Bestimmung der titrierbaren Gesamtsäure

Bestimmung der titrierbaren Gesamtsäure
• Die „titrierbare Gesamtsäure“ (auch „Gesamtsäure“
oder „Säure“) von Most und Wein setzt sich hauptsächlich aus organischen Säuren zusammen, überwiegend Wein-, Äpfel- und Milchsäure. Frucht- und
Beerenwein enthalten v.a. Citronensäure
• Bestimmung: Entkohlensäuerten Most oder Wein mit
Lauge bekannter Konzentration auf den Neutralpunkt
(pH 7.0) titrieren (pH-Indikator; besser: pH-Elektrode)
• Entfernung des Kohlendioxids (CO2) durch Schütteln
in der Kälte unter vermindertem Druck (Saugflasche,
Wasserstrahlpumpe). Alternativ: abgemessene Probe
zum Sieden erhitzen und vor der Titration auf 20°C
abkühlen
• Berechnung als Weinsäure, bei Fruchtweinen als
Citronensäure, in Frankreich als Schwefelsäure
• Umrechnungsfaktoren:
1.0 g Weinsäure ~ 0.9 g Äpfelsäure ~ 1.2 g Milchsäure
~ 0.85 g Citronensäure ~ 0.65 g Schwefelsäure
• Der pH-Wert des Weins sollte 2.8 - 3.8 betragen
Bestimmung der flüchtigen Säure
• Die Summe der bei der Destillation von Most oder Wein
übergehenden Säuren bezeichnet man als flüchtige Säure.
Sie wird bei der alkoholischen Gärung in kleinen Mengen
gebildet und besteht hauptsächlich aus Essigsäure (normalerweise 0.2-0.5 g/L; sollte 0.8 g/L nicht überschreiten)
• Schweflige Säure geht bei der Wasserdampfdestillation
ebenfalls mit über und muss bei genauen Bestimmungen
von der ermittelten flüchtigen Säure subtrahiert werden
• Kohlensäure ist vor der Wasserdampfdestillation zu entfernen (Wasserstrahlvakuum)
Durchführung
• Zu untersuchende Flüssigkeit im Wasserstrahlvakuum
entgasen und 5.0 ml in den Destillierkolben pipettieren
• Im Wasserdampfstrom ca. 60 ml in die Vorlage destillieren
• Destillat bis zum beginnenden Sieden erhitzen, abkühlen,
mit einigen Tropfen Phenolphthalein versetzen und mit
0.01 N NaOH bis zur schwachen Rosafärbung titrieren
Berechnung
Verbrauchte mL 0.01 N NaOH x 0.12 = flüchtige Säure in g/L
Beispiel: NaOH-Verbrauch 3.5 mL ~ 0.42 g/L flüchtige Säure
WasserdampfDestillationsApparatur
Nachweis und Bestimmung der organischen Säuren
• Organische Säuren im Most: vor allem Wein- und Äpfelsäure
• Organische Säuren im Wein: v.a. Wein, Äpfelsäure; weiterhin als Produkte der
Gärung sowie des biologischen Säureabbaus (BSA): Milchsäure, Bernsteinsäure,
Kohlensäure sowie geringe Mengen an Essigsäure.
