SO2-MANAGEMENT: BESONDERHEITEN UND GEZIELTE MAßNAHMEN WÄHREND DER WEINBEREITUNG

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1 SO2-MANAGEMENT: BESONDERHEITEN UND GEZIELTE MAßNAHMEN WÄHREND DER WEINBEREITUNG Prof. Dr. Manfred Großmann Hochschule Geisenheim University Institut für Mikrobiologie und Biochemie 1

2 SO 2 /schweflige Säure: ein Alleskönner und trotzdem ein Problem? 2

3 Schweflige Säure ein Alleskönner (?) Gründe: Antioxidationsmittel Schutz vor Bräunungsreaktionen Schutz vor Bräunungsreaktionen Konservierungsmittel Schutz vor mikrobiellem Befall Bindemittel für Acetaldehyd, Pyruvat, 2-Ketoglutarat Schutz vor Oxidationsnoten 3

4 Komplexität der Weinbereitung Traubengüte Fäulnis Sauerstoff Mostsäure, ph-wert Phenolische Noten Hefeverfügbare Nährstoffe Böckser Gärhefen Flüchtige Säure SO 2 Lagerfähigkeit Problem: (Fast) alles hängt miteinander zusammen! 4

5 Komplexität der Weinbereitung Traubengüte Fäulnis Sauerstoff Mostsäure, ph-wert Phenolische Noten Hefeverfügbare Nährstoffe Böckser Gärhefen Flüchtige Säure SO 2 Lagerfähigkeit Problem: Bedarf, Gesetz und Gesundheit 5

6 Komplexität der Weinbereitung Traubengüte Fäulnis Sauerstoff Flüchtige Säure Mostsäure, ph-wert Phenolische Noten SO 2 Lagerfähigkeit Hefeverfügbare Nährstoffe Böckser Gärhefen Zusatz-Problem: Alles hängt in einem kleinem Zeitfenster miteinander zusammen! 6

7 Zeit Weinbau Akohol. Gärung BSA MLF Entwicklung mikrobieller Weinschädlinge Folgejahr Zeitschiene Trauben- und Mostverarbeitung 7

8 Schwefel im Wein, Risiko und/oder Schutz für die Gesundheit des Konsumenten und Anwenders zu präzisieren: Schutz VOR SO 2 Schutz MIT SO 2 8

9 SO 2 /Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit? für den Anwender 9

10 SO 2 /Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit? für den Anwender: Verätzungen 10

11 Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe Bernhard Schandelmaier, Institut für Weinbau und Oenologie, DLR Rheinpfalz Der Deutsche Weinbau v Nr. 13 Seite

12 aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13,

13 aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13,

14 aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13,

15 SO 2 /Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit? (Wein)konsumenten: Schwefel, genauer SO 2 oder Salze der schwefligen Säure = zugelassenes Konservierungsmittel für Lebensmittel, die möglichst lange haltbar sein sollen Auch zugelassen für Bio-Lebensmittel und Kosmetika! 15

16 SO 2 /Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit? für den (Wein)konsumenten Höchstmengenbegrenzungen gesalzener Trockenfisch trockene weiße Gemüsesorten gefroren Trockenfrüchte Nüsse mit Schale (200 mg/kg) (400 mg/kg) (50 mg/kg) ( mg/kg) 16

17 SO 2 Grenzwerte: konventionelle Herstellung 17

18 SO 2 Grenzwerte: Bio-Wein 18

19 WHO-Richtlinie RDA = Recommended Daily Allowance = 0,7 mg SO 2 /kg Körpergewicht/Tag Normalerweise: schnelle Oxidation durch körpereigenes Enzym (Sulfitoxidase) zu Sulfat (relativ unbedenklich) ABER: Pseudo-allergische Anfälle möglich bei Asthma-Patienten und Personen mit genetisch bedingtem Defizit an Sulfitoxidase 19

