Kupfer in der Weinbereitung: Vom Weinbergsmanagement zur analytischen Kontrolle im Keller

In der modernen Önologie muss das Vorhandensein von Kupfer (Cu) nicht nur als Rückstand aus Pflanzenschutzbehandlungen im Weinberg betrachtet werden, sondern auch als kritischer Kontrollpunkt innerhalb des Qualitätssicherungsprotokolls der Kellerei.
Kupferhaltige Produkte gehören weiterhin zu den wirksamsten Lösungen zur Kontrolle des Falschen Mehltaus (Plasmopara viticola). Gleichzeitig kann ihre Persistenz die chemische und mikrobiologische Stabilität des Weins beeinflussen. Kupfer ist ein essentielles Spurenelement für den Stoffwechsel der Rebe. Gelangen jedoch übermäßige Rückstände in den Most und den Wein, wird dieses Metall zu einem technologisch kritischen Parameter, der die Gärkinetik, die oxidative Stabilität und das endgültige sensorische Profil beeinflussen kann.
Traditionell folgten Pflanzenschutzmaßnahmen im Weinberg der sogenannten „Drei-Zehner-Regel“. Zehn Millimeter Niederschlag, zehn Zentimeter Triebwachstum und Temperaturen um 10 °C galten als günstige Bedingungen für eine Infektion. Aktuelle agronomische Erkenntnisse haben diese Regel jedoch revidiert. Studien zeigen, dass Infektionen bereits beginnen können, wenn Blätter nur 2 bis 3 cm Durchmesser erreichen, da die Stomata bereits vollständig funktionsfähig sind. Infolgedessen beginnen Behandlungen häufig früher und werden während der Saison öfter wiederholt. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Kupferrückstände auf den Trauben verbleiben und schließlich in den Most gelangen. Regulatorische Grenzwerte legen maximale Kupferkonzentrationen von 50 mg/kg auf Trauben und 1 mg/L im fertigen Wein fest. Aus technologischer Sicht betrachten jedoch viele Weingüter 0,5 mg/L als optimalen Schwellenwert, um Stabilität zu gewährleisten und Qualitätsfehler zu vermeiden.
Die Aufrechterhaltung von Kupferkonzentrationen unterhalb dieses Wertes reduziert das Risiko oxidativer Reaktionen und kolloidaler Instabilität erheblich.

Sobald Kupfer in den Weinkeller gelangt, wird seine Entfernung schwierig. Mit den üblichen Klärverfahren für Moste lässt sich die Kupferkonzentration im Allgemeinen nicht wesentlich verringern. Der größte Teil des Metalls bleibt bioverfügbar und kann direkt mit dem Hefestoffwechsel interagieren. Die Reaktion der Hefe auf Kupfer hängt von dem während der Gärung verwendeten Stamm ab.

Typische Resistenzwerte liegen bei etwa:

• Indigene oder nicht selektionierte Hefen: Toleranz bis zu 8 mg/L
• Traditionelle Saccharomyces cerevisiae-Stämme: Toleranz bis zu 12 mg/L
• S. Cerevisiae/S.Bayanus-Stämme: Toleranz bis zu 19 mg/L
• Nicht-H₂S-produzierende Stämme: höhere Empfindlichkeit, etwa 6 mg/L

Aufgrund dieser Unterschiede muss die Kupferkonzentration zusammen mit dem spezifischen Hefestamm, der für die Gärung verwendet wird, bewertet werden.

Die Toxizität von Kupfer ist hauptsächlich mit der Cu²⁺-Ionenform verbunden, die an Redoxreaktionen teilnehmen kann, bei denen reaktive Sauerstoffspezies (Reactive Oxygen Species, ROS) entstehen. Diese reaktiven Moleküle schädigen zelluläre Strukturen und stören wichtige Enzymsysteme, die an der Fermentation beteiligt sind.

Die wichtigsten Folgen sind:

• Oxidativer Stress und verlangsamte Gärkinetik
  ROS schädigen die Zellmembranen und hemmen Enzyme, die an der Glykolyse beteiligt sind, was die Hefeaktivität verlangsamt.
• Erhöhte Acetaldehyd-Produktion
  Hefezellen, die unter oxidativem Stress stehen, neigen dazu, Acetaldehyd als Zwischenmetabolit anzusammeln.
• Auswirkungen auf das Schwefeldioxid-Management
  Acetaldehyd ist die wichtigste Verbindung, die Schwefeldioxid (SO₂) bindet.
  Höhere Acetaldehyd-Konzentrationen erfordern daher höhere SO₂-Zugaben, um einen angemessenen Anteil an freiem SO₂ aufrechtzuerhalten, wodurch das Risiko einer Überschreitung der gesetzlichen Grenzwerte für Gesamt-SO₂ steigt.

Kupfer ist auch ein starker Redox-Katalysator im Wein. Sein Vorhandensein beschleunigt den Sauerstoffverbrauch und erhöht die oxidativen Reaktionen um etwa 125 bis 190 %. Diese Reaktionen können sowohl die Aromastabilität als auch die Farbentwicklung erheblich beeinträchtigen. Weißweine sind besonders empfindlich, da ihnen die polyphenolischen Redoxpuffer fehlen, die typischerweise in Rotweinen vorhanden sind.

In abgefüllten Weinen mit niedrigem Redoxpotenzial können Cu⁺-Ionen mit Proteinen und Sulfhydrylgruppen reagieren und instabile kolloidale Komplexe bilden, die schließlich als rötlich-braune Ablagerungen ausfallen können – ein Phänomen, das als Kupfertrübung (Schwarzer Bruch) bezeichnet wird.

