Wine Science Forum Verstehen und Steuern des Sauerstoffbedarfs in Rotweinen Dominik Durner

Wine Science ForumVerstehen und Steuern des Sauerstoffbedarfs in Rotweinen

Dominik Durner

Gezielter Sauerstoffeinsatz in der Rotweinbereitung?

Pro

• Alternative zur Reifung in Holzfässern

• Stabilisierung der Farbpigmente

• Vertiefung der Rotweinfarbe

• Weiche, reife Tanninstruktur

• Entfernung von Böcksern

• Mikrobiolog. sicher (!?)

• Entfernung von CO2

• Frühere Trinkreife

Contra

• Braunfärbung

• Trockene Tannine

• Kein/stockender BSA

• Höherer Bedarf an SO2

• Gefahr der Fehldosierung

• Pflaumige, oxidative Aromen

• Schnellere Alterung

Sauerstoffbedarf nach sensorischen Kategorien

Mehr Fruchtaroma

Farbstabilität gegenüber SO2

Entfernung Böckseraromen

Weiche und reife Tanninstruktur

Intensivierung der roten Farbe

Entfernung CO2

Sauers

toff

bedarf

gering

hoch

Oxidationsaroma

Bräunung

Oxid

ati

onsg

efa

hr

Trockene Tannine hoch

gering

Eintrag von Sauerstoff bei verschiedenen Verfahrensschritten in der Weinbereitung

Daten zum Sauerstoff eintrag aus Ribereau-Gayon et al. (2006), Castellari et al. (2004) und Weik (2008)

4

6

7

5

7

8

4

<1<1

6

5

<1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Einmaischen Überschwallen Pumpvorgang Tankbefüllen Filtration Abfüllung

Sauers

toff

ein

trag (

mg/L

)

Hoher SauerstoffeintragGeringer Sauerstoffeintrag

Medianwert

Kontinuierliche, passive Dosierung von Sauerstoff

Lagerung im Holzfass Lagerung in Reifetanks Lagerung in Flaschen

neues 225 L Fass:3-4 mg O2/L/Monat

4. Belegung, gereinigt:1-2 mg O2/L/Monat

5000 L Reifetank:0,4 mg O2/L/Monat

300 L Reifetank:2,1 mg O2/L/Monat

Geringe OTR:0,01 mg O2/L Monat

Hohe OTR:0,7 mg O2/L Monat

Daten zur Sauerstoff transferrate aus Ribereau-Gayon et al. (2006), Flecknoe-Brown (2005) und Produktinformation Nomacorc Select Series

Kontinuierliche, aktive Dosierung von Sauerstoff

Mikrooxygenierung

Dosageeinheit

O2

0,1 bis 180 mg O2/L/Monat sind möglich!

Reaktion mit Phenolen,Ascorbinsäure, Glutathion

O2

Reaktion mit SO2, Ethanol,Weinsäure, S-haltige Aromastoffe

SO42-, Acetaldehyd, Glyoxalsäure, Disulfide

Reaktion mit SO2, Phenolen,Anthocyanen

Gebundenes SO2, rote polymere Pigmente,gelbe Xanthylium-Ionen

H2O2

schnell, unspezifisch

1

sehr schnell , unspezifisch

2

langsam, spezifisch

3

Welchen Weg nimmt der Sauerstoff im Wein?

Acetaldehyd im 2012er Spätburgunder Jungwein mittels GC-FID am 25.10.2012 (nach Makrooxygenierung) und am 09.01.2013 (nach BSA), kein SO2

0

50

100

150

200

250

5

10

15

20

25

30Acetaldehyd nach MakrooxygenierungAcetaldehyd nach BSAHelligkeit nach BSA

Sauerstoffdosierung in mg O2/L/Monatfür vier Wochen vor dem BSA

Fre

ier

Ac

eta

lde

hy

d (

mg

/L)

He

llig

ke

it L

*

Einfluss der Makrooxygenierung auf den Acetaldehydgehalt und die Farbe

-1 -0.5 0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1

Acetaldehyd

Helligkeit

Gesamt-phenole

Gelbtönung

Vitisin B

Mv-mm-Cat CatechinEpicatechin

Anthocyane

HK 1 (83 %)

HK

2 (

8 %

)

Mv-Cat

-5 -2.5 0 2.5 5-5

-2.5

0

2.5

5

0

250

500

250

50

HK 1 (83 %)

HK

2 (

8 %

)

mit 30 g/hL kondensierteTannine zur Gärung

ohne TanninzugabeAngegeben sind die Sauerstoffdosagen

in mg/L/Monat

Phenolprofil im 2012er Spätburgunder mittels LC-MS am 09.01.2013 nach dem BSA, vor der SO2-Gabe

Einfluss des Sauerstoffs

Einfluss der Makrooxygenierung (4 Wochen) auf das Phenolprofil nach dem BSA

Bildung gehemmt durch SO2

Oxidationsprodukt(Phenoloxidation)

Zwischenprodukt deralkoholischen Gärung

Abbau durch BSA

Erhöhter SO2-Bedarf

Harmonisierung der Tannine (?)

