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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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 2
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:
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Peronosporabefall:
teilweise hoher Anteil an keimfähigen Sporen!
selektive Lese/Vorlese bei Maschinenlese
Lederbeeren sind voller Polyphenole Fehlgeschmäcker
Schadtrauben
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 4
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
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„KEF“-Trauben:
Schadtrauben
austretender Saft bedeutet: ungebremstes Wachstum von unerwünschten - Hefen, - Essigsäurebakterien - und Schimmelpilzen
Wiwo.de
erwägen: Lese so früh als möglich!!
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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“
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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!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 8
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!
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Weinbau
Ako
hol.
Gär
ung
BS
A M
LF
Entwicklung mikrobieller Weinschädlinge
2 4 6 8 10 12 Folgejahr Zeitschiene
Zeit
Trauben- und Mostverarbeitung
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 10
Schweflige Säure ein „Alleskönner“(?)
Gründe:
Antioxidationsmittel Schutz vor Bräunungsreaktionen
Konservierungsmittel Schutz vor mikrobiellem Befall
Bindemittel für Acetaldehyd, Pyruvat, 2-Ketoglutarat Schutz vor Oxidationsnoten
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Schwefel im Wein, Risiko und/oder Schutz für die Gesundheit des Konsumenten und Anwenders
zu präzisieren: Schutz VOR SO2 Schutz MIT SO2
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SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?
Gefährdung für den Anwender
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 13
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
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aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 15
aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15 Öko-Weine: nur Kaliumhydrogensulfit erlaubt!!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 16
SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?
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!
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SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?
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)
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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
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Reaktionen mit SO2/schweflige Säure
Was macht diese Verbindung zum „All-rounder“??
Oxidationsschutz Konservierungsmittel
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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)
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Reaktionen mit SO2
Organische Verbindungen
Addition von Sulfit an Glycerinaldehyd
Addukt kann nicht weiter verarbeitet werden
Stop der Glycolyse
Kein weiterer Energiegewinn
Zelle stirbt
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 24
Reaktionen mit SO2
Organische Verbindungen
Reaktion mit ungesättigten Fettsäuren Zellmembran inaktiviert
Reaktion mit Enzymen u. a. Tyrosinase u. Laccase inaktiviert
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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
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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?
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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
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Schonung der phenolischen Verbindungen
durch Zusatz von SO2 Ascorbinsäure
Bitte aufpassen: Ausreichender SO2-Gehalt notwendig, wenn Ascorbinsäure eingesetzt wird (Reduktone beachten!!)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 29
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!!
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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
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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)
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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)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 33
SO2/schweflige Säure bleibt ein „Alleskönner“,
ABER bewusst und in Maßen
nutzen
KEIN „viel hilft viel“!!
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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
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Herkünfte des SO2-Bedarfs
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
Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen
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Herkünfte des SO2-Bedarfs SO2-bindende Stoffe auf/in den Trauben
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 37
Herkünfte des SO2-Bedarfs
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
Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 38
Herkünfte des SO2-Bedarfs
steigende Most-pH-Werte
Problem bei steigenden pH-Werten:
Bestimmung der freien SO2 vermittelt
eine trügerische Sicherheit!
Warum??
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 39
Herkünfte des SO2-Bedarfs
steigende Most-pH-Werte
Nur die molekulare SO2
= ungeladene SO2
kann in Zellen eindringen
und Mikroorganismen hemmen!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 40
Herkünfte des SO2-Bedarfs
steigende Most-pH-Werte
Anteil der molekularen SO2
SINKT!!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 41
Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte
Divol, du Toit, Duckitt (2012)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 42
Auswirkungen zu starker Maische- und Mostschwefelungen
„Schwefelfresser“ (Bildung von Acetaldehyd u. a.)
„Böckser“ = „reduktive Note“ (Bildung von H2S u. Mercaptanen)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 43
Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte
Divol, du Toit, Duckitt (2012)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 44
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!!)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 45
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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 46
Herkünfte des SO2-Bedarfs
SO2-bindende Stoffe auf/in den Trauben Entstehung während der Traubenreife (Edel)-Fäulnis
steigende Most-pH-Werte sinkende antimikrobielle Wirksamkeit
Sulfit-bildende Hefen (N.-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
Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 47
Effekte der Mostklärung
Positiv - Verminderung von Hemmstoffen der alk. Gärung - Verminderung negativer Geruchs- und Geschmacks
Negativ - Verminderung von hefenotwendigen Nährstoffen, insbesondere Thiamin!!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 48
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)
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 49
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!!!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 50
Herkünfte des SO2-Bedarfs
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 Stoffen Risiko bei Spontangärungen/schleppenden Gärungen
steigende Wein-pH-Werte steigender Bedarf zwecks Erhaltung der mikrobiellen Stabilität
Anstieg der Maische-/Most-Schwefelungsmengen
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 51
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!
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 52
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)
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Herkünfte des SO2-Bedarfs
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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 54
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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 55
Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Wein-pH-Werte
http://mpu-alarm.de
„Warum erst die höhere Menge beim Wein?? Änderung des Weingesetzes wäre angesagt!!“
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 56
Herkünfte des SO2-Bedarfs
Zusatzproblem:
„Schwachstellen addieren sich!“
„Manchmal ist 1 + 1 mehr als 2!!!“
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 57
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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 58
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
Prof. Dr. Manfred Großmann Ecovin Herbstseminar 2016 59
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
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