20 Warnhinweis bei Wein enthält Sulfite / enthält Schwefeldioxid Kennzeichnung seit November 2005 (2003/89/E6) 20

21 Reaktionen mit SO 2 /schweflige Säure Was macht diese Verbindung zum All-rounder?? Oxidationsschutz Konservierungsmittel 21

22 Reaktionen mit SO 2 Sauerstoff Abfangen von Sauerstoff: Hemmung der Oxidation von Weininhaltsstoffen (Typizität) Hemmung der Vermehrung von Sauerstoff-bedürftigen Hefen (Kahmhefen Deckenbildung Fehltöne) Bakterien (Essigsäurebakterien Fehltöne) 22

23 Reaktionen mit SO 2 Organische Verbindungen Addition von Sulfit an Glycerinaldehyd Addukt kann nicht weiter verarbeitet werden Stop der Glycolyse Kein weiterer Energiegewinn Zelle stirbt 23

24 Zuckerabbau durch Glycolyse aus: Schlegel: Allg. Mikrobiologie 24

25 Reaktionen mit SO 2 Organische Verbindungen Reaktion mit ungesättigten Fettsäuren Zellmembran inaktiviert Reaktion mit Enzymen u. a. Tyrosinase u. Laccase inaktiviert 25

26 Frage: Welcher Stoff oder welche Stoffe hat/haben ähnlich umfassende Eigenschaften? Alles eine Frage des Redox-Potenzials!!!! 26

27 Redox-Paare und Redoxpotenzial abiweb.de 27

28 Regeln des Redox-Potentials 1.Je negativer das Redox-Potential desto stärker die reduzierende Wirkung des reduzierten Teils 2.Je positiver das Redox-Potential desto stärker die oxidierende Wirkung des oxidierten Teils 28

29 Weinausbau Problem: (zu) viele Redox-Systeme in Most und Wein?! (u. a. Phenole) Eventuell: zu viel Reduktivität vor/während d. Gärung Förderung der Entstehung von Böcksern Maß halten! Aber wie? 29

30 Die 2 Seiten phenolischer Verbindungen Positive Gesundheitsaspekte Hemmung der Fettoxidationen Bildung von Bräunungsprodukten in Anwesenheit von Sauerstoff Abgefangener Sauerstoff kann nicht mehr andere (flüchtige) Weininhaltsstoffe oxidieren Oxidierte phenolische Verbindungen tragen zu den Attributen bitter, adstringent bei 30

31 Schonung der phenolischen Verbindungen durch Zusatz von SO 2 Ascorbinsäure Bitte aufpassen: Ausreichender SO 2 -Gehalt notwendig, wenn Ascorbinsäure eingesetzt wird (Reduktone beachten!!) 31

32 SO 2 / Ascorbinsäure Frage: Wieso freie SO 2 bei Verwendung von Ascorbinsäure notwendig? Antwort: Bei Aktivität von Ascorbinsäure entsteht H 2 O 2 (Peroxid = Oxidationsmittel) Unbedingt abfangen, ansonsten Oxidation wertgebender Inhaltsstoffe (Aromen) Abfangen geht (fast) nur durch SO 2!! 32

33 SO 2 -Toleranz Altbekannt: Saccharomyces-Hefen werden durch SO 2 weniger gehemmt als Nicht-Saccharomyces-Hefen Neu: Toleranz beruht auf genetischen Effekten. Eine Vielzahl von Enzymen werden in SO 2 -tolerierenden Saccharomyces- Hefen in deutlich stärkerem Maße gebildet. (Fettsynthese, SO 2 -Metabolismus und Ausschleusung) (Nadai et al. 2016) Problem: steigende SO 2 -Toleranz von Brettanomyces-Hefen in Australien und Frankreich festgestellt. gemeinsames Projekt der Universität Bordeaux, Australian Wine Research Institute und der Hochschule Geisenheim (BAG- Alliance)

