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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg
Dr. Martin Pour Nikfardjam
Vergleich verschiedener Verfahren zur Bestimmung der schwefligen
SäureDr. Martin Pour Nikfardjam
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Inhalt
• Möglichkeiten zur Bestimmung von SO2
• Ergebnisse• Diskussion & Fazit
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg
Dr. Martin Pour Nikfardjam
Bestimmung der freien SO2
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure
neinIodometrieTitration
Redukton-frei?TypVerfahren
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Titration
5 I- + IO3- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O
HSO3- + I2 + H2O → SO4
2- + 2 I- + 3 H+
• Endpunktserkennung– Blaufärbung mit Stärke (optisch)– Dead-Stop-Methode (elektrometrisch)
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure
jaSäure-BaseDestillation
neinIodometrieTitration
Redukton-frei?TypVerfahren
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Destillation („EG-Methode“)
• Durchzuführen bei 10°C !• Apparatur-Dimensionen !
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure
jaFarbreaktionPhotometrie
jaSäure-BaseDestillation
neinIodometrieTitration
Redukton-frei?TypVerfahren
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Photometrisch (Megazyme-Kit auf „Arena“)
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Photometrisch 1/2
HSO3-
NH2
C H3
NH2
C H3
NH 2
NH 2NH2
SO3H
NH3++
HSO3-
NH2
C H3
NH2
C H3
NH 2
NH 2NH2
SO3H
NH3++
Fuchsin Fuchsinschweflige Säure
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Photometrisch 2/2
CH3CHO
2 HSO3-
- 2 H2O - HSO3-
NH2
C H3
NH2
NH
O H
C H 3
C H3
NH
CH 3
O H
C H3
NH C H3
NH
CH 3
NH C H3
C H 3
NH
CH3
NH3
SO3H
NH3
SO3H
SO3H
SO3H
NH3
SO3H
NH3
SO3H
SO3H
+
+ +
+
+
CH3CHO
2 HSO3-
- 2 H2O - HSO3-
NH2
C H3
NH2
NH
O H
C H 3
C H3
NH
CH 3
O H
C H3
NH C H3
NH
CH 3
NH C H3
C H 3
NH
CH3
NH3
SO3H
NH3
SO3H
SO3H
SO3H
NH3
SO3H
NH3
SO3H
SO3H
+
+ +
+
+
Fuchsinschweflige Säure
Carbinolamin
Mesomeriestabilisiertes Kation
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Vis-Spektrum Fuchsin
Triphenylmethyl-Kation: λmax = 445 nm (1) Kristallviolett: λmax = 590 nm (2)Malachitgrün: λmax = 600 / 425 nm (3)
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Verfahren zu Bestimmung der freien schwefligen Säure
jaFarbreaktionFIA
jaFarbreaktionPhotometrie
jaSäure-BaseDestillation
neinIodometrieTitration
Redukton-frei?TypVerfahren
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Fließinjektionsanalyse (FIA)
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Fließinjektionsanalyse (FIA)
SO2
Reag
enz
Wein
GasdurchlässigeMembran
H+
H+
H+
H+
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FIA-Reaktion
Ellman‘s Reagenz (DTNB)
„Bunte Salz“
5-Mercaptonitrobenzoat (MNB)gelbgelb
HSO3-S S
S S OO–
O–
S–HOOC
O2N NO2
COOH
HOOC
O2N
HOOC
O2N
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Analysierte Weine
• Insgesamt 120 Weine aus Württemberg– 50 Rotweine– 44 Weißweine– 23 Weißherbste– 3 Rotwein-Cocktails
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echte freie Titration
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 80
echt
e fr
eie
Titr
atio
n
FIA
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80
Arena
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150
echt
e fr
eie
Titr
atio
n
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80
FIA
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 800
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150
FIA
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80
echte freie Titration
Are
na
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80
FIA
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 50 100 150
Arena
Are
na
10
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
0,46615,1
0,8346,1
1,000Titration
ArenaFIATitrationMethode
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
0,41715,8
1,0000,834
6,1FIA
0,46615,1
0,8346,1
1,000Titration
ArenaFIATitrationMethode
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
1,0000,41715,8
0,46615,1
Arena
0,41715,8
1,0000,834
6,1FIA
0,46615,1
0,8346,1
1,000Titration
ArenaFIATitrationMethode
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Unterschied FIA-Megazymefreie SO2 (FIA vs. Megazyme-Kit)
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
rw w w w h
Art des Weines
FIA
- M
egaz
yme
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Gehalte freie SO2 & Reduktone [mg/L]
18 ± 10Rotweincocktail(n=3)
26 ± 13Rotwein(n=50)
29 ± 13Weißherbst(n=23)
30 ± 10Weißwein(n=44)
„echte“ freie SO2Weinart
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Gehalte freie SO2 & Reduktone [mg/L]
59 ± 618 ± 10Rotweincocktail(n=3)
13 ± 426 ± 13Rotwein(n=50)
10 ± 629 ± 13Weißherbst(n=23)
17 ± 1530 ± 10Weißwein(n=44)
Reduktone„echte“ freie SO2Weinart
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Fazit freie SO2
• FIA sehr zuverlässig• Photometrie funktioniert nicht• Destillation zu aufwendig (10 °C)• Titration mit Reduktonen behaftet• Gehalte in Weinen relativ niedrig• Reduktone meist in Weißweinen
(Ascorbinsäure)
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Bestimmung der gesamten SO2
