Chemie & Mikrobiologie des Weines Teil 4

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1 Chemie & Mikrobiologie des Weines Teil 4 HR Dr. Reinhard EDER Höhere Bundeslehranstalt und Bundesamt für Wein- und Obstbau Wiener Straße 74, 3400 Klosterneuburg Tel / Reinhard.Eder@weinobst.at PRIMÄRE GÄRPRODUKTE Alkohol (Ethanol): theoretisch 51,1 %, praktisch ca. 48 % üblicherweise: KMW * 0,67-0,72 (0,71) 17 g/l Zucker ergeben ca. 1 %vol (7,89 g/l) max. Alkoholbildung durch Hefen: %vol, Während der Gärung: Verluste (Verdunstung ), Rotweine: 0.5 bis 1 %vol Weißwein: vernachlässigbar ca vol % vorhandener Alkohol = effektiver Alkohol (Analyse) potentieller Alkohol (%vol)= red. Zucker (g/l) 1 :17 Angabe des vorhandenen Alkohols auf Etikette verpflichtend (auf 0,5 %vol genau), WG 1999 Mindestwerte: TW 8,5 %vol LW, QW 9,0 %vol PW 5,0 %vol Maximalwerte: Kabinett 13,0 %vol angereicherte weiß TW 12,0 %vol angereicherte rot TW 12,5 %vol Analytische Bestimmung des Gehaltes an vorhandenem Alkohol: 1) Destillativ und Bestimmung des Alkoholgehaltes im Destillat (Spindel, Biegeschwinger ) 100 ml Wein+Siedesteinchen+ Antischaummittel überdestillieren, Destillat auf 100 ml auffüllen => Dichtemessung (-Tabelle) auch für EXTRAKTBESTIMMUNG (Summe gelöster Trockensubstanz im Wein) ohne Schaummittel 2) Destillativ und chemisch mittels Kaliumdichromat (Rebeleinmethode) 1 ml Wein in salpetersaure Kaliumdichromatlösung übertitrieren, Kaliumdichromat oxidiert Alkohol Essigsäure, dabei wird ein Teil des Cr6+ zu Cr 3+ reduziert, Vorlage mit Wasser verdünnen, restliches Cr 6+ mit Jodid in äquivalente Menge Jod umwandeln, Jod wird exakt mit Natriumthiosulfat zurücktitriert Verbrauch Thiosulfat ist verkehrt proportional zu Alkoholgehalt. Relativ einfach aber chem. Know How erforderlich, gefährlich (Salpetersäure bei falscher Durchführung, Bildung von Joddämpfen und nitrosen Gasen)

2 3) Siedepunktsverringerung mittels Ebulliskop nach Malligand Wasser bis zum ersten Ring einfüllen und erhitzen bis konstante Temp.= Siedetemperatur vom Wasser bei herrschendem Luftdruck Wein bis zum zweiten Ring einfüllen und erhitzen bis konstante Temp. = Siedetemperatur vom Wein, umso niedriger umso höher der Alkoholgehalt Einfach, nur für trockene Wein, Geräte auf Richtigkeit prüfen!! 4) FT-IR 5) Schnelldestillation und Bestimmung der Dichte mittels hydrostatischer Waage (Prinzip Ghibertini) Schnelle Destillation (ca. 5min), automatische Dichtebestimmung (OIV anerkannte Methode) EXTRAKTGEHALT=GEHALT LÖSLICHER TROCKENSUBSTANZ Bestimmung: 1) Gravimetrisch, definierte Menge Wein in Schale geben, dann in Wasserbad und Trockenschrank bei 105 C eindampfen 2) Berechneter Extrakt nach Tabarié Dichte Extrakt = (Dichte Wein + 1) Dichte Alkohol 3) Berechneter Extrakt nach Krauss Extrakt (g/l) =1,19 * c + 1,43 * b +3 Alkohol (g/l) =2,907 *c 2,865 *b b = Dichtewert des Weines in Oechsle c = Refraktometerwert des Weines in Oechsle abgeleitete Größen: Zuckerfreier Extrakt zfe = Extrakt Gehalt red. Zucker Extraktrest (ER) = zfe (titr. Säuren - flü. Säure * 1,25) RÜCKRECHNUNG AUF DAS URSPRÜNGLICHE MOSTGEWICHT ENTSCHEIDEND FÜR EINSTUFUNG DER WEINE: KMW = ALK (vol%) * 1,2 + Extrakt (g/l) * 0,07 + 2,5

3 RESTZUCKERGEHALT=GEHALT = REDUZIERENDER ZUCKER Bei alkoholischer Gärung wird nicht immer der gesamte Zucker abgebaut es kann Restzucker verbleiben bzw. nach Gärung durch Most oder Konzentratzugabe (SÜSSUNG) wieder etwas Zucker zugegeben werden. Angabe des Restzuckergehaltes auf Etikette in Österreich verpflichtend: trocken: < 4 g/l oder titr.säure (g/l) + 2 (max. 9 g/l) halbtrocken: max. 12 g/l, lieblich: < 45 g/l süß > 45 g/l ÄNDERUNG AB 2010: RESTZUCKERGEHALT=SUMME GLUCOSE + FRUCTOSE Reduzierende Zucker: unspezifische Methode Störungen, andere reduzierende Substanzen miterfasst (Phenole u.a.), bei Ww: ca. 1 g/l, bei Rw ca. 1,5 g/l Methode wird umgenannt => reduzierende Substanzen (keine amtliche Methode mehr, EU, OIV) Zuckeranalyse künftig: Glucose + Fructose Offizielle Methoden: enzymatisch (direkt oder ph-differenzmethode) Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC, > 10g/l) Inoffizielle Methode: FTIR BESTIMMUNGSMETHODEN DES RESTZUCKERGEHALTES 1) Chemisch mittels Kupfersulfat (nach Fehling -Rebeleinmethode) 2 ml Wein mit Kupfer(2+)sulfat+Natronlauge+Seignettesalzlösung 30 sek sieden,

