“Tecnologie digitali in vigneto: sviluppo di un protocollo basato su tecniche di analisi 3D di immagini ad alta risoluzione acquisite da drone per il monitoraggio della biomassa e delle fallanze”

Dott. Salvatore Filippo Di Gennaro

Il continuo sviluppo tecnologico in termini di incremento di performance e riduzione dei costi di hardware e software ha consentito di concretizzare sempre più il concetto di “viticoltura digitale”. Il know-how dell’Istituto di Biometeorologia nell’applicazione di strumenti di Agricoltura di Precisione ha consentito di sfruttare queste tecnologie per realizzare una nuova linea di ricerca a Montalcino presso la società agricola Case Basse di Gianfranco Soldera nel corso del periodo 2017-2018.

L’obiettivo di questo lavoro è quello di superare il tradizionale uso dei droni in viticoltura relativo alle ben conosciute mappe di vigore basate su indice NDVI, e descrivere nuove potenzialità applicative a supporto della gestione agronomica. Il lavoro segue una fase di sperimentazione preliminare svolta nel corso del 2017 dove sono state testate le criticità operative in termini di acquisizione e analisi delle immagini acquisite da drone. L’esperienza svolta ha consentito di mettere a punto un protocollo operativo in grado di identificare in modo automatico le fallanze lungo i filari senza necessità dell’intervento di un operatore a supporto visivo per il riconoscimento.

Nel lavoro verranno descritti protocolli e risultati derivati dall’utilizzo di tecnologie digitali quali droni, sensori ad alta precisione, software di ricostruzione 3D del vigneto e algoritmi di segmentazione e analisi dell’immagine per realizzare l’analisi spaziale della presenza di fallanze in vigneto. Mentre nel 2017 è stato testato un approccio 2D, nel corso di questa sperimentazione ci siamo basati su prodotti 3D derivati dalla ricostruzione fotogrammetrica del vigneto, ossia il modello digitale della superficie (DSM) e la nuvola di punti o dense cloud (DC).

Entrambi i metodi sono stati in grado di caratterizzare correttamente la biomassa e individuare le fallanze all’interno dei filari con accuratezza elevatissima, 85% circa con metodo DSM e fino al 95% sfruttando tutta l’informazione spaziale disponibile rappresentata dalla distribuzione nello spazio della nuvola di punti (DC). Con questo secondo approccio si è riusciti a individuare la quasi totalità delle piante “nascoste” da tralci delle piante adiacenti. Il workflow che viene descritto consente non solo di quantificare il numero di fallanze totali in vigneto, ma di indicare la posizione precisa di ciascuna pianta mancante, sintetizzata in una mappa tematica georiferita facilmente consultabile. Sviluppi futuri del lavoro potrebbero concretizzarsi in un semplice applicativo per dispositivo mobile in grado di visualizzare mappe e integrare strumento GPS, consentirebbe l’impiego direttamente in campo da parte dell’operatore dotato di tablet o smartphone.

“Approccio predittivo per il monitoraggio di criteri qualitativi del Sangiovese”

Dott.ssa Noemi Frigo

Dott.ssa Brunella Miano

Il Sangiovese affinato in botte si distingue nel mercato vitivinicolo oltre che per l’alta qualità anche per l’identità propria che il lungo e accurato metodo di vinificazione conferisce ai frutti del vitigno Sangiovese. 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. Di fatto il monitoraggio costante di temperatura, dei lieviti, della concentrazione di CO2 e pH, pur di un solo vitigno come nel caso del Sangiovese studiato, non è sufficiente per predire la bontà del vino o far fronte a particolari esigenze in fase di affinamento. La forte incidenza del clima, di muffe e malattie, l’uso stesso delle botti, rende necessari interventi mirati e non standardizzati in tutte le fasi della vinificazione. Lo scopo di questo elaborato è quello di testare un nuovo approccio predittivo che sia in grado di fornire informazioni utili al monitoraggio del processo di maturazione del vino in botte attraverso l’elaborazione statistica del profilo metabolico per le stesse annate nel corso tempo, acquisito con approccio non-target e con differenti tecniche strumentali. 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, una sorgente di ionizzazione ambientale accoppiata a spettrometria di massa ad alta risoluzione (DART-HRMS) per studiarne la composizione chimica e la risonanza magnetica nucleare (1H-NMR) per ottenere un fingerprinting dei metaboliti presenti nei campioni. I risultati confermano alcune evidenze ottenute in precedenti studi e dimostrano la possibilità di creare modelli di studio per valutare e predire la corretta evoluzione delle caratteristiche del vino durante l’invecchiamento in botte.

