Neue Möglichkeiten der Weinsteinstabilisierung - (DLR) Mosel

Kellerwirtschaft
Neue Möglichkeiten der
Weinsteinstabilisierung
Ist dieser Wein stabil? Dies ist eine der Hauptfragen
die wir uns vor der Abfüllung unserer Weine
stellen. Zu dieser Stabilität zählt hauptsächlich
auch die Kristallstabilität. Welche kristallstabilisierenden
Maßnahmen in der Praxis eingesetzt
werden und welche Neuerungen zu erwarten
sind, stellen Achim Rosch und Gernot Friedrich
vom DLR Mosel dar.
Die Kristallstabilität der Weine vor der Füllung
bleibt ein Problem für jeden Weinerzeuger.
Kristallausscheidungen in der Flasche
führen zu Reklamationen der Verbraucher
und zu den daraus resultierenden Problemen. Bei
Sekten führt der Weinstein sogar zum „gushing“,
dem Aufschäumen beim Öffnen der Flaschen. Die
bisherigen Lösungsansätze zur Stabilisierung
sind meist teuer, energieaufwändig (Kältestabilisierung)
oder nur temporär effektiv (Metaweinsäure).
Die im Wein entstehenden Kristalle können sehr
unterschiedlich sein. So handelt es sich bei den
kristallinen Ausscheidungen im Wein meist um die
Salze der Weinsäure (Tartrate). Der „echte Weinstein“
(Bild 1) ist das sich am häufigsten ausscheidende
Kristall. Weinstein ist das saure Kaliumsalz
der Weinsäure, welches auch als Kalium-Hydrogen-Tartrat
(KHT) bezeichnet wird. Zum anderen
bildet auch Calcium mit Weinsäure ein Kristall, das
schwerlösliche Calcium-Tartrat. Calcium-Tartrat
Ausscheidungen spielen besonders bei Weinen
eine Rolle, die mit kohlensaurem Kalk (CaCO 3) entsäuert
wurden. Bei diesen Weinen ist der Calciumgehalt
nur bis zur vollständigen Calcium-Rückfällung,
also bei nicht ordnungsgemäßer Handhabung,
angehoben. Problematisch ist es bei einer
fehlgeschlagenen Doppelsalz-Entsäuerung, wenn
sich kein Doppelsalz, sondern nur Calciumtartrat
bildet, dann bleibt der Calciumgehalt dauerhaft zu
hoch.
In nicht entsäuerten Weinen ist der Gehalt an
Calcium meist so gering, dass mit keiner Calcium-
Tartrat-Ausscheidung zu rechnen ist. Erhöhte Calciumgehalte
können sich aber auch aus geographischen
Gegebenheiten und aus einer falschen
Lagerung z. B. in alten Betonbehältern ergeben.
Neben den unterschiedlichen Formen der Kristalle,
welche unter dem Mikroskop sehr gut zu erkennen
sind, ist es am einfachsten, eine Unterscheidung
der Kristallausscheidung mit einem
Geschmackstest durchzuführen. Kalium-Hydro-
Bild 1: Kalium-Hydrogen-Tartrat (Weinstein). Foto: ??????????????
gen-Tartrat (Weinstein) schmeckt sauer, wogegen
Calcium-Tartrat Kristalle neutral schmecken.
Einflussgrößen
auf die Kristallbildung
Die Kristallisation von Weinstein aus Weinen
hängt nicht nur vom Grad der Übersättigung ab
(Gehalt an Kalium- und Weinsäureionen), sondern
wird auch von der Konzentration an Alkohol, vom
pH-Wert, der Temperatur sowie Kolloiden beeinflusst.