4 Zucker reduziert Cu2+ zu Cu+ abkühlen, restliches Cu2+ wandelt Jodid in Jod um Jod exakt mit Natriumthiosulfat titrieren Verbrauch Thiosulfat verkehrt proportional zum Zuckergehalt. Tw. muss Blindwert bestimmt werden Relativ einfach aber chem. Know How erforderlich Rotwein muss mit Aktivkohle entfärbt werden (15 ml Rotwein, 0,3 g Aktivkohle) Saccharose muss invertiert warden 2) Fourier Transformiertes Infrarotmessgerät (FT-IR, Wine Scan, Fa. Foss) Analyse vieler Parameter möglich Titr. Säure, Alkohol, red. Zucker, Glucose, Fructose, Saccharose, Weinsäure, Äpfelsäure, Milchsäure, flüchtige Säure, ph-wert, rel. Dichte, Glycerin 3) Schnelltest RQflex Analyse vieler Parameter möglich Glucose, Fructose, Saccharose 4) Zuckerbestimmung nach Luff-Schorl ähnlich wie Fehling, nur anstelle Seignettesalz wird Zitronensäure verwendet KONTROLLE DER ALK. GÄRUNG Zuckerabbau z.b mit Clinitest Tabletten, FT-IR Dichteabnahme (z.b. Handbiegeschwinger) Sensorisch: Abwesenheit von Fehlern H2S, flüchtige Säure Zuck er (g/l) Typische verzögerter Gärprofile Gärbeginn ideale Gärung Zeit (Tagen) schleppende, stockende Gärung MÖGLICHE URSACHEN VON GÄRPROBLEMEN Mangel an hefeverfügbaren Stickstoff (FAN<150 mg/l); oder Vitamin B1 (Thiamin), wegen Botryits, Hitze rasche Temperatursenkung > 4 C zu hohe Gärtemperatur > 37 C ( Versieden ) Überschuss an Zucker, Alkohol

5 inhibitierenden Substanzen (z.b. Fungizide), oder Killerfaktoren von Bakterien, Hefen.. Restzucker mit starkem Fruktoseüberhang (1:5-1:10), keine vergärbare Glucose mehr vorhanden, Hefeisomerase nicht mehr aktiv => fructophile Hefe Bakterieninfektion insbes. MSB (kompetitive Inhib) schlechtes Hefepräparat Vermehrung der Hefe unterbrochen, keine Sterolsynthese => Lüften Unterschreiten einer Mindesttemperatur Unterschiedlicher Nährstoffbedarf der Hefen Hefestämme zeigen hinsichtlich Nährstoffbedarf (hefeverwertbarer Stickstoff, Aminosäuren) Unterschiede Minimum - FAN: 150 mg/l Most, ca mg/l Aminosäuren Vitamine, P, Mg Genügsame, Durchschnittstypen und Verschwender Informationen der Hersteller bzw. Händler beachten UNTERSTÜTZUNG DER HEFEN Verfügbare Gärhilfsstoffe: - Stickstoff-Verbdg: (100 g/hl seit ) Diammoniumhydrogenphosphat; Ammoniumsulfat - Vitamin-Verbdg: (0,6 g/hl) Vitamin B1 = Thiamin - Hefezellwand-Präparate: (40 g/hl) Hefezellen ohne Zellinhalt - diverse Kombination aus den oben genannten Grundkomponenten Hinweis: Anwesenheit von inaktiven/inerten Hefen in manchen Kombinationen VERGÄRUNG DER ZUCKER Saccharomyces cerevisiae ist glucophil (Glucose wird mind. 3 Mal so schnell vergoren wie Fructose), Restzucker hpts. Fructose (schmeckt sehr süß) mögliche und häufige Ursache von Gärstockungen Authentizitätsparameter für öster. Kabinett- und Prädikatsweine (RZ nur durch Gärungsunterbrechung hergestellt)

6 Vergärungsgrad = effektive Alkohol/Gesamtalkohol Gesamtalkohol= effektive+ potentielle Alkohol potentielle Alkohol (%vol)= (Zucker-1)/17 ANALYSE DER RESTZUCKERZUSAMMENSETZUNG Beurteilungskriterium: Glucoseanteil in Abhängigkeit vom Vergärungsgrad (vorhandener Alkohol/Gesamtalkohol), sollte mit zunehmenden Vergärungsgrad abnehmen Zuckerrest mehr Fructose als Glucose. Weitgehende Vergärung (z.b. 90 % VG) Glucosenanteil = 10 % größerer Zuckerrest (z.b. 50 % VG) Glucosenanteil = % Methode: optische Drehung des polarisierten Lichtes Fructose = linksdrehend Berechnung: Glucose (g/l) = 0,625*RZ + 3,29 * OD Fructose (g/l) = 0,363 * RZ 3,6 * OD Bestimmung von Glucose-Fructose: enzymatische Testsets HPLC RQ-flex Schnelltest FT-IR FRUCTOPHILE HEFEN: Fructose wird zwar durch Hefen vergoren aber die meisten Stämme von Saccharomyces cerevisiae sind glucophil Es gibt auch fructophile Hefen: osmophile Hefen:Zygosaccharomyces rouxii Zygosaccharomyces bailii wilde Hefen Candida stellata Fructose wird gut vergoren,aber allgemeine Gärfähigkeit, ist gering und schleppend Einsatz als Reparaturhefen bei stockender Gärung, aber Bedingungen müssen optimal sein, hohe Beimpfungskeimzahl (50 g/hl), SO2 muss sehr niedrig sein, gemeinsame Beimpfung mit Sacch. Bayanus PRIMÄRE GÄRUNGSPRODUKTE Kohlendioxid (CO2): Theoretisch Bildung 48,9 % (ca. ½ des Zuckers geht als CO2 verloren): 1Mol Glucose (=180 g/l 18 KMW) 2 Mol CO2 (= 2x22,4 = 44,8 lt CO2 ), 1000 lt Behälter lt CO2 CO2: nicht toxisch, aber hohes spezifisches Gewicht, sinkt ab, verdrängt in Bodennähe den Sauerstoff (= Erstickungsgefahr) Gärgasunfälle (einige pro Jahr in Österreich). Wirkung von CO2 in der Atemluft: ab 3-4 % vol Atembeschwerden ab 10 % vol starke Atemnot ab 15 % vol kurzfristige Bewusstlosigkeit Ersticken Brennende Kerze erlischt bei ca. 10 %vol. CO 2 -Warngeräte vor Lese warten, CO2-Exhauster Gärröhrchen Gärröhrchen üblicherweise mit Wasser-Ethanol oder SO2-Lösung gefüllt

