Weinanalytik I. Klassische (nasschemische) Analysenverfahren. Walter Weiss. Lehrstuhl für Allgemeine Lebensmitteltechnologie

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1 Weinanalytik I Klassische (nasschemische) Analysenverfahren Walter Weiss Lehrstuhl für Allgemeine Lebensmitteltechnologie Allgemeines Anforderungen an Analysenverfahren Probenahme Relative Dichte, Mostgewicht ( Oe) Extrakt (Trockensubstanz) (reduzierende) Zucker Alkohol Titrierbare Gesamtsäure Flüchtige Säure Organische Säuren; BSA Schweflige Säure (SO 2 ) Asche (Mineralstoffe) Kellerbehandlungsmittel u.a.

2 Historie: Wein und Fälschung ( Weinpanscherei ) Wein war früher nicht allzu lange haltbar -> Verlängerung der Haltbarkeit durch Zusätze, von denen manche sich als giftig erwiesen (z.b. Bleizucker = Bleiacetat) Weinfälschungen waren - trotz Androhung drakonischer Strafen- aufgrund fehlender Nachweis-/ Kontrollmöglichkeiten an der Tagesordnung Du sollst den Wein Deines Nachbarn nicht verzaubern (Phönizier, ca v. Chr. ) Durch viele giftige Zusätze wird der Wein gezwungen zu munden, und wir wundern uns dann, daß er schädlich ist (Plinius d.ä., ca. 70 n.chr.) Wer faulen Wein mit gutem Wein mischt, der hat, wenn er überführt wird, sein Leben verwirkt (Soester Stadtrecht, 1120 n. Chr.) Halsgerichtsordung (Kaiser Karl V, 1532): Hohe Strafen für Lebensmittelfälscher Württemberg (1700): Verbot der Verwendung von Bleizusätzen in Wein unter Androhung der Todesstrafe Österreich, Deutschland (1985): Verfälschung von Wein durch Diethylenglycol Ziele/Aufgaben der Lebensmittel- / Weinanalytik Schutz der Gesundheit sowie Schutz vor Irreführung und Täuschung des Verbrauchers Rohstoff-/Produktkontrolle beim Hersteller (Produkthaftung) Überwachung / Optimierung lebensmitteltechnologischer Produktionsprozesse

3 Weinanalytik: Von der Traube bis zum Wein Traubenreife, Ernte Traubenannahme Weinherstellung (Fermentation) Reifung; BSA (Weinkeller) Abfüllung Weinberg Trauben Most Fermentation Jungwein Wein Bestimmung der wichtigsten Parameter zur Ermittlung des optimalen Erntezeitpunkts Beurteilung des Reifegrades und des Gesundheitszustandes der Trauben Kontinuierliche Überwachung der Weinherstellung während des gesamten Prozesses -> fundierte Datengrundlage um in den Prozess eingreifen zu können (Korrekturmaßnahmen) Unterstützung zum Erreichen der Qualitätsziele Bestätigung subjektiver Beobachtungen durch objektive Messwerte Sicherstellen, daß der Wein den auf dem Etikett angegebenen Spezifikationen entspricht (abschließende Analyse)

4 Anfallende Analysen im Verlauf des Produktionsprozesses ( Oe) (Trübungsmessung) ( Oe) Sommer, S., Das Deutsche Weinmagazin, 21, 30-33, 2007

6 Anforderungen an ein ideales Analysenverfahren Schnelligkeit (kurze Analysendauer; hoher Probendurchsatz) Serielle bzw. parallele Analyse (z.b. HPLC, DC) Simultane Analyse mehrerer unterschiedlicher Inhaltsstoffe/ Parameter Robustheit des Verfahrens Gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse Hohe Nachweisempfindlichkeit (niedrige Nachweisgrenze) Praxistauglichkeit Vor-Ort-Analytik (Weinberg), Betriebskontrolle (Weinkeller) oder LM-Überwachung Minimale Probenvorbereitung Geringe Investitionskosten Niedrige Verbrauchs- und Unterhaltskosten Einfache Bedienung; kein speziell ausgebildetes Personal erforderlich Automatisierbar Umweltschonend (kein Anfall toxischer Chemikalien) In der Praxis erfüllt kein einzelnes Analysenverfahren alle diese Forderungen -> entscheidend ist letztlich die Fragestellung (z.b. nur orientierende Werte, Vorselektion von Proben für exakte Analysen oder Referenzverfahren) -> in der Praxis sind Analysenverfahren meist nur so exakt wie nötig, und nicht so genau wie möglich (vertretbarer Aufwand; Kosten-Nutzen-Kalkulation!)

7 Wesentliche Weininhaltsstoffe Hauptbestandteile Wasser Alkohol (Ethanol) Zucker Glycerol nichtflüchtige Säuren Mineralstoffe (Asche) N-haltige Verbindungen Minorbestandteile Methanol, höhere Alkohole Aromastoffe Aldehyde, Ketone, Ester flüchtige Säuren Gerbstoffe (Polyphenole) Farbstoffe Schweflige Säure (SO 2 )

8 Empfehlungen zur Weinanalytik gemäß Schweizerischem Lebensmittelbuch (SLMB) Übliche Untersuchung Sinnenprüfung (Degustation) Mikroskopische Untersuchung Dichtebestimmung Alkoholbestimmung Bestimmung des Extrakts/TM Bestimmung der (reduzierenden) Zucker Bestimmung der titrierbaren Säuren Bestimmung der flüchtigen Säuren ph-wert Bestimmung Bestimmung der schwefligen Säure Aschebestimmung Zusätzlich bei Verdacht auf Verfälschungen/Täuschungen, Fehler, Rückstände, Verunreinigungen Zusatz von - Wasser - Farbstoffen - Alkohol - Glycerol - Diethylenglycol übermäßige Zuckerung Verwendung unzulässiger Hilfsstoffe Zusatz von Konservierungsmitteln Zu hoher Gehalt an Fe, Cu, SO 2-4,Cl - Anwesenheit biogener Amine

9 Aktuelle Weinanalytik Kleinbetriebe Klassische, meist nass-chemische Analysenverfahren (v.a. ph-wert, Oe des Mostes, Gesamtsäure, Alkohol, schweflige Säure, Restzucker) Größere Kellereien, Genossenschaften, Handelsketten Automatisierte spektroskopische (NIR, FTIR) und enzymatische Verfahren Schnelle und praxistaugliche Methoden zur Produktionskontrolle von der Rohware (Traube) bis hin zum fertigen Wein Spezialisierte Laboratorien Erweiterung der Analytik auf zusätzliche Parameter, z.b. Schwermetalle, Mykotoxine, Pflanzenschutzmittel und andere Kontaminantien; Verfälschungen; Aromastoffanalytik

10 Weinanalytik in Kleinbetrieben Bestimmung des Mostgewichtes (relative Dichte) Bestimmung der titrierberen Gesamtsäure Bestimmung der schwefligen Säure Bestimmung des Alkoholgehaltes Bestimmung des Restzuckergehaltes Sensorische Beurteilung von Most und Wein Mostuntersuchung Mostgewicht ( Oe), Gesamtsäure, Sensorik Gärkontrolle Mostgewicht ( Oe), Sensorik Jungweinanalytik Bedarf an freier schwefliger Säure Bedarf an Behandlungs- und Schönungsmitteln Sensorik Abschließende Analyse des Weins Alkohol-, Gesamtsäure-, Restzucker-, Gesamt- SO 2 -Gehalt; sensorische Beurteilung Typische Laborausstattung von Kleinbetrieben

