Web_02_Berger_FTIR.pdf - DLR Rheinpfalz

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Beurteilung des
Gesundheitszustandes des
Leseguts mit FT-MIR
Thomas Berger, Ulrich Fischer
3. Anwendertreffen Weinanalytik, 10./11.02.2005

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Inhaltstoffe die bei der Anlieferung der Trauben mit FT-MIR
untersucht werden
Mostgewicht
pH- Wert
Gesamtsäure
Weinsäure, Äpfelsäure
HVAS = Stickstoffgehalt
Verhältnis Glucose / Fructose
Glycerin
Ethanol
Glukonsäure
Flüchtige Säure
Reife- Indikatoren
Nährstoffversorgung
Weinberg, Hefen
Stoffwechselprodukte
von Penicillium, Botrytis,
wilde Hefen, Bakterien,
Schwarzfäule

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Deutschen Weintor eG, Ilbesheim
Vorratsbehälter
Ventilsystem
Labor

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Siebtrichter zur
Mostgewinnung
Maischekreislauf mit Abnahmeventil
Filtrationseinheit mit
Saftentnahme
FT-MIR
GrapeScan

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Validierung der FT-MIR Gesamtsäurebestimmung
2004
Differenz Referenz - FT-MIR
[g/l]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-1.2
Titrierbare Gesamtsäure
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Messbereich:
4,4 – 40 g/l
Gesamtsäure Referenz [g/l]
mittlere Abweichung (alle) 0,17 [g/l], ab KW 39: 0,08 [g/l], n = 867

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Validierung der FT-MIR pH – Wert Bestimmung 2004
Differenz Referenz - FT-MIR
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.2
-0.3
pH- Wert
2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6
-0.1
pH Referenz
Messbereich:
pH 2,45 – 3,54
mittlere Abweichung ab KW 35: 0,04 n = 865

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Validierung der FT-MIR Bestimmung des hefeverfügbaren
Aminostickstoffs (HVAS)
Differenz FT-MIR - Referenz
[mg/l]
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
Differenz HVAS FT-MIR - Referenz ab KW 39, n = 301
Messbereich:
34 – 282 mg HVAS/l
0 50 100 150 200 250 300
HVAS [mg/l]
n = 301, mittlere Abweichung: 8,4 mg/l

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Validierung der FT-MIR Bestimmung des
Ammoniumgehaltes
Differenz Referenz - FT-MIR [mg/l]
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
Messbereich:
20 – 190 mg/l
0 50 100 150 200 250
NH4 Referenz (Enzymatik) [mg/l]
Zeitraum: ab KW 39, n = 296, mittlere Abweichung: 13 mg/l

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FT-MIR Bestimmung des hefe-verfügbaren
Aminostickstoffs (HVAS) bei der Gärkontrolle
Differenz Referenz - FT-MIR
[mg/l]
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
Validierung N-OPA Gärkontrolle
0 50 100 150 200
N-OPA Referenz [mg/l]
n = 33, mittlere Abweichung: 14 mg/l

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Gesundheitszustand der Trauben lässt sich
nicht mit einer einzigen Zahl
ausdrücken
Sanitary Index (2001/2002)
Ursprünglich entwickelt mit französ. und spanischem Traubenmaterial
Nicht auf deutsche Verhältnisse übertragbar
Deshalb: direkte Angabe der Inhaltsstoffe, die von einer
Infektion der Traube beeinflusst werden (und mit FT-MIR
erfasst werden können)

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Die Zusammensetzung der chemischen Inhaltsstoffe wird
durch Befallsstadium und die Art der Infektion (Penicillium,
Botrytis, wilde Hefen, Schwarzfäule, Bakterien) beeinflusst

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Die Zusammensetzung der chemischen Inhaltsstoffe wird
durch Befallsstadium beeinflusst
Vorgehensweise: Trennung befallener Proben von Hand in 3 Partien
gesund kurze Befallsperiode lange Befallsperiode
Manuelle Selektion Einmaischen Abpressen Zentrifugieren
Anschließend: Referenzanalytik wichtiger weinchemischer Parameter

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Der Gehalt an Glukonsäure wird durch das Befallsstadium
beeinflusst
Glukonsäure [g/l]
12
10
8
6
4
2
0
Glukonsäure
Frühes Befallsstadium Spätes Befallsstadium
- identische (theoretische) optische Bonitur beider Partien (100% Botrytis)
- analytisch große Unterschiede optische Bonitur ist analytisch nicht nachvollziehbar !
Die optische Bonitur trifft K E I N E A U S S A G E
K E I N E A U S S A G E über die tatsächliche
Veränderung der Traubeninhaltsstoffe und der damit verbundenen
Qualitätsminderung im Most !!

