Bestimmung der titrierbaren Gesamtsäure

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1 Bestimmung der titrierbaren Gesamtsäure Die titrierbare Gesamtsäure (auch Gesamtsäure oder Säure ) von Most und Wein setzt sich hauptsächlich aus organischen Säuren zusammen, überwiegend Wein-, Äpfel- und Milchsäure. Frucht- und Beerenwein enthalten v.a. Citronensäure Bestimmung: Entkohlensäuerten Most oder Wein mit Lauge bekannter Konzentration auf den Neutralpunkt (ph 7.0) titrieren (ph-indikator; besser: ph-elektrode) Entfernung des Kohlendioxids (CO 2 ) durch Schütteln in der Kälte unter vermindertem Druck (Saugflasche, Wasserstrahlpumpe). Alternativ: abgemessene Probe zum Sieden erhitzen und vor der Titration auf 20 C abkühlen Berechnung als Weinsäure, bei Fruchtweinen als Citronensäure, in Frankreich als Schwefelsäure Umrechnungsfaktoren: 1.0 g Weinsäure ~ 0.9 g Äpfelsäure ~ 1.2 g Milchsäure ~ 0.85 g Citronensäure ~ 0.65 g Schwefelsäure Der ph-wert des Weins sollte betragen

2 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 hauptsächlich aus Essigsäure (normalerweise g/l; sollte 0.8 g/l nicht überschreiten) Schweflige Säure geht bei der Wasserdampfdestillation ebenfalls mit über und muss bei genauen Bestimmungen von der ermittelten flüchtigen Säure subtrahiert werden Kohlensäure ist vor der Wasserdampfdestillation zu entfernen (Wasserstrahlvakuum) 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 Wasserdampf- Destillations- Apparatur

3 Nachweis und Bestimmung der organischen Säuren Organische Säuren im Most: vor allem Wein- und Äpfelsäure Organische Säuren im Wein: v.a. Wein, Äpfelsäure; weiterhin als Produkte der Gärung sowie des biologischen Säureabbaus (BSA): Milchsäure, Bernsteinsäure, Kohlensäure sowie geringe Mengen an Essigsäure. Der ph Wert des Weins sollte zwischen 2.8 und 3.8 liegen Nachweis des biologischen Säureabbaus (BSA) Nach der 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 Bestimmung der verschiedenen Säuren des Weins Verhältnis Äpfelsäure/Milchsäure: semiquantitativ mittels DC quantitative Bestimmung: photometrisch, enzymatisch, oder mit HPLC

4 Dünnschichtchromatographische Bestimmung des Verhältnisses Äpfelsäure /Milchsäure Das Verhältnis Äpfelsäure/Milchsäure gibt Hinweise auf den Fortschritt des biologischen Säureabbaus im Wein( Umwandlung Malat in Lactat) Prinzip Freisetzung der im Wein vorhandenen Säuen mittels Kationenaustauscher; anschliessend DC-Trennung DC-Trennung Fliessmittel: 2.5 g/l Bromphenolblau in Propanol-2 / Wasser (8 +1) stationäre Phase: mit Cellulose beschichtete Alufolie (ohne Fluoreszenz-Indikator) Die Säureflecken sind bereits während der Entwicklung gelb auf blauem Hintergrund sichtbar R f -Werte:Milchsäure > Äpfelsäure > Weinsäure Auswertung: Weine, bei denen der Säureabbau noch nicht stattgefunden hat, weisen einen starken Äpfelsäurefleck und einen schwachen Milchsäurefleck auf (vgl. Bahn 5). Nach dem Säureabbau fehlt der Äpfelsäurefleck, während derjenige der Milchsäure stark ausgeprägt erscheint (vgl. Bahn 7) 1-3: Wein-, Äpfel-, Milchsäure 4: Gemisch aus (1-3) 5: Wein ohne BSA 6: Wein mitten im BSA 7: Wein nach BSA