“Comunità di lieviti e funghi filamentosi associate alle uve Sangiovese: quattro annate a confronto”

Dott.ssa Eleonora Mari

Dott. Yuri Romboli

In questo lavoro è stato condotto uno studio sul microbiota delle uve Sangiovese, in termini di popolazioni di funghi filamentosi e lieviti, nel periodo compreso tra la pre-chiusura dei grappoli e la raccolta, in quattro annate (2015-2018) e in quattro vigneti (diversi per età, sesto d’impianto, orientamento ed esposizione) di proprietà della Società Agricola Case Basse di Gianfranco Soldera. Complessivamente sono stati identificati 5 generi di funghi filamentosi e 11 specie di lieviti, tra basidiomiceti ed ascomiceti, appartenenti a 10 generi diversi.Di uno specifico vigneto sono state anche indagate le dinamiche di evoluzione delle popolazioni presenti sui grappoli nelle quattro annate in relazione alle condizioni meteorologiche di ciascuna annata ed al trattamento delle uve con l’antibotritico commerciale Botector®. I risultati evidenziano come un’annata particolarmente calda e siccitosa (2017) abbia fortemente condizionato le popolazioni sia da un punto di vista numerico, densità di popolazioni basse, sia da un punto di vista qualitativo influenzando negativamente la biodiversità delle specie e dei generi rappresentati. Più complesse, ma non del tutto univoche, sono invece risultate le condizioni sperimentate dai microrganismi presenti sui grappoli nelle altre annate, che si sono tradotte in un maggior numero di specie e generi presenti a più alta densità di popolazione. Infine, in due annate (2017-2018) è stato riscontrato che la capacità di ceppi di Aureobasidium pullulans contenuti nell’antibotritico Botector® di colonizzare i grappoli è risultata condizionata dalla presenza più o meno consistente delle popolazioni di Aureobasidium spp. indigeni naturalmente associati alle uve. In particolare, è stato osservato come in presenza di popolazioni indigene presenti a densità cellulari comprese tra le 103 e le 104 UFC/g, nessuno dei due ceppi presenti nel preparato commerciale sia stato in grado di prendere il sopravvento.

“Modellizzazione del contenuto di zucchero ed acido nelle uve di varietà Sangiovese in scenari climatici futuri: un caso di studio italiano”

Dott.L.Leonini

Dott. Y. Romboli

Dott.S.Costafreda-Aumedes

Dott. L.Brilli

La comprensione delle dinamiche di accumulo di zuccheri ed acidi nelle uve gioca un ruolo chiave per la produzione di vini di alta qualità. L’incremento delle temperature e la variabilità climatica prevista per le prossime decadi potrebbe influenzare fortemente le fasi di crescita più sensibili per la vite e, quindi, indurre dei cambiamenti nella qualità delle uve delle regioni vinicole più importanti.
In quest’ottica, i modelli di simulazione potrebbero risultare strumenti utili per predire le variazioni nel contenuto di zuccheri ed acidi delle uve in un contesto di riscaldamento climatico oltre che a fornire utili informazioni agli agricoltori. Pertanto, un approccio modellistico di tipo qualitativo è stato implementato in un modello esistente di crescita della vite (UNIFI.GrapeML) permettendo di stimare eventuali cambiamenti nella qualità delle uve in futuro. Tale modello è stato calibrato e validato con dati osservati (fenologia e qualità) di Sangiovese in due località italiane, mostrando soddisfacenti prestazioni (RMSE = 1.00 to 1.61 and 0.67 to 0.63 rispettivamente per la calibrazione e validazione di zucchero ed acido). Successivamente, l’andamento della qualità delle uve è stato valutato considerando sei scenari climatici (ΔT-temperatura dal periodo presente a + 3 °C), e quattro modelli di variabilità climatica (i.e. Deviazione Standard (SD); SD = 0, SD = 0.33, SD = 0.66, SD = 1) per la metà del ventunesimo secolo. I risultati hanno mostrato un incremento medio del contenuto di zucchero da +3.8% (ΔT = +1°C) a +9.9% (ΔT = +3°C) accoppiato ad un decremento medio di acidità da -10.8% (ΔT = +1°C) a -24.5% (ΔT = +3°C).