Einflussgrößen auf die Kristallbildung
• Gehalt an Weinsäure, Kalium, Calcium
• Alkoholgehalt
Mit steigendem Alkoholgehalt nimmt die
Kristallisationsbereitschaft zu
• pH-Wert
Je höher der pH-Wert ist, desto geringer ist
die Löslichkeit von Weinstein (die Weinsteinlöslichkeit
ist bei pH 3,6 am geringsten)
• Temperatur
Je niedriger die Temperatur umso geringer
ist die Löslichkeit (geringere Löslichkeit
führt zum Ausfall von Weinstein)
Da die Nachfrage nach jungen, frischen Weinen zunimmt,
sind diese vor der Abfüllung meist instabil,
da das Löslichkeitsgleichgewicht nicht erreicht
ist. Ohne Stabilisierungsmaßnahmen würden die
Weine in diesen Fällen früher oder später nach der
Abfüllung eine Kristallausscheidung auf der Flasche
zeigen. Die Kristallisation beginnt mit einer
so genannten Kristallisationskeimbildung. Hierbei
lagern sich einige Teilchen zusammen und bieten
Ansatzpunkte für weitere Teilchen. Als Kristallisationszentren
können auch Fremdpartikel,
wie Staubteilchen, Rauhigkeiten der Gefäßwandungen
und Kristallkeime (Kontaktweinstein) dienen.
Der Keim übt eine elektrostatische Anziehung
durch seine freien Valenzen aus. Die Ionen (Kalium-,
Calcium- und Weinsäureionen) wandern zu
diesen aktiven Stellen (freie Valenzen) setzen sich
fest und werden somit in das wachsende Kristallgitter
eingebaut.
Möglichkeiten
zur Kristallstabilisierung
Betrachtet man die Entstehung von Kristallen, so
kann man drei verschiedene Vorgehensweisen zur
Stabilisierung ergreifen:
1. Entfernung oder Verminderung der Kristallisationspartner.
2. Beschleunigung der Kristallausscheidung.
3. Verhinderung von Kristallausscheidungen.
Bei Betrachtung der oben genannten zugelassenen,
praxisrelevanten Verfahren, ist bei der Entfernung
oder Verminderung der Kristallisationspartner,
vor allem die Entsäuerung (Weinsäure-Reduzierung)
zu nennen. Die in vielen Betrieben durchgeführte
Stabilisierung durch Kälte, inklusive der
forcierten Variante mit Zusatz von 4 g/l Kontaktweinstein
(Kontaktverfahren), fällt unter den Bereich
der beschleunigten Kristallausscheidung.
Zur Verhinderung von Kristallausscheidungen
dient der Einsatz von Schutzkolloiden wie Metaweinsäure
oder Gummi arabicum.
Schutzkolloide
Kolloidteilchen werden von den freien Valenzen an
den Ecken und Kanten des Kristallisationskeimes
angezogen, verblocken diese und das Kristallwachstum
kommt dadurch zum Stillstand. Die
Kristallisationshemmung oder den Abbruch des
Kristallwachstums durch kolloidallösliche Stoffe
kann man sich in der Weise zu Nutzen machen, in
dem diese einem Wein zugefügt werden und so die
Weinsteinausscheidung verhindert wird. Meta-
Die Winzer-Zeitschrift • April 2007 53

Bild 2: Produktionsschema von CMC
weinsäure, eine hochmolekulare, polymerisierte
Weinsäure ist ein solches Schutzkolloid. Sie hindert
den im Wein gelösten Weinstein an der Kristallisation,
zerfällt jedoch während der Lagerung
in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur wieder in
natürliche Weinsäure. Hierdurch ist die Wirksamkeit
auf zirka ein Jahr beschränkt. Ebenso ist zu beachten,
dass die Stabilisierung mit Metaweinsäure
ein Verfahren ist, welches in einigen Ländern wie
zum Beispiel Japan nicht akzeptiert wird. Exportiert
man in diese Länder Wein, so bleibt meist nur
die Kältestabilisierung als Verfahren, um den Wein
vor Kristallausscheidungen zu schützen.
Bild 3: Cellulosederivat in Lebensmitteln
54
Schon Anfang der 80er Jahre haben WUCHER-
PFENNIG et al., den Einfluss von verschiedensten
Kolloiden auf die Weinsteinkristallisation untersucht.
Eine überraschende Beobachtung war es,
dass das Kolloid Carboxymethylcellulose (CMC)
die Weinsteinausscheidung völlig verhinderte.
Trotz der sehr guten Ergebnisse hat jedoch CMC
zu dieser Zeit keine Zulassung für den Wein erfahren.