5 Enzymatische Bestimmung der organischen Säuren Die enzymatische Bestimmung der organischen Säuren erfolgt prinzipiell ähnlich wie die Bestimmung der Zucker oder des Alkohols (d.h. UV-Test) Enzymatische Bestmmung 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 α-ketoglutarat Photometrische Messung der Extinktionszunahme bei λ = 340 nm Die gebildete NADH-Menge ist der ursprünglich vorhandenen L-Malat-Menge äquivalent

6 Bestimmung der gesamten und freien schwefligen Säure Einer der wichtigsten dem Wein zugesetzten Inhaltsstoffe ist SO 2, welches im Endprodukt frei als 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. Weisswein enthält normalerweise mehr schweflige Säure als Rotwein. SO 2 dient zur Hemmung von Mikroorganismen (z.b. Essigsäurebakterien) und hat reduzierende Wirkung auf verschiedene Weininhaltsstoffe, wodurch geschmacklich nachteilige Veränderungen verhindert werden. Ausserdem wird die enzymatische Oxidation von Polyphenolen vermieden. Die antiseptischen Eigenschaften sind v.a. auf das freie SO 2 zurückzuführen, während das gebundene SO 2 prktisch keine antimikrobielle Aktivität aufweist. Zum Abschluss der aloholischen Gärung müssen die Gehalte an freier und gesamter schwefliger Säure genügend tief sein (max. 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. Es existiert eine Reihe von Verfahren zur Bestimmung der freien und gesamten schwefligen Säure (z.t. gebrauchsfertige Reagenzien- und Gerätekombinationen)

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8 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: evtl. Ascorbinsäure und Reduktone) Durchführung: Zu analysierendes Getränk (25.0 ml) in Titrationsgefäss pipettieren Stärkelösung (2 ml) zugeben und mit 25 %-iger Schwefelsäure (10 ml) ansäuern. Nicht schütteln, da sonst SO 2 -Verluste! Sofort mit n/128 Jodid-Jodatlösung 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. Maßgebend ist der SO 2 -Gehalt bei 20 C! Bei stark gefärbten Rotweinen: Anstelle der Stärkelösung (Indikator) den Äquivalenzpunkt elektrometrisch (Pt-Elektrode) ermitteln Berechnung: Verbrauchte n/128 Iodid-Iodat-lösung x 10 = freies SO 2 (mg/l) 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.

9 Bestimmung der gesamten schwefligen Säure Prinzip: Zur Bestimmung muss die gebundene schweflige Säure freigesetzt werden, entweder durch Zugabe von Lauge (Direktverfahren; liefert aber nur orientierende Werte) oder in der Hitze durch Destillation (Referenzmethode) Destillationsverfahren nach Rebelein: SO 2 nach Zusatz von Methanol und Schwefelsäure aus der Untersuchungslösung mit Hilfe eines einfachen Destillierrohres 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 kann direkt an der Bürette abgelesen werden (in mg/l) Apparatur nach Rebelein zur Bestimmung der gesamten schwefligen Säure

10 Bestimmung der schwefligen Säure mit Teststäbchen

11 Schnellmethoden in der Getränkeanalytik: Reflectoquant-System Prinzip: Teststäbchen ( Dip-Stick ), basierend auf enzymatischer oder chemischer Messmethodik (Farbreaktion). Anschliessende Messung des an dem Teststäbchen reflektierten Lichtes mit Hilfe eines Remissionsphotometers Bestimmung der Konzentration bestimmter Getränkeinhaltsstoffe anhand der Intensitätsunterschiede zwischen emittiertem und reflektiertem Licht Vorteile: Schnell (15 sek-10 min); niedrige Analysen- und Anschaffungskosten. Ideal für vor-ort-analysen (Photometer: 300 g) für Kellereitechniker und Oenologen zur schnellen Ermittlung wichtiger Parameter Testkits (gebrauchsfertige Reagenzien) für ph-wert, Gesamtsäure, Wein-, Äpfel- und Milchsäure, freie schweflige Säure, Gesamtzucker, Glucose, Ascorbinsäure, Alkohol etc. Messgenauigkeit: +/- 10 Prozent Einsatzbereich: Rohstoffuntersuchung, Prozesskontrolle, Produktkontrolle, Einhaltung von Grenzwerten, Reinigung und Desinfektion etc. Zu beachten: Messtemperatur (20 C) Entgasen bei Gesamtsäurebestimmung exakte Verdünnungen! Rotweine ggf. entfärben