Der pH – Wert des Weins sollte zwischen 2.8 und 3.8 liegen
Nachweis des biologischen Säureabbaus (BSA)
• Nach der Gärung enthalten Weine i.a. 3-8 g/L Äpfelsäure. Im Verlauf des BSAs
wird Äpfelsäure (= Dicarbonsäure) durch Milchsäurebakterien in Milchsäure
(= Monocarbonsäure) umgewandelt -> Verminderung der Gesamtsäure und Erhöhung des pH-Werts des Weins
• Der biologische Säureabbau kann durch oenologische Verfahren gestoppt werden, sobald die gewünschte Gesamtsäure erreicht ist, um einem Säuremangel
der Weine entgegenzuwirken
• Zur Verfolgung des biologischen Säureabbaus hat die Bestimmung der Äpfelund Milchsäure wesentliche Bedeutung
Bestimmung der verschiedenen Säuren des Weins
• Verhältnis Äpfelsäure/Milchsäure: semiquantitativ mittels DC
• quantitative Bestimmung: photometrisch, enzymatisch, oder mit HPLC
Dünnschichtchromatographische Bestimmung des
Verhältnisses Äpfelsäure /Milchsäure
Das Verhältnis Äpfelsäure/Milchsäure gibt Hinweise auf den Fortschritt
des biologischen Säureabbaus im Wein( Umwandlung Malat in Lactat)
Prinzip
Freisetzung der im Wein vorhandenen Säuen mittels
Kationenaustauscher; anschliessend DC-Trennung
DC-Trennung
• Fliessmittel: 2.5 g/L Bromphenolblau in Propanol-2 /
Wasser (8 +1)
• stationäre Phase: mit Cellulose beschichtete Alufolie
(ohne Fluoreszenz-Indikator)
• Die Säureflecken sind bereits während der Entwicklung gelb auf blauem Hintergrund sichtbar
• Rf-Werte:Milchsäure > Äpfelsäure > Weinsäure
Auswertung: Weine, bei denen der Säureabbau noch
nicht stattgefunden hat, weisen einen starken Äpfelsäurefleck und einen schwachen Milchsäurefleck auf
(vgl. Bahn 5). Nach dem Säureabbau fehlt der Äpfelsäurefleck, während derjenige der Milchsäure stark
ausgeprägt erscheint (vgl. Bahn 7)
1-3: Wein-, Äpfel-, Milchsäure
4: Gemisch aus (1-3)
5: Wein ohne BSA
6: Wein mitten im BSA
7: Wein nach BSA
Enzymatische Bestimmung der organischen Säuren
Die enzymatische Bestimmung der organischen Säuren erfolgt prinzipiell ähnlich wie
die Bestimmung der Zucker oder des Alkohols (d.h. UV-Test)
Enzymatische Bestmmung der Äpfelsäure
• L-Malat wird durch das Enzym L-MalatDehydrogenase (L-MDH) durch NAD+ zu
Oxalacetat oxidiert
• Verschiebung des Gleichgewichts dieser
Reaktion auf die Seite der Endprodukte
durch Umsetzung des gebildeten Oxalacetats mit L-Glutamat in Gegenwart des
Enzyms Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) zu L-Aspartat und α-Ketoglutarat
• Photometrische Messung der Extinktionszunahme bei λ = 340 nm
• Die gebildete NADH-Menge ist der ursprünglich vorhandenen L-Malat-Menge
äquivalent
Bestimmung der gesamten und freien
schwefligen Säure
• Einer der wichtigsten dem Wein zugesetzten Inhaltsstoffe ist SO2, welches im Endprodukt frei als schweflige Säure, oder gebunden (v.a. an Acetaldehyd) vorliegt.
Vom organoleptischen Standpunkt ist es erwünscht, dass Wein freie schweflige
Säure enthält, damit Acetaldehyd vollständig gebunden wird. Weisswein enthält
normalerweise mehr schweflige Säure als Rotwein.
• SO2 dient zur Hemmung von Mikroorganismen (z.B. Essigsäurebakterien) und hat
reduzierende Wirkung auf verschiedene Weininhaltsstoffe, wodurch geschmacklich
nachteilige Veränderungen verhindert werden. Ausserdem wird die enzymatische
Oxidation von Polyphenolen vermieden. Die antiseptischen Eigenschaften sind v.a.
auf das freie SO2 zurückzuführen, während das gebundene SO2 prktisch keine antimikrobielle Aktivität aufweist.
• Zum Abschluss der aloholischen Gärung müssen die Gehalte an freier und gesamter
schwefliger Säure genügend tief sein (max. 10 mg/L freies SO2, 80 mg/L gesamtes
SO2), um den spontanen biologischen Säureabbau nicht zu verzögern. Sobald dieser
beendet ist, wird dem Wein SO2 zugesetzt, um die Entwicklung von Mikroorganismen
zu unterbinden, die Bildung unerwünschter Verbindungen zu verhindern und der
Oxidation des Weins vorzubeugen.
