dal fatto che i campioni incogniti possono essere stati soggetti ad adulterazione, rendendo difficile la collocazione all’interno del database. Inoltre le variazioni stagionali naturali possono essere significative (figura sotto - 18 O di vini tedeschi della Franconia in annate diverse Una misura alternativa può essere la determinazione del rapporto isotopico dell’azoto (15 N/14 N) dagli aminoacidi, che però può essere influenzato dall’addizione di sali di ammonio per la fermentazione L’approccio migliore sembra quindi essere un impiego di più variabili, sia isotopiche sia di altro genere

Analisi di vini tedeschi Nella figura sono mostrati i valori di 13 C e 18 O rilevati in vini di presunta produzione tedesca e ritenuti di pregio. In realtà, dal confronto con i dati del database UE sembra evidente che alcuni campioni sono miscele di vini tedeschi e vini provenienti dall’Europa meridionale

Analisi isotopica e PCA Analisi isotopica 13 C/12 C, 18 O/16 O e D/H su vini sloveni. In questo caso l’obiettivo è verificare la possibilità di differenziare vini provenienti da regioni vinicole diverse Utilizzando i parametri isotopici e trattando statisticamente i dati secondo il metodo chemiometrico PCA, si verifica una buona separazione tra i tre gruppi considerati

Tracciabilità con l'analisi isotopica? Come si è visto, l'analisi isotopica degli elementi leggeri trova moltissime applicazioni nell'autenticazione dei prodotti alimentari. Seppure con notevoli difficoltà, è possibile applicarla anche alla provenienza geografica Ma per quanto riguarda la tracciabilità? Per trovare il collegamento tra il prodotto finito e le materie prime, sarebbe necessario investigare lungo la filiera fino ad individuare il legame con il terreno. La determinazione dei rapporti isotopici di C, H, N, O e S nel terreno è difficile da effettuare, a causa della mancanza di uniformità della matrice. Nel terreno sono presenti in concentrazioni elevate moltissimi composti contenenti gli elementi leggeri, a differenza per esempio del vino in cui l’etanolo e l’acqua sono assolutamente prevalenti come composti su cui determinare i rapporti isotopici di C e O L’analisi isotopica sul terreno non ha quindi applicazioni pratiche e di fatto l’unico collegamento con il territorio consiste nella possibilità di analizzare campioni di provenienza certa

Analisi isotopica di elementi pesanti Un'alternativa all'analisi isotopica degli elementi leggeri è quella degli elementi pesanti, generalmente presenti negli alimenti in concentrazioni a livello di tracce (< 0. 1%) Gli elementi in tracce negli alimenti hanno concentrazioni bassissime e dipendenti da fattori vari, tra cui l’origine geografica. Durante l’assunzione delle sostanze minerali da parte delle piante non si ha frazionamento isotopico significativo per gli elementi presenti in tracce nel terreno. Quindi, i loro rapporti isotopici sono eccellenti indicatori di provenienza o traccianti Per questo motivo, il collegamento degli alimenti con il terreno è studiato mediante l’analisi isotopica di elementi più pesanti, quali lo stronzio (Sr) e il piombo (Pb), che sono presenti nel terreno in quantità limitate. Questi elementi hanno una distribuzione isotopica differente da terreno, che può agire da impronta digitale Le principali applicazioni dell’analisi isotopica degli elementi pesanti si hanno in campo enologico

Cause di frazionamento negli elementi pesanti La causa principale del frazionamento isotopico negli elementi pesanti è la formazione di nuclidi figli radiogenici a partire da nuclidi madri radioattivi per via di trasmutazioni nucleari che avvengono in continuo (su scala geologica). La quantità di nuclidi madri varia da minerale e quindi rocce di origine diversa contengono nuclidi figli in quantità conseguentemente differente da sito Inoltre, la maggior parte degli elementi pesanti (eccezion fatta per il ferro) non sono essenziali per la vita o hanno un ruolo minore rispetto ai bioelementi più leggeri (H, C, N, O, S, P, Ca) e ciò limita la possibilità di frazionamento isotopico causato da processi biologici

Alcuni esempi di nuclidi utili Nella tabella sono riportati alcuni tra i più importanti nuclidi radioattivi (madri) e radiogenici (figli) considerati come traccianti petrogenetici e, in quanto tali, utili per la determinazione dell’età in geocronometria; è indicato inoltre il rapporto isotopico per il quale essi sono traccianti anche in studi sulle piante