“Analisi multivariata e data mining delle associazioni tra fattori climatici e profili sensoriali dei vini: uno studio sul Brunello di Montalcino”

Dott. Edoardo Montaldo

Prevedere il profilo sensoriale del vino di una determinata annata rappresenta una vera e propria sfida in cui la statistica può ricoprire un ruolo cruciale. Tale ambizione si basa sul presupposto che il clima influenzi la sensorialità del vino: prevederne la qualità sulla base dei fattori climatici riscontrati nell’annata costituirebbe un grosso passo in avanti ai fini della comunicazione del vino, ma anche un notevole aiuto per gli enologi chiamati a guidare il processo. La tesi di laurea discussa all’Università degli Studi di Brescia presso la facoltà di Economia e Management dal titolo “Analisi multivariata e data mining delle associazioni tra fattori climatici e profili sensoriali dei vini: uno studio sul Brunello di Montalcino”, si è proposta di affrontare la questione da un punto di vista prettamente statistico. L’applicazione di tecniche statistiche multivariate e di modelli statistici innovativi sui dati sensoriali realizzati dal Centro Studi Assaggiatori di Brescia e sui dati climatici generati dalla società agricola Case Basse Soldera ha permesso di dimostrare scientificamente la portata dell’influenza climatica sul profilo sensoriale del vino. Inoltre, è stato possibile avvalorare l’ipotesi per cui, date delle condizioni di assoluta naturalità di produzione del vino, quest’ultimo venga influenzato esclusivamente dai fattori climatici, dai quali ne discendono caratteristiche sensoriali. In altre parole, prevedere la qualità del vino di una specifica annata dopo l’affinamento in botte non è materia di stregoneria se a supportare il tutto vi sono degli storici imponenti di dati climatici, un’analisi sensoriale ad alta utilità informativa e delle valide tecniche statistiche in grado di ricercare delle relazioni tra clima e sensorialità. I risultati raggiunti nella tesi – relatrice Paola Zuccolotto, correlatore Luigi Odello – rappresentano un importante, seppur piccolo, contributo alla materia, in ragione del metodo capace di diventare predittivo del profilo sensoriale del vino di una determinata annata. Una delle associazioni tra clima e profilo sensoriale del vino emersa nel lavoro è stata rilevata nei vini Soldera delle annate 2006 e 2007: questi si sono contraddistinti per la presenza del sentore di fiori secchi decisamente superiore alla media, a fronte del quale sono state riscontrate temperature ed escursioni molto basse nel periodo dal 10 Agosto al 9 Settembre. Al fine di evitare alcun tipo di fraintendimento, si intende far chiarezza in merito alla valenza dei risultati ottenuti nel caso dei vini Soldera e alla possibile nuova chiave di lettura che il lavoro potrebbe importare nel settore vinicolo. I risultati sopraesposti sono, infatti, frutto di un articolato e complesso percorso di analisi statistiche che ha permesso di analizzare in maniera accurata gli andamenti climatici dei sette anni e i profili sensoriali delle rispettive annate di vino. Le principali tecniche di statistica multivariata utilizzate sono state le seguenti: Principal Component Analysis, Multidimensional Scaling, Cluster Analysis e Scatterplot matrix. L’applicazione di queste ha permesso la rielaborazione e l’organizzazione di dati climatici e sensoriali volti alla successiva ricerca di associazioni tra clima e sensorialità del vino. Lo scopo ultimo degli studi compiuti è stato quello di individuare particolari caratteristiche sensoriali del vino che si sono verificate in concomitanza di determinati eventi climatici nell’arco temporale dei sette anni presi in considerazione. Le associazioni clima – sensorialità riportate nel presente articolo non rappresentano quindi dei legami comprovati tra specifici fattori climatici e aspetti sensoriali del vino, dal momento che tali associazioni sono emerse sulla base di quanto osservato in sette anni: troppo pochi per poter affermare con certezza la presenza di relazioni sistematiche tra clima e sensorialità. Ciò nonostante, i risultati emersi dallo studio rappresentano degli ottimi punti di partenza per indagare su quali tra le associazioni emerse rappresentino delle effettive relazioni e quali, invece, siano frutto di eventi accidentali. A prescindere dai risultati raggiunti e dalla necessità di ulteriori approfondimenti, gli studi compiuti sui vini Soldera forniscono un metodo capace di diventare predittivo del profilo sensoriale del vino di una determinata annata, aprendo la strada a nuove prospettive per enologi e vignaioli, ma soprattutto per la comunicazione del vino ai consumatori. Generare informazioni scientificamente probabili sul profilo sensoriale di un vino, prodotto in condizioni di naturalità, è possibile. La statistica costituisce il ponte tra analisi sensoriale e storici di dati climatici, in grado di superare quelle banalità che si scrivono tutti gli anni sulla previsione dell’annata.Sebbene le possibilità ci siano, è innegabile che prima di costruire il ponte è necessario che le sponde su cui si erge siano abbastanza solide: un ulteriore salto in avanti dell’enologia nella creazione di storici di dati e nella loro gestione statistica è quindi necessario per raggiungere questo ambizioso traguardo.

