Schweflige Säure, Grenzwerte und gezielte … · Kein weiterer Energiegewinn Zelle stirbt . Ecovin Herbstseminar 2016 Prof. Dr. Manfred Großmann 24. Reaktionen mit SO. 2. Organische

Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 1

SCHWEFLIGE SÄURE, GRENZWERTE UND GEZIELTE MAßNAHMEN

WÄHREND DER WEINBEREITUNG

Prof. Dr. Manfred Großmann Hochschule Geisenheim University

Institut für Mikrobiologie und Biochemie


Rahmenbedingungen für den Jahrgang 2016

Quarknet.de

Wichtig: Flexibilität der betrieblichen Abläufe, beginnend mit der Festlegung des Lesetermins….

Peronospora-Trauben

Sonnenbrand-Trauben

Kirschessigfliegen-Befall

(„KEF“-Befall)

Gefährdungsquellen:


Peronosporabefall:

teilweise hoher Anteil an keimfähigen Sporen!

selektive Lese/Vorlese bei Maschinenlese

Lederbeeren sind voller Polyphenole Fehlgeschmäcker

Schadtrauben


Sonnenbrand-Trauben:

Häufig zu sehen: starke Entblätterung der Traubenzone zur Verhinderung des KEF-Befalls führte zu Sonnenbrand!

Schadtrauben

Kennzeichen Sonnenbrand-Trauben: o Mostgewicht bleibt nahezu stehen o Säure bleibt hoch o Bittergeschmack


„KEF“-Trauben:

Schadtrauben

austretender Saft bedeutet: ungebremstes Wachstum von unerwünschten - Hefen, - Essigsäurebakterien - und Schimmelpilzen

Wiwo.de

erwägen: Lese so früh als möglich!!


Abfolge der Weinbereitung

Traubenerzeugung Mosterzeugung Gärung Weinausbau

Standort..... ..... Ernte- Trauben- .... ..... Mostbe- Gär- ..... ..... Nähr- Abstich ... ...... Lagerungzeitpunkt transport handlung hefen stoffe

„Jedes schwache Kettenglied schädigt die Weinqualität“

„Schwachstellen addieren sich“


Komplexität der Weinbereitung

Hefeverfügbare Nährstoffe

Mostsäure, pH-Wert

Böckser Phenolische

Noten

Traubengüte

Fäulnis

Sauerstoff Gärhefen

Flüchtige Säure

Lagerfähigkeit

SO2

Problem 1: (Fast) alles hängt miteinander zusammen! Problem 2: wesentliche mikrobiologische Prozesse laufen in einem sehr kurzen Zeitfenster!


Komplexität der Weinbereitung

Hefeverfügbare Nährstoffe

Mostsäure, pH-Wert

Böckser Phenolische

Noten

Traubengüte

Fäulnis

Sauerstoff Gärhefen

Flüchtige Säure

Lagerfähigkeit

SO2

Problem: Alles hängt in einem kleinem Zeitfenster miteinander zusammen!


Weinbau

Ako

hol.

Gär

ung

BS

A M

LF

Entwicklung mikrobieller Weinschädlinge

2 4 6 8 10 12 Folgejahr Zeitschiene

Zeit

Trauben- und Mostverarbeitung


Schweflige Säure ein „Alleskönner“(?)

Gründe:

Antioxidationsmittel Schutz vor Bräunungsreaktionen

Konservierungsmittel Schutz vor mikrobiellem Befall

Bindemittel für Acetaldehyd, Pyruvat, 2-Ketoglutarat Schutz vor Oxidationsnoten


Schwefel im Wein, Risiko und/oder Schutz für die Gesundheit des Konsumenten und Anwenders

zu präzisieren: Schutz VOR SO2 Schutz MIT SO2


SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?

Gefährdung für den Anwender


Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe

Bernhard Schandelmaier, Institut für Weinbau und Oenologie, DLR Rheinpfalz

Der Deutsche Weinbau v. 24.06.2016 . Nr. 13 – Seite 12-15


aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15


aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15 Öko-Weine: nur Kaliumhydrogensulfit erlaubt!!



für den (Wein)konsumenten

„Schwefel“, genauer SO2 oder Salze der schwefligen Säure = zugelassenes Konservierungsmittel für Lebensmittel, die möglichst lange haltbar sein sollen Auch zugelassen für Bio-Lebensmittel und Kosmetika!



für den (Wein)konsumenten

Höchstmengenbegrenzungen gesalzener Trockenfisch (200 mg/kg) trockene weiße Gemüsesorten (400 mg/kg) gefroren (50 mg/kg) Trockenfrüchte Nüsse mit Schale (500 – 2.000 mg/kg)


SO2 Grenzwerte: konventionelle Herstellung


SO2 Grenzwerte: Bio-Wein


WHO-Richtlinie RDA = Recommended Daily Allowance = 0,7 mg SO2/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 bedingten Defizit an Sulfitoxidase


Reaktionen mit SO2/schweflige Säure

Was macht diese Verbindung zum „All-rounder“??