Aromastoff (Kirsche reifer Apfel oxidiert)

Farbvertiefungund -stabilisierung Acetaldehyd

Acetaldehyd – eine Schlüsselkomponentein der Rotweinbereitung

0 10 20 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

Ende Makrooxygenierung

Beginn Mikrooxygenierung Ende Mikrooxygenierung

n=4; Konfidenzintervall mit α=0,05

Acetaldehydgehalte während der Mikro-oxygenierung von 2007er Spätburgunder

Acetaldehydgehaltwährend der Rotweinlagerung

zw. 5 und 15 mg/L

< 5 mg/L

Verzögerte Reifung

Veränderung der Farbe und des Mundgefühls

konstant

Farbstabilisierung

Veränderung des Acetaldehydgehalts

Abnahme

Farbstabilisierung mit hoher Prozesssicherheit

Zunahme

Oxidationserscheinungen

Empfohlene Acetaldehydgehalte während der Rotweinlagerung (nach dem BSA)

-1 -0.5 0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1

Acetaldehyd

Helligkeit

Gesamt-phenole

Gelbtönung

Vitisin B

Mv-mm-Cat CatechinEpicatechin

Anthocyane

HK 1 (83 %)

HK

2 (

8 %

)

Mv-Cat

-5 -2.5 0 2.5 5-5

-2.5

0

2.5

5

0

250

500

250

50

HK 1 (83 %)

HK

2 (

8 %

)

mit 30 g/hL kondensierteTannine zur Gärung

ohne TanninzugabeAngegeben sind die Sauerstoffdosagen

in mg/L/Monat

Phenolprofil im 2012er Spätburgunder mittels LC-MS am 09.01.2013 nach dem BSA, vor der SO2-Gabe


Einflussder Tannine

Einfluss der Makrooxygenierung (4 Wochen) auf das Phenolprofil nach dem BSA

O+

OGlc

OH

OH

OH

OCH3

OCH3

O

OH

OH

OH

OH

OH

R

+

Anthocyan (Mv)

Catechin (Cat)

Mv-Cat Vitisin B

Mv-mm-Cat

O

OH

OH

OH

OH

OH

R

+

Catechin (Cat)

OCH3

OCH3

OGlc

OH

OH

O +

O H

R

OH

OH

O H

OH

O H

O

GlcO

OCH3

H3CO

OH

O H

O H

O H

O H

O

O + O H

O H

OH

OGlc

OCH3

OCH3

O H

O +OH

R

O

Polymerisations- und Derivatisierungs-mechanismen von Anthocyanen

CH3CHOAcetaldehyd

+ CH3CHO

Acetaldehyd+

-1 -0.5 0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1 Catechin

Epicatechin

Tannine

Polymere Pigmente

Gesamtphenole

Anthocyane

Helligkeit

Rottönung

Gelbtönung

Mv-Cat

Vitisin A

Vitisin B

HE-Mv

m/z 951

Mv-mm-Cat-CatMv-mm-Cat

Cat-CatCat-Cat-Cat

Cat-Cat-gallat

HK 1 (52 %)

HK

2 (4

0 %

)

-6 -3 0 3 6-6

-3

0

3

6

Kontrolle

kond. Tannine

kond. Tannine, MOX

hydr. Tannine

hydr. Tannine, MOX

kond. TannineKontrolle

kond. Tannine, MOX

hydr. Tannine

hydr. Tannine, MOX

HK 1 (52 %)

HK

2 (4

0 %

)

Einfluss der Mikrooxygenierung auf dasPhenolprofil von 2012er Trollinger ME

Phenolprofil mittels LC-MS am 07.02.2013 (vor SO2) nach Mikrooxygenierung mit 10 mg/L/Monat für 58 Tage

nach 12 h abgepresstsofort abdekanteriert

-1 -0.5 0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1

Farbintensität

Farbton

Erdbeere

SüßkirscheCassis

Banane

Karamell

grasig

Pflaumesüß

sauer

Körper

hartes Mundgefühl

Adstringenz

bitter

F1 (43 %)

F2 (2

1 %

)

-5 -2.5 0 2.5 5-5

-2.5

0

2.5

5

Kontrolle

kond. Tannine

kond. Tannine, MOX

hydr. Tannine hydr. Tannine, MOX

Kontrolle

kond. Tannine

kond. Tannine, MOX

hydr. Tanninehydr. Tannine, MOX

F1 (43 %)

