Wein durch die Augen eines Chemikers

Wein durch die Augen eines Chemikers

Ilya Leenson
"Chemie und Leben" №7, 2017

Vina bibunt homines, animalia cetera fontes.
Nur Menschen trinken Wein, andere Tiere trinken sauberes Wasser (lat)

Wenn die erste chemische Reaktion, die der Mensch einsetzte, brennend war, dann war die zweite Reaktion die Fermentation. In Mesopotamien wurden in der ersten Hälfte des 3. Jahrtausends v. Chr. Methoden zur Herstellung verschiedener Gärungsgetränke entwickelt. er Eine Vielzahl von zuckerhaltigen Lebensmitteln kann vergoren werden: Honig, Melasse, Trauben und andere Fruchtsäfte. In der Antike haben sie bemerkt, dass die Flüssigkeit, die durch Pressen des Saftes aus den Trauben gewonnen wird, der gärungsfähigste ist, der Traubenmost. Hefepilze, die eine alkoholische Gärung verursachen, leben auch in freier Wildbahn (siehe Chemistry and Life, Nr. 12, 2016), in süße Getränke kommen Menschen aus der Luft, so dass Ethylalkohol in Form verdünnter Lösungen seit der Antike bekannt ist. Aber natürlich hat die Menschheit schon damals auf die Hilfe von Wildhefe bei der Herstellung von Bier und Maische verzichtet und gelernt, Sauerteige zu verwenden.

Seitdem haben die Menschen eine Vielzahl von alkoholhaltigen Getränken erfunden. In der Weinabteilung eines großen Ladens im Ausland in den Augen ist mit einer Vielzahl von Flaschen gefüllt,beginnend mit billigen gewöhnlichen Weinen von zwei oder drei Dollar pro Flasche und endend mit Vintage-Markenweinen, ist es unheimlich, ihren Preis zu nennen. Und es gibt auch Auktionen, wo sie seit Jahrhunderten mit Wachs gefüllte Flaschen für ein Vermögen verkaufen. Was macht all diese Weine anders?

Für einen Dichter ist Wein ein Geschenk der Götter, und für einen Chemiker ist es eine wässrige Lösung von Ethylalkohol, Zucker und einigen Verunreinigungen, die manchmal Hundertstel Prozent enthalten. Aber gerade diese Verunreinigungen verleihen den Weinen einen besonders feinen Geschmack und Aroma; in dieser Hinsicht können teure Weine mit französischen Parfüms verglichen werden, und billige Weine – mit dem "Triple" Cologne. Ein guter Wein enthält eine Vielzahl von Verbindungen. Im 24. Band der American Encyclopedia of Technical Chemistry von Kirk-Othmer, veröffentlicht 1978, wurde festgestellt, dass der Wein mehr als 200 Komponenten enthält; jetzt wissen sie doppelt. Unter ihnen sind Alkohole und Zucker, Aldehyde und Ketone, Säuren und deren Ester, Mineralsalze, Vitamine, Polyphenole und Terpene, Aromaten und Farbstoffe. Darüber hinaus werden alle diese Stoffe in bestimmten Proportionen von der Natur ausgewählt, und jeder Wein zeichnet sich durch seine einzigartige Zusammensetzung aus, wie jedes Musikinstrument – seine eigene Klangfarbe und Obertonreichtum. Amerikanischer Chemiker, Fach-Önologe (aus dem AltgriechischenΟΟνος – Wein) Professor Maynard Andrew Amerigin von der Universität von Kalifornien in Davis nannte Wein eine "chemische Symphonie".