12 Entnahme, Vorbereitung und Lagerung der Proben Homogene Durchschnittsprobe! (-> auf gute Durchmischung achten) Bei Flaschengärung: gewisse Heterogenität der chemischen Zusammensetzung Sofern keine Originalflaschen verfügbar: Neutrales Probengefäß bzw. neutraler Probenschlauch (geruchs- und geschmacksfrei!) frische Probe (-> Probenahme im Idealfall erst unmittelbar vor der Analyse) volles Probengefäß zur Verhinderung von Oxidationen exakte Beschriftung (z.b. Herkunft, Rebsorte, Jahrgang etc.) Lagerung: am besten bei ca. 10 C (nicht im Kühlschrank!) - bei zu kalter Lagerung: Ausfall von Weinstein - bei zu warmer Lagerung: Aktivität von Mikroorganismen Probenahme: So nicht! Ausfall von Weinsteinkristallen bei zu niedriger Lagertemperatur

14 Relative Dichte 20 C/20 C. Mostgewicht ( Oe) Mithilfe der relativen Dichte bzw. des Mostgewichtes (in Oe) des Traubenmostes kann man auf einfache Weise den Zuckergehalt des Mostes, sowie den zu erwartenden Alkoholgehalt des Weins abschätzen. In die relative Dichte fließt primär der Zuckergehalt sowie -wenn auch in erheblich geringerem Maß- der Gehalt an Säuren (Wein-, Äpfelsäure) ein (vgl. Tab. 1). Relative Dichte (D20/20) = Dichte (20 C) des Getränks Dichte (20 C) von Wasser Als Verhältniszahl ist D20/20 eine dimensionslose Größe Unvergorener Most: > 1,0. Wein: eventuell < 1,0 (Alhohol!) Tab.1 Durchschnittliche Zusammensetzung von Traubenmost Wasser 75-85% Zucker 12-25% (Glucose und Fructose) Fruchtsäuren % (v.a. Wein- und Äpfelsäure) N-Verbindungen % Mineralstoffe 0.3%

15 Mostgewicht in Oechslegraden ( Oe) Die relative Dichte von Traubenmosten wird bevorzugt als Mostgewicht M in Oechslegraden ( Oe) angegeben. Bezugstemperatur: 20 C; Rundung auf zwei Dezimalstellen Mostgewicht M in Oe = (D 20/20-1) x 1000 Bei den Oechslegraden handelt es sich gewissermaßen um eine Abkürzung des Werts der relativen Dichte des Mosts. Bei einer relativen Dichte D 20/20 von z.b beträgt das Mostgewicht 80 Oe, bei einer Dichte von entsprechend 107 Oe (jeweils auf zwei Dezimalen gerundete Werte). Entscheidend ist v.a. der Gehalt an Zucker: Je mehr Zucker im Most enthalten ist, desto größer das Mostgewicht. Aber auch die Fruchtsäuren erhöhen das Mostgewicht. Typische Traubenmoste besitzen Mostgewichte von Oe, Auslese-Moste von Oe, und Trockenbeerenauslesen bis zu 250 Oe. Christian Ferdinand Öchsle ( ) Mostwaage

16 Die Verwendung der Oechslegrade hat folgende Vorteile: Da die Dichte des Mostes vor allem vom Zucker bestimmt wird, kann man mit Hilfe des Mostgewichts den Zuckergehalt im Most nach folgender Gleichung abschätzen: Zuckergehalt [g/l] = 2,5 x M ( Oe) - y (wobei y = 25-30) y ist ein Maß für den Gehalt an Säure. Für gute Jahrgänge (wenig Säure) gilt: y = 25; für schlechte Jahrgänge (viel Säure): y = 30 Beispiel: Ein Most ( schlechter Jahrgang) der relativen Dichte (= 60 Oe) enthält etwa [(2,5 x 60) - 30] g/l = (150-30) g/l = 120 g/l Zucker Für den zu erwartenden Alkoholgehalt gilt folgende (besonders einfache) Beziehung: Alkoholgehalt [g/l Wein] = M ( Oe) (gültig von Oe) Ein Most mit 60 Oe ergibt einen Wein, der 60 g Alkohol/Liter enthält. Unter Berücksichtigung der Dichte des Alkohols ( 0.79 g/ml; -> Umrechnungsfaktor 0,127) erhält man folglich einen Alkoholgehalt von (60 x 0,127 % vol.) 7,6 % vol. Obige Beziehung ergibt sich aus der Stöchiometrie der Gärungsreaktion, da aus 1 g Zucker etwa 0,5 g Alkohol entsteht. Es handelt sich zwar nur um Näherungswerte, die jedoch ausreichend genau sind, damit der Winzer die Qualität seines Weins sowie den optimalen Zeitpunkt der Weinlese bestimmen kann.

17 Bestimmung der relativen Dichte und des Mostgewichts Zur Bestimmung der relativen Dichte D20/20 bzw. des Mostgewichtes ( Oe) werden folgende Geräte bzw. Verfahren eingesetzt: Pyknometer (exakte Wägung einer definierten Flüssigkeitsmenge) Biegeschwinger (Massenbestimmung eines definierten Flüssigkeitsvolumens durch Oszillations-/Schwingungsmessung Aräometer (Messung des Auftriebs einer Senkspindel) Refraktometer (Bestimmung der optischen Brechzahl einer Flüssigkeit) Referenzmethode ist das pyknometrische Verfahren; jedoch sehr zeitaufwändig Biegeschwingermethode: ebenfalls sehr präzise, aber schnell und einfach durchzuführen. Erfordert allerdings eine kostspielige Messapparatur Aräometer und Refraktometer: weniger genau als Pyknometer / Biegeschwinger. Jedoch sehr einfache und schnelle Messung; sehr preisgünstige Messgeräte. Bei allen Messverfahren ist zu beachten: Luftblasen stören (-> Probe ggf. entgasen) Temperatur berücksichtigen (-> Messung bei 20 C bzw. Temperaturkorrektur)

18 Bestimmung des Gewichtsverhältnisses D20/20 mit dem Pyknometer (Referenzmethode) Prinzip: Die Bestimmung erfolgt durch Wägung eines genau bekannten Volumens der zu untersuchenden Flüssigkeit sowie des gleichen Volumens Wasser bei 20 C. Probenvorbereitung: Kohlensäurehaltige Getränke durch kräftiges Schütteln entgasen, trübe Getränke durch ein Faltenfilter filtrieren Masse des leeren, sauberen, zuvor getrockneten Pyknometers auf der Analysenwaage auf 4 Dezimalen genau bestimmen = Leerwert Bestimmung des Wasserwerts : Pyknometer mit frisch abgekochtem destilliertem Wasser füllen, 30 min bei 20.0 C thermostatisieren, genau auf die Marke einstellen, abtrocknen und wiegen. (Masse des mit Wasser gefüllten Pyknometers - Leerwert) = Wasserwert Bestimmung des Flüssigkeitwerts : Prinzipiell wie Wasserwert- Bestimmung, nur dass anstelle des Wassers die zu untersuchende Flüssigkeit verwendet wird. Gewichtsverhältnis 20 C/20 C = Flüssigkeitswert / Wasserwert