7 zur Vermeidung von Infektionen (Drosophila) CO 2 während Gärung muss aus Behälter entweichen, aber keine Infektionen in den Behälter hinein => Gärverschlüsse, Gärspund CO 2 Gehalte im Wein: In Weißweinen erwünscht, Frische-Fruchtigkeit, z.t. restliche Gärungskohlensäure bzw. Carbonisierung vor Füllung, Sättigung bei Normaldruck: g/l (920 ml CO 2 /l). In Rotweinen unerwünscht (unharmonisch-spitz), muss dh. entfernt werden (Holzfasslagerung, Stickstoffspülung) Das Kennzeichen von Schaumwein: muss beim Öffnen perlen.. Kohlensäureüberdruck > 3 bar Perlwein: Kohlensäureüberdruck < 2,5 bar Bestimmung des Druckes: (kalibrierte) Manometer (Aphrometer) Kohlendioxidbestimmung: Schüttelzylinder, Titration mit Carbo-Anhydrase SEKUNDÄRE GÄRUNGSPRODUKTE GLYZERIN: Propantriol, süßlicher Alkohol wichtig für Fülle, Körper, Struktur Unterscheidung: Mostglyzerin z.b. Botrytis cinerea (PW!) Gärungsglyzerin: Bildung aus Dihydroxyacetonphosphat ca. 10 % des Alkohol in g/l, ca g/l Authentizitäts Parameter Glyzerinfaktor: GF= Glyzerin*100/Alkohol (g/l) ~ 8-12 Bildung von höheren Glyzerinanteil: natürliche Hefen (Spontangärung), hohe SO2-Dosage, hohe Gärtemperatur + zuckerreiche Moste Analytik: Enzymatik, HPLC, GC Nachweis des Zusatzes von weinfremdem Glyzerin: GC-MS von Verunreinigungen: z.b cyclischen Diglyzeriden ETHANAL- ACETALDEHYD Durchschnittliche Gehalte: Q-Wein, Kabinett: mg/l ( 50 mg/l) Spätlesen mg/l ( 60 mg/l) Auslesen mg/l ( 78 mg/l) Ethanal ist der wichtigste SO2-Bindner im Wein stöchiometrische Reaktion 1 mmol Ethanal bindet 1 mmol Schwefeldioxid 44 mg/l binden 64 mg/l 1 mg/l Ethanal bindet 1,45 mg/l Schwefeldioxid z.b. 50 mg/l Ethanal => ca. 80 mg/l gebundenes SO2 Analytik: Enzymatik GC Am Anfang der Gärung relativ viel Ethanal im Most, mit fortschreitender Gärung nimmt Ethanal ab

8 Weine haben hohen Ethanalgehalt - wenn Gärung unterbrochen wurde (in Ö. Gärunterbrechung für RZ von Prädikatswein Pflicht, in D z.b. auch möglich mit Süßreserve) Weine haben hohen Ethanal Gehalt wenn sie langsam vergären, Hefe setzt sich ab, kann Ethanal nicht rückresorbieren PYRUVAT BRENZTRAUBENSÄURE: Endprodukt der Glykolyse, Bildung durch Pyruvatkinase aus Phosphoenolpyruvat Durchschnittliche Gehalte in Weinen: Q-Wein, Kabinett: mg/l ( 27 mg/l) Spätlesen mg/l ( 32 mg/l) Auslesen mg/l ( 64 mg/l) Pyruvat = bedeutsamer SO2-bindender Stoff im Wein 1 mmol Pyruvat bindet 1 mmol Schwefeldioxid 88 mg/l binden 64 mg/l 1 mg/l Pyruvat bindet 0,7 mg/l Schwefeldioxid z.b. 30 mg/l Pyruvat => ca. 21 mg/l gebundenes SO2 PYRUVAT BRENZTRAUBENSÄURE: Hohe Pyruvatgehalte: Anfang der Gärung

9 bei starker Gärintensität bei Thiaminmangel (Vitamin B1) (Coenzym der Pyruvatdecarboxylase z.b. Botrytisinfektion und Mosterwärmung) Zur Verringerung ist der Zusatz von 0,6 mg/l (60 mg/hl) Thiamin zum Most erlaubt (= 0,75 mg/l Thiaminchlorid). z.b. fauler Most vergoren: Pyruvat Ketoglutarsäure SO2 gesamt bei 50 mg/l freien SO2 ohne Thiamin: mit Thiamin: Analytik: Enzymatische Methoden, HPLC 2-KETOGLUTARSÄURE: Ketodicarbonsäure mit 5 C-Atomen, stammt aus Zitratzyklus, Decarboxylierung der Isozitronensäure Gehalt in Qualitätsweinen: mg/l Hohe Gehalte: Ende der Gärung starke Gärintensität Verringerung durch Thiamin-Zusatz möglich 2-Ketoglutarsäure ist SO2-bindende Substanz 1 mmol 2-KGS bindet 1 mmol Schwefeldioxid 156 mg/l binden 64 mg/l 1 mg/l 2-KGS bindet 0,4 mg/l Schwefeldioxid z.b. 50 mg/l 2-KGS => ca. 20 mg/l gebundenes SO 2 HÖHERE ALKOHOLE: Nebenprodukte des Aminosäurestoffwechsel, Bildung aus Pyruvat & Acetaldehyd Zunahme der Konz. im Verlauf der Gärung, höherwertige Moste => höhere Gehalt höhere Alk., Gehalt aller höherer Alk. im Wein ca. 400 mg/l, Hauptkomponenten 3-Methylbutanol ( mg/l)(isoamylalkohol) 2-Methylbutanol (20-80 mg/l) (Amylalkohol) 2-Methylpropanol (Summe ca. 70 % d.höh.alk) Phenylethanol (Rosenalkohol) Methionol (Aroma von 2 Rotweinsorten) In geringen Konz. wichtig für Aromafülle, wenn zu hohe Konz. => Fehlaromen, Kopfschmerzen, Kater ESTER Bildung aus Alkohol (hpts. Ethanol höh. Alkhole, Methanol) und Säure (Essigsäure, Fettsäuren) Fettsäureethylester (Fettsäure+Ethanol) Acetate (Essigsäure+höhere Alkohole), wenig beständig Art der Ester abhängig von Gärtemperatur Bei niedriger Gärtemperatur (< 20 C) Kurzkettige Ester hpt. Acetate mit kurzkettigen höheren Alkoholen, Ethylester z.b. Ethylacetat, Ethyllactat, Isoamylacetat, Amylacetat Aroma: fruchtig, Zitrus, Banane, exotische Früchte, Drops Bei höherer Gärtemperatur (>20 C) längerkettige Fettsäuren Butyl-, Pentyl, Octylester