Mit Hilfe von Louis Pasteur (1822-1895) hat Wein einen wichtigen Beitrag zur Physik geleistet. An den Wänden der Weinfässer bildet sich mit der Zeit eine feste Blüte, die Tartar genannt wird. Dies ist das saure Kaliumsalz der Wein- (Wein-) Säure, eines der Produkte der Gärung von Traubensaft. Wenn seine wässrige Lösung erhitzt wird, bildet sich die sogenannte Traubensäure. Natürliche Weinsäure hat optische Aktivität – dreht die Ebene des polarisierten Lichts nach rechts, und Traubensäure ist optisch inaktiv. Pasteur, unter dem Mikroskop die Kristalle des Natriumammoniumsalzes der Traubensäure untersuchend, bemerkte, dass die Form der Kristalle in zwei Typen unterteilt werden kann. Er hat Kristalle des gleichen Typs von den anderen getrennt und gezeigt, daß aus ihnen zwei verschiedene Substanzen gewonnen werden können – rechtsdrehende Weinsäure und ein vorher unbekanntes Levogyrat, dh Traubensäure stellte sich als ihre Mischung heraus. Es war eine herausragende Entdeckung: Der Nachweis von Enantiomeren (aus dem Griechischen. Ἐνάντιος – Gegenteil) von optisch aktiven organischen Verbindungen.

Die Physik blieb nicht verschuldet – der Nobelpreisträger Willard Libby (1908-1980) entwickelte eine Methode zur Bestimmung des Alters von Weinen (wenn sie nicht länger als ein paar Jahrzehnte sind). Die Trauben absorbieren Tritium aus den Bodenwässern, und nach der Ernte beginnt der Gehalt an Tritium im Traubensaft mit einer bekannten Rate zu sinken: etwa zweimal alle 12 Jahre. Durch Restaktivität und wird durch Alter bestimmt.

Denkmal für Ovid in Konstanz

Im Herbst des neunten Jahres befahl Kaiser Augustus, einen der talentiertesten römischen Dichter, Publius Ovidius Nazon, in das wilde Land der Geth und Sarmaten am Ufer des Schwarzen Meeres (jetzt an dieser Stelle der rumänischen Stadt Konstanz) zu schicken. Für den Römer war dies eine schwere Strafe, beklagte Ovid, dass "die Weine im Winter erstarren und die Leute sie nicht trinken, sondern in Stücken essen". Da die Likörweine nicht hergestellt wurden, können wir anhand dieser Tatsache feststellen, wie sehr der eisige Winter, den der Dichter ertragen musste, Bestand hatte. Die Erfahrung mit trockenem Cabernet zeigte, dass sich bei -6,5 ° C zuerst ein dicker "Brei" bildet, der mit einer weiteren Temperaturabnahme auf -9,5 ° C allmählich aushärtet. Im modernen Constanta fällt die Temperatur im Januar wirklich auf -10 ° C,Daher hat sich das Klima an der Schwarzmeerküste in Rumänien seither kaum verändert.

Im Prinzip werden alle Traubenweine auf die gleiche Weise hergestellt. In Traubenmost 18-25% Zucker, von denen 95% ist Glucose und Fructose, der Rest ist Saccharose, Maltose, Melobiose, Raffinose, etc. Es gibt in der Würze und anderen Substanzen – ein Dutzend organische Säuren, zwei Dutzend Aminosäuren, Anthocyane und andere Pigmente, Gerbstoffe, Aromastoffe, Vitamine, Enzyme, Mineralsalze. Während der Gärung der Würze wird Zucker in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt, und in der Lösung erscheint eine Masse von neuen Bestandteilen, unter denen eine wichtige Rolle von wohlriechenden Verbindungen – Acetaldehyd, Ester, Lactone gespielt wird. Wenn wir annehmen, dass all dieser Zucker in der Würze durch Glukose repräsentiert wird und vollständig fermentiert ist, dann wird die Stärke des Weins mit dem spezifizierten Zuckergehalt 10-14,5% betragen. Um stärkere Dessertweine zu erhalten, fügen sie destilliertes Ethanol aus Wein hinzu. Mit Hilfe von Alkoholzusätzen können Sie die Gärung stoppen, wenn noch viel Zucker im Produkt ist. Also, süße und halb süße Weine.

Wenn die Konzentration von Ethanol auf etwa 12-13% ansteigt, stirbt die Hefe ab und die alkoholische Fermentation hört auf (obwohl Hefestämme bekannt sind, die auch mit einem etwas höheren Alkoholgehalt überleben).Die Destillation von Wein ist notwendig, um konzentriertere Alkohollösungen zu erhalten. Solche Alkohollösungen haben im XII. Jahrhundert Alchimisten in Italien gelernt (anscheinend ist dies das erste dokumentierte Verfahren). Sie erhitzten den Wein zum Sieden und kondensierten die entstehenden Dämpfe, und das gesammelte Kondensat erhielt den lateinischen Namen. Spiritus Vinidas ist der "Geist des Weines". Und jetzt, durch Destillation, werden stärkere alkoholische Getränke erhalten – Whisky, Brandy, Gin, Rum, Brandy. Ethylalkohol wird verwendet, um Traubenwein zu fixieren.

