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

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Präsentation zum Thema: "Wine Science Forum Verstehen und Steuern des Sauerstoffbedarfs in Rotweinen Dominik Durner."—  Präsentation transkript:

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

2 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 CO 2 Frühere Trinkreife Contra Braunfärbung Trockene Tannine Kein/stockender BSA Höherer Bedarf an SO 2 Gefahr der Fehldosierung Pflaumige, oxidative Aromen Schnellere Alterung

3 Sauerstoffbedarf nach sensorischen Kategorien Mehr Fruchtaroma Farbstabilität gegenüber SO 2 Entfernung Böckseraromen Weiche und reife Tanninstruktur Intensivierung der roten Farbe Entfernung CO 2 Sauerstoffbedarf gering hoch Oxidationsaroma Bräunung Oxidationsgefahr Trockene Tannine hoch gering

4 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) < EinmaischenÜberschwallenPumpvorgangTankbefüllenFiltrationAbfüllung Sauerstoffeintrag (mg/L) Hoher Sauerstoffeintrag Geringer Sauerstoffeintrag Medianwert

5 Kontinuierliche, passive Dosierung von Sauerstoff Lagerung im HolzfassLagerung in ReifetanksLagerung in Flaschen neues 225 L Fass: 3-4 mg O 2 /L/Monat 4. Belegung, gereinigt: 1-2 mg O 2 /L/Monat 5000 L Reifetank: 0,4 mg O 2 /L/Monat 300 L Reifetank: 2,1 mg O 2 /L/Monat Geringe OTR: 0,01 mg O 2 /L Monat Hohe OTR: 0,7 mg O 2 /L Monat Daten zur Sauerstoff transferrate aus Ribereau-Gayon et al. (2006), Flecknoe-Brown (2005) und Produktinformation Nomacorc Select Series

6 Kontinuierliche, aktive Dosierung von Sauerstoff Mikrooxygenierung Dosageeinheit O 2 0,1 bis 180 mg O 2 /L/Monat sind möglich!

7 Reaktion mit Phenolen, Ascorbinsäure, Glutathion O2O2 Reaktion mit SO 2, Ethanol, Weinsäure, S-haltige Aromastoffe SO 4 2-, Acetaldehyd, Glyoxalsäure, Disulfide Reaktion mit SO 2, Phenolen, Anthocyanen Gebundenes SO 2, rote polymere Pigmente, gelbe Xanthylium-Ionen H2O2H2O2 schnell, unspezifisch 1 sehr schnell, unspezifisch 2 langsam, spezifisch 3 Welchen Weg nimmt der Sauerstoff im Wein?

8 Acetaldehyd im 2012er Spätburgunder Jungwein mittels GC-FID am (nach Makrooxygenierung) und am (nach BSA), kein SO 2 Einfluss der Makrooxygenierung auf den Acetaldehydgehalt und die Farbe

9 mit 30 g/hL kondensierte Tannine zur Gärung ohne Tanninzugabe Angegeben sind die Sauerstoffdosagen in mg/L/Monat Phenolprofil im 2012er Spätburgunder mittels LC-MS am nach dem BSA, vor der SO 2 -Gabe Einfluss des Sauerstoffs Einfluss der Makrooxygenierung (4 Wochen) auf das Phenolprofil nach dem BSA

10 Bildung gehemmt durch SO 2 Oxidationsprodukt (Phenoloxidation) Zwischenprodukt der alkoholischen Gärung Abbau durch BSA Erhöhter SO 2 -Bedarf Harmonisierung der Tannine (?) Aromastoff (Kirsche reifer Apfel oxidiert) Farbvertiefung und -stabilisierung Acetaldehyd – eine Schlüsselkomponente in der Rotweinbereitung

11 Ende Makrooxygenierung Beginn Mikrooxygenierung Ende Mikrooxygenierung n=4; Konfidenzintervall mit α=0,05 Acetaldehydgehalte während der Mikro- oxygenierung von 2007er Spätburgunder

12 Acetaldehydgehalt während 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)

13 mit 30 g/hL kondensierte Tannine zur Gärung ohne Tanninzugabe Angegeben sind die Sauerstoffdosagen in mg/L/Monat Phenolprofil im 2012er Spätburgunder mittels LC-MS am nach dem BSA, vor der SO 2 -Gabe Einfluss des Sauerstoffs Einfluss der Tannine Einfluss der Makrooxygenierung (4 Wochen) auf das Phenolprofil nach dem BSA

14 + Anthocyan (Mv) Catechin (Cat) Mv-CatVitisin B Mv-mm-Cat + Catechin (Cat) Polymerisations- und Derivatisierungs- mechanismen von Anthocyanen CH 3 CHO Acetaldehyd + CH 3 CHO Acetaldehyd +

15 Einfluss der Mikrooxygenierung auf das Phenolprofil von 2012er Trollinger ME Phenolprofil mittels LC-MS am (vor SO 2 ) nach Mikrooxygenierung mit 10 mg/L/Monat für 58 Tage nach 12 h abgepresst sofort abdekanteriert

16 Einfluss der Mikrooxygenierung auf die Sensorik im 2012er Trollinger ME Deskriptive Analyse (n=15×2) im März 2013 (vor SO 2 ) nach Mikrooxygenierung mit 10 mg/L/Monat für 58 Tage nach 12 h abgepresst sofort abdekanteriert