10 Aroma: Brot, Nuss, Honig Im Zuge der Gärung werden hpts. Fettsäureethylester (Fettsäure + Ethanol) sowie ACETATE gebildet (höhere Alkohole und Essigsäure) Insbesondere Acetate sind verantwortlich für die Frische und Aromatik von Jungweinen Acetate riechen frisch, fruchtig z.b. Banana, Mango, Maracuja, Drops, Zitrus etc. Bildung der Acetate während der alkoholischen Gärung: Kühle Vergärung (15-18 C) kurzkettige Ester exotische Früchte, Banane, Marcuja, Zitrus, Drops - Ethyllactat, Isoamylalkohol instabiler, z.b. Ethylacetat, CH 2 O-CO-CH 3 I CH 2 I CH-CH 3 I CH 3 Isoamylacetat CH 2 O-CO-CH 3 I CH-CH 3 I CH 2 I CH 3 Amylacetat CH 3 -CH 2 -O-CO-CH 3 Ethylacetat CH 3 -CH 2 -O-CO-CHOH-CH 3 Ethyllactat Warme Vergärung (20-25 C) längerkettige Fettsäuren brotig, nussige Aromatik, Honignoten, stabiler Butyl-, Pentyl, Octylester CH 3 -[CH 2 ] 6 -CO-O-CH 2 -CH 3 Ethyloctanoat CH 3 -[CH 2 ] 8 -CO-O-CH 3 Methyldecanoat SÄUREN EIGENSCHAFTEN VON SÄUREN Dritt-wichtigste Komponenten im Most (Wasser, Zucker) viert-wichtigste im Wein (Wasser, Ethanol, Glyzerin). saure Geschmack: Protolyse in wässriger Lösung in Hydroniumion (H3O+) und Säurerestanion saurer ph-wert (ph-wert ist ein Maß für die Konzentration an H3O+) von Traubenmost und Wein ph-wert Weine: i.d.r. 3,0-3,7, sehr reife Rotweine um 4 wichtig für die biologische Stabilität (Auftreten von Mikroorganismen, Wirksamkeit von SO2)

11 Wirksamkeit von Bentonit Wirkung von Enzymen u.a. TITRIERBARE SÄUREN-TITRATIONSACIDITÄT Gehalt an H+ im Wein in (g/l, ), der von verschiedenen Säuren (Weinsäure, Äpfelsäure, Milchsäure ) stammt. berechnet als Weinsäure (g/l) ÄM = 75 (Rest) oder als Schwefelsäure (g/l) ÄM = 49 (frankophile Länder) Gehalt b.a.ws (g/l): 1,5 Gehalt b.a. SS (g/l) Definitionsgemäß gehört Kohlensäure nicht dazu Analyse: Probe entgasen (Filtration, Erwärmen ) Neutralisation bis ph 7.0 Endpunktserkennung mit Bromthymolbau-n/3NaOH=Blaulauge oder mit ph-meter (potentiometrisch) SÄUREN IN DER TRAUBE Säuregehalt in Beeren bzw. Most gesunder Beeren: zwischen 4 und 15 g/kg Vorwiegend Äpfelsäure, Weinsäure, Zitronensäure und Galakturonsäure, Geringe Konz.: Zitratzyklussäuren, Phenolsäuren Infektion der Beeren mit Essig- oder Milchsäurebakterien: Essigsäure, Milchsäure, Buttersäure Infektion der Beeren mit Botrytis cinerea: Gluconsäure, Galactarsäure, Zitronensäure VERÄNDERUNGEN DER SÄUREGEHALTE Im Zuge der alk. Gärung: Abnahme der Weinsäure Weinsteinausfall Abnahme der Äpfelsäure durch Metabolismus Zunahme der Säuren des Zitratzykluses (Brenztraubensäure, 2-Ketoglutarsäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure) Im Zuge des BSA: Abnahme der Äpfelsäure, Zunahme von Milchsäure, Essigsäure Im Zuge der Reifung: Zunahme der flüchtigen Säuren, Gerbsäuren z.b. Ellagsäure Säuregehalt im Wein: zwischen 3,5 und 9 g/l Vorwiegend Äpfelsäure, Weinsäure, Milchsäure, Galakturonsäure, Zitronensäure, Kohlensäure,Essigsäure und Bernsteinsäure Was sind die Ursachen für die Veränderungen der Gehalte an titrierbaren Säuren Veränderung der Weinsäuregehalte: Fällung von Weinstein bei höheren Gehalten von Alkohol, Kalium, Weinsäure, Fällung bei niedrigen Temperaturen 1 g Weinsäure bildet mit 0,26 g Kalium 1,26 g Weinstein, 1 g Weinstein bewirkt Säureminderung um 0,4 g/l Biologischer Abbau von Äpfelsäure: Metabolisierung durch Hefen (Bakterien) Bildung von organischen Säuren insbesondere Bernsteinsäure, Essigsäure, Galakturonsäure GESETZLICHE VORGABEN BETREFFEND SÄUREGEHALT Mindestgehalt an titrierbaren Säuren in Weinen (EU-WeinVO 606/09): 3,5 g/l Mindestgehalt an titrierbaren Säuren in Land- und Qualitätsweinen (öst. Weingesetz 1999 i.d.g.f.): 4,0 g/l