Lange wussten sie nicht, was genau aus Zucker Alkohol wird. Im Jahr 1802 machte der französische Chemiker Louis Jacques Tenard (1777-1857) erstmals auf die aktive Rolle der Hefe während der Gärung aufmerksam. Die Debatte über das Wesen der Gärung zwischen dem bedeutenden deutschen Chemiker Justus Liebig (1803-1873) und dem ebenso bedeutenden französischen Wissenschaftler Louis Pasteur blieb nicht lange stehen. Liebig glaubte, dass dies ein rein chemischer Prozess sei, während Pasteur argumentierte, dass nur ganze (lebende) Hefezellen Fermentation verursachen könnten. 1897 rieben der deutsche Biochemiker Edward Buchner (1860-1917) und sein älterer Bruder, der Bakteriologe Hans Buchner (1850-1902), die Hefe zur Herstellung biochemischer Präparate gründlich ein, und um den Extrakt lange zu konservieren, wurde ihm Zucker hinzugefügt.Stellen Sie sich ihre Überraschung vor, als sich herausstellte, dass die zerstörten Hefezellen Zucker nicht schlechter vergären als lebende Hefe. So entdeckten Wissenschaftler zellfreie Fermentation und bewiesen die rein chemische Natur dieses Prozesses. Es stellte sich heraus, dass Hefe spezielle Eiweißstoffe enthält, die verschiedene chemische Prozesse katalysieren; sie wurden Enzyme genannt. Für diese Entdeckung erhielt Edward Bouchner 1907, fünf Jahre nach dem Tod seines Bruders, den Nobelpreis für Chemie.

Aber selbst wenn dem Most keine Hefe beigegeben wird, funktioniert der Wein noch. Die Schale einer wachsenden Traube ist mit einem natürlichen Wachsfilm bedeckt – ungefähr so ​​wie auf einem Apfel. Auf diesem Film lagern sich durch Wind oder Insekten abgelagerte Schimmelpilze und wilde Hefen ab. Es gibt bis zu 10 Millionen Hefezellen pro Beere, nur etwa 1% davon gehören zu verschiedenen Arten von Weinhefe, aber unter günstigen Bedingungen vermehrt sich die Hefe schnell. Die Art der Hefe hat einen merklichen Einfluss auf die Qualität des Weines: Im Laufe der Jahrhunderte hat sich in den alten Weingärten zwischen Trauben und Hefe eine natürliche Harmonie entwickelt, so dass es nicht verwunderlich ist, dass an diesen Orten Weine von höchster Qualität erzeugt werden.

Worauf kommt es an, ob es aus gepresstem Traubensaft entsteht – Würze ist ein einfacher trockener Wein oder ein exquisites Getränk von Weltruhm? Vor allem – von der Rebsorte, dem Ort ihrer Wachstums- und Wetterbedingungen. Damit sich die Hefe gut anfühlt, brauchen sie nicht nur Zucker und Wasser, sondern auch viele andere im Traubensaft enthaltene Substanzen. Dies wird leicht durch Hinzufügen der Hefe nur zu süßem Wasser gesehen – nichts als eine unangenehm riechende schwache Alkohollösung wird funktionieren.

Die Qualität des Weins hängt von den Frühlingsfrösten, von der Luftfeuchtigkeit, von der Anzahl der Sonnentage im Sommer und sogar davon ab, an welchem ​​Hang – nördlich oder südlich – der Weinstock gewachsen ist. Daher ist bei der Beurteilung der Weine die Ernte so wichtig. Wenn im Herbst, zu der für die Traubenreifung wichtigsten Zeit, es regnet oder es nur bewölkt ist, bleiben die Trauben sauer. Der daraus gewonnene Wein ist ebenfalls sauer, während die Säurekonzentration 13 g / l erreichen kann. Bei gutem Wein sollte er 6 g / l nicht überschreiten. Um den Säuregehalt zu reduzieren, wird dem Wein Kreide hinzugefügt, die einen Teil der Säuren neutralisiert (der Niederschlag der Calciumsalze wird gefiltert).Im französischen Bordeaux, in Nordspanien, in Mittel- und Norditalien sowie in Nordkalifornien sind die günstigsten Bedingungen für Trauben gut miteinander kombiniert. Aber in Deutschland, der Schweiz, Österreich und sogar in Burgund (Frankreich) in einigen Jahren, sammeln die Trauben genug Zucker an, und müssen dann es der Würze hinzufügen, die die Qualität des Weins beeinflußt.