Contenuto di Sr nei vini La concentrazione di Sr nel vino varia tra 60 ppb e 7 ppm a seconda della sua origine. Si può quindi definire un microelemento o elemento in tracce nel vino. Nell’ambito della filiera del vino, la concentrazione di Sr tende a incrementare dall’uva al mosto fino al vino, probabilmente a causa del rilascio di ioni Sr 2+ contenuti nei semi e nelle bucce. Inoltre ci può essere un apporto artificiale di ione Sr 2+ dovuto all’uso di fertilizzanti o a pratiche di cantina come la chiarificazione con bentonite e la deacidificazione con Ca. CO 3 o altri composti di Ca che possono contenere impurezze (lo ione Sr 2+ è ione vicariante dello ione Ca 2+) La concentrazione di Sr è quindi poco utile per tracciare la filiera

Distribuzione isotopica di Sr Gli isotopi naturali dello stronzio sono 4: 84 Sr (0. 56%) l l 86 Sr (9. 86%) l 87 Sr (7. 00%) l 88 Sr (82. 6%) L’isotopo 87 Sr è l’unico radiogenico, cioè proveniente dal decadimento radioattivo di un altro nuclide: è il prodotto di decadimento - dell’isotopo 87 Rb (tempo di mezza vita = 4. 88· 1010 anni) 87 Rb 87 Sr + -

Il nuclide 87 Sr come tracciante La concentrazione del nuclide 87 Sr aumenta gradualmente col tempo nei minerali, a differenza degli altri isotopi di Sr. Quindi, il rapporto 87 Sr/86 Sr tende ad aumentare in maniera relativamente a tempi geologici. Questa è la base per un metodo di datazione comunemente utilizzato in geochimica: il sistema Rb/Sr è un vero e proprio orologio radioattivo per la datazione dei minerali ed è usato per datare antiche rocce terrestri ignee e metamorfiche e campioni di rocce lunari. Ad esempio, nelle rocce granitiche, più antiche geologicamente, il valore del rapporto 87 Sr/86 Sr è tipicamente 0. 710, mentre in rocce basaltiche, più giovani, il rapporto varia tra 0. 702 e 0. 705 Dal punto di vista della tracciabilità, quel che più conta è che il rapporto 87 Sr/86 Sr varia a seconda dell’età geologica del terreno e quindi a seconda dell’area geografica. Terreni molto antichi avranno valori più alti di questo rapporto, mentre terreni geologicamente giovani avranno valori più bassi. In definitiva il nuclide 87 Sr agisce da tracciante

Il rapporto 87 Sr/86 Sr nella filiera L’impiego degli isotopi dello stronzio come marcatori nel vino è stato introdotto da ricercatori tedeschi nel 1992. Il rapporto 87 Sr/86 Sr può essere utilizzato come tracciante dell’origine del vino se esiste una correlazione significativa tra il valore di questo rapporto nel terreno e nel vino e se esistono differenze significative tra vini di differente provenienza geografica Naturalmente, occorre verificare se la distribuzione isotopica di Sr rimane inalterata nel trasferimento di sostanze nutrienti dal terreno alle piante e nei vari passaggi della filiera del vino. Se così fosse, la distribuzione isotopica nel vino dovrebbe riflettere quella del terreno da cui si originano le viti

Frazionamento di Sr Il valore di m/m per il rapporto isotopico 87 Sr/86 Sr è molto basso: 87 Sr/86 Sr (87 -86)/87 0. 0115 In base a questo valore, si può stimare che Sr tenda a frazionarsi poco. Per questo motivo, a differenza dei rapporti isotopici degli elementi leggeri, è lecito attendersi scarsi effetti di frazionamento di massa sulla distribuzione di Sr, dovuti a processi naturali o artificiali

Verifica. . . La bontà delle ipotesi enunciate in precedenza è verificata in uno studio effettuato da ricercatori Portoghesi, i quali hanno determinato il rapporto 87 Sr/86 Sr in due vini rossi provenienti dalla regione del Douro (Portogallo nordorientale), effettuando anche misure in vari punti della filiera. I vini sono stati ottenuto da vigne cresciute in un vigneto più antico (70 anni) e in un vigneto più giovane (10 anni), entrambi su terreno composto da materiale scistoso. La vinificazione è stata effettuata secondo un protocollo ben definito, anche se differente da un vino all’altro: l l le uve del vigneto più vecchio sono state vinificate a mano secondo una procedura antica che prevede un numero limitato di passaggi; le uve sono polivarietali, cioè di varietà diverse di Vitis vinifera, e danno un vino rosso simile al Porto, di cui è previsto l’invecchiamento da 2 a 20 anni (per motivi di praticità il vino è stato analizzato dopo un solo anno di invecchiamento) le uve del vigneto più giovane sono invece monovarietali del tipo Touriga Nacional e sono state vinificate con procedimento più complesso, costituito da un numero superiore di passaggi