12 Mindestgehalt an Weinsäure in Weinen (EU-VO 606/09): 0,4 g/l Weine der EU-Weinbauzone B dürfen grundsätzlich nur entsäuert und nicht gesäuert werden Ausnahmen möglich (z.b. 2003, 2007), ab 2009 national Entsäuerung im Jungwein uneingeschränkt (31.3.d.Fj) aber danach maximale Feinentsäuerung < 1 g/l ERLAUBTE ZUSÄTZE ZUR ph-verringerung NEBEN DER per se SÄUERUNG Säuerung in EU-Weinbauzone B: nur in Sonderjahren zulässig L-Ascorbinsäure (Auffrischung, Oxidationsschutz, metallisch): 0,25 g/l Zitronensäure (Metallstabilisierung aber zitrus-sauer) Endgehalt im Wein 1,0 g/l (Zusatz max. ca. 0,7 g/l) Metaweinsäure (Weinsäurestabilisierung): 0,1 g/l Kohlensäure (Auffrischung): 2,0 g/l (i.d.r. 1 g/l) AUSNAHMEREGELUNGEN (2003 und 2007) - ab 2009 nationaler Beschluss SONDERREGELUNG: SÄUERUNG unabhängig vom ph-wert des Mostes oder Weines Zusatz von bis zu 1,5 g/l Weinsäure zum Most Gleichzeitige Säuerung und Anreicherung von Most nicht gestattet Zusatz von bis zu 2,5 g/l Weinsäure zum Wein Gesamtsäuerung max. 4,0 g/l Meldepflicht an BKI bis spätestens 2 Tage danach Keine Einschränkung beim Weinverkauf Anwendung bei Mosten mit geringem Säuregehalt Ab 2009 kann Ausnahme national beschlossen werden Folgende Säuren sind zugelassen: Weinsäure D, L-Äpfelsäure D, L- Milchsäure Verschiedene Säuerungsmittel (Zusammenfassung Sigler-Amann) Säure Produkt Molmasse [g/mol] Säure grup pen Erhöhung der tgs durch 1 g/l [g/l] Menge zur Erhöhung der tgs um 1 g/l Menge zur Erhöhun g der tgs um 1,5 g/l Menge zur Erhöhu ng tgs um 2,5 g/l Wein säure Äpfel säure Milchsäure Milchsäure (80 %) in ml Citronensäu re (wasserfrei) Citronensäu re (als Hydrat) L-(+)-Weinsäure (Fluka) D/L-Äpfelsäure (Merck) 4*2) Reinhard.Eder@hblawo.bmlfuw.gv.at L-(+)-Milchsäure (Erbslöh), ca. 80-prozentige Lösung, Dichte 1,187 g/l Citronensäure- Monohydrat, 1 g = 0,914 g Citronensäure (wasserfrei ) 210 (wasserfrei ) * 2/(15 0*2) 150* 2/(13 150* 1/(90 *2) 150* 3/(19 2*2) 150* 3/(21 0*2) 1,00 1,12 0,833 1,17 1,07 1/1,00 1/1,12 1/0,833 1/(0,833* 1,187*0.8) 1/(1,17) 1/(1,17* 0,914) 1,00 0,89 1,20 1,26 0,85 0,94 1,00*1,5 0,89*1,5 1,20*1,5 1,26*1,5 0,85*1,5 (wasserf rei) 0,94*1,5 (als Hydrat) 1,50 1,34 1,80 1,89 1,28 1,41 1,00*2,5 0,89*2,5 1,20*2,5 1,26 *2,5 0,85*2,5 (wasser frei) 0,94*2,5 (als Hydrat) Citronensäure im Most nicht zugelassen, im Wein bis Endgehalt 1,0 g/l. 2,50 2,23 3,00 3,15 2,13 2,35

13 Zugabe von 1 g/l WS => ph Verminderung ca. 0,1-0,15 Stärkste säuernde Wirkung: Äpfelsäure Mildeste Wirkung: Milchsäure Möglichkeit der Säureregulierung mit Hefen im Zuge der alkoholischen Gärung EINZELNE SÄUREN WEINSÄURE Dihydroxybernsteinsäure mit 2 asymmetrischen C-Atomen, weitverbreitete Säure, typisch für Vitaceaen, natürliche Form ist L (+)-Form, typische Säure des Weines, billige WS aus Ethanol Reine WS ist in Wasser, Alkohol gut löslich Relative stark saurer Geschmack Analyse der Weinsäure: Photometrisch: mit AgNO3 und Ammoniumvanadat Mit HPLC oder IC Racemat: Gemisch aus D,L-WS verwendet bei verbesserter Doppelsalzentsäuerung Metaweinsäure: erhitzte WS verhindert Weinsteinausfall Salze der WS sind altbekannt und bedeutungsvoll. Kaliumhydrogentartrat Weinstein (KHT): Weinstein in wässriger Lösung bei Zimmertemperatur noch relativ gut löslich (4,4 g/l bei 15 C). Verringerung der Löslichkeit: steigender Alkoholgehalt tiefe Temperaturen hoher Kalium bzw. Weinsäuregehalt Anwesenheit von Impfkristallen Im Zuge der alk. Gärung fällt Weinstein aus. Abnahme des Weinsäuregehaltes i.d.r. um 0,5 bis 1,5 g/l. 1 g ausgefallener Weinstein = 0,4 g/l titrierbare Säure Weinstein bildet kristalline Ablagerungen, Krusten in Behältern, kristalline Ablagerung in Flasche, unter dem Mikroskop sargdeckelartige Form. Weinsteinkristalle lösen sich in kochendem Wasser langsam (saurer Geschmack) Gilt z.b. in Russland als Weinfehler, in USA unprofessioneles Winemaking

