Een moleculair naslagwerk
Van druif tot glas — alle transformaties
Primair, secundair, tertiair — van druif naar glas, chemisch verklaard
Primaire aroma's zitten in de druif zelf (of als gebonden precursors) en overleven de gisting. Ze bepalen het raskarakter — waarom Sauvignon Blanc anders ruikt dan Muscat.
Secundaire aroma's worden geproduceerd tijdens alcoholische en malolactische gisting. Ze zijn afhankelijk van gistras, gisttemperatuur en nutriënten — en verklaren waarom dezelfde druif met een andere gist heel anders kan ruiken.
Tertiaire aroma's ontwikkelen zich tijdens vat- en flesrijping door langzame chemische reacties: oxidatie, esterificatie, hydrolyse, polymerisatie. Ze zijn de reden waarom gerijpte wijn fundamenteel anders ruikt dan jonge wijn.
De structuurmoleculen die kleur, mondgevoel en houdbaarheid bepalen
De flavan-3-olen zijn de monomere bouwblokken van alle druiventannines. De twee belangrijkste isomeren zijn (+)-catechine en (–)-epicatechine. Ze delen dezelfde brutoformule C15H14O6 maar verschillen in de ruimtelijke oriëntatie van de OH-groep op C3.
Brutoformule: C₁₅H₁₄O₆ — MW ≈ 290 g/mol
Monomeren zitten in schillen, pitten en steeltjes. Pitten bevatten vooral catechine; schillen meer epicatechine. Gallocatechine (met extra OH op de B-ring) komt voor in schillen en geeft zachtere tannines.
Vrije monomeren zijn het meest astringent — klein genoeg om gemakkelijk aan speekseleiwitten te binden. Naarmate ze polymeriseren neemt de astringentie af. Gallocatechine-eenheden in polymeren verlagen de astringentie extra.
Wanneer catechine- en epicatechine-eenheden aan elkaar koppelen via C4→C8 of C4→C6 bindingen, ontstaan proanthocyanidinen — de gecondenseerde tannines die verantwoordelijk zijn voor structuur en mondgevoel. De naam komt van het feit dat ze bij verhitting in zuur milieu anthocyanidinen (kleurpigmenten) vrijgeven.
Dimeer MW ≈ 578 g/mol. In wijn komen ketens voor van n=2 tot n>50.
De gemiddelde polymerisatiegraad (mean degree of polymerization, mDP) is een van de belangrijkste parameters voor tanninekarakter. Pittannines hebben typisch een mDP van 2–4; schiltannines van 10–40. Hoe hoger de mDP, hoe zachter het mondgevoel — tot het punt waarop de polymeren onoplosbaar worden en als sediment neerslaan.
Anthocyanen zijn de rode, blauwe en paarse pigmenten in druivenschillen. In Vitis vinifera komen ze uitsluitend voor als 3-O-glucosiden van vijf anthocyanidinen. Malvidine-3-glucoside domineert (50–90% van totaal).
Het flavyliumkation is pH-afhankelijk: rood bij lage pH, kleurloos bij hogere pH
De kleur is sterk pH-afhankelijk. In wijn (pH 3,2–3,8) bestaat slechts 20–30% in de gekleurde flavyliumvorm. De rest is kleurloos (carbinol-pseudobase) of lichtgeel (chalcone). Copigmentatie met tannines en flavonolen verschuift het evenwicht naar de gekleurde vorm — vandaar dat jonge wijn intenser gekleurd is dan je op basis van pH alleen zou verwachten.
Flavonolen (quercetine, myricetine, kaempferol) fungeren in de druif als zonnebrand — ze beschermen tegen UV-straling. In wijn spelen ze een cruciale rol als copigmenten: ze stapelen zich op anthocyanen en verschuiven de kleur naar blauwer en intensiever (bathochrome shift).
Quercetine: vlak molecuul dat als copigment op anthocyanen 'stapelt'
De hydroxykaneelzuren — koffiezuur, p-coumaarzuur en ferulinezuur — komen voor als esters met wijnsteenzuur (caftaarzuur, coutaarzuur, fertaarzuur). Ze zijn het belangrijkste substraat voor enzymatische oxidatie (bruinkleuring) en dienen als copigmenten.
Hydroxykaneelzuren: het substraat voor enzymatische bruinkleuring in most
Resveratrol C14H12O3 is een fytolexine die de druif produceert als verdediging tegen schimmelinfectie (met name Botrytis). Het komt voor in trans- en cis-vorm, en als glucoside (piceïd). Concentraties in wijn zijn laag (1–10 mg/L), maar het molecuul kreeg bekendheid door de "French Paradox"-hypothese.
