Vergleich verschiedener Verfahren zur Bestimmung der ... file2 Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. Martin Pour Nikfardjam Bestimmung der freien

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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg

Dr. Martin Pour Nikfardjam

Vergleich verschiedener Verfahren zur Bestimmung der schwefligen

SäureDr. Martin Pour Nikfardjam

Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam

Inhalt

• Möglichkeiten zur Bestimmung von SO2

• Ergebnisse• Diskussion & Fazit

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Bestimmung der freien SO2


Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure

neinIodometrieTitration

Redukton-frei?TypVerfahren

3


Titration

5 I- + IO3- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O

HSO3- + I2 + H2O → SO4

2- + 2 I- + 3 H+

• Endpunktserkennung– Blaufärbung mit Stärke (optisch)– Dead-Stop-Methode (elektrometrisch)



jaSäure-BaseDestillation



4


Destillation („EG-Methode“)

• Durchzuführen bei 10°C !• Apparatur-Dimensionen !



jaFarbreaktionPhotometrie




5


Photometrisch (Megazyme-Kit auf „Arena“)


Photometrisch 1/2

HSO3-

NH2

C H3

NH2

C H3

NH 2

NH 2NH2

SO3H

NH3++

HSO3-

NH2

C H3

NH2

C H3

NH 2

NH 2NH2

SO3H

NH3++

Fuchsin Fuchsinschweflige Säure

6


Photometrisch 2/2

CH3CHO

2 HSO3-

- 2 H2O - HSO3-

NH2

C H3

NH2

NH

O H

C H 3

C H3

NH

CH 3

O H

C H3

NH C H3

NH

CH 3

NH C H3

C H 3

NH

CH3

NH3

SO3H

NH3

SO3H

SO3H

SO3H

NH3

SO3H

NH3

SO3H

SO3H

+

+ +

+

+

CH3CHO

2 HSO3-

- 2 H2O - HSO3-

NH2

C H3

NH2

NH

O H

C H 3

C H3

NH

CH 3

O H

C H3

NH C H3

NH

CH 3

NH C H3

C H 3

NH

CH3

NH3

SO3H

NH3

SO3H

SO3H

SO3H

NH3

SO3H

NH3

SO3H

SO3H

+

+ +

+

+

Fuchsinschweflige Säure

Carbinolamin

Mesomeriestabilisiertes Kation


Vis-Spektrum Fuchsin

Triphenylmethyl-Kation: λmax = 445 nm (1) Kristallviolett: λmax = 590 nm (2)Malachitgrün: λmax = 600 / 425 nm (3)

7



jaFarbreaktionFIA

jaFarbreaktionPhotometrie





Fließinjektionsanalyse (FIA)

8


Fließinjektionsanalyse (FIA)

SO2

Reag

enz

Wein

GasdurchlässigeMembran

H+

H+

H+

H+


FIA-Reaktion

Ellman‘s Reagenz (DTNB)

„Bunte Salz“

5-Mercaptonitrobenzoat (MNB)gelbgelb

HSO3-S S

S S OO–

O–

S–HOOC

O2N NO2

COOH

HOOC

O2N

HOOC

O2N

9


Analysierte Weine

• Insgesamt 120 Weine aus Württemberg– 50 Rotweine– 44 Weißweine– 23 Weißherbste– 3 Rotwein-Cocktails


echte freie Titration

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80

echt

e fr

eie

Titr

atio

n

FIA

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80

Arena

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150

echt

e fr

eie

Titr

atio

n

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80

FIA

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 800

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150

FIA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80

echte freie Titration

Are

na

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80

FIA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150

Arena

Are

na

10


Korrelation (R2, sD)

0,46615,1

0,8346,1

1,000Titration

ArenaFIATitrationMethode



0,41715,8

1,0000,834

6,1FIA

0,46615,1

0,8346,1

1,000Titration


11



1,0000,41715,8

0,46615,1

Arena

0,41715,8

1,0000,834

6,1FIA

0,46615,1

0,8346,1

1,000Titration



Unterschied FIA-Megazymefreie SO2 (FIA vs. Megazyme-Kit)

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

rw w w w h

Art des Weines

FIA

- M

egaz

yme

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Gehalte freie SO2 & Reduktone [mg/L]

18 ± 10Rotweincocktail(n=3)

26 ± 13Rotwein(n=50)

29 ± 13Weißherbst(n=23)

30 ± 10Weißwein(n=44)

„echte“ freie SO2Weinart


Gehalte freie SO2 & Reduktone [mg/L]

59 ± 618 ± 10Rotweincocktail(n=3)

13 ± 426 ± 13Rotwein(n=50)

10 ± 629 ± 13Weißherbst(n=23)

17 ± 1530 ± 10Weißwein(n=44)