34 Versuche zur Reduzierung oder Ersatz der Mostschwefelung Mischung aus oenologischen Tanninen und Lysozym Höherer Estergehalt in Tannin-Varianten Nach einem Jahr Lagerung: Tannin-Weine zeigten immer noch höhere Ester- Konzentrationen im Vergleich zur SO 2 -Variante (Sonni et al. 2011) VORSICHT: Nur analytische Ergebnisse, keine Verkostung!! 34

35 Reduktive Kraft der Mikroorganismen bekannt: reduktive Kraft der Hefe sur lie -Verfahren neu : reduktive Kraft von Oenococcus oeni! nach Malolaktischer Fermentation (MLF) (Su et al. 2015) ABER: Lagerung auf der Hefe FÖRDERT BSA/MLF!!! 35

36 SO 2 /schweflige Säure bleibt ein Alleskönner, ABER bewusst und in Maßen nutzen KEIN viel hilft viel!! 36

37 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit steigende Maische-/Most-Schwefelungen Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 37

38 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 38

39 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben 39

40 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 40

41 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte Problem bei steigenden ph-werten: Bestimmung der freien SO 2 vermittelt eine trügerische Sicherheit! Warum?? 41

42 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte Nur die molekulare SO 2 = ungeladene SO 2 kann in Zellen eindringen und Mikroorganismen hemmen! 42

43 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte Anteil der molekularen SO 2 SINKT!! 43

44 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte Divol, du Toit, Duckitt (2012) 44

45 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte 45

46 Auswirkungen zu starker Maische- und Mostschwefelungen Schwefelfresser (Bildung von Acetaldehyd u. a.) Böckser = reduktive Note (Bildung von H 2 S u. Mercaptanen) 46

47 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Most-pH-Werte Berechnungsformel: Divol, du Toit, Duckitt (2012) 47

48 Mostsäuerung = Möglichkeit der SO 2 -Einsparung! Hintergrund: wirksame, freie SO 2 ph-wert 4,0 3,0 Wenn für den Jahrgang zugelassen: Max. 1,5 g/l (berechnet als Weinsäure) senkt ph-wert um max. 0,3 Einheiten ab (Vorversuche!!) i. d. R. nutzbar Weinsäure 1,5 g/l Äpfelsäure 1,4 g/l (BSA/MLF Gefährdung!) Milchsäure 2,2 g/l 48

49 Most-Säuerung mehr als nur Säureharmonisierung Vorteile der ph-wertabsenkung tieferer ph: schwierigeres Umfeld für Milchsäurebakterien und Essigsäurebakterien tieferer ph: wirksamere SO 2 gegenüber unerwünschter wilden Hefen und Bakterien 49

50 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen Sulfit-bildende Hefen (N.-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 50

51 Sulfit-Produktion durch kommerzielle Weinhefen 51

52 Sulfitbildung in Abhängigkeit von der Rebsorte 52

53 Einfluss von Thiaminzugabe auf die Bildung bestimmter Hefemetabolite Ethanal Brenztraubensäure Ketoglutarsäure Sonstige SO 2 - bindende Stoffe als mg/l SO 2 SO 2 gesamt bei 50 mg/l SO 2 frei (berechn.) mg/l mg/l mg/l mg/l mit Thiamin vergoren ohne Thiamin vergoren nach Würdig (1981) 53

54 Wirkung von Gärhilfsstoffen auf SO 2 -bindende Hefemetabolite 54

55 Effekte der Mostklärung Positiv Negativ - Verminderung von Hemmstoffen der alk. Gärung - Verminderung negativer Geruchs- und Geschmacks - Verminderung von hefenotwendigen Nährstoffen, insbesondere Thiamin!! 55

56 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Bildungsmenge abhängig von Genetik des Hefestammes und der Zusammensetzung des Mostes und der daraus folgenden Gäraktivität (Abrahamson, 1995) bei Saccharomyces-Hefen: mg/l! geprüft bei kommerziellen Hefeprodukten!! Risikofaktor bei Spontangärungen!!! 56

57 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffen Risiko bei Spontangärungen/schleppenden Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 57

