wine science forum verstehen und steuern des sauerstoffbedarfs in rotweinen dominik durner
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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
Einfluss des Sauerstoffs
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
Einfluss des Sauerstoffs
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
Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O2-Dosage
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
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
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
Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O2-Dosage
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
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
Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O2-Dosage
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
0,1 mg/L/Monat O2***
0,5 mg/L/Monat O2***
0,01 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
Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O2-Dosage
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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