Schema della vinificazione (a) Vigneto antico (b) Vigneto giovane

Misurazione del rapporto 87 Sr/86 Sr Il rapporto 87 Sr/86 Sr è stato misurato in tutti i campioni prelevati e riconducibili alle seguenti matrici: l Terreno del vigneto l Mosto l Vino stabilizzato e invecchiato La misura del rapporto isotopico è stata effettuata con la tecnica di spettrometria di massa con plasma induttivamente accoppiato (ICP-MS). In questa tecnica è utilizzato sempre lo spettrometro di massa per separare ioni in base al rapporto massa/carica; differisce dalla tecnica descritta in precedenza per il fatto che è utilizzato un plasma per avere il campione in forma di ioni monoatomici La misura è realizzata misurando i segnali a rapporto massa/carica 86 (dovuto all’isotopo 86 Sr) e 87 (dovuto all’isotopo 87 Sr), e ottenendo matematicamente il valore del r. i. Per avere un riferimento preciso dei valori di distribuzione isotopica, è stato analizzato anche un campione standard avente distribuzione certificata, composto da Sr. CO 3

Risultati Come si nota dalla tabella, i valori di 87 Sr/86 Sr sono molto simili tra mosto e vino, e tra i due vini ottenuti con metodi di vinificazione molto diversi. Risulta evidente, quindi, che nè la fermentazione nè il processo globale di vinificazione influenzano la distribuzione isotopica di Sr Effettuando un test statistico (paired t-test) sui valori di r. i. in terreno, mosto e vino, i tre valori non risultano essere significativamente diversi: ciò rende il parametro adatto come marcatore dell’origine dei vini in esame. Inoltre, il valore ottenuto è identico a quelli misurati da altri ricercatori in vini provenienti dalla stessa regione e differente da quelli misurati in vini di altri distretti portoghesi come Bairrada e Borba (Portogallo centrale e sudorientale)

Concentrazione totale di Sr Per confronto, si valuti la variazione della concentrazione totale di Sr nei mosti e nei vari passaggi di vinificazione (a) Vigneto antico (b) Vigneto giovane Il passaggio dal mosto al vino causa un incremento di circa 3 volte della concentrazione di Sr; è evidente che questo parametro non può essere utilizzato come tracciante, a differenza del rapporto isotopico

Complicazioni nella misura La misura del rapporto 87 Sr/86 Sr, effettuata con tecnica ICP-MS, è complicata dal fatto che il nuclide 87 Sr è isobaro con 87 Rb, un isotopo maggiore del metallo alcalino rubidio. Dal punto di vista chimico le due specie hanno comportamento diverso, ma dal punto di vista fisico risultano avere la stessa massa Nelle condizioni di misura all’interno dello spettrometro di massa, i due nuclidi, avendo rapporto massa/carica molto simile, danno segnali indistinguibili: al valore di massa/carica = 87, il segnale è dovuto alla somma dei contributi di 87 Sr e 87 Rb La possibilità di discriminare i due segnali è legata alla capacità di risoluzione dell’analizzatore di massa. I valori esatti del rapporto massa/carica sono 86. 908882 per 87 Sr e 86. 909186 per 87 Rb; la vicinanza è tale che per discriminare i due contributi sarebbe necessaria una risoluzione (m/ m) di circa 3· 105, impossibile da ottenere per i normali strumenti commerciali

Contenuto di Rb nel vino Il rubidio crea quindi interferenza positiva, in quanto il segnale del suo isotopo 87 Rb si somma a quello della specie che si desidera determinare, cioè 87 Sr. Il rubidio è solitamente presente nell’uva e nel vino in quantità maggiori rispetto a Sr (0. 2 - 4. 2 mg/l nel vino); inoltre, mentre l’isotopo 87 Sr corrisponde al 7. 00% del totale di stronzio, l’isotopo 87 Rb corrisponde al 27. 8% del totale di rubidio. Si tratta quindi di una presenza ingombrante Per questi motivi, per avere una misura accurata dell’abbondanza di 87 Sr e quindi un valore di r. i. affidabile, è necessario rimuovere lo ione Rb+ dai campioni preliminarmente alla misura isotopica