19 Bestimmung des relativen Dichte mit dem Biegeschwinger Prinzip: Die zu untersuchende Lösung wird in ein an den offenen Enden eingespanntes U-Rohr eingefüllt, welches -auf elektronischem Weg angeregt- mit seiner Eigenfrequenz schwingt. Aus der gemessenen Schwingungsdauer kann D20/20 berechnet werden. Probenvorbereitung: Suspendierte Teilchen sowie gelöste Kohlensäure können die Messung verfälschen. Getränk gegebenenfalls filtrieren bzw. entgasen Luftwert ermitteln: Schwingungsdauer des mit Luft gefüllten, trockenen Messrohres bei 20 C bestimmen Wasserwert ermitteln: Schwingungsdauer des mit CO 2 - freiem, bidestilliertem H 2 O gefüllten Messrohres bei 20 C bestimmen Messung: Messrohr mit der vorbehandelten Probenlösung spülen und anschliessend füllen. Schwingungsdauer bei 20 C bestimmen Relative Dichte berechnen bzw. direkt am Gerät ablesen

20 Bestimmung des relativen Dichte mit dem Aräometer Prinzip: Ein Aräometer (Senkspindel) ist ein durch Bleischrot beschwerter zylindrischer Glaskörper mit einem verjüngten zylindrischen Stängel und darin enthaltener Skala. Nach Einbringen in die zu untersuchende Flüssigkeit taucht das Aräometer soweit ein, bis das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit dem Gewicht des Aräometers entspricht. Je geringer die Dichte der Flüssigkeit, desto tiefer taucht das Aräometer ein. Die Mostwaage ist ein Aräometer, welches mit einer Oechsle-Grad-Skala versehen ist. Probenvorbereitung: Feststoffanteile sowie gelöste Kohlensäure durch Filtration bzw. kräftiges Schütteln entfernen. Lösung auf ca. 20 C temperieren. Messung: Einen sauberen, passenden Standzylinder mit der Untersuchungslösung bis knapp unterhalb des Randes füllen Aräometer langsam eintauchen und loslassen, sobald es schwimmt; eventuell anhaftende Gasblasen entfernen Nach 1-2 min Messwert ( oben oder unten, entsprechend der Angabe auf dem Aräometer) sowie Temperatur ablesen. Mögliche Messfehler: Temperatur (falls < 20 C: zu hoher Messwert) Gärung: zu niedriger Wert (Dichte von Alkohol: ca. 0.79) Gase (CO 2, Luft) bewirken Auftrieb: zu hoher Wert

21 Bestimmung des Mostgewichtes mit dem Refraktometer Refraktometer sind Messgeräte, mit denen die optische Brechzahl n eines Stoffes bestimmt wird Die Abhängigkeit der Brechzahl von der Konzentration gelöster Substanzen wird bei unvergorenen Getränken zur einfachen Ermittlung des Mostgewichts bzw. Extraktgehalts herangezogen Häufig bestimmt man nicht die Brechzahl selbst, sondern anhand entsprechender Mess-Skalen direkt Oe oder Brix (= Massenanteil Saccharose) Die Brechzahl hängt von der Temperatur und der Wellenlänge des Lichts ab. Normalerweise wird bei 20 C und der Natrium-D-Linie (589 nm) gemessen Die Messungen können entweder mit Präzisionsrefraktometern vom Abbé-Typ oder, bei leicht verminderter Genauigkeit, mit Hand-Refraktometern vorgenommen werden

22 Handrefraktometer eignen sich besonders gut zur Ermittlung des Mostgewichtes bzw. der Oechsle- Grade; daher weit verbreiteter Einsatz bei Winzern Moderne Geräte weisen meist mehrere Skalen auf: - % Massengehalt (= Brix) - Oechsle-Skala ( Oe) - Kloster Neuburger Mostwaage (KMW-Skala) Messung mit dem Handrefraktometer 2-3 Tropfen des zu untersuchenden Mostes auf das Prisma aufbringen und Deckel schliessen Prisma gegen eine Lichtquelle halten und durch das Okular das Mostgewicht ( Oechsle) ablesen (Grenzlinie hell/dunkel). Bei einer von 20 C abweichenden Temperatur -> Korrektur vornehmen Messgenauigkeit: ca. ± 1 Oechsle Wichtig: regelmässige Kontrolle der Null-Linie. Destilliertes Wasser hat eine Brechzahl von bzw. den Massengehalt 0%. Mit Flüssigkeiten bekannter Zuckerkonzentration kann das Gerät überprüft und gegebenenfalls justiert werden.

23 Anmerkungen zu (Hand)-Refraktometern Die Bezugstemperatur beträgt 20 C. Für exakte Bestimmungen müssen das Refraktometer als auch die Probelösung diese Temperatur aufweisen Andernfalls muss eine Temperaturkorrektur vorgenommen werden. Moderne Refraktometer besitzen bereits eine integrierte elektronische Temperaturkompensation Vor der eigentlichen Messung: Null-Linie mit dest. Wasser überprüfen und ggf. justieren Umrechnungstabellen für verschiedene Skalen ( Oe, Brix etc): siehe z.b. Die zu untersuchende Lösung sollte klar sein -> Stark trübe Proben zentrifugieren oder filtrieren Bei Traubenreife-Bestimmungen: Beeren von verschiedenen Weinstöcken für die Herstellung des Press-Saftes verwenden (Durchschnittsprobe!) Messfehler Falsche Temperatur (T < 20 C: zu hoher Messwert) Gärung -> zu niedriger Messwert (Alkohol)

25 Bestimmung des Extrakts (Trockensubstanz) Unter Extrakt versteht man die Gesamtheit aller in Most oder Wein gelösten Substanzen, die sich beim Entfernen des wässrig-alkoholischen Anteils nicht verflüchtigen (d.h. v.a. Zucker sowie nichtflüchtige Säuren, Glycerol, N-Verbindungen etc.; Angabe in g/l) Der Extraktgehalt kann auf unterschiedliche Art bestimmt werden, z.b.: Direkte Bestimmung durch Abdampfen des wässrig-alkoholischen Anteils des Weins und Wägung des Rückstands (Referenzmethode; ist jedoch aufwändig) Indirekte Bestimmung durch Messung der relativen Dichte der alkoholfreien Probe bzw. im mit Wasser auf das ursprüngliche Volumen ergänzten Destillationsrückstand Indirekte Bestimmung durch Refraktionsmessung in alkoholfreien Getränken und Ermittlung des Gehaltes anhand entsprechender Mess-Skalen oder Tabellen Die direkte Methode ist umständlich und zeitintensiv und wird daher in der Praxis nur selten durchgeführt. Meist wird die indirekte Bestimmung über die Dichte oder die Refraktionsmessung eingesetzt Der Extraktgehalt deutscher Weissweine beträgt g/l; bei Rotwein liegt er etwas höher, bei ausländischen Süssweinen zwischen 30 und 40 g/l Zur Qualitätsbeurteilung ist der zuckerfreie Extrakt von grösserer Bedeutung, da der Zuckergehalt leicht manipulierbar ist Zuckerfreier Extrakt = (Gesamtextrakt g/l - Gesamtzucker g/l + 1,0)

