Im Wein ist Wahrheit... Bestimmung des geographischen Ursprungs mittels Multikomponentenanalyse

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1 Im Wein ist Wahrheit... Bestimmung des geographischen Ursprungs mittels Multikomponentenanalyse Rolf-Alexander Düring Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement Justus-Liebig-Universität Giessen Hochschultagung des FB 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, 16.November 2007

2 New test marks out a true champagne (New Scientist, 2004) "Three-quarters of the wine sold as 'Italian' in the US is not Italian" Tom Stevenson, New Sotheby's Wine Encyclopedia.

3 Herkunftsbestimmung verschiedene analytische Verfahren Analytisch-chemisch Multielementbestimmung Degustation sensorische Beurteilung Stabilisotopenverhältnisse Phenolische Verbindungen Organische Säuren Flüchtige Verbindungen...

4 Stabilisotopenverhältnisse Fraktionierungen global und lokal global O 18 /O 16 D/H kontinental R δ = pr R ref R ref Agroisolab GmbH, 2007

5 Stabilisotopenverhältnisse (aus Klimmek, 2003)

6 Herkunftsbestimmung von Übersee-Weinen Deskriptiv Diskriminanzanalyse (mit 36 Parametern) (aus Klimmek, 2003)

7 Elementzusammensetzung im Wein (in mg L -1 ) (aus Geisler, 1999)

8 Multielementanalytik (aus Geisler, 1999)

9 Ergebnis zur Mustererkennung Mittelwert: 0,31 mg L -1 Mittelwert: 0,70 mg L -1 Mittelwert: 0,63 mg L -1 Mittelwert: 0,28 mg L -1 (Jos et al., 2004)

10 Korrelationskoeffizienten... (aus Geisler, 1999)

11 Visualisierung anhand der Deskriptoren Sr und Zn (Jos et al., 2004)

12 Klare Trennung zwischen Cava und Champagner (Jos et al., 2004)

13 Unterschiedliche Geologie und Böden Gesteinsarten Retentionsvermögen für Cadmium Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz, 2006

14 Mischung in der Umwelt Tierernährung: Remote sensing: Hydrologie: Qualitätsmanagement Genussmittel: Anbauregion % % % 80 m %??? % % Chianti % Welchen Anteil haben die Komponenten an der Mischung? Wie erkenne ich die Komponenten in der Mischung?

15 Mischungsmodell 1. Mischung besteht aus Komponenten (bekannt) End-Member Mixing Analysis = a + b Lithium Mischung = a Pfalz + b C M = a* CP + b* Kaiserstuhl C K C = M, P, K = Mischung, a, b = Konzentration Pfalz, Kaiserstuhl Mischungsanteile 2. Tracer: Eigenschaft der Komponenten, durch die sie in der Mischung wiederzuerkennen sind hier: Elementgehalte / Maß: Konzentration [µg L -1 ] 3. Voraussetzung zur Berechnung der Anteile der Komponenten in der Mischung: - Komponenten sind in ihrer chemischen Zusammensetzung unterschiedlich - Messung der Tracer in Mischung und Komponenten 4. Auflösung der Gleichung nach a und b

16 Berechnung der Anteile C M = a * CP + b* CK C M = a * CP + (1 a) * CK C M = a * CP a * CK + CK C M = a *( CP CK) + CK CM CK CM C = a CP CK CK C P P b = 1 a = b (1) (2) (3) (4) (5) Graphische Interpretation der Formel: CK CP CK CM CP CM CK CLithium

17 Fragestellungen 1. Unterscheiden sich geologisch unterschiedliche Weinanbauregionen aufgrund der gemessenen Elementgehalte der Weine? Welche Elemente sind als Tracer für eine Trennung der Regionen geeignet? 2. Welche Anteile haben Komponenten (z. B. Pfalz und Kaiserstuhl) an hergestellten Mischungen?

18 Anwendung in der Hydrologie und Umweltchemie Hauptkomponentenanalyse (PCA) Clusteranalyse Fingerprints Hydrochemische Einheiten (Fröhlich et al., 2005)

19 Zusammenfassung Konzentrationen der Inhaltsstoffe im Wein variieren in Abhängigkeit von der geografischen Lage der Weinanbaugebiete Muster der chemischen Parameter können mit den Verfahren der multivariaten Datenanalyse erkannt und zugeordnet werden Stabilisotopenverhältnisse des Deuteriums und des Sauerstoffs sind mit den Mineralstoffgehalten die wichtigsten Trennfaktoren Anhand weniger chemischer Deskriptoren kann Champagner von Konkurrenzprodukten sicher unterschieden werden

20 Ausblick Kollisions-/Reaktionszelle HPLC Chromatogramm Spurenanalytik auch von Elementspezies und umweltrelevanten organischen Verbindungen