Rimozione di Rb La rimozione di Rb dai campioni è basata sulla diversa affinità che gli ioni Rb+ ed Sr 2+ hanno nei confronti del trattenimento per attrazione elettrostatica su una resina a scambio cationico. Il meccanismo del trattenimento è la seguente reazione di equilibrio: n(R-SO 3 -H+) + Men+ n(R-SO 3 -)Men+ + n. H+ Il controione H+ è facilmente scambiabile e può essere sostituito con cationi a densità di carica maggiore. Il campione liquido (p. H corretto a 4) è immesso nella colonna contenente la resina. Lo ione Sr 2+ ha maggiore affinità dello ione Rb+ per i siti di scambio cationico, ovvero la reazione 2(R-SO 3 -H+) + Sr 2+ 2(R-SO 3 -)Sr 2+ + 2 H+ è preferenziale rispetto alla reazione R-SO 3 -H+ + Rb+ R-SO 3 -Rb+ + H+

Recupero di Sr Il passaggio su colonna ha quindi l’effetto di favorire il trattenimento dello ione Sr 2+, mentre lo ione Rb+, non essendo trattenuto va allo scarico ed è quindi eliminato. Successivamente, si ottiene il desorbimento degli ioni Sr 2+ facendo passare una soluzione molto concentrata di H+ (generalmente HCl concentrato) che rimpiazza gli ioni dai siti di scambio cationico per via della legge dell’azione di massa: 2(R-SO 3 -Sr 2+) + 2 H+ n(R-SO 3 -)Men+ + n. H+ L’eluato acido contiene tutti gli ioni Sr 2+ precedentemente trattenuti; utilizzando un volume di eluente uguale al volume di campione immesso in colonna si ripristina la concentrazione iniziale, anche se in realtà ciò non è importante per l’esito della misura isotopica, in quanto i processi descritti nella separazione cromatografica non alterano la distribuzione isotopica

Ulteriori trattamenti Preliminarmente alla separazione cromatografica Sr/Rb, si usa effettuare un pretrattamento sul campione (mosto o vino) che consiste nel distruggere la matrice organica. Ciò ha lo scopo di evitare l’introduzione nel sistema di misura di specie potenzialmente interferenti dal punto di vista della misura con spettrometria di massa; inoltre, favorisce l’efficienza della separazione cromatografica Sr/Rb Il pretrattamento consiste in un’irradiazione con raggi UV del campione miscelato ad acqua ossigenata al 30%, che coadiuva la degradazione fotolitica dei composti organici presenti. Il trattamento è portato avanti per un tempo definito e causa la distruzione delle principali sostanze presenti nel mosto e nel vino, in particolare polifenoli, zuccheri e proteine (C, H, O) + H 2 O 2 + h H 2 O + CO 2

Confronto tra vini di regioni diverse Nella figura sono riportati i valori di 87 Sr/86 Sr per vini da tavola (T) e vini fortificati (R) provenienti da alcune regione vinicole: l l portoghesi: l Douro (R 1) l Dão (R 2) l Bairrada (R 3) l Borba (R 4) l Madeira (R 5) francesi: l Bordeaux (R 6) Il risultati indicano che vini provenienti da regioni diverse hanno valori di 87 Sr/86 Sr statisticamente differenti, e quindi il parametro isotopico può costituire una promettente impronta digitale dell’origine del vino

Nella tabella sono riportati i valori di 87 Sr/86 Sr per vini di regioni diverse Si noti come vini provenienti da suoli basaltici (più giovani geologicamente) abbiano valori minori di vini provenienti da suoli granitici (più antichi)