26 Bestimmung des Extrakts durch Messung der Dichte Prinzip: Der Extrakt wird aus der Dichte des Getränks ermittelt. Vorhandener Alkohol muss durch Destillation zuvor entfernt und das Getränk anschliessend mit destilliertem Wasser auf sein ursprüngliches Volumen aufgefüllt werden. Durchführung Enthält das Getränk < 0,7% vol Alkohol, so kann die Dichte direkt bestimmt und der Extraktgehalt aus einer Tabelle entnommen werden (s.u.) Bei höherem Alkoholgehalt: ml des Getränks in eine Alkohol-Destillationsapparatur überführen und destillieren (Überhitzung vermeiden!) Nach dem Abkühlen den Destillationsrückstand unter dreimaligem Nachspülen in einen 100 ml Messkolben überführen, mit destilliertem Wasser bis zur Marke auffüllen und die Dichte mittels Pyknometer oder Biegeschwinger bestimmen

28 Nachweis und Bestimmung der (reduzierenden) Zucker Die in Most und Wein hauptsächlich vorkommenden Zucker sind die Fructose und Glucose. Beide liegen in etwa gleichen Mengen vor, in vollständig vergorenen Weinen allerdings nur noch in geringer Konzentration (< 5 g/l). Daneben enthält Wein als reduzierende Zucker noch geringe Mengen (< 1 g/l) nicht vergärbarer Pentosen (v.a. Arabinose) Nachweis der einzelnen Zuckerarten: meist mittels DC (s.u.) Die traditionelle Bestimmung der reduzierenden Zucker beruht auf der Eigenschaft von Glucose und Fructose, Cu 2+ - Ionen (Fehling sche Lösung) in der Hitze zu Cu + zu reduzieren Entsprechend dem Gehalt an reduzierenden Zuckern fällt Cu 2 O aus. Die überschüssigen Cu 2+ -Ionen werden iodometrisch bestimmt; aus dem Verbrauch an Na 2 S 2 O 3 (Titrationslösung) kann der Zuckergehalt des Getränks berechnet werden Saccharose als nicht-reduzierender Zucker muss vor der Bestimmung hydrolytisch gespalten werden ( Inversion ). (Anmerkung: Saccharose kommt in Wein normalerweise nicht vor - falls doch, wurde wurde sie zugesetzt) Alternative Zuckerbestimmungsverfahren: enzymatisch (ggf. halbquantitativ mithilfe vonteststäbchen) oder mittels HPLC Enzymatische Zuckerbestimmung (halbquantitativ) Glucotest + ++ Fehling sche Probe (reduzierende Zucker)

29 Dünnschichtchromatographischer Nachweis der Zuckerarten Prinzip Ggf. nach Klärung des Getränks werden die wichtigsten Zuckerarten dünnschichtchromatographisch auf Kieselgel-Platten getrennt (Fliessmittel: Acetonitril-Wasser ) und mit einem Diphenylamin enthaltenden Nachweisreagenz sichtbar gemacht Vergleichslösungen: Glucose, Fructose, Saccharose (ggf. auch Arabinose) Auftragevolumina: Trockener Wein ca. 5 l; süsser Wein (10-fach verdünnt): 1 l DC-Platten nach dem Entwickeln trocknen (Fön), mit Nachweisreagenz besprühen und auf 120 C erwärmen (Trockenschrank) -> rotblau-violette Flecken W 1 M 1 W 2 GFS M 2 M 3 W 3 Zuckerart Farbe Rf-Wert Fructose ziegelrot 0,28 Glucose graublau 0.25 Saccharose braunviolett 0,16 Dünnschichtchromatographische Trennung von Zuckern in Wein (W) und Most (M) Vergleichssubstanzen: G = Glucose; F = Fructose; S = Saccharose

30 Bestimmung der reduzierenden Zucker nach Luff-Schoorl Reduzierende Zucker in Most oder Wein werden nach Klärung mit Carrez- Lösung mit Luff scher Lösung (Cu 2+ -Ionen im alkalischen Milieu) im Überschuss in der Siedehitze umgesetzt. Die reduzierenden Zucker reagieren mit den Cu 2+ -Ionen und werden dabei oxidiert, während Cu 2+ zu Cu + reduziert wird: 2 Cu 2+ Cu 2 O Iodometrische Bestimmung des Überschusses an Cu 2+ -Ionen: Ansäuern und Zugabe von Kalium-Iodid -> Reduktion der überschüssigen Cu 2+ -Ionen zu schwerlöslichem Kupferiodid, bei gleichzeitiger Oxidation von Iodid zu Iod: 2 Cu I - 2 CuI 2 2 CuI + I 2 Titration des entstandenen Iods mit einer Natriumthiosulfat-Maßlösung mit Stärke als Indikator bis zum Verschwinden der blauen Farbe: I S 2 O I - + S 4 O 6 2- Anmerkung: Die Reaktion der Cu-Ionen mit den Zuckern verläuft nicht streng stöchiometrisch. Besser ist in dieser Hinsicht das Verfahren nach Rebelein. Reaktionsmechanismus: ähnlich Luff-Schoorl (d.h. Reduktion von Cu 2+ -Ionen), aber aufgrund angepasster Konzentrations- und Erhitzungsbedingungen verläuft die Reaktion stöchiometrisch; sie ist von der Erhitzungsdauer unabhängig und dem Zuckergehalt linear proportional.

31 Abschätzung des Restzuckergehaltes mittels CLINITEST Schnelltest zur Abschätzung geringer Gesamtzuckermengen (0.5-5 g/l) im Wein Das Prinzip der Reaktion basiert auf der Reduktion von Cu(II)-Ionen (blau) durch reduzierende Zucker zu gelb-orange gefärbten Cu(I)- Ionen (Fehling sche Reaktion), wobei der entstehende Farbton von der Zuckerkonzentration abhängig ist. Anhand einer Farbvergleichstabelle kann der Gehalt an reduzierenden Zuckern abgeschätzt werden. Saccharose kann nach saurer Hydrolyse ebenfalls bestimmt werden. Stark gefärbte Proben (Rotwein) vor der Bestimmung ggf. mit Aktivkohle entfärben! Farbtabelle: Gehalt an reduzierenden Zuckern Geschmacks- oder Süßegrade bei Wein Beim Wein ist die Angabe auf dem Etikett nicht vorgeschrieben (jedoch bei Schaumwein) Trocken : Restzuckergehalt bis 4 g/l; maximal 9 g/l, wenn Differenz Zucker-Säure 2 Halbtrocken : 9-12 g/l Restzucker; maximal 18 g/l, wenn Differenz Zucker-Säure 10 Lieblich : Zuckergehalt größer als halbtrocken ; bis zu 45 g/l Restzucker Süß : Zuckergehalt > 45 g/l

32 Enzymatische Zuckerbestimmung UV-spektrometrischer Test zur Bestimmung von Glucose, Fructose und Saccharose Vorteile: hochspezifisch; Erfassung einzelner Zuckerarten in Gemischen Nachteil: apparativ aufwändig (Spektralphotometer) Prinzip: HK D-Glucose + ATP Glucose-6-phosphat + ADP Glucose-6-phosphat + NADP + G6P-DH D-Gluconat-6-phosphat + NADPH + H + Die gebildete NADPH-Menge ist der Glucosekonzentration proportional Da NADPH im UV-Spektrum gegenüber NADP + eine zusätzliche Absorptionsbande mit einem Maximum bei 340 nm aufweist, kann aus deren Zunahme der Glucosegehalt berechnet werden Der Saccharosegehalt ergibt sich aus der Differenz der Glucosemessungen vor und nach enzymatischer Hydrolyse ( Inversion ) Fructose wird ebenfalls durch Hexokinase phosphoryliert; das entstehende Fructose-6-phosphat wird durch Phosphoglucoisomerase (PGI) in Glucose-6-phosphat umgewandelt und analog bestimmt