F2 (2

1 %

)

Einfluss der Mikrooxygenierung auf die Sensorik im 2012er Trollinger ME

Deskriptive Analyse (n=15×2) im März 2013 (vor SO2) nach Mikrooxygenierung mit 10 mg/L/Monat für 58 Tage

nach 12 h abgepresstsofort abdekanteriert

Anthocyanine

Catechin/Epicatechin

Acetaldehyd

Mv-mm-Cat

HK 1 (77 %)

HK

2 (

15

%)

Helligkeit

Rotfärbung

Vitisin B

Blaufärbung

Gesamtphenole

Caftarsäure

Braunfärbung

OTR 0.12

Makrooxygenierung

OTR 0.54

OTR 0.01

Normalausbau

OTR 0.12

OTR 0.54OTR 0.01

Einfluss 6-monatiger Flaschenlagerung mit synthetischen Korken auf das Phenolprofil

Phenolprofil im abgefüllten 2011er Spätburgunder mittels LC-MS am 20.03.2013, 30 mg/L freie SO2

OTR:Sauerstofftransferrate

in mg/L/Monat

Anthocyane

Catechin/Epicatechin

Acetaldehyd

Mv-et-Cat

HK 1 (77 %)

HK

2 (

15 %

) SPP

LPP

Rotanteil

2007

Kontrolle

2006

Mikrooxygenierung

Makrooxygenierung

Cat-et-Cat

Mv-et-Cat-et-Cat

Braunanteil Mv-et-Mv

Farbintensität

Farbton


Mikro 1

Mikro 5

Kontrolle

Makro 100

Makro 20

Farbverluste Farbvertiefung Kontrolle

Mikro 5

Mikro 1

Makro 20

Makro 100

Jahrgangs-abhängiger Einfluss der Mikrooxygenierung bei Spätburgunder

AnthocyaneCatechin

0

120

240

360

480

2007Maischeerhitzung

20072006 20090

0,25

0,5

0,75

Cate

chin

-Anth

ocy

anin

-Verh

ält

nis

1,0Catechin-Anthocyan-Verhältnis

Cate

chin

- un

d A

nth

ocy

ang

eh

alt

(m

g/L

)

0,92

0,58

0,48

0,83

Catechin- und Anthocyangehalte von Spätburgundern vor der Sauerstoffdosage

-12

-9

-6

-3

0

+3

+6

+9

+12

-12 -9 -6 -3 0 +3 +6 +9

30°

0°

60°

90°

120°

150°

210°

240° 300°

330°

+12

rot

gelb

bla

u

grün

h*

Veränderungen in a*

Verä

nderu

ng

en in b

*

KontrolleMikrooxygenierung5 mg/L/Monat O2

2006 20072007ME 2009

0,92 0,55 0,48 0,83 CA-Verhältnis(vor MOX)

0,92

0,83

0,55

0,48

Farbveränderungen in Spätburgundern nach 3-monatiger Mikrooxygenierung mit 5 mg/L/Monat

0

500

1000

1500

2000

2006 2007 2006 2007 2006 2007

Cetc

hin

- und A

nth

ocy

angehalt

(m

g/L

)

Dornfelder Spätburgunder Cabernet S.

Catechin

0

0,25

0,5

0,75

1

Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

Catechin-Anthocyan-Verhältnis Anthocyane

0,92

0,580,54

0,61

0,22

0,14

Catechin- und Anthocyangehalte versch. Reb-sorten und Jahrgänge vor der Sauerstoffdosage

Ante

il Po

lym

ere

Pig

mente

an d

er

Fläch

ensu

mm

e (

%)

Catechin-Anthocyan-Verhältnis

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,14 0,22 0,54 0,58 0,61 0,92

Cat-et-Cat Mv-3-gl-et-Cat-et-Cat Mv-3-gl-et-Cat Mv-3-gl-et-Mv-3-gl ∑ Polym. Pigmente

0

poly

mere

Pig

mente

(10

5

C

ounts

× m

in)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Fl

äch

ensu

mm

e

Polymere Pigmente für aufsteigende CAV nach 3-monatiger Mikrooxygenierung mit 5 mg/L/Monat