Oxidationsschutz Konservierungsmittel


Reaktionen mit SO2

Sauerstoff

Abfangen von Sauerstoff: Hemmung der Oxidation von Weininhaltsstoffen (Typizität) Hemmung der Vermehrung von Sauerstoff-bedürftigen

• Hefen (Kahmhefen „Deckenbildung“ Fehltöne) • Bakterien (Essigsäurebakterien Fehltöne)


Reaktionen mit SO2

Organische Verbindungen

Addition von Sulfit an Glycerinaldehyd

Addukt kann nicht weiter verarbeitet werden

Stop der Glycolyse

Kein weiterer Energiegewinn

Zelle stirbt


Reaktionen mit SO2

Organische Verbindungen

Reaktion mit ungesättigten Fettsäuren Zellmembran inaktiviert

Reaktion mit Enzymen u. a. Tyrosinase u. Laccase inaktiviert


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


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?


Die 2 Seiten phenolischer Verbindungen

Positive Gesundheitsaspekte Hemmung der Fettoxidationen

Abgefangener Sauerstoff kann nicht mehr andere (flüchtige) Weininhaltsstoffe oxidieren

Bildung von Bräunungsprodukten in Anwesenheit von Sauerstoff

Oxidierte phenolische Verbindungen tragen zu den Attributen „bitter“, „adstringent“ bei


Schonung der phenolischen Verbindungen

durch Zusatz von SO2 Ascorbinsäure

Bitte aufpassen: Ausreichender SO2-Gehalt notwendig, wenn Ascorbinsäure eingesetzt wird (Reduktone beachten!!)


SO2 / Ascorbinsäure

Frage: „Wieso freie SO2 bei Verwendung von Ascorbinsäure notwendig?“

Antwort: „Bei Aktivität von Ascorbinsäure entsteht H2O2 (Peroxid = Oxidationsmittel)

Unbedingt abfangen, ansonsten Oxidation wertgebender Inhaltsstoffe (Aromen)

Abfangen geht (fast) nur durch SO2!!


SO2 -Toleranz

Altbekannt: „Saccharomyces-Hefen werden durch SO2 weniger gehemmt als Nicht-Saccharomyces-Hefen“

Neu: Toleranz beruht auf genetischen Effekten. Eine Vielzahl von Enzymen werden in SO2-tolerierenden Saccharomyces-Hefen in deutlich stärkerem Maße gebildet.

(Fettsynthese, SO2-Metabolismus und Ausschleusung) (Nadai et al. 2016)

Problem: steigende SO2-Toleranz von Brettanomyces-Hefen in Australien und Frankreich festgestellt. gemeinsames Projekt der Universität Bordeaux, Australian Wine Research Institute und der Hochschule Geisenheim (BAG-Alliance) 2017


Versuche zur Reduzierung oder Ersatz der Mostschwefelung

VORSICHT: Nur analytische Ergebnisse, keine Verkostung!!

Mischung von oenologischen Tanninen und Lysozym zum Most

Höherer Estergehalt in Tannin-Varianten

Nach einem Jahr Lagerung: Tannin-Weine zeigten immer noch höhere Ester-Konzentrationen im Vergleich zur SO2-Variante (Sonni et al. 2011)


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)


SO2/schweflige Säure bleibt ein „Alleskönner“,

ABER bewusst und in Maßen

nutzen

KEIN „viel hilft viel“!!


Herkünfte des SO2-Konsums von Wein

SO2-bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis

steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit

Sulfit-bildende Hefen (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen

Hefeeigene Bildung SO2-bindender Stoffe (Nicht-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen

steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität

steigende Maische-/Most-Schwefelungen


Herkünfte des SO2-Bedarfs






Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen


Herkünfte des SO2-Bedarfs SO2-bindende Stoffe auf/in den Trauben











steigende Most-pH-Werte

Problem bei steigenden pH-Werten:

Bestimmung der freien SO2 vermittelt

eine trügerische Sicherheit!

Warum??




Nur die molekulare SO2

= ungeladene SO2

kann in Zellen eindringen

und Mikroorganismen hemmen!




Anteil der molekularen SO2

SINKT!!


Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte

Divol, du Toit, Duckitt (2012)


Auswirkungen zu starker Maische- und Mostschwefelungen

„Schwefelfresser“ (Bildung von Acetaldehyd u. a.)