Nach der Ernte der Trauben ist es notwendig, sie so schnell wie möglich zum Weingut zu bringen, damit sie nicht an Feuchtigkeit verliert und sich verschlechtert. Wenn Sie einen Weißwein machen wollen, wird nur gepresster Saft zum Fermentieren geschickt. Bei der Herstellung von Rotwein in den Gärtanks lag alles, was aus dem Druckgerät kommt: der Saft und das Fleisch und die Haut und die Knochen (die beim Spinnen intakt bleiben sollten). Die in der Schale enthaltenen Pigmente geben dem Rotwein seine Farbe, und die Tannine der Grübchen und Schalen geben einen herben Geschmack und einen adstringierenden Geschmack. Es gibt auch Roséweine. Ihre Reifung beginnt, wie in Rotweinen, aber nach etwa einem Tag wird der Saft gefiltert, und es gärt von selbst weiter.

Wie bereits erwähnt, verlassen sich moderne Winzer nicht auf die Launen der natürlichen Hefe, multipliziert auf der Haut von Trauben,Sie werden durch speziell gezüchtete Reinkulturen ersetzt – ebenso wie bei der Herstellung von Milchsäure-Produkten in Molkereien werden keine Random-Starter verwendet. Um die lebenswichtige Aktivität von wilden Hefen zu unterdrücken, wird die Würze zuerst mit Schwefeldioxid oder Sulfiten behandelt und erst dann werden reine Kulturen zugegeben. Schwefeldioxid hellt Wein auf und verlangsamt unerwünschte Oxidationsprozesse.

Eine weitere Neuerung ist die sorgfältige Kontrolle der Temperatur im Gärtank, die bei roten Tafelweinen 29,5 ° C und bei Weißweinen 15,5 ° C nicht überschreiten darf. Langsame Gärung bei niedriger Temperatur erhöht den Gehalt an Estern und anderen Geruchsstoffen in Wein und erhöht auch die Alkoholausbeute. Wird dem trockenen Wein Zucker beigemischt und in einem geschlossenen Gefäß (aus dem das emittierte Kohlendioxid nicht verdampfen kann) erneut vergällt, erhält man den sogenannten Sekt. Der Druck in einer Flasche Champagner erreicht 4-5 atm; Früher, beim Kochen von Champagner, riss starker Druck bis zu einem Viertel aller Flaschen. Dann hat der Druck von Kohlendioxid in der Flasche gelernt, wie man genau zählt,und schon in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts war es möglich, Verluste auf 1% zu reduzieren.

Einmal mit einem Kohlendioxid gab es einen Vorfall. 1827 wurde in London unter der Themse der erste Tunnel verlegt. Das Ende der Arbeiten wurde von einer Veranstaltung begleitet, an der 50 "sehr wichtige Personen" und Anteilseigner einer Baufirma und 120 Arbeiter teilnahmen. Traditionsgemäß trank Champagner. Aber nach dem Aufstieg fühlten sich die Menschen schlecht: Mit abnehmendem Außendruck begann Kohlendioxid aus der Flüssigkeit direkt im Magen freigesetzt zu werden. Zum Glück war der Druckabfall nicht sehr groß, so dass alles gut endete. Übrigens, damit die Hälfte des Champagners nicht mit einem ausgeknockten Stopfen aus der Flasche läuft, sollte er vorgekühlt sein und keinen scharfen Stößen ausgesetzt sein: Schütteln erzeugt Keimbildungszentren in Wein, die zur schnellen Bildung von Myriaden von Gasblasen mit allen daraus resultierenden Effekten beitragen.

