Weinqualität sichern durch richtige Schwefelung

Hinweise für die Praxis

Edgar R. Funk

Abteilung Frucht- und Weintechnologie

LVWO Weinsberg

Die Schwefelung ist auch heute noch eine der wichtigsten oenologischen Maßnahmen  zur Stilprägung und Sicherung der Weinqualität. Die Anwendung der Schwefelung ist durch Höchstgehalte begrenzt und kontrolliert, um gesundheitliche Beeinträchtigungen zu vermeiden. Die gesamte schweflige Säure setzt sich aus der gebundenen und der freien schwefligen Säure  zusammen, die Höchstgehalte an Gesamt-Schwefeldioxid sind Tabelle 1 zu entnehmen. Alternative  Ersatzstoffe für den Schwefel mit gleicher universeller Funktionalität stehen bisher für die Weinbereitung nicht zur Verfügung. Da sulfitempfindliche Personen allergisch reagieren können, hat die EU in ihrer Verordnung VO (EG) 1991/2004 bestimmt, auf solche Zusatzstoffe hinzuweisen, mit dem Wortlaut auf dem Etikett: "Enthält Sulfite".  Seit dem 25.11.2005 ist diese Angabe für neu abgefüllte Weine verpflichtend. Die richtige Anwendung von Schwefeldioxid (SO₂) setzt  ein umfassendes Fachwissen über die besonderen Eigenschaften und  Wirkspektren  dieses Behandlungsstoffes voraus. Auch von besonderer Wichtigkeit ist die Kenntnis, durch welche weinbaulichen und oenologischen Maßnahmen der erforderliche Schwefelbedarf beim Weinausbau möglichst gering gehalten werden kann. Dies ist vor allem vor dem Hintergrund immer wieder auftretender Diskussionen über eine Senkung der  SO₂ - Grenzwerte im Wein von besonderem Interesse. Auch die Klimaveränderung mit der Folge von niedrigeren Säuregehalten in unseren Weinen,  bei einem Anstieg der pH-Werte, lässt zukünftig keinen Spielraum für eine nicht sachgerechte Anwendung der Schwefelung und begleitender Maßnahmen  zur Absenkung des Schwefelbedarfs.   

Die Grenzwerte gelten für den Gehalt an Gesamtschwefeldioxid zum Zeitpunkt des Inverkehrbringens zum unmittelbaren menschlichen Verbrauch.

Aus welchen Gründen wird SO₂ zugesetzt?

Mit dem Zusatz von schwefelhaltigen Kaliumsalzen oder Schwefeldioxid in den verschiedenen Verarbeitungs- und Ausbauphasen der Weinbereitung werden mehrere  Zielsetzungen verfolgt. 

- Schutz vor unerwünschten Infektionen mit Hefen, Bakterien und Schimmelpilzen

- Ausnützung selektiver Effekte zur Förderung der erwünschten Hefepopulation Saccharomyces cerevisiae

