Vergleich verschiedener Verfahren zur Bestimmung der schwefligen Säure

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1 Vergleich verschiedener Verfahren zur Bestimmung der schwefligen Säure Dr. Martin Pour Nikfardjam Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. Martin Pour Nikfardjam Inhalt Möglichkeiten zur Bestimmung von SO 2 Ergebnisse Diskussion & Fazit 1

2 Bestimmung der freien SO 2 Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. Martin Pour Nikfardjam Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure Verfahren Typ Iodometrie Redukton-frei? nein 2

3 5 I - + IO H + 3 I H 2 O HSO I 2 + H 2 O SO I H + Endpunktserkennung Blaufärbung mit Stärke (optisch) Dead-Stop-Methode (elektrometrisch) Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure Verfahren Destillation Typ Iodometrie Säure-Base Redukton-frei? nein ja 3

4 Destillation ( EG-Methode ) Durchzuführen bei 10 C! Apparatur-Dimensionen! Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure Verfahren Destillation Photometrie Typ Iodometrie Säure-Base Farbreaktion Redukton-frei? nein ja ja 4

5 Photometrisch (Megazyme-Kit auf ) Photometrisch 1/2 H 2 N + NH 2 H 2 N + NH 3 HSO3 - SO 3 H CH 3 CH 3 NH 2 NH 2 Fuchsin Fuchsinschweflige Säure 5

6 Photometrisch 2/2 H 2 N + + NH 3 H 3 C H N NH 3 SO 3 H CH3CHO OH SO 3 H CH 3 NH 2 H N CH 3 CH 3 Fuchsinschweflige Säure OH Carbinolamin H 3 C H N + NH 3 H 3 C H N + NH 3 2 HSO3 - SO 3 H SO 3 H SO 3 H H2O - HSO3 - CH 3 CH 3 H N CH 3 H N CH 3 SO 3 H SO 3 H Mesomeriestabilisiertes Kation Vis-Spektrum Fuchsin Triphenylmethyl-Kation: λ max = 445 nm (1) Kristallviolett: λ max = 590 nm (2) Malachitgrün: λ max = 600 / 425 nm (3) 6

7 Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure Verfahren Destillation Photometrie Typ Iodometrie Säure-Base Farbreaktion Farbreaktion Redukton-frei? nein ja ja ja Fließinjektionsanalyse () 7

8 Fließinjektionsanalyse () SO 2 Wein H + H + H + H + Reagenz Gasdurchlässige Membran -Reaktion O O 2 N S S NO 2 HSO 3 - O 2 N HOOC S S O O Bunte Salz HOOC COOH Ellman s Reagenz (DTNB) O 2 N HOOC S 5-Mercaptonitrobenzoat (MNB) gelb 8

9 Analysierte Weine Insgesamt 120 Weine aus Württemberg 50 Rotweine 44 Weißweine 23 Weißherbste 3 Rotwein-Cocktails echte freie echte freie echte freie echte freie

10 Korrelation (R 2, sd) Methode 0,834 6,1 0,466 15,1 Korrelation (R 2, sd) Methode 0,834 6,1 0,466 15,1 0,834 6,1 0,417 15,8 10

11 Korrelation (R 2, sd) Methode 0,834 6,1 0,466 15,1 0,834 6,1 0,417 15,8 0,466 15,1 0,417 15,8 Unterschied -Megazyme freie SO2 ( vs. Megazyme-Kit) rw w w w h - Megazyme Art des Weines 11

12 Gehalte freie SO 2 & Reduktone [mg/l] Weinart echte freie SO 2 Weißwein (n=44) Weißherbst (n=23) Rotwein (n=50) Rotweincocktail (n=3) 30 ± ± ± ± 10 Gehalte freie SO 2 & Reduktone [mg/l] Weinart echte freie SO 2 Reduktone Weißwein (n=44) Weißherbst (n=23) Rotwein (n=50) Rotweincocktail (n=3) 30 ± ± ± ± ± ± 6 13 ± 4 59 ± 6 12

13 Fazit freie SO 2 sehr zuverlässig Photometrie funktioniert nicht Destillation zu aufwendig (10 C) mit Reduktonen behaftet Gehalte in Weinen relativ niedrig Reduktone meist in Weißweinen (Ascorbinsäure) Bestimmung der gesamten SO 2 Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. Martin Pour Nikfardjam 13

14 Grenzwerte [mg/l] gültig seit 1. August 2009 nach VO (EG) 606/2009 Anhang I B Weinart < 5g/L Zucker > 5g/L Zucker Spätlese Auslese Beerenauslese, Trockenbeerenauslese, Eiswein Weißwein Rotwein Ökologischer Wein Ökologischer Wein ab Ernte 2012 Sorbinsäure, Entschwefelung verboten Sulfitgehalt mindestens mg/l unter herkömmlichem Wein ab 2 g/l Restzuckergehalt Abweichung von 30 mg/l zulässig 14