Die Qualität des Weins ist extrem wichtig Bedingungen, in denen es "reift". Dies ist ein sehr komplexer chemischer Prozess, während der junge Wein seinen Hefegeschmack verliert und ein komplexes Bouquet annimmt. Die Oxidation von Pigmenten und Tanninen mit Sauerstoff in der Luft macht den Rotwein dunkler und der weiße wird bernsteinfarben.Daher ist die Qualität von Eichenfässern, in denen der Wein reift, sehr wichtig: Der Grad der Luftdurchlässigkeit hängt davon ab. Die Kunst des Winzers ist es, den Wein pünktlich aus dem Fass in die Flasche zu gießen – nicht zu früh und nicht zu spät. Es dauert normalerweise ungefähr zwei Jahre, um einen guten Wein zu reifen. Billige Weine werden in Zement- oder Stahltanks ausgebaut.

Das Leben des Weines hört nicht auf, auch wenn er in die Flasche kommt: im Laufe der Jahre reift er und wird alt. Die ältesten Weine sind jedoch nicht immer die besten. Roter Wein kann nach zehn Jahren Lagerung seine Qualitäten verlieren und nach fünf Jahren weiß. Angereicherte Weine überstehen längere Zeiträume.

In der Weinbereitung gibt es sehr exotische technologische Methoden. Zum Beispiel werden bei der Herstellung von spanischem Sherry in eine Presse gegossene Trauben mit lokalem Land, das 80-85% Gips enthält, gegossen – ungefähr 2 kg pro Tonne Beeren. Der Wein wird in locker verschlossenen Fässern aufbewahrt, während auf der Oberfläche ein dicker, halb Zentimeter großer Hefefilm erscheint. Ihr verdankt Sherry einen besonderen Geschmack und Geruch, der nur ihm eigen ist.Und in der Herstellung von Madeira Wein wird in speziellen beheizten Räumen gehalten, die Temperatur, in der 70 ° C erreicht, und es gibt Löcher in den Deckel der Fässer. Wein von höchster Qualität benötigt mehrere Jahre Erhitzen. Langfristiges Erhitzen in Eichenfässern führt zur Oxidation von Tanninen, die aus dem Behälter freigesetzt werden, sowie von Alkohol, Zucker und Farbstoffen. Die daraus resultierende Mischung vieler Stoffe bestimmt die Qualität dieses Weines.

Während der alkoholischen Gärung werden immer viele andere Nebenprodukte, einschließlich höherer Alkohole, mehr oder weniger gebildet. Sie werden, wie auch einige andere Verbindungen, Fuselöle genannt; sie haben einen unangenehmen Geruch und Geschmack und sind giftig. Die Aufgabe des Winzers ist es, die Bildung höherer Alkohole innerhalb akzeptabler Grenzen zu begrenzen.

Wenn trockener Wein nicht rechtzeitig getrunken wird, wird er sauer, wenn er lange gelagert wird (besonders in einer offenen Flasche). Denn die Keime eines speziellen Bakteriums (auch Essigpilz genannt) sind immer in der Luft vorhanden, die sich in die alkoholische Flüssigkeit einmischt und darin den Alkohol zu Essigsäure verarbeitet.Essigsäuregärung von Zucker wird verwendet, um Tafelessig zu erhalten.

Die Qualität des Weins wird von Fachleuten bestimmt, die die Punkte Geschmack, Geschmack, Textur, Transparenz und andere Indikatoren bewerten. Auf einer gemeinsamen 10-Punkte-Skala werden die Weine, die in jeder Hinsicht makellos sind, mit der höchsten Bewertung bewertet, während mit einer Punktzahl von 6 Weinen mittelmäßig, aber zum Verzehr akzeptabel sind. So "quetscht" sich eine Vielzahl von Weinen innerhalb eines 4-Punkte-Segments. Es gibt viel mehr informative Methoden. Auf einer 100-Punkte-Skala bewertet beispielsweise ein Verkoster die Transparenz, die Farbe, den Geschmack, das Bouquet und andere Indikatoren des Weins separat. Aber in jedem Fall ist die Einschätzung eines Experten weitgehend subjektiv: Verschiedene Menschen empfinden den gleichen Geruch oder Geschmack unterschiedlich. Experimente sind bekannt, wenn Freiwillige eine höhere Wertschätzung des Weins gaben, von dem man sagte, dass es teurer als das andere sei.