34 Alkoholbestimmungsmethoden Der Ethanolgehalt des Weins kann je nach Herkunft, Jahrgang und Sorte sehr stark variieren ( g/l); bei Gehalten > 144 g/l kann man davon ausgehen, dass Ethanol zugesetzt wurde. Angabe auf dem Etikett: auf 0.5% vol gerundet. Wichtigste Alkoholbestimmungsmethoden Aus der Dichte des Destillates (mittels Pyknometer, Aräometer oder Biegeschwinger) Chemische Methoden: Oxidation des im Destillat enthaltenen Ethanols (z.b. titrimetrische Methode nach Rebelein) Enzymatisch mittels ADH (ideal für Ethanolkonzentrationen < 0.5%) Gaschromatographisch (GC) Weitere Alkohole entstehen als Gärungsnebenprodukte und sollten nur in geringen Mengen im Wein vorkommen: Methanol: aus Pektinen; Gehalt mg/l Bestimmung: mittels GC Glycerol: Aus den Zuckern der Traube; Gehalt 6-10 g/l; verleiht dem Wein einen abgerundeten Geschmack; daher manchmal (unerlaubterweise) dem Wein zugesetzt Bestimmung: meist enzymatisch 2,3-Butandiol (aus Diacetyl); Gehalt mg/l Bestimmung: mittels GC Höhere Alkohole: Propanol, Butanol, Amylalkohol (Fuselöle) dürfen nur in geringen Mengen vorkommen (< 150 mg/l) Bestimmung: mittels GC

35 Ethanolbestimmung durch Dichtemessung nach Destillation (I) Prinzip: Bestimmung der Dichte eines extraktfreien, auf das Ausgangsvolumen verdünnten Destillats, wobei der Einfluss vorhandener Begleitstoffe (Methanol, höhere Alkohole, Ester) vernachlässigt werden kann. Für genaue Bestimmungen erfolgt die Dichtemessung pyknometrisch (Referenzmethode) oder mit dem Biegeschwinger. Der entsprechende Alkoholgehalt wird anschliessend einer Tabelle entnommen. Für Routinemessungen genügt ein spezielles Aräometer (Alkoholometer). Durchführung (Referenzmethode) ml des Weins in einen Destillierkolben überführen und mit NaOH neutralisieren (-> zur Bindung flüchtiger Säuren) Siedesteinchen und Anti-Schaummittel zusetzen und den Destillierkolben gasdicht an die Apparatur anschliessen Vorlage (100 ml - Messkolben) in Eis/Wasser-Gemisch stellen Langsam (!) unter guter Kühlung (!) ca. 80 ml in den 100 ml Messkolben überdestillieren Messkolben mit dest. Wasser bis knapp unter die Marke auffüllen und Kolbeninhalt gut mischen Kolbeninhalt auf 20.0 C temperieren, mit dest. Wasser auffüllen und Dichte des rückverdünnten Destillats mit dem Pyknometer (oder Biegeschwinger) bestimmen Alkoholgehalt des Destillats aus Tabelle ablesen Anmerkung: Nicht geeignet für Alkoholgehalte < 0.5%!

36 Alkoholbestimmung mit dem Alkoholometer nach Destillation (II) Prinzip: Bestimmung der Volumenprozente des in einen Messkolben überdestillierten Alkohols mithilfe eines Spezial-Aräometers ( Alkoholometer ) Durchführung Destillation ml des auf 20 C temperierten Weins in einen Destillationskolben überführen, mit Lauge neutralisieren, Siedesteinchen und Silikonentschäumer zusetzen Vorlage: 250 ml Messkolben, welcher 10 ml Wasser enthält langsam ca. 200 ml überdestillieren, umschütteln und bis kurz unter die Marke mit frisch abgekochtem, dest. Wasser auffüllen Messkolben mit Destillat auf 20 C temperieren und genau auf die Marke auffüllen Messung der Alkoholkonzentration Destillat in einen Standzylinder füllen und Spezial-Aräometer (= geeichtes Alkoholometer) einbringen nach ca. 1-2 min Temperatur und Alkoholprozente ablesen; bei einer von 20 C abweichenden Temperatur: Korrektur vornehmen Messgenauigkeit ca. ± 0.2% vol

37 Alkoholbestimmung durch Dichtemessung nach Destillation (III) Schnellbestimmung des Ethanolgehalts mittels Wasserdampfdestillation und Biegeschwinger Prinzip: Bestimmung der Dichte des Destillats mittels Biegeschwinger nach vollautomatischer Wasserdampfdestillation Durchführung 50.0 ml des auf 20 C temperierten Weins in einen 250 ml Kjeldahlkolben pipettieren, neutralisieren und Silikonentschäumer zusetzen Vorlage: 50.0 ml Messkölbchen Destillationsdauer: ca. 2 min (ca. 45 ml) Messkolben mit Destillat auf 20 C temperieren und auf 50.0 ml auffüllen Dichte des Destillats mit Biegeschwinger bestimmen und daraus den Alkoholgehalt berechnen (Messzeit: ca. 2 min) Vorteile gegenüber der Referenz-Methode: erheblich schneller (ca. 5 min) sehr einfach durchzuführen Nachteil: relativ teure Apparaturen

38 Chemisches Verfahren der Alkoholbestimmung nach Rebelein Prinzip: Den im Getränk enthaltenen Alkohol in eine saure Kaliumdichromat-Lösung überdestillieren, wobei eine quantitative Oxidation zu Essigsäure erfolgt. Das überschüssige Oxidationsmittel wird anschliessend iodometrisch bestimmt (Titration des aus Kaliumiodid entstandenen Iods mit Natriumthiosulfat-Maßlösung; deren Konzentration ist so gewählt, dass an der Bürette der Alkoholgehalt der Flüssigkeit direkt abgelesen werden kann) 2 K 2 Cr 2 O H 2 SO CH 3 CH 2 OH 2 Cr 2 (SO 4 ) K 2 SO CH 3 COOH + 11 H 2 O Essigsäure und andere ins Destillat übergehende flüchtigen Säuren stören die Bestimmung nicht (im Gegensatz zur Dichtemessung); daher ist in diesem Fall keine vorherige Neutralisation des Weins erforderlich Nachteil: Toxische Chemikalienabfälle (Chromat!) Alcotest-Röhchen basieren auf demselben Prinzip: EtOH wird durch Kaliumdichromat zu Essigsäure oxidiert. Das gelbe Kaliumdichromat (Oxidationsstufe Cr(VI)) wird dabei zum grünen Chrom(III)sulfat reduziert.