Reduktone„echte“ freie SO2Weinart

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Fazit freie SO2

• FIA sehr zuverlässig• Photometrie funktioniert nicht• Destillation zu aufwendig (10 °C)• Titration mit Reduktonen behaftet• Gehalte in Weinen relativ niedrig• Reduktone meist in Weißweinen

(Ascorbinsäure)



Bestimmung der gesamten SO2

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Grenzwerte [mg/L]gültig seit 1. August 2009 nach VO (EG) 606/2009 Anhang I B

400Beerenauslese, Trockenbeerenauslese, Eiswein

350Auslese300Spätlese

200250> 5g/L Zucker150200< 5g/L Zucker

RotweinWeißweinWeinart


Ökologischer Wein

• „Ökologischer Wein“ ab Ernte 2012• Sorbinsäure, Entschwefelung verboten• Sulfitgehalt mindestens 30-50 mg/L unter

herkömmlichem Wein• ab 2 g/L Restzuckergehalt Abweichung von

30 mg/L zulässig

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Verfahren zu Bestimmung der gesamten schwefligen Säure

jaFarbreaktionFIA

Photometrie






0,9206,1

0,9316,4

0,8976,6

1,000Titration

ArenaFIADestillationTitrationMethode

16



0,9195,7

0,9454,8

1,0000,8976,6

Destillation

0,9206,1

0,9316,4

0,8976,6

1,000Titration




0,9703,7

1,0000,9454,8

0,9316,4

FIA

0,9195,7

0,9454,8

1,0000,8976,6

Destillation

0,9206,1

0,9316,4

0,8976,6

1,000Titration


17



1,0000,9703,7

0,9195,7

0,9206,1

Arena

0,9703,7

1,0000,9454,8

0,9316,4

FIA

0,9195,7

0,9454,8

1,0000,8976,6

Destillation

0,9206,1

0,9316,4

0,8976,6

1,000Titration



Fazit gesamte SO2

• alle Verfahren gut – sehr gut• Titration (Hydrolyse) wegen Reduktone am

schlechtesten• durchschnittlicher Gehalt: 93 ± 30 mg/L• keine Grenzwertüberschreitung

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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 SO2(500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)

21,2219,501.500,00Titration

19,8619,50800,00Destillation

10,879,7560.000,00Arena

10,819,7520.000,00FIA

Gesamt [€]Personal [€]Gerätepreis [€]Methode

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Kosten pro Probe gesamte SO2(2.500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)

21,2219,501.500,00Titration


5,023,9060.000,00Arena

4,963,9020.000,00FIA



Kosten pro Probe gesamte SO2(15.000 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)

9,829,751.500,00Titration


1,741,1760.000,00Arena

2,411,9520.000,00FIA


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Gesamtfazit• FIA sehr zuverlässig (Redukton-frei)• bei Titration müssen Reduktone immer berücksichtigt

werden• Destillation sehr aufwändig (apparativ, Temperatur)• Photometrische Methoden zur Bestimmung der freien SO2

nicht geeignet, für gesamte SO2 jedoch sehr gut• Württemberger Weine zeigen relativ niedrige Gehalte an

freier SO2

• 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, 21-24.

• Patz, C.D., Menold, M., Giehl, A., Dietrich, H. (2006) Schweflige Säure: Bestimmung durch FIA. Der Deutsche Weinbau, 13, 30-33.

• Sadegh, C., Schreck, R.P. (2003) The Spectroscopic Determination of Aqueous Sulfite Using Ellman‘s Reagent. Massachusetts Institute of Technology Undergraduate Research Journal, 8, 39-43.

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Verfahren zu Bestimmung von schwefliger Säure

• Titration• Ansäuern, Titration mit Iodid/Iodat-Lösung• Dead-stop-Methode (elektrometrisch)• Hydrolyse mit NaOH, Titration mit Iodid/Iodat-Lsg.

• Destillation („EG-Methode“)• freie SO2: bei 10°C• gesamte SO2: bei Raumtemperatur• Titration mit NaOH


weitere Verfahren

• Enzymatik (nur gesamte SO2)• Umsetzung des SO2 mit Sauerstoff zu SO4

2- und H2O2

• Messung des gebildeten H2O2

• Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC)

• gleiches Messprinzip wie Enzymatik• automatisiert

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weitere Verfahren

• rein chemisch (OIV Resulotion 391/2010)• Umsetzung des SO2 mit Fuchsin• anschließende Reaktion mit Acetaldehyd• Messung des Reaktionsproduktes

• Fließinjektionsanalyse (FIA)• Trennen des SO2-Gases durch eine Membran von

störender Matrix• Umsetzung mit Ellman‘s Reagenz• Messung des Reaktionsproduktes

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