58 Höhere SO 2 -Toleranz in Sacch. cer.-hefen (im Vergleich zu wilden Hefen (Nicht-Sacch.-Hefen)) Möglichkeiten: Oxidation von SO 2 Reduktion von SO 2 Produktion von Acetaldehyd Sulfitolyse (Divol et al., 2012) Wichtig: UNTERSCHIEDLICHKEIT der Hefestämme! 58

59 Höhere SO 2 -Toleranz in Sacch. cer.-hefen (im Vergleich zu wilden Hefen (Nicht-Sacch.-Hefen)) Möglichkeiten: Oxidation von SO 2 Reduktion von SO 2 Produktion von Acetaldehyd Sulfitolyse (Divol et al., 2012) 59

60 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben 60

61 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs SO 2 -bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit steigende Maische-/Most-Schwefelungen Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen Hefeeigene Bildung SO 2 -bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität 61

62 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs steigende Wein-pH-Werte WEINsäuerung als Möglichkeit der SO 2 -Einsparung!!!!! Hintergrund: wirksame freie SO 2 ph-wert 4,0 3,0 Wenn für den Jahrgang zugelassen: max. 2,5 g/l (berechnet als Weinsäure) 62

63 Überblick: SO 2 -bindende Stoffe Durch Mikroorganismen bedingte Herkunft: Fäulnis/Edelfäule im Weinberg Alkoholische Gärung Malolaktische Fermentation/ Biologischer Säureabbau Weinlagerung 63

64 Einsparung von SO 2 durch: Biologischer Säureabbau / Malolaktische Fermentation (BSA) (MLF) Reduzierung von Acetaldehyd zu Ethanol und Pyruvat zur Milchsäure Wenn die Rebsorte / der Weinstil es erlauben!! 64

65 Gehalt an gebundener SO 2 in Abhängigkeit der Lagerzeit

66 Herkünfte des SO 2 -Bedarfs Zusatzproblem: Schwachstellen addieren sich! Manchmal ist mehr als 2!!! 66

67 Bedeutung der Entstehungsorte von SO 2 - Bindungspartnern Relative Höhe der Auswirkung 67

68 Additive Effekte bei der Entstehung von SO 2 -Bindungspartnern Szenario 1: Infizierte Trauben Keltergerät Herkünfte des SO 2 -Konsums Mostbehandlung Versäumnis der Zugabe von Gärhilfsstoffen Szenario 2: Zunahme der Menge an SO 2 -Bindungspartnern 68

69 Maßnahmen zur Einschränkung des SO 2 -Bedarfs (gesundes) Lesegut kurze und schnelle Wege der Traubenanlieferung und Verarbeitung Ganztraubenpressung SO 2 -Einsatz (Maische, Most) rasche Angärung Verzicht auf Spontangärung Nutzung gärkräftiger Reinzuchthefen bewusster Einsatz von Gärhilfsstoffen (Thiamin, aber nicht nur!) moderate Gärtemperatur BSA/MLF?? Wirksam, aber es kommt auf den Weintyp an!! sinnvolles SO 2 -Management, auch im Jungwein Vermeidung der Entwicklung von wilden Hefen und Bakterien 69

70 Sinn und Zweck der Gärhilfsstoffe Verbesserung der Gärleistung Verbesserung der Stress-Toleranz Verbesserung der Aromenbildung (Gärbukett, Fehltöne ) Verminderung der SO2 bindender Stoffe Problem: Wann muss was und wieviel zugesetzt werden? 70

71 POSITIVE AUSWIRKUNGEN EINES KONSEQUENTEN SO2-MANAGEMENTS VON MOSTEN UND WEINEN keine Notwendigkeit für Ausnahmeregelung hinsichtlich SO 2 -Grenzen kein Imageverlust für den einzelnen Weinhersteller und die Weinbranche insgesamt keine Erklärungsnöte beim Kundengespräch, insb. bei Bio-Weinen 71

72 Preis: 16,90 72

73 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bitte Fragen stellen 73