Twee fenolringen verbonden door een ethyleenbrug
De ruggengraat van frisheid, stabiliteit en microbiologisch evenwicht
Wijnsteenzuur C4H6O6 is uniek aan druiven — bijna geen andere vrucht bevat het in significante hoeveelheden. Het is het sterkste zuur in wijn (pKa₁ = 2,98) en daarmee de voornaamste buffer voor de pH. Concentratie: 2–6 g/L. Smaak: scherp, helder zuur — minder agressief dan citroenzuur, meer "hard" en mineraal. Het geeft wijn zijn ruggengraat van frisheid zonder overheersend scherp te worden.
Twee carboxylgroepen, twee hydroxylgroepen — sterk zuur, goede buffer
Tijdens bewaring kan wijnsteenzuur uitkristalliseren als kaliumbitartraat (KHC₄H₄O₆) — de kristallen op de kurk of bodem. Dit verlaagt de totaalzuurgraad en verhoogt licht de pH. Koude-stabilisatie in de kelder versnelt dit proces bewust.
L-appelzuur C4H6O5 geeft een scherpe, groene zuurheid. Smaak: denk aan een onrijpe groene appel (granny smith) — bijterig, puntig, fris maar agressief. Het is het primaire substraat van de malolactische gisting, waarbij het omgezet wordt in het zachtere melkzuur.
Eén OH minder dan wijnsteenzuur, maar het scherpste smaakprofiel
Citroenzuur C6H8O7 komt in kleine hoeveelheden voor (0,5–1 g/L). Smaak: citrusachtig fris, meer "sappig" dan wijnsteenzuur — denk aan citroen. Drie carboxylgroepen, centraal metabolisch tussenproduct. Melkzuurbacteriën kunnen het omzetten in azijnzuur en diacetyl — reden waarom MLG soms extra vluchtig zuur geeft.
Drie carboxylgroepen: het sterkste organische zuur qua eerste dissociatie
L-melkzuur C3H6O3 ontstaat door malolactische gisting: Oenococcus oeni zet appelzuur om in melkzuur + CO₂. Smaak: zacht, romig, melkachtig zuur — denk aan yoghurt of karnemelk. Veel minder puntig dan appelzuur. Het resultaat is een zachter, ronder mondgevoel — melkzuur is zwakker (pKa 3,86 vs 3,40) én heeft maar één carboxylgroep.
Malolactische gisting: decarboxylatie van twee-COOH naar één-COOH
Azijnzuur CH3COOH is het voornaamste vluchtige zuur. Geur: azijn, scherp, prikkelend in de neus. Smaak: zuur met een brandende, bijtende scherpte — anders dan de "schone" zuurheid van wijnsteenzuur. Kleine hoeveelheden (0,2–0,6 g/L) zijn normaal en voegen zelfs een zekere levendigheid toe; boven ~0,8 g/L wordt het een fout. Ontstaat als bijproduct van gisting, door Acetobacter, of door Brettanomyces.
Je ruikt het voordat je het proeft
Barnsteenzuur (succinaat) C4H6O4 wordt gevormd tijdens alcoholische gisting. Smaak: een ongewone combinatie van bitter, zoutig en licht zuur tegelijk — soms omschreven als "umami-achtig". Het voegt een diepte toe die moeilijk te benoemen is maar merkbaar wanneer het ontbreekt. Concentratie: 0,5–1,5 g/L. Resistent tegen bacteriële afbraak.
Bijdrage aan body en een subtiele bitter-zoute toon
Van energie in de druif tot warmte in het glas
Druivenmost bevat gelijke hoeveelheden D-glucose en D-fructose (samen 150–300 g/L). Gist vergist glucose sneller — restsuiker is overwegend fructose, die ~1,7× zoeter smaakt.
~17 g/L suiker → 1% alcohol
Ethanol C₂H₅OH — na water het meest voorkomend (8–16% vol). Smaak: zoet en warm, met een branderig gevoel in de keel (trigeminaal, niet eigenlijk smaak). Bij hoge concentraties (>14%) kan het de neus "verdoven" en de fruitperceptie maskeren. Bij lagere concentraties draagt het bij aan body, rondheid en een lichte zoetheid. Beïnvloedt daarnaast de vluchtigheid van aroma's, en is substraat voor estervorming en oxidatie tot acetaldehyde.
Oplosmiddel, smaakdrager, reactant
Glycerol C₃H₈O₃ is het belangrijkste bijproduct van gisting na ethanol en CO₂ (4–15 g/L, meer bij hogere gisttemperatuur en bij Botrytis-wijnen tot 20+ g/L). Drie hydroxylgroepen maken het stroperig en hygroscopisch.