Aufgrund neuerer Entwicklung beim Zulassungsverfahren
von CMC durch das OIV (Internationale
Organisation für Rebe und Wein) hat das
DLR Mosel erneut Versuche auf die Wirkung und
Anwendung von CMC begonnen.
Kellerwirtschaft
Carboxymethylcellulose
Carboxymethylcellulose (CMC) ist ein Cellulosederivat,
dessen Rohstoff (Cellulose), die Pulpe (Fasern),
aus Baumholz ist. Die Cellulose wird derivatisiert,
da sie sonst in Wasser nicht löslich wäre.
Aufgrund der alkalischen Cellulosebehandlung
während der Produktion von CMC (Bild 2) ist die
korrekte Bezeichnung Natrium-Carbocymethylcellulose.
CMC ist neutral im Geschmack, Geruch
und in der Farbe. Es ist Allergen frei, GMO (Genetisch
veränderter Organismus) frei und ebenso Kalorien
frei. Die erlaubte Tagesdosis (ADI-Wert) ist
nach der Welternährungsorganisation (FAO) sowie
der Weltgesundheitsorganisation (WHO)
„nicht spezifiziert“. Die amerikanische Behörde,
welche für den Schutz der öffentlichen Gesundheit
zuständig ist (FDA), kategorisiert CMC als „GRAS“
(generally regarded as safe), somit als völlig unbedenklich.
Laut Richtlinie 95/2/EG ist die Verwendung
von CMC als Zusatzstoff in Lebensmitteln
allgemein, mit wenigen Ausnahmen wie z. B.
Fruchtsaft, zugelassen. Auf Grund der Unbedenklichkeit
kann in Lebensmitteln CMC „quantum
satis“ (so viel, wie notwendig ist, um …) dosiert
werden. Wegen der vielfältigen Eigenschaften von
CMC wird dieses in vielen Lebensmitteln eingesetzt
(Bild 3). Sei es als Verdicker und Viskositätsgeber,
als Gelbildner oder Emulgator …
Lebensmittelanwendung – Beispiele:
• Eiscreme
• Milchprodukte, saure Milchgetränke, Fruchtzubereitungen
• Kakaogetränke, Sirupe, Glasuren und Desserts
• Getränkekonzentrate und Emulsionen
• Backwaren
• Backhilfsstoffe und Überzüge
• Suppen und Soßen
Die Winzer-Zeitschrift • April 2007

Kellerwirtschaft
Grafik 1: KF-Werte vom Wein der verschiedenen Versuchsvarianten
KF-Wert
• Dressings
• extrudierte und fritierte Lebensmittel
• Fleischprodukte: Würstchen, Kochschinken,
Formfleisch
• …
Weinsteinstabilisierung
von Wein mit CMC
Um die Wirkung von CMC zu testen und ältere
Untersuchungen zu belegen, diente ein 2006er-
Riesling als Versuchswein. Dieser Wein (3,2 pH,
8,3 g/l Gesamtsäure und 2,8 g/l Weinsäure) war
sehr weinsteininstabil, dies zeigte das modifizierte
Mini-Kontaktverfahren mit Bestimmung des
Kristallisationsfaktors (KF).
Hierbei wird erst die Anfangsleitfähigkeit des
Weines bei Raumtemperatur (20 °C) bestimmt. Die
Leitfähigkeit misst den Stromfluss durch den
Wein. Nun wird Weinstein zugegeben und bei
Raumtemperatur mit Weinstein gesättigt, es löst
sich Weinstein auf. Nach 15 Minuten Schütteln
lässt man den nicht gelösten Weinstein absitzen
und misst erneut die Leitfähigkeit. Anschließend
werden die Proben 1 Stunde in der Gefriertruhe abgekühlt
und wieder 15 Minuten geschüttelt. Dieses
Mini-Kontaktverfahren ist ähnlich einer in der
Praxis durchgeführten Kältestabilisation nur viel
intensiver. Über Nacht lässt man nun den Weinstein
im Kühlschrank absitzen und dekantiert den
blanken Wein ab. Danach werden die Proben wieder
auf Raumtemperatur (20 °C) erwärmt und erneut
die Leitfähigkeit bestimmt. Wenn die Leitfähigkeit
vermindert ist, ist bei diesem Mini-Kontaktverfahren
Weinstein ausgefallen, da durch
den Ausfall von Kalium- und Weinsäureionen in
Form von Weinstein (Kaliumhydrogentartrat) der
Strom nicht mehr so gut geleitet werden kann.