Altri risultati di determinazione di 87 Sr/86 Sr in vini di regioni diverse

Il piombo Un altro elemento pesante di grande potenzialità dal punto di vista della tracciabilità è il piombo (Pb). Questo elemento è un tracciante effettivo dell’attività antropogenica, essendo un testimone dell’impatto che l’uomo ha sui cicli ambientali Dall’inizio dell’industrializzazione e in particolare dall’introduzione del piombo tetraetile nelle benzine come antidetonante (1939), si è registrato un incremento di inquinamento da piombo nell’ambiente, in quanto esso, pur essendo liberato a terra dagli scarichi delle macchine, è veicolato in tutti i settori dell’atmosfera e si ritrova anche a latitudini insospettabili. È stata dimostrata la stretta correlazione tra emissioni di Pb dagli scarichi e contenuto di Pb nei terreni, nelle piante e indirettamente in uva e vino Questa tendenza si è invertita negli anni ’ 70, grazie alla riduzione del contenuto di Pb nelle benzine, ed è in forte calo attualmente con l’eliminazione quasi totale e l’introduzione della benzina verde

Il piombo nel vino A causa della correlazione tra inquinamento da Pb e contenuto di Pb nelle piante, il vino risulta essere un marcatore dell’ambiente e, seppur a malincuore, esso costituisce un interessante archivio dei cambiamenti ambientali. Analizzando il contenuto di Pb in vini prodotti dallo stesso vigneto, è possibile individuare una tendenza parallela alla quantità di emissioni di Pb in atmosfera Il contenuto medio di Pb nei vini è attorno a 60 µg/l, con variazioni nel range 10 -300. Un contenuto inferiore a 100 µg/l è considerato non contaminato. Va considerato che Pb è un elemento tossico e non essenziale per l’organismo, quindi il suo contenuto nel vino deve essere necessariamente ridotto al di sotto di 250 µg/l secondo le indicazioni dell’Office International de la Vigne et du Vin

Esempio di serie temporale Nella figura è riportato l’andamento del contenuto di Pb in campioni di vino provenienti dallo stesso vigneto, localizzato nella Francia sudorientale. La verticale di vino comprende le annate dal 1950 al 1991. La concentrazione totale ( ) fluttua tra 78 e 227 µg/l fino al 1980, dopodichè si attesta ben al di sotto di 100 µg/l con fluttuazioni minori La concentrazione più bassa, 40 µg/l, si ha nel campione dell’annata 1990 e la tendenza indica chiaramente un decremento della concentrazione. La tendenza al decremento inizia già nel 1974, ma è interrotta da alti valori nelle annate 1978 e 1980 Questi risultati sembrano indicare che il contenuto di Pb nel vino riflette l’impiego di antidetonante a base di composti di organo. Pb, che è in diminuzione in Europa da alcuni decenni

Composti di organopiombo Pb è presente nel vino sia sotto forma di ione Pb 2+, sia sotto forma di composto organometallico, in particolare trimetilpiombo, (CH 3)3 Pb+, e trietilpiombo, (CH 3 CH 2)3 Pb+. Questi composti derivano da (CH 3)4 Pb e (CH 3 CH 2)4 Pb, i famigerati composti antidetonanti addizionati dalle benzine. Attraverso una parziale decomposizione in atmosfera, i composti di organopiombo ricadono sul suolo e sono assorbiti dalla vite. I livelli di questi composti nel vino sono 10 -500 ng/l per (CH 3)3 Pb+ e 0 -50 ng/l per (CH 3 CH 2)3 Pb+ in vini provenienti da zone vicine a traffico veicolare intenso. Con l’introduzione delle benzine unleaded, il livello di questi composti è diminuito nettamente in tutto il mondo

Organo. Pb come marcatori Il contenuto di questi composti nel vino è un indice grossolano della sua origine e dell’anno di produzione, in quanto segue l’andamento dell’impiego di antidetonanti a base di Pb nelle benzine l l l Vini esenti da organo. Pb sono originari da paesi che hanno bandito da tempo l’uso di composti di Pb nelle benzine, come USA e Australia, oppure sono vini europei molto recenti Un contenuto non nullo è correlabile con l’età in base al rapporto relativo tra trimetil- e trietil. Pb; in particolare, prima del 1960 il trimetil. Pb è sempre assente Livelli elevati di organo. Pb indicano prossimità a zone ad alto traffico veicolare; l’opposto indica vini da zone rurali

Distribuzione isotopica di Pb Il piombo esiste in natura in quattro forme isotopiche stabili: l 204 Pb (1. 4%) l 206 Pb (24. 1%) l 207 Pb (22. 1%) l 208 Pb (52. 4%) Gli isotopi 206 Pb, 207 Pb e 208 Pb sono radiogenici, in quanto derivano dal decadimento radioattivo, rispettivamente, dei nuclidi 238 U, 235 U e 232 Th. L’isotopo 204 Pb è invece non radiogenico. L’abbondanza degli isotopi radiogenici tende quindi ad aumentare nel tempo Analogamente a Sr, le percentuali relative degli isotopi variano in funzione della genesi delle rocce, che contengono U e Th in quantità differenti. Quindi, a seconda dell’età geologica delle rocce e della loro collocazione geografica, le rocce e i terreni contenenti Pb hanno distribuzioni isotopiche differenti, in maniera ancora più vantaggio rispetto a Sr in quanto per Pb sono possibili frazionamenti diversi