- Abbindung sensorisch nachteiliger Gärungsmetaboliten

- Oxidationsschutz

- Inaktivierung von sauerstoffübertragenden  Enzymen 

- Schutz vor nachteiligen Oxidationseinflüssen während der Lagerung

- Stilprägung und Qualitätssicherung

Wirkung von SO₂ auf Mikroorganismen

Schon im Altertum hat man erkannt, dass Weine, die Schwefeldämpfen ausgesetzt wurden, in ihrer Qualität und Haltbarkeit eine Verbesserung erfahren. Wurde in dieser Zeit einfach nur elementarer Schwefel zu Schwefeldioxid in einem Fass verbrannt, stehen uns heute unter Druck verflüssigtes SO₂ - Gas in Stahlflaschen oder das beständige Kaliumsalz der di-schwefligen Säure, besser bekannt als Kaliumpyrosulfit oder Kaliumdisulfit, zur Verfügung,  welche eine gut kontrollierbare Dosage zulassen.  Auch das chemische Verhalten von SO₂ - Gas in Most oder Wein ist heute weitgehend, wenn auch nicht vollständig, bekannt.  Leitet man SO₂ - Gas in Most oder Wein ein, dann laufen verschiedene Reaktionsschritte ab. Das SO₂ - Gas löst und verteilt sich zunächst in dem Most oder Wein, wobei die Löslichkeit - wie auch bei anderen Gasen - mit  zunehmender Temperatur ansteigt. Das Schwefeldioxid reagiert nicht direkt mit dem Wasser zur schwefligen Säure, sondern in die dissoziierten, elektrisch geladenen Zustandsformen von Hydrogensulfit HSO₃^- und  Sulfit (SO₃^2-). Die Sulfitstufe ist erst bei sehr hohen pH-Werten zu erwarten und ist entsprechend nur in extrem säurearmen Weinen zu finden. Diese Stufe kann jedoch direkt Sauerstoff binden, reagiert  dabei zu Sulfat (SO₄^2-) und bietet somit einen gewissen Oxidationsschutz. Die direkte Sauerstoffbindung erfolgt jedoch sehr langsam und kommt nur zustande, wenn Katalysatoren wie Eisen und Kupfer den Reaktionsvorgang unterstützen.

Abbildung: Die dissoziierten Zustandsformen von schwefliger Säure im Wein

Neben den dissoziierten Zustandsformen ist auch das molekulare SO₂ nachzuweisen. In welcher Konzentration die verschiedenen Zustandsformen vorliegen ist vom pH-Wert abhängig.

Bei niedrigen pH-Werten kommen überwiegend die Schwefeldioxid- und Hydrogensulfitform vor, die jedoch mit zunehmendem pH-Wert in ihrer Konzentration abnehmen bei gleichzeitigem Anstieg der zweifach negativ geladenen Sulfitform. Nur die SO₂ in ihrer molekularen Form ohne elektrische Ladung hat  mikrobiozide Wirkung und bietet Schutz vor Mikroorganismen. Sie kann deren Membranen durchdringen und die lebensnotwendigen Stoffwechselvorgänge in den Zellen  blockieren. Die Mikroorganismen sind gegenüber der SO₂ unterschiedlich tolerant. Untersuchungen haben bestätigt, dass die meisten unerwünschten Hefen und Bakterien  empfindlicher gegenüber einer Schwefelung reagieren als Saccharomyces cerevisiae. Eine gewisse Ausnahme stellt die wilde Hefe Kloeckera apikulata (Hanseniaspora uvarum) dar, die ebenso über eine beachtliche Schwefeltoleranz verfügt. Wird die Population dieser Hefe nicht sehr früh durch selektive Lese, Mostklärung und  Einsaat von Reinzuchthefen unterdrückt, kann es zu einer deutlichen Zunahme der flüchtigen Säure kommen.

Grundsätzlich kann man ableiten, je niedriger der pH-Wert in Most oder Wein, desto höher ist der Anteil der mikrobiozid wirkenden SO₂ innerhalb der freien schwefligen Säure.  Im Umkehrschluß kann man feststellen: Bei hohen pH-Werten ist die mikrobiozide Wirkung einer Schwefelung relativ gering, da wenig molekulares SO₂ zur Verfügung steht. Diese Gegebenheiten sind etwas verhängnisvoll, da gerade bei hohen pH-Werten ideale Wachstumsvoraussetzungen für unerwünschte Mikroorganismen in Most oder Wein vorhanden  sind. Für den notwendigen mikrobiellen Schutz in Wein gibt es einen Richtwert für die erforderliche Konzentration an molekularer SO₂, der mit 0,825 mg/L angegeben wird.

Aus nachfolgender Tabelle 2 ist der Einfluss des pH-Wertes auf die mikrobiologisch wirksame molekulare Form der SO₂ zu entnehmen. 