HoherCatechin-

gehalt

AusreichenderAnthocyan-

gehalt

Geringer Catechin-

gehalt

Hohes Oxidationsrisiko,Trockene Tannine

Farbvertiefung,Tanninreifung

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,3

Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

0,2

0,1

0,92

0,22

0,14

0,54

0,580,61

Kein phenol. Effekt

0,83

0,48

Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O2-Dosage

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,3

Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

0,2

0,1

0,92

0,22

0,14

0,54

0,580,61

0,83

0,48


0,49 im 2012er Spätburgunder ohne Tannin vor Makrooxygenierung

0,58 im 2012er Trollinger, dekantiert, vor Mikrooxygenierung

0,55 im 2012er Spätburgunder mit kond. Tannin vor Makrooxygenierung

0,80 im 2011er Spätburgunder nach Makrooxygenierung, vor Abfüllung

0,45 im 2012er Trollinger, dekantiert, mit kond. Tannin, vor Mikrooxygenierung

0,64 im 2011er Spätburgunder vor Makrooxygenierung0,63 im 2011er Spätburgunder nach Normalausbau, vor Abfüllung

HoherCatechin-

gehalt


gehalt

Geringer Catechin-

gehalt



0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,3

1 mg/L/Monat O2*

5 mg/L/Monat O2*

10 mg/L/Monat O2*

0.5 mg/L/Monat O2*

Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

0,2

0,1

0,92

0,22

0,14

0,54

0,580,61

Kein phenol. Effekt

* Sauerstoffdosagen für eine 3-monatige Mikrooxygenierung unmittelbar nach dem BSA

0,83

0,48


HoherCatechin-

gehalt


gehalt

Geringer Catechin-

gehalt



0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,3

10 mg/L/Monat O2**

20 mg/L/Monat O2**

50 mg/L/Monat O2**

5 mg/L/Monat O2**

Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

0,2

0,1

0,92

0,22

0,14

0,54

0,580,61

Kein phenol. Effekt

** Sauerstoffdosagen für eine 1-monatige Makrooxygenierung vor dem BSA

0,83

0,48


HoherCatechin-

gehalt


gehalt

Geringer Catechin-

gehalt



0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,3

0,1 mg/L/Monat O2***



Cate

chin

-Anth

ocy

an-V

erh

ält

nis

0,2

0,1

0,92

0,22

0,14

0,54

0,580,61

Kein phenol. Effekt

*** Sauerstofftransferrate eines Flaschenverschlusses

0,83

0,48


Zusammenfassung

Die Bildung von Acetaldehyd steht in klarem Zusammenhang mit dem Sauerstoffeintrag.

Eine Anreicherung von Acetaldehyd im Wein ist einZeichen der (Über-)Oxidation.

Aus Catechinen und Anthocyanen bilden sich infolge des Sauerstoffeintrags polymere Pigmente unterschiedlicher Farbausprägung

Überschüssiges Catechin ist ein Stop-Kriterium für eine Sauerstoffdosage zu jedem Zeitpunkt in der Weinbereitung

Mit dem Catechin-zu-Anthocyan-Verhältnis kann der Sauerstoffbedarf sowohl eines jungen als auch eines gelagerten Rotweins quantifiziert werden.

• Doktoranden, Diplomanden am DLRPatrick Nickolaus, Hai-Linh Trieu

• Kollegen am DLRUlrich Fischer, Anette Schormann, u.v.a.m.

• Kollegen kooperierender ForschungsinstituteFabian Weber, Peter Winterhalter

• Kollegen aus der IndustrieMaurizio Ugliano (Nomacorc), Bernhard Idler (WZG)

• Industriepartner für die kostenlose Bereitstellung von Geräten und oenologischen PräparatenWürttembergischen Weingärtner-Zentralgenossenschaft e. G., Nomacorc, Lallemand, Parsec, Laffort, Ever Intec

Die vorgestellten Vorhaben werden aus den Mitteln der industriellen Gemeinschaftsförderung (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie via AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert.Projektnummer AiF-FV 17719 N

Danksagung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Sauerstoff-induzierte Bildung von Acetaldehydbei der Oxidation phenolischer Verbindungen

Semichinon

•

Fe2+

Fe3+

O2

HO2•

Fe2+ Fe3+

H2O2

OH• Fe3+

Fe2+

Sauerstoff-radikalbildung

Fenton-Reaktion

CH3CHO

Acetaldehyd

CH3CH2OH

Ethanol

Semichinon

Chinon

Catechin

2

1

•

H2O

Danilewicz (2003) Am J Enol Vitic 54: 73-85.

0 5 10 15 20 25 30 35 400

50

100

150

200

250

300

Zeit (Tage)

Malv

idin

-3-g

luco

sid

(m

g/L

)

0 5 10 15 20 25 30 35 400

50

100

150

200

250

300

Zeit (Tage)

Malv

idin

-3-g

luco

sid

(m

g/L

)

Modellwein ohne Acetaldehyd Modellwein mit Acetaldehyd

12 % vol. Et-OH, 5 g/L WS, pH 3,6, 5 g/L Fe, 250 mg/L Mv-3-gl, 500 mg/L Traubenschalentannine

Einfluss von Acetaldehyd in Modellweinen auf freie Anthocyane und die Farbe

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