Analisi isotopica di Pb Un buon motivo per utilizzare la distribuzione isotopica di Pb come tracciante consiste nel fatto che le variazioni dalla distribuzione media sono molto più ampie rispetto a quelle degli elementi leggeri. Si consideri che la differenza di distribuzione isotopica tra le due miniere di Pb più importanti al mondo (nel Missouri, USA, e a Broken Hill in Australia) è circa 30%, un valore enorme Il piombo tetraetile addizionato alle benzine porta in sè un’impronta digitale isotopica che si trasmette ai composti di organo. Pb emessi in atmosfera, i quali si diffondono in tutto il pianeta ma per la maggior parte tendono a decomporsi e a rimanere nel comparto geografico locale. La ricaduta sul terreno trasmette l’impronta isotopica alle piante e infine al vino. Questo è il motivo per cui vini provenienti dagli USA e dall’Australia sono facilmente distinguibili in base ai r. i. 206 Pb/207 Pb e 208 Pb/207 Pb, che riflettono la distribuzione isotopica del minerale piombifero estratto nelle miniere locali (rispettivamente Missouri e Broken Hill) e utilizzato per produrre l’antidetonante. In Europa la situazione è intermedia in quanto Pb arriva da sorgenti diverse (Marocco, Australia, ecc. )

Misurazione dei rapporti di Pb Il valore di m/m per i rapporti isotopici di Pb sono bassissimi: 208 Pb/206 Sr (208 -206)/208 0. 0096 Il frazionamento isotopico di Pb per fenomeni biologici o artificiali è irrilevante rispetto alle differenze esistenti nelle rocce, che discendono dal contenuto di nuclidi madri (Th e U). Quindi i r. i. di Pb riflettono esclusivamente le differenze geochimiche già esistenti in natura Questa caratteristica è particolarmente importante per gli studi di provenienza geografica. Siccome i processi di vinificazione non influenzano l’impronta isotopica di origine geochimica, il vino risulta marcato in base alla differente origine geografica

Determinazione di Pb con MS La determinazione quantitativa degli isotopi di Pb è più semplice rispetto a quella di Sr, in quanto non ci sono problemi di interferenza positiva, tranne che per l’isotopo 204 Hg che interferisce con 204 Pb; tuttavia, il mercurio nei vini è solitamente presente a concentrazioni bassissime e decisamente inferiori a quelle di Pb La misura degli isotopi di Pb è effettuata con le tecniche di spettrometria di massa, nelle varianti ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) ad alta risoluzione o TIMS (Thermal Ionization Mass Spectrometry)

Esempi di studi isotopici su Pb Nella tabella sono riportati i valori dei rapporti isotopici di Pb nei campioni della serie storica 1950 -1991 Come si può notare, i r. i. variano pochissimo nel tempo, essendo i vini provenienti dallo stesso terreno

Confronto tra vini europei e non Nel grafico sono evidenziati i valori di r. i. per campioni di vino provenienti dall’Europa, dalla California e dall’Australia. I vini europei sono difficilmente distinguibili, ma è interessante la netta discriminazione tra vini europei ed extraeuropei

Anche in questo studio si rileva una certa differenza tra vini europei ed extraeuropei

Dalla tabella dei r. i. risultano differenze statisticamente significative

Valori di letteratura

Pb in vini italiani In un recente studio sui vini italiani è stata valutata la possibilità di impiegare i r. i. di Pb dal punto di vista della classificazione geografica. La determinazione della concentrazione totale di Pb non è particolarmente significativa, in quanto le numerose sorgenti di contaminazione causano sovrapposizioni dei valori È però interessante notare che il valore medio più elevato si ha per i vini dell’Italia nordoccidentale, zona a elevata industrializzazione I r. i. dei vini italiani rientrano negli intervalli noti per i vini europei; non si registra però una netta discriminazione tra i vini delle quattro macroregioni considerate (nordovest, nordest, centro, sud)