15 Verfahren zu Bestimmung der gesamten schwefligen Säure Verfahren Destillation Photometrie Typ Iodometrie Säure-Base Farbreaktion Redukton-frei? nein ja ja Methode Korrelation (R 2, sd) Destillation 0,897 6,6 0,931 6,4 0,920 6,1 15

16 Methode Korrelation (R 2, sd) Destillation 0,897 6,6 0,931 6,4 0,920 6,1 Destillation 0,897 6,6 0,945 4,8 0,919 5,7 Methode Korrelation (R 2, sd) Destillation 0,897 6,6 0,931 6,4 0,920 6,1 Destillation 0,897 6,6 0,945 4,8 0,919 5,7 0,931 6,4 0,945 4,8 0,970 3,7 16

17 Korrelation (R 2, sd) Methode Destillation 0,897 6,6 0,931 6,4 0,920 6,1 Destillation 0,897 6,6 0,945 4,8 0,919 5,7 0,931 6,4 0,945 4,8 0,970 3,7 0,920 6,1 0,919 5,7 0,970 3,7 Fazit gesamte SO 2 alle Verfahren gut sehr gut (Hydrolyse) wegen Reduktone am schlechtesten durchschnittlicher Gehalt: 93 ± 30 mg/l keine Grenzwertüberschreitung 17

18 Kostenberechnung Berechnung Personalkosten: Verwaltungsvorschrift des Finanzministeriums über die Berücksichtigung der Verwaltungskosten insbesondere bei der Festsetzung von Gebühren und sonstigen Entgelten für die Inanspruchnahme der Landesverwaltung (VwV-Kostenfestlegung) vom 28. Oktober 2010 durchschnittliche jährliche Bezüge Versorgung/Beihilfe Hilfspersonal Kosten der Leitung/Aufsicht Gemeinkosten Kostenpauschale: 39,- Euro pro Stunde Kosten pro Probe gesamte SO 2 (500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%) Methode Gerätepreis [ ] Personal [ ] Gesamt [ ] ,00 9,75 10, ,00 9,75 10,87 Destillation 800,00 19,50 19, ,00 19,50 21,22 18

19 Kosten pro Probe gesamte SO 2 (2.500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%) Methode Gerätepreis [ ] Personal [ ] Gesamt [ ] ,00 3,90 4, ,00 3,90 5,02 Destillation 800,00 19,50 19, ,00 19,50 21,22 Kosten pro Probe gesamte SO 2 ( Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%) Methode Gerätepreis [ ] Personal [ ] Gesamt [ ] ,00 1,95 2, ,00 1,17 1,74 Destillation 800,00 19,50 19, ,00 9,75 9,82 19

20 Gesamtfazit sehr zuverlässig (Redukton-frei) bei müssen Reduktone immer berücksichtigt werden Destillation sehr aufwändig (apparativ, Temperatur) Photometrische Methoden zur Bestimmung der freien SO 2 nicht geeignet, für gesamte SO 2 jedoch sehr gut Württemberger Weine zeigen relativ niedrige Gehalte an freier SO 2 automatisierte Methoden selbst bei niedrigem (weniger als 10 Proben/Tag) Probendurchsatz kostengünstig Literatur Stadler, B., Schöne, A. (2011) Sulfit in Wein und Getränken Automatisierte Bestimmung. Deutsche Lebensmittel Rundschau, März, Patz, C.D., Menold, M., Giehl, A., Dietrich, H. (2006) Schweflige Säure: Bestimmung durch. Der Deutsche Weinbau, 13, Sadegh, C., Schreck, R.P. (2003) The Spectroscopic Determination of Aqueous Sulfite Using Ellman s Reagent. Massachusetts Institute of Technology Undergraduate Research Journal, 8,

21 Verfahren zu Bestimmung von schwefliger Säure Ansäuern, mit Iodid/Iodat-Lösung Dead-stop-Methode (elektrometrisch) Hydrolyse mit NaOH, mit Iodid/Iodat-Lsg. Destillation ( EG-Methode ) freie SO 2 : bei 10 C gesamte SO 2 : bei Raumtemperatur mit NaOH weitere Verfahren Enzymatik (nur gesamte SO 2 ) Umsetzung des SO 2 mit Sauerstoff zu SO 4 2- und H 2 O 2 Messung des gebildeten H 2 O 2 Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) gleiches Messprinzip wie Enzymatik automatisiert 21

22 weitere Verfahren rein chemisch (OIV Resulotion 391/2010) Umsetzung des SO 2 mit Fuchsin anschließende Reaktion mit Acetaldehyd Messung des Reaktionsproduktes Fließinjektionsanalyse () Trennen des SO 2 -Gases durch eine Membran von störender Matrix Umsetzung mit Ellman s Reagenz Messung des Reaktionsproduktes 22