Am stärksten betroffen von dieser Instabilität sind Weine, die bei der Behandlung im Weinberg oder im Keller Kupfer angesammelt haben. Leichte Weißweine sind besonders anfällig, da sie oft früh in Flaschen abgefüllt werden und nur wenig Zeit haben, sich während der Lagerung in der Flasche zu stabilisieren.

Kupfertrübung entwickelt sich typischerweise nach der Abfüllung, wenn die Weinmatrix aufgrund des begrenzten Sauerstoffs und der Anwesenheit von Verbindungen wie Schwefeldioxid und Ascorbinsäure sich reduziert. Diese Bedingungen begünstigen die Bildung unlöslicher Kupferkomplexe, die während der Flaschenlagerung ausfallen können.

Externe Faktoren können das Risiko erhöhen. Lichteinwirkung, insbesondere UV-Strahlung, kann das Phänomen begünstigen, was ein Grund dafür ist, dass Weißweine, die in Klarglas abgefüllt sind, anfälliger sind (Zoecklein et al., 1995). Hohe Lagertemperaturen können ebenfalls das Auftreten von kupferbedingten Ablagerungen beschleunigen, wenn andere Instabilitätsbedingungen vorliegen.

Proteine können an der Bildung von Kupferkomplexen beteiligt sein, daher sind Weine mit höherem Proteingehalt anfälliger. In solchen Fällen kann eine sorgfältige Bentonitschönung helfen, den Proteingehalt zu reduzieren und das Risiko von Trübungen oder Ablagerungen zu begrenzen.

Aus diesem Grund ist eine vorbeugende Überwachung der Kupferkonzentration wirksamer als korrigierende Behandlungen wie Kaliumferrocyanid oder PVI-PVP-Copolymere, die das sensorische Profil des Weins beeinträchtigen können. Die Aufrechterhaltung des Kupfergehalts unter 0,5 mg/L ist nach wie vor die zuverlässigste Strategie, um die kolloidale Stabilität und die visuelle Qualität des Weins während seiner gesamten Lagerzeit zu erhalten.

Eine schnelle analytische Kontrolle ist für das Management des Kupfergehalts bei der Weinherstellung unerlässlich, denn zeitnahe Messungen ermöglichen es den Winzern, die Auswirkungen von Weinbergsbehandlungen zu bewerten, Klärungsprozesse zu überwachen und die Kupferkonzentration vor kritischen Phasen wie der Gärung, Stabilisierung oder Abfüllung zu überprüfen.

Mit dem CDR WineLab^® System können Weinkellereien Kupferanalysen direkt im Weinkeller durchführen und so schnelle Ergebnisse liefern, die Entscheidungen zur Qualitätskontrolle in Echtzeit unterstützen, ohne auf externe Labors und die damit verbundenen Verzögerungen angewiesen zu sein.

Die Analysemethode deckt die Konzentrationsbereiche ab, die typischerweise sowohl im Most als auch im fertigen Wein vorkommen, und ermöglicht so eine effektive Überwachung während des gesamten Produktionsprozesses. Zwei Messbereiche sind verfügbar: ein niedriger Bereich von 0,05 bis 0,70 ppm mit einer Auflösung von 0,01 ppm und ein hoher Bereich von 0,60 bis 1,20 ppm, ebenfalls mit einer Auflösung von 0,01 ppm. Dieser doppelte Bereich ermöglicht es, Kupferkonzentrationen nahe der technologischen Schwelle für die Weinstabilität genau zu erfassen.

Um zuverlässige photometrische Messungen zu gewährleisten, werden einfache Probenvorbereitungsschritte empfohlen. Mostproben sollten vor der Analyse zentrifugiert werden, um Schwebstoffe zu entfernen, die die Messung beeinträchtigen könnten, während Schaumweine oder Gärungsproben entgast werden sollten, in der Regel mit einem Ultraschallbad, um gelöstes Kohlendioxid zu entfernen, das die optischen Messwerte beeinträchtigen könnte.

Diese einfachen Vorbereitungsverfahren tragen dazu bei, eine konsistente analytische Leistung und zuverlässige Ergebnisse bei der Routineüberwachung in der Weinkellerei zu gewährleisten.

In der modernen Weinbereitung ist es wichtig, zwischen der Prozessüberwachung und den offiziellen Zertifizierungsanalysen zu unterscheiden.

Das Management des Kupfergehalts stellt ein zentrales Element der modernen Qualitätssicherung im Weinkeller dar. Die Überwachung der Kupferkonzentration während des gesamten Weinbereitungsprozesses hilft, Gärprobleme, oxidative Instabilität und sensorische Defekte zu vermeiden, die erst nach der Abfüllung auftreten können. Analysesysteme wie das CDR WineLab^® ermöglichen es Weingütern, Schwankungen von nur 0,01 ppm zu erkennen, was ein rechtzeitiges Eingreifen nach Behandlungen im Weinberg, Flotationsvorgängen oder Korrekturen im Keller ermöglicht.

Während offizielle OIV-Methoden für regulatorische Zertifizierungen unverzichtbar bleiben, bietet die schnelle In-house-Analytik Winzern ein leistungsfähiges Instrument, um die aromatische Integrität, die Gäreffizienz und die langfristige Stabilität des Weins zu schützen.