„Böckser“ = „reduktive Note“ (Bildung von H2S u. Mercaptanen)


Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte

Divol, du Toit, Duckitt (2012)


Mostsäuerung als Möglichkeit der SO2-Einsparung!!!!!

Hintergrund: wirksame, freie SO2

pH-Wert

4,0 3,0

Wenn für den Jahrgang zugelassen: Max. 1,5 g/L auf den Most (berechnet als Weinsäure) senkt pH-Wert um max. 0,3 Einheiten ab (Vorversuche!!)


Most-Säuerung mehr als „nur“ Säureharmonisierung

Vorteile der pH-Wertabsenkung

tieferer pH: schwierigeres Umfeld für Milchsäurebakterien und Essigsäurebakterien

tieferer pH: wirksamere SO2 gegenüber unerwünschter wilden Hefen und Bakterien





Sulfit-bildende Hefen (N.-Sacch./Sacch.-Hefen) Risiko bei Spontangärungen/schleppende Gärungen





Effekte der Mostklärung

Positiv - Verminderung von Hemmstoffen der alk. Gärung - Verminderung negativer Geruchs- und Geschmacks

Negativ - Verminderung von hefenotwendigen Nährstoffen, insbesondere Thiamin!!


Einfluss von Thiaminzugabe auf die Bildung bestimmter Hefemetabolite

Ethanal Brenz-trauben-

säure

Keto-glutar-säure

Sonstige SO2-

bindende Stoffe als mg/l SO2

SO2 gesamt bei 50

mg/l SO2 frei

(berechn.) mg/l mg/l mg/l mg/l

mit Thiamin vergoren

44 21 31 38 131

ohne Thiamin vergoren

44 130 62 60 254

nach Würdig (1981)


Herkünfte des SO2-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: 10 - 100 mg/L!

geprüft bei kommerziellen Hefeprodukten!!

Risikofaktor bei Spontangärungen!!!






Hefeeigene Bildung SO2-bindender Stoffen Risiko bei Spontangärungen/schleppenden Gärungen




Höhere SO2-Toleranz in Sacch. cer.-Hefen (im Vergleich zu „wilden Hefen“ (Nicht-Sacch.-Hefen))

Möglichkeiten: Oxidation von SO2

Reduktion von SO2 Produktion von Acetaldehyd Sulfitolyse

(Divol et al., 2012)

Wichtig: UNTERSCHIEDLICHKEIT der Hefestämme!


Höhere SO2-Toleranz in Sacch. cer.-Hefen (im Vergleich zu „wilden Hefen“ (Nicht-Sacch.-Hefen))

Möglichkeiten: Oxidation von SO2 Reduktion von SO2 Produktion von Acetaldehyd Sulfitolyse

(Divol et al., 2012)








steigende Maische-/Most-Schwefelungen


WEINsäuerung als Möglichkeit der SO2-Einsparung!!!!!

Hintergrund: wirksame freie SO2

pH-Wert

4,0 3,0

Wenn für den Jahrgang zugelassen: max. 2,5 g/L (berechnet als Weinsäure)

Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Wein-pH-Werte


Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Wein-pH-Werte

http://mpu-alarm.de

„Warum erst die höhere Menge beim Wein?? Änderung des Weingesetzes wäre angesagt!!“



Zusatzproblem:

„Schwachstellen addieren sich!“

„Manchmal ist 1 + 1 mehr als 2!!!“


Additive Effekte bei der Entstehung von SO2-Bindungspartnern

Szenario 1:

Infizierte Trauben

Keltergerät

Mostbehandlung

Versäumnis der Zugabe von Gärhilfsstoffen

Szenario 2: Zunahme der Menge an SO2-Bindungspartnern

Herkünfte des SO2-Konsums


Maßnahmen zur Einschränkung des SO2-Bedarfs

(gesundes) Lesegut

kurze und schnelle Wege der Traubenanlieferung und Verarbeitung

Ganztraubenpressung

SO2-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 SO2-Management, auch im Jungwein

Vermeidung der Entwicklung von wilden Hefen und Bakterien


POSITIVE AUSWIRKUNGEN

EINES KONSEQUENTEN SO2-MANAGEMENTS

VON MOSTEN UND WEINEN

keine Notwendigkeit für Ausnahmeregelung hinsichtlich SO2-Grenzen

kein Imageverlust für den einzelnen Weinhersteller und die Weinbranche insgesamt

keine Erklärungsnöte beim Kundengespräch, insb. bei Bio-Weinen


Preis: € 16,90


FRAGEBOGEN


Herzlichen Dank und

nehmen wir die Herausforderungen des 2016er

Jahrgangs an!!

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