schweflige säure, grenzwerte und gezielte … vortraege... · kein weiterer energiegewinn . zelle...
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Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 1
SO2-MANAGEMENT:
BESONDERHEITEN
UND GEZIELTE MAßNAHMEN
WÄHREND DER WEINBEREITUNG
Prof. Dr. Manfred Großmann Hochschule Geisenheim University
Institut für Mikrobiologie und Biochemie
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SO2/schweflige Säure: ein „Alleskönner“
und trotzdem ein Problem?
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Schweflige Säure ein „Alleskönner“(?)
Gründe:
Antioxidationsmittel Schutz vor Bräunungsreaktionen Schutz vor Bräunungsreaktionen
Konservierungsmittel Schutz vor mikrobiellem Befall
Bindemittel für Acetaldehyd, Pyruvat, 2-Ketoglutarat Schutz vor Oxidationsnoten
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Komplexität der Weinbereitung
Hefeverfügbare Nährstoffe
Mostsäure, pH-Wert
Böckser Phenolische
Noten
Traubengüte
Fäulnis
Sauerstoff Gärhefen
Flüchtige Säure
Lagerfähigkeit
SO2
Problem: (Fast) alles hängt miteinander zusammen!
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Komplexität der Weinbereitung
Hefeverfügbare Nährstoffe
Mostsäure, pH-Wert
Böckser Phenolische
Noten
Traubengüte
Fäulnis
Sauerstoff Gärhefen
Flüchtige Säure
Lagerfähigkeit
SO2
Problem: Bedarf, Gesetz und Gesundheit
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Komplexität der Weinbereitung
Hefeverfügbare Nährstoffe
Mostsäure, pH-Wert
Böckser Phenolische
Noten
Traubengüte
Fäulnis
Sauerstoff Gärhefen
Flüchtige Säure
Lagerfähigkeit
SO2
Zusatz-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
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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?
für den Anwender
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SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?
für den Anwender: Verätzungen
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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
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aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15
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aus: Flüssige Dosage: Das Ende der Schwefelbombe, Bernhard Schandelmaier, Der Deutsche Weinbau (2016), Nr. 13, 12-15
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SO2/Schweflige Säure Wo bleibt der Mensch und seine Gesundheit?
(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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SO2 Grenzwerte: konventionelle Herstellung
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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 bedingtem Defizit an Sulfitoxidase
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Warnhinweis bei Wein
„enthält Sulfite“/ „enthält Schwefeldioxid“
Kennzeichnung seit November 2005 (2003/89/E6)
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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
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Zuckerabbau durch Glycolyse
aus: Schlegel: Allg. Mikrobiologie
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Reaktionen mit SO2
Organische Verbindungen
Reaktion mit ungesättigten Fettsäuren Zellmembran inaktiviert
Reaktion mit Enzymen u. a. Tyrosinase u. Laccase inaktiviert
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Frage: Welcher Stoff oder welche Stoffe
hat/haben ähnlich umfassende Eigenschaften?
„Alles eine Frage des Redox-Potenzials!!!!“
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abiweb.de
Redox-Paare und Redoxpotenzial
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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!!)
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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) 2016
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Versuche zur Reduzierung oder Ersatz der Mostschwefelung
VORSICHT: Nur analytische Ergebnisse, keine Verkostung!!
Mischung aus oenologischen Tanninen und Lysozym
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)
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 35
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)
ABER: Lagerung auf der Hefe FÖRDERT BSA/MLF!!!
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SO2/schweflige Säure bleibt ein „Alleskönner“,
ABER bewusst und in Maßen
nutzen
KEIN „viel hilft viel“!!
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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
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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
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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
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 41
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 42
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 43
Herkünfte des SO2-Bedarfs
steigende Most-pH-Werte
Anteil der molekularen SO2
SINKT!!
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Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte
Divol, du Toit, Duckitt (2012)
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 45
Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte
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Auswirkungen zu starker Maische- und Mostschwefelungen
„Schwefelfresser“ (Bildung von Acetaldehyd u. a.)
„Böckser“ = „reduktive Note“ (Bildung von H2S u. Mercaptanen)
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 47
Herkünfte des SO2-Bedarfs steigende Most-pH-Werte
Divol, du Toit, Duckitt (2012)
Berechnungsformel:
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 48
Mostsäuerung = Möglichkeit der SO2-Einsparung!
Hintergrund: wirksame, freie SO2
pH-Wert
4,0 3,0
Wenn für den Jahrgang zugelassen: Max. 1,5 g/L (berechnet als Weinsäure) senkt pH-Wert um max. 0,3 Einheiten ab (Vorversuche!!) i. d. R. nutzbar Weinsäure 1,5 g/L
Äpfelsäure 1,4 g/L (BSA/MLF – Gefährdung!) Milchsäure 2,2 g/L
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 49
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 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 (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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 51
Sulfit-Produktion durch kommerzielle Weinhefen
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 52
Sulfitbildung in Abhängigkeit von der Rebsorte
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 53
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 54
Wirkung von Gärhilfsstoffen auf SO2-bindende Hefemetabolite
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 55
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 56
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 57
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 58
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 59
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)
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 60
Herkünfte des SO2-Bedarfs SO2-bindende Stoffe auf/in den Trauben
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 61
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 62
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 63
Durch Mikroorganismen bedingte Herkunft: Fäulnis/Edelfäule im Weinberg Alkoholische Gärung Malolaktische Fermentation/
Biologischer Säureabbau Weinlagerung
Überblick: SO2-bindende Stoffe
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 64
Einsparung von SO2 durch:
Biologischer Säureabbau / Malolaktische Fermentation (BSA) (MLF)
Reduzierung von Acetaldehyd zu Ethanol und Pyruvat zur Milchsäure
Wenn die Rebsorte / der Weinstil es erlauben!!
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 65
Gehalt an gebundener SO2 in Abhängigkeit der Lagerzeit
2012
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 66
Herkünfte des SO2-Bedarfs
Zusatzproblem:
„Schwachstellen addieren sich!“
„Manchmal ist 1 + 1 mehr als 2!!!“
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 67
Bedeutung der Entstehungsorte von SO2-Bindungspartnern
Relative Höhe der Auswirkung
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 68
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 69
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 Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 70
Sinn und Zweck der Gärhilfsstoffe
Problem: Wann muss was und wieviel zugesetzt werden?
Verbesserung der Gärleistung Verbesserung der Stress-Toleranz Verbesserung der Aromenbildung (Gärbukett , Fehltöne ) Verminderung der SO2 bindender Stoffe
Prof. Dr. Manfred Großmann Oenoservice Q-Day: Der Qualitäts-Tag 2017 71
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