• Es existiert eine Reihe von Verfahren zur Bestimmung der freien und gesamten
schwefligen Säure (z.T. gebrauchsfertige Reagenzien- und Gerätekombinationen)
Bestimmung der freien schwefligen Säure
Prinzip: Iodlösung wird von schwefliger Säure zu farblosem Iodid reduziert, welches
mit Stärke keine blaue Einschlussverbindung mehr bildet. Die Bestimmung beruht darauf, dass Wein neben der schwefligen Säure nahezu keine anderen mit Iod reagierenden Substanzen enthält (Ausnahme: evtl. Ascorbinsäure und Reduktone)
Durchführung:
• Zu analysierendes Getränk (25.0 mL) in Titrationsgefäss pipettieren
• Stärkelösung (2 mL) zugeben und mit 25 %-iger Schwefelsäure (10 ml)
ansäuern. Nicht schütteln, da sonst SO2-Verluste!
• Sofort mit n/128 Jodid-Jodatlösung bis zur ca. 10 Sekunden andauernden Blaufärbung titrieren
• Bestimmung bei Zimmertemperatur (20°C) und schnell durchführen!
Das Gleichgewicht zwischen freier und gebundener schwefliger Säure
ist temperaturabhängig -> Bei niedriger Temperatur liegt weniger, bei
höherer Temperatur mehr schweflige Säure vor. Maßgebend ist der
SO2-Gehalt bei 20°C!
• Bei stark gefärbten Rotweinen: Anstelle der Stärkelösung (Indikator)
den Äquivalenzpunkt elektrometrisch (Pt-Elektrode) ermitteln
• Berechnung: Verbrauchte n/128 Iodid-Iodat-lösung x 10 = freies SO2
(mg/L)
Achtung: Ascorbinsäure und andere Reduktone reagieren ebenfalls mit Iod und täuschen einen höheren SO2-Gehalt vor. Bei Anwesenheit von Ascorbinsäure: freies SO2
durch Zugabe von Glyoxal binden. Bei anschliessender Titration mit Iod-Lösung werden nur Ascorbinsäure und andere Reduktone erfasst. Diesen Wert subtrahieren.
Bestimmung der gesamten schwefligen Säure
Prinzip: Zur Bestimmung muss die gebundene schweflige Säure freigesetzt werden,
entweder durch Zugabe von Lauge (Direktverfahren; liefert aber nur orientierende
Werte) oder in der Hitze durch Destillation (Referenzmethode)
Destillationsverfahren nach Rebelein:
• SO2 nach Zusatz von Methanol und
Schwefelsäure aus der Untersuchungslösung mit Hilfe eines einfachen
Destillierrohres in ein alkalisches Oxidationsgemisch (Kaliumiodat) überdestillieren
• Der auf Zimmertemperatur abgekühlten Flüssigkeit Stärkelösung zufügen
und mit Schwefelsäure ansäuern
• Das überschüssige Oxidationsmittel
mit Natriumthiosulfat-Maßlösung zurücktitrieren (-> die zunächst tiefblaue
Farbe der Lösung verschwindet)
• SO2-Gehalt kann direkt an der Bürette
abgelesen werden (in mg/L)
Apparatur nach Rebelein zur Bestimmung der
gesamten schwefligen Säure
Bestimmung der schwefligen Säure mit Teststäbchen
Schnellmethoden in der Getränkeanalytik: Reflectoquant-System
• Prinzip: Teststäbchen („Dip-Stick“), basierend auf enzymatischer oder chemischer
Messmethodik (Farbreaktion). Anschliessende Messung des an dem Teststäbchen
reflektierten Lichtes mit Hilfe eines Remissionsphotometers
• Bestimmung der Konzentration bestimmter Getränkeinhaltsstoffe anhand der
Intensitätsunterschiede zwischen emittiertem und reflektiertem Licht
• Vorteile: Schnell (15 sek-10 min); niedrige Analysen- und Anschaffungskosten.
Ideal für vor-Ort-Analysen (Photometer: 300 g) für Kellereitechniker und Oenologen
zur schnellen Ermittlung wichtiger Parameter
• Testkits (gebrauchsfertige Reagenzien) für pH-Wert, Gesamtsäure,
Wein-, Äpfel- und Milchsäure, freie schweflige Säure, Gesamtzucker,
Glucose, Ascorbinsäure, Alkohol etc.