Smaak: puur glycerol smaakt zoet en olieachtig, met een warme, licht visceuze mondvulling. In wijn ligt de waarnemingsdrempel rond 5 g/L. Erboven draagt het bij aan het gevoel van body en rondheid — niet zozeer als zoetheid (daarvoor is de drempel te hoog ten opzichte van suikers), maar als textuur: de wijn voelt "voller" en "gladder" in de mond.
De "benen" of "tranen" op het glasoppervlak worden vaak aan glycerol toegeschreven, maar dat klopt niet. Ze ontstaan door het Marangoni-effect: ethanol verdampt sneller aan de dunne film wijn die langs het glas omhoog kruipt. Daardoor stijgt daar de oppervlaktespanning (want water heeft hogere oppervlaktespanning dan ethanol), waardoor de vloeistof omhoog wordt getrokken en vervolgens als druppels terugloopt. Dikkere benen = meer alcohol, niet meer glycerol.
Drie hydroxylgroepen: niet zoet genoeg om te proeven als suiker, wel vol genoeg om te voelen als textuur
Methanol CH₃OH — ontstaat door enzymatische afbraak van pectine (pectine-methylesterase) tijdens maceratie. Rode wijn: 100–250 mg/L, witte wijn: 40–100 mg/L (langer schilcontact = meer pectine-afbraak = meer methanol).
Die concentraties zijn onschadelijk, en wel om twee redenen. Ten eerste: de toxische dosis methanol voor een volwassene ligt rond 10–30 mL (~8.000–24.000 mg). Bij 250 mg/L zou je 30–100 liter wijn moeten drinken — de ethanol is dan al lang fataal. Ten tweede, en belangrijker: ethanol is het tegengif voor methanolvergiftiging. Beide concurreren om hetzelfde enzym (alcoholdehydrogenase). In wijn is er een ~400:1 overmaat ethanol ten opzichte van methanol, waardoor het methanol nauwelijks wordt omgezet in de giftige metabolieten formaldehyde en mierenzuur. Ziekenhuizen behandelen methanolvergiftiging letterlijk met ethanol-infuus (of fomepizol).
De beruchte methanolschandalen (Italië 1986, Tsjechië 2012) betroffen illegaal gedistilleerde drank of bewust bijgemengde industriële methanol — nooit wijn zelf. Bij distillatie concentreert methanol zich in de "voorloop", en zonder de beschermende ethanol-overmaat wordt het dodelijk.
Eén koolstof verschil met ethanol — maar ethanol beschermt je ertegen
De vluchtige verbindingen die wijn tot een ervaring maken
Esters ontstaan door condensatie van een zuur met een alcohol. Twee hoofdtypen: ethylesters (ethanol + vetzuur) en acetaatesters (azijnzuur + hogere alcohol). Acetaatesters domineren in jonge wijn (fruit); ethylesters nemen toe bij flesrijping (complexiteit).
Jong = acetaatesters (fruit), oud = ethylesters (complexiteit)
Monoterpenen — de aromamoleculen achter bloemige geuren van Muscat, Gewürztraminer, Riesling. Belangrijkste: linalool (bloemen, 25 µg/L drempel), geraniol (roos, 30 µg/L) en α-terpineol (lelie). In de druif grotendeels gebonden aan suikers (glycosiden); enzymatische of zure hydrolyse maakt ze vrij.
Gebonden reservoir in de druif, langzame vrijgave bij rijping
Vluchtige thiolen (zwavelhoudend) geven tropische aroma's aan Sauvignon Blanc. Sleutelmoleculen: 4MMP (buxus, 0,8 ng/L drempel!), 3MH (passievrucht, grapefruit, 60 ng/L) en 3MHA (acetaatester van 3MH). Extreem krachtig — actief in nanogram-concentraties. In de druif gebonden aan cysteïne of glutathion; gist bevrijdt ze tijdens gisting.
De krachtigste aromamoleculen in wijn — actief in delen per triljoen
Acetaldehyde CH₃CHO is het belangrijkste aldehyde (15–40 mg/L in tafelwijn, tot 700 mg/L in Sherry). Het ontstaat door oxidatie van ethanol en is een sleutelmolecuul: het vormt bruggen tussen tannines (zie Deel I), bindt SO₂ (waardoor vrij SO₂ afneemt), en geeft in hoge concentraties een appelachtige, nootachtige geur. In Fino Sherry is het — beschermd door florlaag — de signatuurgeur.
Bruggenbouwer (tannines), SO₂-vanger, Sherry-signatuur
Hogere alcoholen (foezelolieën) zijn alcoholen met meer dan 2 koolstofatomen, gevormd door gist uit aminozuren (Ehrlich-pathway) of uit suikermetabolisme. De belangrijkste: isoamylalcohol (whisky, soldaat), 2-fenylethanol (rozen), isobutanol (oplosmiddel). Tot ~300 mg/L dragen ze bij aan complexiteit; daarboven worden ze als fout ervaren.