14 Weinsteinausscheidung ist in einigen Produkten z.b Schaumwein und extrakt- und säurearmen Weinen unerwünscht => Weinsteinstabilisierung nötig Subtraktive Verfahren: Entfernung instabilen Weinsteins durch Kälte (z.b. -4 C, ca. 7 Tage oder mehrere Wochen 6-8 C) Elektrodialyse: physikalische Entfernung von K+ und T2- Additive Verfahren - Zugabe von Stabilisatoren: Metaweinsäure: max. 0,1 g/l, Wirkung ca. 6 Monate Gummi arabicum: Harz von Acacia senegal, Zuckersäuren, kein Maximalwert, Wirkung unsicher aber Zusatzeffekte (Mouth-feeling, Metallstabilis.) Mannoproteine: Glykoproteine der Hefezellwand, kein Maximalwert, Wirkung unsicher, Zusatzeffekte CMC (Carboxymethylcellulose) seit zugelassen BEURTEILUNG DER WEINSTEINSTABILITÄT Zusammenhang Weinsäure-Kalium kritischer Bereich

15 Zusammenhang Weinsäure-Alkohol-Temperatur instabi stabi l BESTIMMUNG DER WEINSTEINSTABILITÄT MESSUNG der Weinsteinstabilität resp. Sättigungstemperatur z.b. mit Leitfähigkeitsmeßgerät (Fa. Erbslöh, Krista-Test) oder Minikontaktverfahren (zeitaufwändig) Fachlabor BERECHNUNG: Weinsteinausfall abhängig vom Gehalt an Weinsäure, Kalium und Alkohol sowie Temperatur, Impfkristallen; Schutzkolloiden u.a. PRAKTIKERREGEL: Weinsteinausfall bis 500 mg/l Kalium möglich (K-Analyse) SUBTRAKTIVE METHODEN ELEKTRODIALYSE Überschüssige Ionen werden entfernt, spezielle Elektrodialyse-Membranen ermöglichen selektive Entfernung unerwünschter Ionen Kationenpermeable Membran lässt speziell eine Abtrennung von Kalium und Calcium- Kationen zu (auch Magnesium reduziert) Anionenpermeable Membran lässt speziell eine Abtrennung von Tartrat-Anionen zu Anlagenbenutzung: Techniker; Önologen, üblicherweise batchweise Wein wird relativ stark in Inhaltstoffzusammensetzung+Qualität verändert (ph, Asche ) In öster. Weinindustrie nicht existent, Ausland, Sektkellereien u.a.

16 ADDITIVE VERFAHREN: METAWEINSÄURE: Erhitzte (130 C), polymerisierte Weinsäure, Weinsteinausfall (KHT) um Jahr verzögert exakte Formel unklar, max. Zusatz 0,1 g/l Verboten in Japan (kolorimetrischer Nachweis) GUMMI ARABICUM: Heteropolysaccharid aus Baumrinde (Acacia senegalensis), unklare Zusammensetzung, verzögert Ausfall von KHT und CaT, Metallstabilisierung (Cu, Fe), Farbstabilisierung und Extrakterhöhung. Zumeist Mischpräparate mit Zitronensäure und SO2. Kein Grenzwert! MANNOPROTEINE Zusatz von Mannoprotein Derivaten zu Wein in Österreich und EU seit 2005 zugelassen Gemisch verschiedener Polysaccharide (Mannane, Glucane..) und Proteine aus Hefezellwänden, werden auch im Zuge des (normalen) Weinausbaues freigesetzt (ca. 0,1-0,2 g/l) Wirkung als Schutzkolloide, umhüllen verschiedene Moleküle wie z.b. Weinsäure, Phenole (Problem bei Rotwein) Angebliche Verzögerung des Weinsteinausfalles Verbesserung der Eiweißstabilität Verbesserung des Mundgefühls, Fülle, Harmonie Nährstoff für Milchsäurebakterien 2 Anwendungsart: +) Zusatz von Präparaten (Mannostab, Claristab ) +) Freisetzung aus Hefen (mit/ohne) Enzymen ( sur lie ) CARBOXYMETHYLCELLULOSE (CMC): Üblicher Lebensmittelzusatzstoff (Verdickungsmittel E 466), schlecht löslich, dh. vorher anteigen, intensiv einrühren Vom OIV zugelassen, EU-Zulassung wahrscheinlich 2009 Angeblich unbegrenzte Wirkung, aber viele verschiedene Präparate mit unterschiedlicher Wirkung (Produzenten: Akzo Nobel, Kelco ) Händler: Erbslöh (Vinostab), Vason ANDERE SALZE DER WEINSÄURE Calciumtartrat (CaT): Bei der chemischen Entsäuerung entsteht aus Weinsäure und Calciumcarbonat (Kalk) das neutrale, schlecht lösliche Calciumtartrat (Löslichkeit: 0,16 g/l, bei 15 C). Zur Ausfällung von 1g Weinsäure sind pro Hektoliter 66,6 g Kalk (CaCO3) erforderlich. Zu beachten sind die Mindestwert für Weinsäure (0,4 g/l)! CaCO3+H2T CaT + H2CO /150 = 0,666 Kristalltrübung im Wein häufig CaT und nicht KHT