40 Bestimmung der titrierbaren Gesamtsäure; ph-wert Die Gesamtsäure ist wichtig für die Haltbarkeit des Weins (mikrobielle Stabilität) und ist ausserdem eine geschmacksgebende Komponente (-> Zucker-Säure-Verhältnis) Die titrierbare Gesamtsäure (auch Gesamtsäure oder Säure ) von Wein setzt sich hauptsächlich aus nicht-flüchtigen (v.a. Wein- und Äpfelsäure; ggf. zusätztlich Milch- und Bernsteinsäure) und flüchtigen (v.a. Essigsäure) organischen Säuren zusammen - ohne Kohlensäure! Frucht- und Beerenweine enthalten überwiegend Citronen- u./o. Äpfelsäure (keine Weinsäure). Der ph-wert des Weins sollte betragen - je niedriger, desto höher die mikrobielle Stabilität Bestimmung: Entkohlensäuerten Most oder Wein mit Lauge bekannter Konzentration (üblicherweise 1/3 M NaOH) auf den Äquivalenzpunkt titrieren (Wein: ph 7.0; Fruchtweine: ph 8.1) ph-indikator: Bromthymolblau (bei sehr dunklen Rotweinen: ph-elektrode verwenden). Berechnung der Gesamtsäure: als Weinsäure (bei Fruchtweinen als Citronensäure) Entfernung des Kohlendioxids (CO 2 ): Durch Erhitzen, Schütteln in der Kälte, verminderten Druck (Wasserstrahlpumpe), Ultraschallbad oder Durchleiten von Luft bzw. Stickstoff (N 2 ). Gesamtsäuregehalt von Weinen in guten Jahren: 6-10 g/l in mittleren Jahren: g/l in schlechten Jahren: > 20 g/l angestrebt: 6-10 g/l Umrechnungsfaktoren 1.0 g Weinsäure ~ 0.9 g Äpfelsäure ~ 1.2 g Milchsäure ~ 0.85 g Citronensäure L (+) Weinsäure und L (-) Äpfelsäure

41 Gesamtsäurebestimmung mittels Blaulauge Prinzip: Durch Titration mit einer mit Indikator (Bromthymolblau) versehenen 1/3-molaren Natronlauge ( Blaulauge ) wird eine abgemessene Menge Getränk (25,0 ml) auf den Neutralpunkt gebracht. Die verbrauchte Laugenmenge (in ml) entspricht dem Gesamtsäuregehalt (in g/l), berechnet als Weinsäure. Visuelle Endpunktsbestimmung (die blaue Farbe der Lauge bleibt bestehen) Durchführung Mit einer Pipette 25.0 ml entkohlensäuertes Getränk in einen 200 ml Erlenmeyerkolben geben Aus der Bürette unter Umschwenken Blaulauge zulaufen lassen, bis gegen Ende der Titration die Farbe von gelb über grün nach blaugrün umschlägt Die verbrauchten ml Blaulauge entsprechen g/l Gesamtsäure (berechnet als Weinsäure) Störung durch Rotweinfarbstoffe! In diesem Fall ph-meter verwenden oder den Wein entfärben (z.b. mit Aktivkohle oder Polyamidpulver) Orientierende Methode: Titration mittels Tropfflasche und Meßzylinder Hauptfehlerquelle: Entgasungstechnik zum Entfernen der Kohlensäure Effizienz Ohne Entgasung Nach: Bill, R., Oetli, M., Schweiz. Z. Obst-Weinbau, 13, (2000) --- Orientierende Bestimmung der Gesamtsäure mittels Meßzylinder und Blaulauge

42 Gesamtsäurebestimmung mit dem ph-meter Bei dunklen Rotweinen ist der Äquivalenzpunkt bei der Titration mit Blaulauge meist nur schlecht erkennbar. In diesem Fall verwendet man besser ein ph-meter. Prinzip: Zu einer abgemessenen entkohlensäuerten Untersuchungsprobe, in welche die Elektrode eines ph-meters eintaucht, lässt man unter ständigem Rühren (Magnetrührer) aus einer Bürette eine Lauge bekannter Konzentration zulaufen. Aus dem Laugenverbrauch bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes (ph 7.0) errechnet sich die Gesamtsäure. Auch automatisierte Bestimmung möglich (s.u.) Durchführung ph-meter vor der Bestimmung mit Pufferlösung (ph 7.0) kalibrieren 25.0 ml entkohlensäuertes Getränk in Becherglas mit Magnetrührstäbchen pipettieren ph Elektrode eintauchen und Magnetrührer einschalten Titration bis zum Äquivalenzpunkt (Wein: ph 7.0) mit 1/3-molarer NaOH Aus dem Laugenverbrauch die Gesamtsäure als Weinsäure (g/l) berechnen: 1.0 ml Lauge entspricht 1.0 g/l Gesamtsäure (als Weinsäure berechnet) Zusammensetzung der Gesamtsäure von Traubenweinen 7,0 Weinsäure: ca. 1-6 g/l Äpfelsäure: ca. 1-8 g/l Milchsäure: ca g/l Essigsäure: ca g/l Bernsteinsäure: ca g/l Gluconsäure: ca g/l Vinoquant Titrator zur vollautomatischen Gesamtsäurebestimmung ph-meter

44 Bestimmung der flüchtigen Säure Die Summe der bei der Destillation von Most oder Wein übergehenden Säuren bezeichnet man als flüchtige Säure. Sie wird bei der alkoholischen Gärung in kleinen Mengen gebildet und besteht v.a. aus Essigsäure. Gehalt: normalerweise g/l; sollte 0.8 g/l nicht überschreiten. Falls flüchtige Säure > 1.2 g/l: Verderbsindikator (Essigsäurebakterien); ausserdem Bildung von Fehlaromen möglich (z.b. Essigsäureethylester -> UHU -Ton) Schweflige Säure geht bei der Wasserdampfdestillation ebenfalls mit über und muss bei genauen Bestimmungen von der ermittelten flüchtigen Säure subtrahiert werden. Kohlensäure: vor der Wasserdampfdestillation entfernen. Durchführung Zu untersuchende Flüssigkeit im Wasserstrahlvakuum entgasen und 5.0 ml in den Destillierkolben pipettieren Im Wasserdampfstrom ca. 60 ml in die Vorlage destillieren Destillat bis zum beginnenden Sieden erhitzen, abkühlen, mit einigen Tropfen Phenolphthalein versetzen und mit 0.01 N NaOH bis zur schwachen Rosafärbung titrieren Berechnung Verbrauchte ml 0.01 N NaOH x 0.12 = flüchtige Säure in g/l Beispiel: NaOH-Verbrauch 3.5 ml ~ 0.42 g/l flüchtige Säure

46 Bestimmung der organischen Säuren. Verfolgung des BSAs Organische Säuren im Most: Vor allem Wein- und Äpfelsäure; keine Milchsäure! Organische Säuren im Wein: Neben Wein- und Äpfelsäure können -als Produkte der Gärung sowie des biologischen Säureabbaus (BSA)- zusätzlich Milchsäure, Bernsteinsäure und geringe Mengen an Essigsäure vorkommen (neben Kohlensäure). Nachweis des biologischen Säureabbaus (BSA) Nach der alkoholischen Gärung enthalten Weine i.a. 3-8 g/l Äpfelsäure. Im Verlauf des BSAs wird Äpfelsäure (= Dicarbonsäure) durch Milchsäurebakterien in Milchsäure (Monocarbonsäure) umgewandelt -> Verminderung der Gesamtsäure und Erhöhung des ph-werts des Weins Der biologische Säureabbau kann durch oenologische Verfahren gestoppt werden, sobald die gewünschte Gesamtsäure erreicht ist, um einem Säuremangel der Weine entgegenzuwirken Zur Verfolgung des biologischen Säureabbaus hat die Bestimmung der Äpfelund Milchsäure wesentliche Bedeutung Möglichkeiten zur Bestimmung der verschiedenen Säuren des Weins Verhältnis Äpfelsäure/Milchsäure: semiquantitativ mittels DC quantitative Bestimmung: enzymatisch-photometrisch oder mittels HPLC Weinsäure, Äpfelsäure und Milchsäure (v.l.n.r.)