Was wir über Wein geschrieben haben

Internationales Projektteam VineRoboter unter der Leitung von Ingenieuren vom Polytechnischen Institut von Valencia beschlossen, einen elektronischen Assistenten Züchter zu schaffen. Er wird zwischen den Reben reiten und berührungslos den Reifegrad der Beeren bestimmen.Während des ersten Betriebsjahres konnte man einige Sensoren erfinden und eine mobile Plattform zusammenstellen, die in der Lage ist, sich selbständig in engen Reihen auf den Hängen zu bewegen und Unkrautbeete zu überwinden. Für 2015 wurde die Installation von Kameras und Sensoren geplant.

"Chemie und Leben" № 2, 2015

Französische Wissenschaftler und ein Mitarbeiter unseres Magazins untersuchten die Freisetzung von gelöstem Gas in Sekt und Bier während des Gießens. Die Arbeit wurde unter Verwendung moderner Techniken (von französischen Wissenschaftlern) und durch visuelle Beobachtung des Verhaltens von Bier (von unserem Kollegen) durchgeführt und hat praktischen Wert – es wird festgestellt, wie es eingegossen wird, so dass das Gas weniger oder mehr gehalten wird.

"Chemie und Leben" № 12, 2011

Die Aromen von Wein – ihr wichtigstes Merkmal – sind mit bestimmten Chemikalien und ihren Mischungen verbunden, und in vielen Fällen sind diese Substanzen bereits etabliert. Die Geruchsbeschreibung ist ein separates Problem, das für Asien anders zu behandeln ist als für Europa. Viele europäische aromatische Deskriptoren (Begriffe, nach denen Weinkenner Wein charakterisieren) sind für chinesische Verbraucher unverständlich. Auf der anderen Seite begann die Leidenschaft für Wein in Asien schon lange, und die asiatische Welt begann, eine eigene Weinsprache zu schaffen.Es ist in europäischen Lehrbüchern für Anfänger geschrieben, die Wein mögen: Cabernet Sauvignon ist schwarze Johannisbeere und grüner Pfeffer, Sira oder Shiraz – schwarzer Pfeffer und andere Gewürze. In Asien wird Cabernet Sauvignon mit den Aromen von chinesischen Datteln, Pflaumen und Teeblättern und Sira mit Düften von salzigem Schweinefleisch, roter Bohnenpaste und Jasmintee beschrieben.

"Chemie und Leben" № 3, 2014

Im Jahr 2010 wurden 168 Flaschen aus der Tiefe von 50 Metern aus der Ostsee gewonnen – Champagner über 170 Jahre alt. In all diesen Jahren lagen mehrere Flaschen horizontal bei einer Temperatur von 2-4 ° C im Dunkeln bei geringem Salzgehalt (weniger als 10 g / kg NaCl), dh fast ideal für die Lagerung. Muss ich erklären, wie die französischen und deutschen Wissenschaftler es studierten? Sie haben viele interessante Dinge studiert und gelernt – zum Beispiel haben sie diesem Champagner Traubensirup hinzugefügt, um ihn süßer zu machen. Der Wein ist gut erhalten, es gab keine Essigsäure, der Geschmack und Geruch waren nicht perfekt, aber durchaus akzeptabel.

"Chemie und Leben" № 7, 2015

Wie von deutschen Wissenschaftlern festgestellt, ist der Geschmack von Wein mit der Farbe der Beleuchtung verbunden. Sie führten das Experiment im Verkostungsraum der Destillerie Allendorf durch. Der Raum enthielt das diffuse Licht eines bestimmten Farbtons, die Gläser waren schwarz und undurchsichtig, so dass die Farbe des Weines nicht sichtbar war.Es stellte sich heraus, dass der am wenigsten angenehme Wein (und die Teilnehmer hatten die gleiche Riesling-Erfahrung) in grün-weißem Licht genossen wurde. Auf der anderen Seite machen rotes und blaues Licht das Getränk besonders schmackhaft.

"Chemie und Leben" № 1, 2010


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