12 Bestimmung von Vitamin C (L-Ascorbinsäure) Teststäbchen / Reflektometer Iodometrische Titration

13 Bestimmung von Chinin in Tonic-Water Chinin Chiningehalt: < 80 mg/l Fluoreszenz im UV-Licht Flüssig-flüssig-Extraktion mit 1) Dichlormethan und 2) Schwefelsäure Photometrische Chinin-Bestimmung (UV, λ = 251 nm) Kalibrierkurve

14 Dünnschicht- und papierchromatographische Trennung und Identifizierung von Lebensmittel-Farbstoffen Zugelassene Lebensmittelfarbstoffe (Auswahl) Farbe Handelsbezeichnung EWG-Nr. Gelb Lactoflavin E 101 Gelb Tartrazin E 102 Gelb Chinolingelb E 104 Orange Gelborange E110 Rosarot Cochenille E 120 Rot Azorubin E 122 Rot Ponceau E 124 Rot Erythrosin E 127 Blau Patentblau E 131 Grün Chlorophyll E 140 Schwarz Brillantschwarz E 151 Orange α,β-carotin E 160a Rot Beetenrot (Betanin) E 162

15 Halbquantitative Taurinbestimmung in Energy-Drinks Taurin Tauringehalt: maximal 4 g/l Semiquantitative DC DC - Stationäre Phase: Cellulose Detektion durch Besprühen mit Nihydrin

16 Trennung und Identifizierung künstlicher Süsstoffe Flüssig- Flüssig- Extraktion mit Ethylacetat DC - Stationäre Phase: Polyamid Detektion mit Dichlorfluorescein

17 Kolorimetrische Bestimmung von HMF HMF 5-(Hydroxymethyl)furfural (HMF) ist ein beim Erhitzen von Hexosen durch Wasserabspaltung gebildeter zyclischer Aldehyd. Er dient als Indikator für eine thermische Belastung von kohlenhydratreichen Lebensmitteln. Bei schonender Erwärmung werden HMF-Gehalte von 20 mg/l bei Fruchtsäften nicht überschritten; meist liegen die Werte jedoch deutlich tiefer. Höhere Gehalte sind ein Hinweis auf eine Überhitzung der betreffenden Produkte Prinzip der Bestimmung HMF reagiert mit Barbitursäure und p-toluidin unter Bildung einer rot gefärbten Verbindung. Die Intensität der Rotfärbung ist proportional der HMF-Menge. Die Bestimmung kann kolorimetrisch-photometrisch oder reflektrometrisch erfolgen.

18 Hochleistungs-Flüssigchromatographische Bestimmung von Getränkeinhaltsstoffen Prinzipieller Aufbau einer HPLC-Anlage

19 Bestimmung von Konservierungsstoffen (HPLC-Methode) HPLC-Trennung einer KonservierungsstoffStandardlösung

20 Bestimmung von Coffein in Cola-Getränken (HPLC-Methode) Coffeingehalte von Cola-Getränken (orientierende Werte) Coca-Cola Classic Pepsi Cola Coca Cola Zero Coca Cola Light Afri-Cola Fritz-Cola Energy Drinks (Red Bull) 10 mg/100 ml 10 mg/100 ml 10 mg/100 ml 12 mg/100 ml 25 mg/100 ml 25 mg/100 ml 32 mg/100 ml)

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