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Grenzwerte [mg/L]gültig seit 1. August 2009 nach VO (EG) 606/2009 Anhang I B
400Beerenauslese, Trockenbeerenauslese, Eiswein
350Auslese300Spätlese
200250> 5g/L Zucker150200< 5g/L Zucker
RotweinWeißweinWeinart
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Ökologischer Wein
• „Ökologischer Wein“ ab Ernte 2012• Sorbinsäure, Entschwefelung verboten• Sulfitgehalt mindestens 30-50 mg/L unter
herkömmlichem Wein• ab 2 g/L Restzuckergehalt Abweichung von
30 mg/L zulässig
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Verfahren zu Bestimmung der gesamten schwefligen Säure
jaFarbreaktionFIA
Photometrie
jaSäure-BaseDestillation
neinIodometrieTitration
Redukton-frei?TypVerfahren
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
0,9206,1
0,9316,4
0,8976,6
1,000Titration
ArenaFIADestillationTitrationMethode
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
0,9195,7
0,9454,8
1,0000,8976,6
Destillation
0,9206,1
0,9316,4
0,8976,6
1,000Titration
ArenaFIADestillationTitrationMethode
Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
0,9703,7
1,0000,9454,8
0,9316,4
FIA
0,9195,7
0,9454,8
1,0000,8976,6
Destillation
0,9206,1
0,9316,4
0,8976,6
1,000Titration
ArenaFIADestillationTitrationMethode
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Staatliche Lehr- u. Versuchsanstalt für Wein- u. Obstbau Weinsberg Dr. M. Pour Nikfardjam
Korrelation (R2, sD)
1,0000,9703,7
0,9195,7
0,9206,1
Arena
0,9703,7
1,0000,9454,8
0,9316,4
FIA
0,9195,7
0,9454,8
1,0000,8976,6
Destillation
0,9206,1
0,9316,4
0,8976,6
1,000Titration
ArenaFIADestillationTitrationMethode
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Fazit gesamte SO2
• alle Verfahren gut – sehr gut• Titration (Hydrolyse) wegen Reduktone am
schlechtesten• durchschnittlicher Gehalt: 93 ± 30 mg/L• keine Grenzwertüberschreitung
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Kostenberechnung
• Berechnung Personalkosten:Verwaltungsvorschrift des Finanzministeriums über die Berücksichtigung der Verwaltungskosten insbesondere bei der Festsetzung von Gebühren und sonstigen Entgelten für die Inanspruchnahme der Landesverwaltung (VwV-Kostenfestlegung) vom 28. Oktober 2010
• durchschnittliche jährliche Bezüge• Versorgung/Beihilfe• Hilfspersonal• Kosten der Leitung/Aufsicht• Gemeinkosten
⇒ Kostenpauschale: 39,- Euro pro Stunde
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Kosten pro Probe gesamte SO2(500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)
21,2219,501.500,00Titration
19,8619,50800,00Destillation
10,879,7560.000,00Arena
10,819,7520.000,00FIA
Gesamt [€]Personal [€]Gerätepreis [€]Methode
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Kosten pro Probe gesamte SO2(2.500 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)
21,2219,501.500,00Titration
19,6219,50800,00Destillation
5,023,9060.000,00Arena
4,963,9020.000,00FIA
Gesamt [€]Personal [€]Gerätepreis [€]Methode
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Kosten pro Probe gesamte SO2(15.000 Proben/Jahr, Abschreibungsdauer 10 Jahre, Zinsansatz 4%)
9,829,751.500,00Titration
19,5719,50800,00Destillation
1,741,1760.000,00Arena
2,411,9520.000,00FIA
Gesamt [€]Personal [€]Gerätepreis [€]Methode
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Gesamtfazit• FIA sehr zuverlässig (Redukton-frei)• bei Titration müssen Reduktone immer berücksichtigt
werden• Destillation sehr aufwändig (apparativ, Temperatur)• Photometrische Methoden zur Bestimmung der freien SO2
nicht geeignet, für gesamte SO2 jedoch sehr gut• Württemberger Weine zeigen relativ niedrige Gehalte an
freier SO2
• automatisierte Methoden selbst bei niedrigem (weniger als 10 Proben/Tag) Probendurchsatz kostengünstig
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Literatur
• Stadler, B., Schöne, A. (2011) Sulfit in Wein und Getränken – Automatisierte Bestimmung. Deutsche Lebensmittel Rundschau, März, 21-24.
• Patz, C.D., Menold, M., Giehl, A., Dietrich, H. (2006) Schweflige Säure: Bestimmung durch FIA. Der Deutsche Weinbau, 13, 30-33.
• Sadegh, C., Schreck, R.P. (2003) The Spectroscopic Determination of Aqueous Sulfite Using Ellman‘s Reagent. Massachusetts Institute of Technology Undergraduate Research Journal, 8, 39-43.
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Verfahren zu Bestimmung von schwefliger Säure
• Titration• Ansäuern, Titration mit Iodid/Iodat-Lösung• Dead-stop-Methode (elektrometrisch)• Hydrolyse mit NaOH, Titration mit Iodid/Iodat-Lsg.
• Destillation („EG-Methode“)• freie SO2: bei 10°C• gesamte SO2: bei Raumtemperatur• Titration mit NaOH
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weitere Verfahren
• Enzymatik (nur gesamte SO2)• Umsetzung des SO2 mit Sauerstoff zu SO4
2- und H2O2
• Messung des gebildeten H2O2
• Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC)
• gleiches Messprinzip wie Enzymatik• automatisiert
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weitere Verfahren
• rein chemisch (OIV Resulotion 391/2010)• Umsetzung des SO2 mit Fuchsin• anschließende Reaktion mit Acetaldehyd• Messung des Reaktionsproduktes
• Fließinjektionsanalyse (FIA)• Trennen des SO2-Gases durch eine Membran von
störender Matrix• Umsetzung mit Ellman‘s Reagenz• Messung des Reaktionsproduktes