47 Dünnschichtchromatographische Bestimmung des Verhältnisses Äpfelsäure /Milchsäure Das Verhältnis Äpfelsäure zu Milchsäure gibt Hinweise auf den Fortschritt des biologischen Säureabbaus (BSA) im Wein (-> Umwandlung von Malat in Lactat) Prinzip Freisetzung der im Wein vorhandenen Säuen mittels Ionenaustauscher und anschliessende DC-Trennung DC-Trennung Fliessmittel: 2 g/l Bromphenolblau in Methanol/ 1-Propanol/H 2 O (38/38/24) Stationäre Phase: mit Cellulose beschichtete Aluminium oder Kunststoff-Folie (z.b. MN 300) Die Säureflecken sind bereits während der Entwicklung gelb auf blauem Hintergrund sichtbar R f -Werte: Milchsäure > Äpfelsäure > Weinsäure MS ÄS WS Auswertung: Weine, bei denen der Säureabbau noch nicht stattgefunden hat, weisen einen starken Äpfelsäurefleck und einen schwachen Milchsäurefleck auf (s. Bahn 2). Nach dem BSA fehlt der Äpfelsäurefleck, während derjenige der Milchsäure stark ausgeprägt erscheint (vgl. Bahn 4) 1: Gemisch aus Wein- (WS), Äpfel- (ÄS) und Milchsäure (MS) 2: Wein vor (bzw. ohne) BSA 3: Wein mitten im BSA 4: Wein nach dem BSA

48 Enzymatische Bestimmung der organischen Säuren Die enzymatische Bestimmung der organischen Säuren erfolgt prinzipiell ähnlich wie die Bestimmung der Zucker oder des Alkohols (d.h. NADH-Messung; UV-Test) Enzymatische Bestimmung der Äpfelsäure L-Malat wird durch das Enzym L-Malat- Dehydrogenase (L-MDH) durch NAD + zu Oxalacetat oxidiert Verschiebung des Gleichgewichts dieser Reaktion auf die Seite der Endprodukte durch Umsetzung des gebildeten Oxalacetats mit L-Glutamat in Gegenwart des Enzyms Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) zu L-Aspartat und -Ketoglutarat Photometrische Messung der Extinktionszunahme bei = 340 nm Die gebildete NADH-Menge ist der ursprünglich vorhandenen L-Malat-Menge äquivalent

49 Photometrische Bestimmung der organischen Säuren Neben der enzymatischen Bestimmung der organischen Säuren gibt es die Möglichkeit, diese Säuren mit Hilfe spezifischer chemischer Reaktionen zu farbigen Verbindungen umzusetzten, deren Intensität (bzw. Extinktion) im Photometer bestimmt wird. Photometrische Messverfahren: Farbige Lösungen absorbieren Licht bestimmter Wellenlänge. Die Abnahme der Lichtintensität (= Extinktion) kann sehr genau gemessen werden und ist ein Maß für die Konzentration der Messlösung. Zur Aufstellung einer Kalibrierkurve stellt man aus einer Lösung bekannter Konzentration (Stammlösung) Verdünnungen her und misst nach Umsetzung mit dem Farbreagenz deren Extinktion. Weinsäure bildet mit Ammoniumvanadat einen orangefarbenen Komplex; Messung der Extinktion bei 530 nm Milchsäure wird nach Abtrennung an einer Anionenaustauscher-Säule mit Cersulfat decarboxyliert und oxidiert. Der entstehende Acetaldehyd wird nach Reaktion mit Nitroprussidnatrium und Piperidin bei 570 nm bebestimmt Äpfelsäure reagiert nach Abtrennung an einer Anionentauscher-Säule mit Chromotropsäure und konz. Schwfelsäure zu einer gelb gefärbten Verbindung (in Anwesenheit von Milch- bzw. Weinsäure: gelbviolett). Photometrische Messung bei 420 nm Bestimmung der Äpfelsäure

51 Gesamte und freie schweflige Säure Einer der wichtigsten dem Wein zugesetzten Inhaltsstoffe ist SO 2, welches im Endprodukt als freie schweflige Säure oder gebunden (v.a. an Acetaldehyd) vorliegt. Vom organoleptischen Standpunkt ist es erwünscht, dass Wein freie schweflige Säure enthält, damit Acetaldehyd vollständig gebunden wird. SO 2 dient ausserdem zur Hemmung von Mikroorganismen (z.b. Essigsäurebakterien) und hat reduzierende Wirkung auf verschiedene Weininhaltsstoffe, wodurch geschmacklich nachteilige Veränderungen verhindert werden. Zusätzlich wird die enzymatische Oxidation von Polyphenolen vermieden. Die antimikrobiellen Eigenschaften sind v.a. auf das freie SO 2 zurückzuführen, während das gebundene SO 2 praktisch keine derartige Aktivität aufweist. Zum Abschluss der alkoholischen Gärung müssen die Gehalte an freier und gesamter schwefliger Säure genügend niedrig sein (< 10 mg/l freies SO 2 ; < 80 mg/l gesamtes SO 2 ), um den spontanen biologischen Säureabbau nicht zu verzögern. Sobald dieser beendet ist, wird dem Wein SO 2 zugesetzt, um die Entwicklung von Mikroorganismen zu unterbinden, die Bildung unerwünschter Verbindungen zu verhindern und der Oxidation des Weins vorzubeugen. Weisswein enthält normalerweise mehr schweflige Säure als Rotwein. Deklarationspflicht ( enthält Sulfit ) & Höchstmengenregelung für schweflige Säure Es existiert eine Reihe von Verfahren zur Bestimmung der freien und gesamten schwefligen Säure (z.t. gebrauchsfertige Reagenzien- und Gerätekombinationen). Sie basieren meist auf den reduzierenden Eigenschaften von SO 2 (Iodometrie).

52 Gesetzlich zulässige Höchstmengen an Gesamt-Sulfit in Wein (2010) 1 % Dissoziationsformen von SO 2 in Abhängigkeit vom ph-wert der Lösung schraffiert: im Wein vorherrschende Verhältnisse je niedriger der ph-wert, desto wirkungsvoller SO 2

53 Iodometrische Bestimmung der freien schwefligen Säure Prinzip: Iodlösung wird von schwefliger Säure zu farblosem Iodid reduziert, welches mit Stärke keine blaue Einschlussverbindung mehr bildet. Die Bestimmung beruht darauf, dass Wein neben der schwefligen Säure nahezu keine anderen mit Iod reagierenden Substanzen enthält (Ausnahme: ggf. Ascorbinsäure u.a. Reduktone; s.u.) Durchführung: Trockenen Weisswein (50.0 ml) in Titrationsgefäß pipettieren Stärkelösung (2 ml) zugeben und mit 25 %-iger Schwefelsäure (10 ml) ansäuern. Keinesfalls kräftig schütteln, da sonst SO 2 -Verluste! Sofort mit 1/128 mol/l Iodid-Iodatlösung bis zur ca. 10 Sekunden andauernden Blaufärbung titrieren Bestimmung bei Zimmertemperatur (20 C) und schnell durchführen! Das Gleichgewicht zwischen freier und gebundener schwefliger Säure ist temperaturabhängig -> Bei niedriger Temperatur liegt weniger, bei höherer Temperatur mehr schweflige Säure vor. Maßgeblich ist der SO 2 -Gehalt bei 20 C! Bei stark gefärbten Rotweinen: Anstelle der Stärkelösung (Indikator) den Äquivalenzpunkt elektrometrisch (Pt-Elektrode) ermitteln Berechnung: Verbrauchte 1/128 M Iodid-Iodat-lösung x 10 = freies SO 2 (mg/ml) Achtung: Ascorbinsäure und andere Reduktone reagieren ebenfalls mit Iod und täuschen einen höheren SO 2 -Gehalt vor. Bei Anwesenheit von Ascorbinsäure freies SO 2 durch Zugabe von Glyoxal binden. Bei anschliessender Titration mit Iod-Lösung werden nur Ascorbinsäure und andere Reduktone erfasst; diesen Wert subtrahieren.