17 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 0.54 OTR 0.01 Einfluss 6-monatiger Flaschenlagerung mit synthetischen Korken auf das Phenolprofil Phenolprofil im abgefüllten 2011er Spätburgunder mittels LC-MS am , 30 mg/L freie SO 2 OTR: Sauerstofftransferrate in mg/L/Monat

18 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 FarbverlusteFarbvertiefung Kontrolle Mikro 5 Mikro 1 Makro 20 Makro 100 Jahrgangs-abhängiger Einfluss der Mikrooxygenierung bei Spätburgunder

19 Anthocyane Catechin Maischeerhitzung ,25 0,5 0,75 Catechin-Anthocyanin-Verhältnis 1,0 Catechin-Anthocyan-Verhältnis Catechin- und Anthocyangehalt (mg/L) 0,92 0,58 0,48 0,83 Catechin- und Anthocyangehalte von Spätburgundern vor der Sauerstoffdosage

20 ° 0° 60° 90° 120° 150° 210° 240° 300° 330° +12 rot gelb blau grün h* Veränderungen in a* Veränderungen in b* Kontrolle Mikrooxygenierung 5 mg/L/Monat O ME ,920,550,480,83 CA-Verhältnis (vor MOX) 0,92 0,83 0,55 0,48 Farbveränderungen in Spätburgundern nach 3- monatiger Mikrooxygenierung mit 5 mg/L/Monat

21 Cetchin- und Anthocyangehalt (mg/L) DornfelderSpätburgunderCabernet S. Catechin 0 0,25 0,5 0,75 1 Catechin-Anthocyan-Verhältnis Anthocyane 0,92 0,58 0,54 0,61 0,22 0,14 Catechin- und Anthocyangehalte versch. Reb- sorten und Jahrgänge vor der Sauerstoffdosage

22 Anteil Polymere Pigmente an der Flächensumme (%) Catechin-Anthocyan-Verhältnis ,140,220,540,580,610,92 Cat-et-CatMv-3-gl-et-Cat-et-CatMv-3-gl-et-CatMv-3-gl-et-Mv-3-gl Polym. Pigmente 0 polymere Pigmente (10 5 Counts × min) Flächensumme Polymere Pigmente für aufsteigende CAV nach 3- monatiger Mikrooxygenierung mit 5 mg/L/Monat

23 Hoher Catechin- gehalt Ausreichender Anthocyan- 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 Catechin-Anthocyan-Verhältnis 0,2 0,1 0,92 0,22 0,14 0,54 0,58 0,61 Kein phenol. Effekt 0,83 0,48 Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O 2 -Dosage

24 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,3 Catechin-Anthocyan-Verhältnis 0,2 0,1 0,92 0,22 0,14 0,54 0,58 0,61 0,83 0,48 Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O 2 -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 Makrooxygenierung 0,63 im 2011er Spätburgunder nach Normalausbau, vor Abfüllung

25 Hoher Catechin- gehalt Ausreichender Anthocyan- 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 O 2 * 5 mg/L/Monat O 2 * 10 mg/L/Monat O 2 * 0.5 mg/L/Monat O 2 * Catechin-Anthocyan-Verhältnis 0,2 0,1 0,92 0,22 0,14 0,54 0,58 0,61 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 O 2 -Dosage

26 Hoher Catechin- gehalt Ausreichender Anthocyan- 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 O 2 ** 20 mg/L/Monat O 2 ** 50 mg/L/Monat O 2 ** 5 mg/L/Monat O 2 ** Catechin-Anthocyan-Verhältnis 0,2 0,1 0,92 0,22 0,14 0,54 0,58 0,61 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 O 2 -Dosage

27 Hoher Catechin- gehalt Ausreichender Anthocyan- 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 O 2 *** 0,5 mg/L/Monat O 2 *** 0,01 mg/L/Monat O 2 *** Catechin-Anthocyan-Verhältnis 0,2 0,1 0,92 0,22 0,14 0,54 0,58 0,61 Kein phenol. Effekt *** Sauerstofftransferrate eines Flaschenverschlusses 0,83 0,48 Prognose der Farbveränderungen anhand des Flavanol-Anthocyan-Verhältnisses vor O 2 -Dosage

28 Zusammenfassung Die Bildung von Acetaldehyd steht in klarem Zusammenhang mit dem Sauerstoffeintrag. Eine Anreicherung von Acetaldehyd im Wein ist ein Zeichen 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.

29 Doktoranden, Diplomanden am DLR Patrick Nickolaus, Hai-Linh Trieu Kollegen am DLR Ulrich Fischer, Anette Schormann, u.v.a.m. Kollegen kooperierender Forschungsinstitute Fabian Weber, Peter Winterhalter Kollegen aus der Industrie Maurizio Ugliano (Nomacorc), Bernhard Idler (WZG) Industriepartner für die kostenlose Bereitstellung von Geräten und oenologischen Präparaten Württembergischen 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 N Danksagung

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

31 Sauerstoff-induzierte Bildung von Acetaldehyd bei der Oxidation phenolischer Verbindungen Semichinon Fe 2+ Fe 3+ O 2 HO 2 Fe 2+ Fe 3+ H 2 O 2 OH Fe 3+ Fe 2+ Sauerstoff- radikalbildung Fenton-Reaktion CH 3 CHO Acetaldehyd CH 3 2 OH Ethanol Semichinon Chinon Catechin 2 1 H 2 O Danilewicz (2003) Am J Enol Vitic 54:

32 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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