Tabelle 2 : Einfluss des pH-Wertes auf die mikrobiologisch wirksame molekulare Form der SO₂ 

Abbindung sensorisch nachteiliger Gärungsmetaboliten

Grundsätzlich wird in der Weinanalytik nach "freier SO₂^" und  "gebundener SO₂^" differenziert. Die freie SO₂ beinhaltet pH-Wert-abhängig die unterschiedlichen Zustandsformen (SO₂, HSO₃^- und SO₃^2-), welche ungebunden vorliegen und bei Bedarf für die entsprechenden  Funktionen zur Verfügung stehen. Die "gebundene SO₂" ist hingegen in abgestufter  Bindungsstärke an verschiedene Weininhaltsstoffe aus alkoholischer Gärung und anderen mikrobiellen Stoffwechselprozessen angelagert bzw. irreversibel gebunden. Der quantitativ wichtigste Bindungspartner ist  Acetaldehyd, ein Gärungszwischenprodukt, das je nach Lesegut,  Maische-/Mostbehandlung, Gärführung und Abstichzeitpunkt  in unterschiedlicher Konzentration nach Gärende vorliegen kann. Der durchgegorene Most hat einen Gehalt zwischen 12 und 60 mg/L Acetaldehyd. Eine Gärunterbrechung führt in der Regel zu höheren Werten.Das Gleiche gilt auch, wenn durch eine zu hohe Maische- oder Mostschwefelung  schon zu Beginn der alkoholischen Gärung Acetaldehyd abgebunden wurde. Zur Abbindung von einem mg Acetaldehyd werden 1,45 mg  SO₂ verbraucht, es entsteht dabei die sensorisch neutrale acetaldehydschweflige Säure. Die Bindung ist sehr stabil und belastet die Schwefelbilanz.  Deshalb muss der Gehalt an Acetaldehyd im Wein möglichst niedrig gehalten werden. Sobald Acetaldehyd abgebunden ist, erfolgen auch Reaktionen mit anderen  Bindungspartnern, dabei handelt es sich aber um schwache reversible Bindungen. Das heißt die Bindungen können sich wieder lösen, die so gebundene SO₂ wird deshalb auch als Depot - SO₂ bezeichnet und steht zum Teil als "freie SO₂" zur Verfügung. 

Tabelle 3: Bindungspartner der SO₂ im Wein

Oxidationsschutz und enzyminaktivierende Funktion

Der Oxidationschutz mit der Schwefelung durch direkte Abbindung von Sauerstoff wird häufig überschätzt. Nur die zweifach negativ geladene Sulfitform kann Sauerstoff binden und wird dabei zu Sulfat oxidiert. Die Sulfitform ist jedoch nur bei hohen pH-Werten des Weines anzutreffen, sodass in der Regel die Sauerstoffbindekapazität sehr schnell erschöpft ist. Die Schwefelung hat jedoch eine indirekte Schutzfunktion vor unerwünschten Oxidationsvorgängen durch die Inaktivierung sauerstoffübertragender Enzyme. Zu den typischen traubenbürtigen sauerstoffübertragenden Enzymen gehören die Phenoloxidasen wie z. B. die Thyrosinase. Mit einer Schwefelung werden die sauerstoffübertragenden Enzyme durch die in hoher Konzentration vorliegende Hydrogensulfitform gehemmt, sodass die Bildung von braunen Farbkörpern durch  oxidative Polymerisation von phenolischen Verbindungen verhindert wird.  Phenoloxidasen sind häufig an Trubpartikel angelagert und können durch eine Mostvorklärung deutlich reduziert werden. Problematisch ist die Inaktivierung von Laccase, einem sauerstoffübertragenden Enzym, synthetisiert von Bortytis cinerea, welches über eine hohe "Schwefeltoleranz" verfügt und nur mit sehr hohen Schwefeldosagen gehemmt werden kann.