• Messgenauigkeit: +/- 10 Prozent
• Einsatzbereich: Rohstoffuntersuchung,
Prozesskontrolle, Produktkontrolle,
Einhaltung von Grenzwerten,
Reinigung und Desinfektion etc.
• Zu beachten: Messtemperatur (20°C)
Entgasen bei Gesamtsäurebestimmung
exakte Verdünnungen!
Rotweine ggf. entfärben
Bestimmung von Vitamin C (L-Ascorbinsäure)
Teststäbchen / Reflektometer
Iodometrische
Titration
Bestimmung von Chinin in Tonic-Water
Chinin
Chiningehalt:
< 80 mg/L
Flüssig-flüssig-Extraktion
mit 1) Dichlormethan
und 2) Schwefelsäure
Fluoreszenz im UV-Licht
Photometrische
Chinin-Bestimmung
(UV, λ = 251 nm)
Kalibrierkurve
Dünnschicht- und papierchromatographische Trennung
und Identifizierung von Lebensmittel-Farbstoffen
Zugelassene Lebensmittelfarbstoffe (Auswahl)
Farbe
Handelsbezeichnung EWG-Nr.
Gelb
Lactoflavin
E 101
Gelb
Tartrazin
E 102
Gelb
Chinolingelb
E 104
Orange
Gelborange
E110
Rosarot
Cochenille
E 120
Rot
Azorubin
E 122
Rot
Ponceau
E 124
Rot
Erythrosin
E 127
Blau
Patentblau
E 131
Grün
Chlorophyll
E 140
Schwarz Brillantschwarz
Orange α,β-Carotin
E 151
E 160a
Rot
E 162
Beetenrot (Betanin)
Halbquantitative Taurinbestimmung in Energy-Drinks
Taurin
Tauringehalt:
maximal 4 g/L
DC - Stationäre
Phase: Cellulose
Semiquantitative DC
Detektion durch Besprühen mit Nihydrin
Trennung und Identifizierung künstlicher Süsstoffe
FlüssigFlüssigExtraktion
mit Ethylacetat
DC - Stationäre Phase: Polyamid
Detektion mit
Dichlorfluorescein
Kolorimetrische Bestimmung von HMF
5-(Hydroxymethyl)furfural (HMF) ist ein beim Erhitzen von
Hexosen durch Wasserabspaltung gebildeter zyclischer
Aldehyd. Er dient als Indikator für eine thermische
Belastung von kohlenhydratreichen Lebensmitteln.
HMF
Bei schonender Erwärmung werden HMF-Gehalte von
20 mg/l bei Fruchtsäften nicht überschritten; meist liegen
die Werte jedoch deutlich tiefer. Höhere Gehalte sind ein
Hinweis auf eine Überhitzung der betreffenden Produkte
Prinzip der Bestimmung
HMF reagiert mit Barbitursäure und p-Toluidin unter
Bildung einer rot gefärbten Verbindung. Die Intensität der Rotfärbung ist proportional der HMF-Menge.
Die Bestimmung kann kolorimetrisch-photometrisch
oder reflektrometrisch erfolgen.
Hochleistungs-Flüssigchromatographische Bestimmung
von Getränkeinhaltsstoffen
Prinzipieller Aufbau einer HPLC-Anlage
Bestimmung von Konservierungsstoffen (HPLC-Methode)
HPLC-Trennung einer
KonservierungsstoffStandardlösung
Bestimmung von Coffein in Cola-Getränken
(HPLC-Methode)
Coffeingehalte von Cola-Getränken
(orientierende Werte)
Coca-Cola Classic
10 mg/100 ml
Pepsi Cola
10 mg/100 ml
Coca Cola Zero
10 mg/100 ml
Coca Cola Light
12 mg/100 ml
Afri-Cola
25 mg/100 ml
Fritz-Cola
25 mg/100 ml
Energy Drinks (Red Bull)
32 mg/100 ml)

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