17 Löst sich nicht in warmen Wasser Fällung von Calciumtartrat ist von einigen Faktoren abhängig und dauert 3-5 Wochen Temperatur Restweinsäure Fäulnisgrad des Lesegutes Wein mit erhöhtem Ca-Gehalt (zu früh gefüllt, überentsäuert) schmecken pappig, papierern, fad früher gab es Grenzwert von 200 bzw. 220 mg/l Ca Calciummalattartrat (CaM-TCa)-Doppelsalz: Bei sehr säurereichen Proben mit hohem Äpfelsäure- und geringem Weinsäuregehalt ist eine Verbesserung der Kalkentsäuerung nötig die Doppelsalzentsäuerung Rahmenbedingungen: Teilweinmenge wird mit CaCO3 bei ph-wert > 4,5 total entsäuert, es entsteht ein unlösliches Ca-Salz mit gleichen Anteil WS und ÄS, danach Wein klären und mit Restwein wieder mischen Verbesserte Doppelsalzentsäuerung: Wein enthält sowenig Weinsäure, dass ihm zur Doppelsalzbildung Weinsäure in äquivalenten Mengen zum zugesetzten Kalk zugegeben werden muss (Kombipräparat: Kalk + WS). Kaliumtartrat (K2T): Zugelassenes Entsäuerungsmittel, hpts. für Feinentsäuerung, wirkt schnell freie Weinsäure wird durch Kalium abgepuffert Löslichkeitsgleichgewicht von Kaliumhydrogentartrat wird überschritten => Weinsteinausfall wird induziert Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3): Zugelassenes Entsäuerungsmittel, hpts. für Feinentsäuerung, wirkt schnell, Ausfall von Weinstein, Verringerung um 1g WS/l = 66,7 g KHCO3/hl KHCO3+H2T KHT + H2CO /150 = 0,666

18 ÄPFELSÄURE Monohydroxybernsteinsäure, Hauptsäurekomponente bei Vitis-Arten, hpts. im Obst (Malusarten), in den Pflanzen kommt optisch aktive L(-)-Äpfelsäure (OD=-2,3) vor. Im Gegensatz dazu ist die synthetische Äpfelsäure ein Racemat (Gemisch) aus D(+) und L(-)-Äpfelsäure. Äpfelsäure nicht chemisch mit Kalk entsäuerbar Leichte Aufnahme in Stoffwechsel von Mikroorganismen (Hefen, Bakterien, Botrytis) Äpfelsäuregehalt nimmt im Zuge der Reife stark ab ( Gluconeogenese ) MILCHSÄURE Kein originärer Bestandteil gesunder Moste. Bildung von L-Milchsäure durch Decarboxylierung von Äpfelsäure beim Biologischen Säureabbaues (BSA). Auch Hefen und Schimmelpilze können Milchsäure (D-Milchsäure) bilden. Einwandfrei erzeugte Weine enthalten weniger als 1 g/l D(-)Milchsäure => Hygieneindikator! Konzentrationen > 1 g/l D(-) Milchsäure = Hinweis auf unerlaubten Zusatz bzw. unsachgemäße Kellerwirtschaft (schlechte Hygiene). Analyse: chirale HPLC bzw. Enzymatik (Trennung in D, L-Milchsäure möglich) ESSIGSÄURE In gesunden Mostes nur in minimalen Konzentrationen (0,01-0,02 g/l) Nebenprodukt der Gärung (0,2 bis 0,4 g/l), problemlos aber starke Bildung von Essigsäure: verletzte Beeren (Hagel, Wespen) gefaulte Trauben (Botrytis) Infektion mit Bakterien - Essigbakterien (Acetobacter oder Gluconobacter) Angärung mit wilden Hefen (Hanseniaspora, Hansenula) Versieden der Gärhefe Zuckerabbau durch heteroferm. MS-Bakterien unzureichender Oxidationsschutz (Vollfüllen, SO2) Infektion mit Brettanomyces-Dekkera Hefen u.a. Höhere Gehalte gelten als Zeichen chemischen oder mikrobiellen Verderbes (Wein = krank oder verdorben) Weine mit erhöhtem Essigsäuregehalt sind krank und oft verdorben scharf, sauer, spitz = ESSIGSTICHIG Erhöhter Gehalt flüchtiger Säuren (hpts. Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Ameisensäure ) EU-Weinmarktordnung 606/09: Flüchtige Säuren Höchstwerte (1 mval Essigsäure = 60 mg/l) Weiß-, Roseweine: 18 mval Essigsäure => 1,08 g/l b.a. Essigsäure Rotweine: 20 mval Essigsäure => 1,2 g/l b.a. Essigsäure Eiswein, BA: 30 mval Essigsäure => 1,8 g/l b.a. Essigsäure AB, TBA, Strohwein: 40 mval Essigsäure => 2,4 g/l b.a. Essigsäure Häufig auch erhöhte Ethylacetatwerte (Uhu-ähnlicher Geruch, Lösungsmittel, Essigsäureethylester), > 80 mg/l wahrnehmbar. > 200 mg/l Ethylacetat Wein ist verdorben, Essigsäure (> 0,8 g/l), Ethylacetat (> 80 mg/l) => verdorben

19 ANALTIK:FLÜCHTIGE SÄUREN - ESSIGSÄURE Wasserdampfdestillation (verhindern dass SO2 und Milchsäure miterfasst werden), danach Neutralisation mit 0,01 n NaOH und Phenolphtalein als Indikator Prob Anderer, moderner Ansatz: Bestimmung der Essigsäure z.b. Enzymatisch FT-IR u.a. Apparatur nach Wädenswiler Essigproduktion aus Ethanol 2 Mol Ethanol (2 C2H5OH) + 1 Mol O2 1 mol Essigsäure (CH3COOH)+ 1 Mol Ethanol (C2H5OH) + 1 Mol Wasser kcal Wärme Aus 1 g Ethanol entstehen 1,3 g Essigsäure bzw. aus 1 vol % Alkohol entsteht ca. 1 % Essigsäure Chemische Anforderungen an Wein-Obst-ESSIG: Gesamtsäuregehalt (b.a.es) mind. 5 % (5 g/100 ml) Restalkoholgehalt < 4 g/l (< 0,5 %vol) Pro % Gesamtsäure beträgt Mindestgehalt an zfe 1,4 g/l (WW-Essig). Asche 0,13 g/l bzw. 0,14 (RW-Essig), 0,17 (Obst-Essig) Herstellungsvoraussetzung : Alkoholgehalt im Ausgangsmaterial nicht zu hoch (max. 15 %vol) optimal ca. 8 %vol dh. Wasserzusatz Temperatur C max. Gehalt an SO2 (< 25 mg/l) ausreichende Luftsauerstoffzufuhr (aerob) ev. für innere Oberfläche sorgen (Holzteilchen) geeignete Kultur = Essigbakterien Gattung Acetobacter (sehr klein, 1/10 der Hefe, 1 µm) GALAKTURONSÄURE Am C6-Atom oxidierte Galactose