Schwefelfresser vermeiden

Es sind verschiedene Ursachen, die einen Jungwein zu einem Schwefelfresser werden lassen. Grundsätzlich zeigen Weine aus faulem Lesegut eine hohe SO₂ - Abbindung. Eine Hauptursache ist auf den Befall der Trauben mit  Botrytis cinerea  und die damit verbundenen Sekundärinfektionen zurückzuführen. Zu den Sekundärinfektanten gehören  auch die sogenannten wilden Hefen, die schon bereits an den Traubenbeeren Acetaldehyd produzieren, welches mit der Trauben- oder Maischeschwefelung frühzeitig als acetaldehydschweflige Säure abgebunden wird und die Bilanz der gesamten schwefligen Säure belastet. Aber auch andere Stoffwechselprodukte, wie Brenztraubensäure (Pyruvat), Ketoglutarsäure, Gluconsäure, welche als Schwefelbindungspartner fungieren, erhöhen den Bedarf an Schwefeldioxid.  Auch Essigsäurebakterien steigern das Potenzial  an schwefelbindenden Substanzen durch Oxidation von Zucker. Mit der Fäulnis geht gleichzeitig  eine massive Verminderung von  Thiamin (Vitamin B1)  einher, welches für den Abbau von Pyruvat  zu Acetaldehyd  während der alkoholischen Gärung unentbehrlich ist. Wird dieser Mangel nicht durch eine rechtzeitige Thiamingabe zu Beginn der alkoholischen Gärung kompensiert, dann weisen die Jungweine relativ hohe Pyruvatwerte auf, die eine höhere SO₂ - Gabe erforderlich machen. Wird ein Most zu stark geschwefelt kommt es zu einer gewissen Angärverzögerung aber keiner Gärverhinderung. Beim Einsetzen der Gärung wird  jedoch die zugesetzte SO₂ sofort in die irreversibel  gebundene Form, der  sogenannten acetaldehydschwefligen Säure überführt.

Ein erheblicher  Einfluss auf den Schwefelbedarf geht natürlich vom Verlauf der alkoholischen Gärung aus.  Ein möglichst weitgehendes Durchgären  bis auf weniger als 2 g/L Restzucker führt zu einer relativ geringen Anhäufung von SO₂ - bindenden Metaboliten und senkt entsprechend den Schwefelbedarf. Ein hoher Schwefelbedarf  hingegen ist dann gegeben, wenn eine zu frühe Schwefelung in den noch nicht ausgegorenen Wein  erfolgt oder ein gewollter vorzeitiger Gärstopp durch  Kühlung und Schwefelung ausgelöst wird. Die gerade zu diesem Zeitpunkt hohe Anhäufung von Acetaldehyd und anderer SO₂ - bindender Gärungszwischenprodukte führen zu einer hohen Fixierungsrate von SO₂.   

Handlungsempfehlung  zur Schwefelung von Trauben, Most und Wein

Zur Vermeidung einer Anhäufung von SO₂ - bindenden und qualitätsmindernden Stoffwechselprodukte durch unerwünschte Mikroorganismen, ist es nur konsequent bei warmer Herbstwitterung und höherem Fäulnisanteil im Lesegut schon frühzeitig das Lesegut im Sammelbehälter mit ausreichenden Mengen an Kaliumdisulfit zu schützen. Abgestimmt auf die Behältnisgröße sind die entsprechenden Schwefelgaben frühzeitig zu portionieren,  sodass im Weinberg ohne größere Umstände eine kontrollierte Schwefelung vorgenommen werden kann. Bei halber Befüllung des Sammelbehältnisses sollte schon eine Zwischenschwefelung mit der Hälfte der Gesamtdosage  erfolgen, sodass auch im Innern des Traubensammelbehälters das Lesegut geschützt ist. Je nach Fäulnisgrad kann eine Schwefelgabe von bis zu 50 mg/L notwendig sein, was einer Dosage von 100 mg/L Kaliumdisulfit entspricht. Bei der Bemessung der Schwefelgabe sollte auch der pH-Wert Berücksichtigung finden.