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Hilfestellung für den Anwender: Für ausgewählte Inhaltsstoffe
wird ein Mindest- oder Höchstgehalt vorgegeben
Mostgewicht
pH- Wert
Gesamtsäure
Verhältnis Weinsäure/ Äpfelsäure
Stickstoffgehalt
Verhältnis Glucose / Fructose
Glycerin
Ethanol
Glukonsäure
Flüchtige Säure
Reife- Indikatoren
Nährstoffversorgung
Stoffwechselprodukte
von
Botrytis, wilde
Hefen, Bakterien,
Penicillium,
Schwarzfäule
Ampelprinzip

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Beispiel für die Beurteilung der Traubengesundheit bei der
Traubenannahme 2004
°Oe
Riesling
87
Weinsäure/ÄS 0,7
Glucose/Fruc. 0,95
Glycerin 3,0
Alkohol 3,0
Glukonsäure 3,6
Fl.Säure 0,5
SpBg WH
86
0,55
0,95
2,1
2,8
0,1
0,2
WßBg
111
0,75
0,95
0,0
0,5
0,0
0,0
Sensorik der getrennt ausgebauten Partien zeigte sehr deutliche
Qualitätsminderung (Pilznote, muffig, keine Frucht) beim Riesling und
Spätburgunder Weißherbst

Häufigkeit
DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Daten aus 2004 einer Pfälzer Genossenschaft
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
789
Verteilung Glukonsäure 2004
Max: 3.1 g/l, n = 1483
480
144
50
17 4
< 1 1 - 1.5 1.5 - 2 2 - 2.5 2.5 - 3 > 3
Glukonsäure [g/l]
Qualitätsminderung durch 71 Partien = 4,8 % mit auffälligem
Gesundheitszustand

Fazit 1
DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
- Genauigkeit aller Parameter abhängig von der Genauigkeit der
Referenzmethode FT-MIR = indirekte Messmethode
- FT-MIR Analytik ist eine S C H N E L L M E T H O D E
- eine Differenzierung nach Art der Infektion (Botrytis, Penicillium, Oidium,
Schwarzfäule) ist nicht möglich
- Differenzierung von Befall mit Essigsäurebakterien ist möglich
- Konzentrationen < 1 g/l in der Regel nur halbquantitativ (mehr – weniger)
bestimmbar, nicht nachweisbar: Aromastoffe, Mineralstoffe

Fazit 2
DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
-Beurteilung des Gesundheitszustandes des Leseguts mit Fourier-Transform-
Mittel-Infrarot (FT-MIR) Analytik auf Basis von:
Verhältnis Glucose / Fructose
Glycerin
Alkohol
Glukonsäure
Flüchtige Säure
Gerechtere Auszahlungspreise durch Schaffung einer objektiveren Grundlage
als der optischen Bonitur, kein kg x °Oe = Auszahlungspreis

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Dem rheinland-pfälzischen Ministerium
für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft
und Weinbau für die Finanzierung der
Forschung
Der Firma FOSS für vielfältige
Unterstützung
Dr. Claus-Dieter Patz, FA Geisenheim,
Anette Schormann sowie Kollegen des
FB Weinbau und Oenologie
Den kooperierenden Betrieben:
Danksagung
Weinkellerei Lorch, WG Edenkoben, WG Mußbach, WG Bad-Dürkheim, WG
Leininger Land und WG Kraichgau, Weingut Altes Schlössel, Weingut Holz-
Weisbrodt, Staatsweingut mit Johannitergut
...und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie

DLR Neustadt, Fachbereich Weinbau und Oenologie
Aktueller Leistungsstand der Kalibration (2003/2004)
Probenanzahl
Meßbereich Mittlere
Abweichung
Mostgewicht °Oe 652 32 -120 0,8 ± 3
titrierbare Säure g/L 650 3,5- 26 0,15 ± 0,4
Weinsäure g/L 639 3 - 13,6 0,50 ± 1,5
Apfelsäure g/L 646 0,4- 17,5 0,40 ± 1,2
flüchtige Säure g/L 118 0 - 1,4 0,1 ± 0,2
pH-Wert 654 2,4- 4,1 0,06 ± 0,2
Ethanol g/L 60 2 - 11 0,4 ± 1,5
Glycerin g/L 134 0 - 5,4 0,32 ± 1,0
maximale
Abweichung
Gluconsäure g/L 213 0 - 4,9 0,42 ± 1,0
Hefeverwertbarer
Stickstoff (N-OPA)
mg/L 127 40 -260 8,4 ± 25
Gesamtphenole (Folin-
Chiocalteau Methode)
mg/L 95 800-7600 216 ± 600
Kalium mg/L 139 1100-2800 175 ± 600
Maximale Abweichung (Ausreisser) zu 90 % bedingt durch Fehler in der
Referenzanalytik (z.B. Ablesefehler beim Refraktometer etc.)

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FT-MIR Bestimmung des hefe-verfügbaren
Aminostickstoffs (HVAS) bei der Gärkontrolle
n = 445, Cross Validation Error: 8 mg/l