“L’evoluzione sensoriale del vino. L’evoluzione del vino in bottiglia: il caso Soldera”

Dott.ssa Isabella Delbarba

E’ in atto un cambio di filosofia: non più imbalsamare il vino in una bottiglia ma progettarlo perché possa evolvere. Sappiamo bene che per i vini di pregio è fondamentale conoscere la loro durata nel tempo e di conseguenza è importante apprenderne l’evoluzione del prodotto nel corso degli anni. Una ricerca triennale ha consentito di mettere appunto un metodo chiamato OB che descrive l’evoluzione del vino in bottiglia, potendo cosí dimostrare ai clienti la sua longevitá, ma anche, molto più importante, come evolve. Vediamo dunque di spiegare in questo elaborato la sua evoluzione così da comprendere la serie di fenomeni che originano i grandi cambiamenti sensoriali che possono provocare nel bevitore saggio gioia, delusione o tristezza (tale è quella che nasce dal non avere bevuto prima una buona bottiglia e di averla lasciata andare a male). Abbiamo studiato il caso attraverso l’evoluzione sensoriale di vini conservati in bottiglia, dopo un anno di stallo nelle cantine dei consumatori, di vini che hanno sostenuto ossigenazione attraverso un decanter e a bottiglia smezzata dopo 24/36 ore. A seguito degli ottimi risultati abbiamo applicato l’indice OB al caso Soldera. Per calcolare l’indice OB sui vini Soldera è stata scelta l’annata 2013 in quanto abbiamo avuto la possibilità di testare il primo campione prelevato nell’anno 2017 direttamente dalla botte e il secondo campione è stato testato questo anno dopo aver affrontato quasi un anno di bottiglia. Nella prima parte di ricerca osserviamo come l’indice Ob, nella maggior parte dei casi, migliori sia per l’indice di evoluzione aromatica sia per l’indice di evoluzione strutturale. Possiamo quindi definire questi vini pronti al consumo dato che dopo un anno hanno raggiunto caratteristiche sensoriali tali da creare piacere al consumatore. Nel caso Soldera, trattandosi di grandi vini da invecchiamento, notiamo che il campione di vino che ha effettuato quasi un anno di bottiglia perde leggermente in struttura e in evoluzione aromatica. Questo ci permette di enunciare che un grande vino è caratterizzato da una lenta evoluzione in fase di maturazione.

“Indagini ampelografiche e genetiche su viti spontanee a Case Basse”

Dott. Luca Bricchi

Lo scopo del lavoro è stato quello di descrivere e identificare due viti “sconosciute” (Intistieti e Case Basse) presenti in un vigneto della socità Case Basse di Montalcino, utilizzando i metodi ampelografici classici e genetici (microsatelliti) secondo quanto riportato nella 2° edizione del Codice di caratteri descrittivi OIV per le varietà di vite e specie di Vitis. Per questo studio, sono state eseguite diverse visite della società, in cui si sono fatte le osservazioni ampelografiche e si è prelevato materiale per l’analisi del DNA; come termine di confronto si è considerato anche il vitigno Sangiovese. Le piante analizzate sono risultate diverse tra di loro sia dal punto di vista ampelografico che genetico. Dall’esame genetico è apparso che il ceppo Intistieti ha un profilo perfettamente corrispondente a Bonamico, un’antica varietà toscana, mentre l’altra pianta (Case Basse) possiede una parziale corrispondenza con Negrodolce, una varietà del Sud Italia, senza però averne la piena similitudine.