54 Iodometrische Bestimmung der gesamten schwefligen Säure Prinzip: Zur Bestimmung muss die gebundene schweflige Säure freigesetzt werden, entweder durch Zugabe von Lauge (Direktverfahren; liefert nur orientierende Werte) oder in der Hitze durch Destillation und anschließende iodometrische Bestimmung) (Referenzmethode). Daneben ist auch eine enzymatische Bestimmung mithilfe der Sulfitoxidase möglich (NADH-Messung). Direktverfahren mit Lauge Ähnlich wie Bestimmung der freien schwefligen Säure, nur wird hier zunächst die gebundene schweflige Säure durch alkalisieren mit NaOH (ph 12) freigesetzt. Destillationsverfahren (Methode nach Rebelein) Das SO 2 nach Zusatz von Methanol und H 2 SO 4 aus der Untersuchungslösung in ein alkalisches Oxidationsgemisch (Kaliumiodat) überdestillieren Der auf Zimmertemperatur abgekühlten Flüssigkeit Stärkelösung zufügen und mit Schwefelsäure ansäuern Das überschüssige Oxidationsmittel mit Natriumthiosulfat-Maßlösung zurücktitrieren (-> die zunächst tiefblaue Farbe der Lösung verschwindet) SO 2 -Gehalt direkt an der Bürette ablesen (in mg/l) SO I 2 + H 2 O SO I H + Apparatur nach Rebelein zur Bestimmung der gesamten schwefligen Säure

55 Semiquantitative Bestimmung der schwefligen Säure mit Teststäbchen Freies SO 2 Zur Aufhellung des Rotweins mit Aktivkohlepapier filtrieren Gesamt - SO 2 ph-wert überprüfen (ph 12)

57 Bestimmung der Asche (Mineralstoffe) Unter Asche versteht man die Gesamtheit der nach Verbrennung des Abdampfrückstandes zurückbleibenden Mineralstoffe des Getränks. Die Verbrennung ist so durchzuführen, dass die Kationen (ausser Ammonium) erhalten bleiben. Übliche Aschegehalte in Wein: g/l. Hauptbestandteil der Asche ist Kalium (ca. 50%); daneben Magnesium und Natrium Während der Gärung sinkt der Aschegehalt aufgrund des Mineralstoffbedarfs der Hefe sowie durch Ausfall von Weinstein. Der Aschegehalt kann auch durch Kellerbehandlungsmittel oder Ionenaustauscherbehandlung beeinflusst werden. Bestimmung: Schalenmethode (Referenzverfahren) Platinschale ausglühen und (nach dem Erkalten im Exsikkator) auf 0.1 mg genau wiegen 25.0 ml des Getränks in die Platinschale geben, mittels Oberflächenverdampfer eindampfen, über der Bunsenbrennerflamme langsam verkohlen und dann im Muffelofen bei 525 C ca. 6-8 h veraschen Nach vollständiger Veraschung: Platinschale im Exsikkator erkalten lassen und anschliessend auf 0.1 mg genau zurückwiegen Berechnung: Asche (g/l) = 40 x (Masse der Schale nach der Veraschung Masse der Schale vor der Veraschung)

59 Kellerbehandlungs- und Konservierungsmittel Unterschiedliche Produkte und Verfahren sind sind -je nach Land (z.b. D, A, CH, F)- zugelassen, reglementiert (d.h., zulässige Höchstmengen) oder ganz verboten. Prüfung auf Weinsteinstabilität; ggf. Zusatz von Metaweinsäure (max. 100 mg/l) zur Verhinderung der Weinstein-Ausfällung während der Lagerung des Weins in Flaschen Ascorbinsäure (bis zu 250 mg/l) als Antioxidationsmittel Bentonitbedarf (Achtung: bei Überdosierung können Na +,Ca ++ in den Wein gelangen) Gelatinebedarf (Hinweis: üblicherweise aus Schweinen gewonnen -> nicht kosher) Eiweiß bzw. Milchproteine: potentielle Allergene (-> Deklaration falls > 0.5 ppm) Bedarf an Kaliumhexacyanoferrat(II) (gelbes Blutlaugensalz) zur Entferung von Eisen- und Kupferionen im Wein ( Blauschönung ). Bei Überdosierung: toxisch Nicht zugelassene Kellerbehandlungs- und Konservierungsmittel, z.b. Natriumazid oder Sorbinsäure (gegen Hefen) Metaweinsäure Gelatine Kaliumhexacyanoferrat Bentonit Ascorbinsäure

60 Qualitätsmindernde Substanzen im Wein Beispiele Böcksergeschmack : Fehlgeschmack, Geruch nach faulen Eiern (Reaktion der Säure des Weins mit Eisen -> Bildung von Wasserstoff; Reaktion mit Schwefel -> Schwefelwasserstoff) zu hoher Gehalt an Ethylacetat (> 200 mg/l) ( UHU -Ton) mikrobieller Abbau von Glycerol zu 1,3 Propandiol Hydroxymethylfurfural (HMF) beim Erhitzen fructosehaltiger Weine biogene Amine (z.b. Histamin durch Decarboxylierung von Histidin durch bestimmte Milchsäurebakterien) Acetaldehyd (Zwischenprodukt der alkoholischen Gärung) hoher Diacetylgehalt 2,4,6 Trichloranisol (2,4,6-TCA): muffiger Korkton

61 Abschliessende Bemerkungen Die chemische Zusammensetzung von Weinen kann je nach Rebsorte, Herkunft, Methoden der Weinzubereitung und Tradition stark variieren Gewisse oenologische Verfahren, die in manchen Ländern zulässig sind, können in anderen reglementiert oder verboten sein (z.b. Anreicherung mit Saccharose, Säurezusatz, chemische Entsäuerung des Weins etc.) Nachweis eines unerlaubten Zusatzes von Wasser, Alkohol, Glycerol: schwierig! Nachweis von synthetischem Alkohol: über 12 C/ 14 C -Isotopenverhältnis Alkohol aus Zuckerung: ggf. über Isotopenverhältnisse ( 1 H/ 2 H; 16 O/ 18 O; 12 C/ 13 C) Sensorik: nicht vernachlässigen! Beurteilung mit den menschlichen Sinnen: Geruch, Geschmack, Aussehen Erkennung von Weinfehlern, - krankheiten oder - mängeln (allerdings viel Übung und Erfahrung erforderlich!) Die sensorische Prüfung (Degustation) spielt eine wichtige Rolle für den Analytiker - z.b. Bitterkeit des Weins -> Hinweis auf Anwesenheit von Schwermetallen - Korkgeschmack -> Prüfung auf 2,4,6-Trichloranisol

62 Literatur