20 Freisetzung durch traubeneigene, pilzliche oder zugesetzte Enzyme aus Pektin (=methyliertes Polysaccharid in der Mittellamelle der Zellwand) Gehalt freie Galakturonsäure im Wein: mg/l. Neben der freien Galakturonsäure enthalten Moste einen viel höheren Gehalt an, in den Polymeren, gebundener Galakturonsäure, diese wird im Zuge der Lagerung am Trub freigesetzt ZITRONENSÄURE Mosten aus gesunden Beeren ca. 70 mg/l (0,07 g/l) Im Zuge der alkoholischen Gärung steigt der Wert i.d.r. auf 0,1-0,2 g/l In botrytisinfizierten Mosten Gehalte bis 0,6 g/l Zitronensäure ist Tricarbonsäure, hat Wirkung als Chelatbildner, verzögert Ausfall von Metallen (Fe, Cu..) In der EU ist der Zusatz von ZS zur Vermeidung von Metalltrübungen gestattet (offiziell nicht zur Säuerung) Maximalwert 1,0 g/l im fertigen Wein bzw. 1,5 g/l im Schaumwein Vorsicht beim BSA: Bildung von Diacetyl Dh. zitratnegative Bakterien GLUCONSÄURE Oxidation am C1-Atom von Glukose, In gesunden Trauben geringe Konz.: 10 bis 300 mg/l, in botrytisinfizierten Beeren hohen Konz.: bis zu 6 g/l. Hohe Gluconsäuremengen von mehr als 300 mg/l gelten als Nachweis einer Botrytisinfektion Gluconsäurefaktor: GF = Gluconsäure(g/L) *100/Mostglyzerin sollte bei BA, AB, TBA über 6,00 liegen Mostglyzerin = Glyzerin Alkohol (g/l)/10 Analytik der Gluconsäure: Enzymatik HPLC SCHLEIMSÄURE (Galaktarsäure, Salze Mucate): Oxidation von Galaktose an C1 und C6-Atom In Mosten aus gesunden Beeren nicht gefunden In Mosten aus roh- oder edelfaulen Beeren Konzentrationen bis zu 2 g/l Ca-Salz (Ca-Mucat) schlecht löslich => amorph-kristalline Trübung in hochwertigen Prädikatsweinen

21 SIKIMISÄURE 3,4,5-Trihydroxy-1-cyclohexencarbonsäure Analyse mit HPLC Authentizitätsparameter zur Sortenechtheitsüberprüfung beim Wein. Gehalt zwischen 10 und 200 mg/l hohe Gehalte: Cabernet Sauvignon geringe Gehalte: GV, WR und WB HO COOH OH OH ZITRATZYKLUS Synonyme: Tricarbonsäurezyklus (TCA), Krebs-Zyklus (NP 1953) Endoxidation aller zur Energieerzeugung verwendbaren Moleküle (Kohlenhydrate, Aminosäuren, Fettsäuren), immer aerob. Bedeutung: Oxidativer Abbau, Serie von Reaktionen, Moleküle treten als Acetyl-CoA (vom Pyruvat) in den Zyklus ein Bildung von Zwischenprodukten für Biosynthesen hpts. Aminosäuren, Porphyrine, Säuren Ort: Mitochondrien SÄUREN des Weines aus dem CITRAT-ZYKLUS Zitronensäure (0,1-0,2 g/l) 2-Ketoglutarsäure (0,02-0,2 g/l) Bernsteinsäure (0,5-1 g/l) Fumarsäure (< 0,1 g/l) Äpfelsäure (<0,1 g/l) Oxalessigsäure (< 0,1g/l) Chemismus des Zitratzyklusses

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23 Nettobilanz des Zitratzyklus: Acetyl-CoA + 3 NAD+ + 1 FAD + GDP + P +2H2O 2 CO2 + 3 NADH2 + FADH + GTP + 2H+ +CoA vereinfacht: Acetyl-CoA + 4 NAD+ + GDP + P +2H2O 2 CO2 + 4 NADH2 + GTP + 2H+ + CoA 4 Reduktionsaquivalente (NAD, FAD) geben in Atmungskette 11 ATP Summenbilanz 11 ATP + 1 GTP GTP + ADP GDP + ATP Summenbilanz: 1 Acetyl-CoA => 12 ATP Regulierung des Citratzyklus: CZ ist energieliefernder Prozeß (NADH2 ATP) 1) Pyruvat Acetyl-CoA (irreversibel) Produkthemmung (Acetyl-CoA, NADH2) Allosterische Hemmung durch ATP, GTP,

24 Feedback-Regulation durch Nukleotide; 2) Oxalacetat + Acetyl-CoA Citrat (Aldolkondensation, Citrat-Synthase) Allosterische Hemmung durch ATP 3) Citrat Isocitrat (Isocitrat-Dehydrogenase) Allosterische Aktivierung durch ADP Hemmung durch NADH2 4) α-ketoglutarat Succinyl-CoA (α-ketoglutarat-dehydrogenase-komplex) Produkthemmung (Succinyl-CoA, NADH2) Allosterische Hemmung durch ATP, GTP, Allgemein: Die Umsatzrate für Verbrennung einer C2-Einheit im Citratzyklus wird reduziert, wenn Zelle hohen ATP-Spiegel aufweist