“Caratterizzazione chimico-fisica di vini “Soldera Case Basse” integrata con l’analisi sensoriale”

Dott.ssa Laura Borghese

Dott.ssa Stefania Federici

Dott.ssa Fabjola Bilo

Dott.ssa Annalisa Zacco

Questo studio propone un approccio sinergico tra diverse tecniche analitiche e analisi sensoriale per la caratterizzazione del vino rosso “Soldera Case Basse”, nel tentativo di portare l’investigazione dell’evoluzione del vino dai banchi di laboratorio ad uno scenario più realistico. Le tecniche innovative di caratterizzazione fisico-chimica adottate sono la fluorescenza dei raggi X in riflessione totale, l’analisi della distribuzione dimensionale delle particelle, la spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier e la spettroscopia UV-Visibile. I dati sono stati analizzati utilizzando diversi strumenti di chemiometria, al fine di stimare possibili differenze e somiglianze. I risultati hanno dimostrato che ogni tecnica utilizzata, sia strumentale che umana, è in grado di dare un valore aggiunto nella caratterizzazione dei vini Sangiovese. L’analisi chimica elementare evidenzia la stabilità composizionale dei vini, legata alla loro origine geografica. La valutazione sensoriale è in grado di seguire l’evoluzione temporale del vino. Le altre tecniche analitiche mostrano risultati che possono essere interpretati, sulla base di un modello semplificato, con fenomeni legati alla presenza di una determinata classe di composti, che contribuiscono in modo significativo all’evoluzione del vino in botte e in bottiglia. Infine, è stato mostrato un approccio di fusione dei dati di “medio livello”, tra i dati delle analisi sensoriali e i quelli della tecnica UV-Visibile. Questo approccio si è dimostrato molto efficace per estrarre informazioni aggiuntive e valutare l’unicità dei vini Soldera Case Basse.

“Valutazione 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 dell’annata 2018”

Dott. Fabio Schiavetti

Dott.Damiano Barbato

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. 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. 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 valutare le caratteristiche delle uve e dei vini ottenuti da varietà originarie del centro-sud e sud Italia coltivate in un territorio di produzione tipico del Sangiovese, l’areale di Montalcino, nell’annata 2018. Lo studio si è articolato dapprima descrivendo i parametri meteorologici che hanno caratterizzato l’annata, in seguito, sono state studiate l’evoluzione 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 mosti e vini corrispondenti sono stati caratterizzati a livello chimico e microbiologico. Inoltre, si è provveduto allo studio della composizione fenolica dei vini al momento della svinatura. Dai risultati ottenuti emerge come l’annata 2018 sia stata difficile da un punto di vista meteorologico poiché allo stesso tempo umida e con temperature medie elevate. Le maturità delle uve sono state condizionate da questi fattori meteorologici, e le diverse caratteristiche varietali hanno portato a epoche di raccolta differenti. Dai risultati ottenuti emerge anche come le caratteristiche delle uve e dei vini siano influenzate sia dalle peculiarità varietali sia dalle variabili riguardanti l’annata. Differenze significative sono state riscontrate sia per quantità che per distribuzione di alcune classi di composti fenolici, influenzando alcune caratteristiche note per concorrere alla definizione di aspetti legati alla qualità sensoriale dei vini. In conclusione, risulta del tutto evidente che il presente lavoro rappresenta una prima parte di uno studio necessariamente da inserire in un contesto pluriennale che dunque richiede ulteriori approfondimenti in annate differenti al fine comprendere la capacità di adattamento di queste varietà nell’areale di Montalcino.

“Riassunto”

Dott. Maxwell Kibor

Dott.Damiano Barbato

In questo progetto, sono riportati l’uso di WDF e lo sviluppo di uno strumento di bioinformatica per la convalida dei dati allelici ottenuti dall’amplificazione di un pannello minimo di 5 marcatori SSR nel genoma del Sangiovese. Lo studio è stato effettuato stimando da risorse genomiche generali, i valori PI associati a dendrogrammi unrooted capaci di descrivere la natura varietale corretta del vino. La nostra prospettiva è che persino un piccolo laboratorio possa eseguire una valutazione della qualità basata sulla bioinformatica utilizzando kit commerciali sviluppati appositamente dalle applicazioni di biologia molecolare di base. I risultati dimostrano che il WDF, dopo il calcolo di diverse matrici di distanza e input di dati, il calcolo Neighbor-Join seguito da analisi di cluster PCA può descrivere efficacemente la natura varietale dei vini monovarietali del Sangiovese, incluso il Brunello di Montalcino usando soli 5 marcatori a DNA di tipo SSR associati ad un valore di PI 1,14 x 10-3. I profili genetici dei vitigni: Merlot, Pinot Noir, Cabernet Sauvignon, Primitivo (sinonimo di Zinfandel) e delle varianti genetiche del Sangiovese sono stati usati come controlli. In prospettiva, l’analisi conferma anche come le varianti genetiche del Sangiovese possono essere rintracciate nel vino, diventando su richiesta del produttore, parte di una sintesi del quadro indiziario di origine geografica.