Durch die erhaltenen Messwerte (Leitfähigkeiten
und Temperatur) können die Sättigungstemperaturen
ermittelt werden. Die Sättigungstemperatur
sagt aus, bei welcher Temperatur der betreffende
Wein an Weinstein gerade gesättigt ist. Den Kristallisationsfaktor
(KF) erhält man, indem die
Sättigungstemperatur (ST) des Weines nach der
Kristallisation von der ST des Ausgangsweines abgezogen
wird. Ein stabiler Wein hat somit fast gleiche
Sättigungstemperaturen vor und nach dem
Verfahren, wogegen ein instabiler Wein nach dem
Kontaktverfahren eine geringere Sättigungstemperatur
besitzt.
KF = ST (Ausgangswein) – ST (nach Kristallisation)
KF = Kristallisationsfaktor
ST = Sättigungstemperatur
Somit gibt der Kristallisationsfaktor an, um wie
viel Grad Celsius sich die Sättigungstemperatur
nach dem Kontaktverfahren gegenüber der Ausgangssättigungstemperatur
verringert.
KF >= 5 weinsteininstabil
KF 2-5 bedingt weinsteininstabil
KF 0-2 weinsteinstabil
Grafik 1 zeigt die verschiedenen Kristallisationsfaktoren
der behandelten Weine bzw. des unbehandelten
Weines. Der unbehandelte Wein ist
mit einem Kristallisationsfaktor von 12 somit
stark weinsteininstabil. Die Versuchsvariante,
Grafik 2: Leitfähigkeitsverlauf während des Kontaktverfahrens
welche mit Gummi arabicum behandelt wurde,
weist ebenso keine Stabilität auf, wogegen die
mit CMC und Metaweinsäure behandelten Weine
mit KF-Werten von kleiner als 2 weinsteinstabil
sind.
Die Grafik 2 zeigt den Leitfähigkeitsverlauf der
Varianten während des Kontaktverfahrens bei 0 °C
und einer 2,5-fachen Menge der sonst üblichen
Menge an Kontakt-Weinstein (10 g/l). Selbst bei
diesen Extrembedingungen, denen ein normaler
Wein wahrscheinlich nie ausgesetzt sein wird,
konnte ermittelt werden, dass die mit CMC und
Metaweinsäure versetzten Varianten keine Kristallisationsbereitschaft
zeigten. Bei beiden Varianten
konnte keine nennenswerte Abnahme der
Leitfähigkeit festgestellt werden. Aufgrund des
Aufbaues von CMC könnte sogar eine dauerhafte
Stabilität gewährleistet werden, im Gegensatz zu
Metaweinsäure.
Die Winzer-Zeitschrift • April 2007 55
Fazit
Beim Ausfallen von Kristallen spielen neben den
Konzentrationen von Weinsäure, Kalium und Calcium
auch noch der pH-Wert, der Alkoholgehalt,
die Temperatur sowie Kolloide eine Rolle. Die
weinsteinstabilisierende Wirkung von Kolloiden
kann man sich jedoch zu Nutze machen, indem
man kolloidallösliche Substanzen dem Wein zusetzt.
Leider ist die Effektivität der zurzeit zugelassenen
Substanzen eingeschränkt. Carboxymethylcellulose
könnte, durch den lang anhaltenden
Schutz gegen Weinsteinausfall, eine gute Option
zu der sonst anzuwendenden teuren und energieaufwändigen
Kältestabilisierung sein. CMC ist
jedoch momentan nicht im Wein zugelassen, Entscheidungen
hierzu vom OIV sind abzuwarten.
Labor, sowie Praxisversuche zur Wirkung und
Anwendung von CMC sind im Gange, deren Ergebnisse
bei einer eventuellen Zulassung dann zur
Verfügung stehen. Neben CMC zur Weinsteinstabilisierung
können ebenso Entwicklungen im
Bereich der Mannoprotein-Anwendung und der
Elektrodialyse neue Möglichkeiten bieten.
Literaturhinweise bei den Autoren zu erfragen. �