Grundsätzlich ist bei Weinen aus faulem Lesegut auch bei guter Mostvorklärung ein früher Abstich verbunden mit einer ersten Schwefelung nach Gärende durchzuführen. Ist nach der alkoholischen Gärung eine Lagerung auf der Hefe geplant, so ist  zunächst keine bzw. nur eine geringe Schwefelung nach Gärende sinnvoll.  Die Hefe hält den Wein selbst im ungeschwefelten Zustand reduktiv. Die Reduktionskraft im gesamten Gebinde ist jedoch nur dann  effektiv wirksam, wenn die Hefezellen in Schwebe gehalten werden.  Erst mit der Abtrennung der Hefe wird eine stabilisierende Grundschwefelung erforderlich. Schwefelung bei gleichzeitigem Hefelager kann zu einer Böckserbildung führen. Die Schwefelgabe ist so zu bemessen, dass sich eine freie SO₂ von 40 - 50 mg/L einstellt.

Bei Rotweinen aus gesunden Trauben  ist nach biologischem Säureabbau (BSA) und Hefeabtrennung oft schon eine erste Schwefelgabe von 60 - 80 mg/L ausreichend.  Mit dem bakteriellen Säureabbau geht auch ein Abbau schwefelbindender Metaboliten einher. Neben Pyruvat und anderen Ketosäuren wird auch Acetaldehyd in seiner Konzentration verringert, sodass der Schwefelbedarf  deutlich abgesenkt wird. Weißweine haben in der Regel einen höheren Bedarf bei der ersten Schwefelgabe, der je nach Fäulnisgrad der Trauben und Gärverlauf bei 80 - 100 mg/L liegen kann.

Stabilität der  freien SO₂ überprüfen

Der Gehalt an freier SO₂ ist in kurzen Zeitabständen, anfangs alle 14 Tage, später monatlich  zu überprüfen. Bei einer Absenkung muss eine entsprechende Nachschwefelung erfolgen, bis sich eine nachhaltige Stabilität der freien SO₂ einstellt. Dabei darf natürlich die gesamte schweflige Säure nicht außer acht gelassen werden.

Um keinen nachträglichen Weinsteinausfall auszulösen, darf die Schwefelung nach der Weinsteinstabilisierung nur noch mit gasförmiger SO₂ erfolgen. Je niedriger der pH-Wert, desto geringer kann der Gehalt an "freier SO₂" bei der Füllung eingestellt werden. Eine zu hohe Einstellung  der freien SO₂ lässt mit steigender Temperatur die gasförmige SO₂  riechbar werden, was zu einer  Ablehnung bei der Qualitätsprüfung führen kann.

Bild: Schwefelung mit dem Handdosiergerät für Schwefeldioxid  (Foto: Funk)

Reduktone berücksichtigen

Bei der Bestimmung der freien schwefligen Säure sind die Reduktone zu berücksichtigen. Reduktone  sind reduzierende Substanzen (Ascorbinsäure, Farbstoffe, Tannine), die bei der normalen, einfachen Titration  der Schwefelbestimmung, freie schwefelige Säure vortäuschen. Insbesondere bei farbkräftigen, tanninreichen Rotweinen und der Anwendung von Ascorbinsäure empfiehlt sich eine genauere Bestimmung  der "freien schwefligen Säure" unter Abzug der Reduktone durchzuführen.  So kann bereits ein Zusatz von 15 g/hl  Ascorbinsäure bis zu 55 mg/L schweflige Säure vortäuschen. Rotweine enthalten je nach Traubensorte, Verarbeitungs- und Extraktionstechnologie  zwischen 5  bis 30 mg/L Reduktone, die unbedingt berücksichtigt werden müssen, um den empfohlenen erforderlichen Gehalt  an "echter" freier schwefliger Säure  von 30 mg/L bis 40 mg/L bei der Abfüllung zu haben.

Die Überprüfung der Schwefegehalte sollten mehrmals und rechtzeitig vor der Füllung unter Berücksichtigung der Reduktone  erfolgen.          

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