Ehrlich-pathway: aminozuur → α-ketozuur → aldehyde → hogere alcohol
Eikenrijping voegt een reeks verbindingen toe. cis-Eikenlacton (whisky-lacton) geeft kokosnoot/hout. Vanilline (uit lignine) geeft vanille. Eugenol geeft kruidnagel. Furfural en guaiacol (uit toasting) geven toast/rook. De mate van toasting bepaalt sterk welke verbindingen domineren: licht toast = meer lacton, zwaar toast = meer guaiacol en furfural.
Nieuw eiken levert meer extractie dan gebruikt eiken — effect neemt af na 3–4 vullingen
Bescherming en terroir op moleculair niveau
SO₂ is het belangrijkste conserveermiddel in wijn — al duizenden jaren. Het werkt als antioxidant (vangt zuurstofradicalen) en als antimicrobieel middel (remt ongewenste bacteriën en gisten). In wijn bestaat het in drie vormen: moleculair SO₂ (actief antimicrobieel), bisulfiet HSO₃⁻ (antioxidant, bindt acetaldehyde), en sulfiet SO₃²⁻. De verdeling is pH-afhankelijk — bij wijn-pH (3,2–3,8) is het merendeel bisulfiet.
Totaal SO₂ = vrij (moleculair + bisulfiet + sulfiet) + gebonden. Wettelijke limieten: 150–200 mg/L totaal.
Wijn bevat 2–4 g/L minerale stoffen: kalium (meest, 500–1500 mg/L), calcium, magnesium, ijzer, koper, fosfaat, sulfaat, chloride. Kalium is cruciaal — het vormt kaliumbitartraat met wijnsteenzuur en beïnvloedt de pH sterk. IJzer en koper katalyseren oxidatiereacties en kunnen in hoge concentraties troebeling veroorzaken (koperkas, ijzerkas). Het romantische idee dat je "mineralen uit de bodem proeft" is chemisch nauwelijks houdbaar — de concentraties zijn ver onder smaakdrempels. De "mineralige" smaaksensatie heeft waarschijnlijk meer te maken met zuurheid, textuur en het ontbreken van fruit dan met daadwerkelijke mineralen.
Kalium is de dominante kation — en bepaalt mede de pH van wijn
Hoe elke fase het chemische profiel herschikt
Bij véraison (kleurverandering) start een cascade van chemische verschuivingen die het karakter van de wijn voorbestemmen.
Oogstmoment = compromis: zuurgraad vs. suiker vs. fenolische rijpheid vs. aromatische rijpheid
De belangrijkste verschuivingen: suikers stijgen exponentieel (fotosynthese → sucrose → glucose + fructose). Appelzuur daalt sterk (respiratie, vooral bij warmte). Wijnsteenzuur daalt minder (stabiel). Tannines polymeriseren in de schil (zachter), maar pittannines blijven kort-keten. Anthocyanen bereiken een piek en dalen soms bij overrijpheid. Aromaprecursors (terpeen-glycosiden, thiol-conjugaten) accumuleren laat in de rijping.
De alcoholische gisting is de meest drastische transformatie: suikers → ethanol + CO₂. Maar er gebeurt veel meer. Gist produceert honderden bijproducten.
Ethanol (hoofdproduct), glycerol (3–15 g/L), esters (fruit-aroma), hogere alcoholen (via Ehrlich-pathway), barnsteenzuur, acetaldehyde (tussenproduct, deels gebonden aan SO₂), CO₂, warmte.
Tannines worden geëxtraheerd uit schillen/pitten door ethanol (beter oplosmiddel dan water). Anthocyanen lossen op. pH stijgt licht door kaliumvrijgave. Thiolen worden vrijgemaakt uit cysteïne-conjugaten door gist. Terpenen worden deels vrijgemaakt uit glycosiden.
Appelzuur → Melkzuur + CO₂ door Oenococcus oeni. Effecten: lagere totaalzuurgraad, hogere pH (~0,1–0,3 eenheden), zachter mondgevoel, productie van diacetyl CH₃COCOCH₃ (boter, butterscotch — gewenst in Chardonnay, ongewenst in Riesling). Risico: als citroenzuur ook wordt afgebroken, ontstaat extra azijnzuur.
Standaard bij rode wijn, optioneel bij wit — afhankelijk van stijlkeuze
Eikenvatten bieden twee dingen: extractie van houtcomponenten en micro-oxygenatie door de poriën.
Vanilline (vanille), eikenlacton (kokosnoot), eugenol (kruidnagel), furfural (amandel, toast), guaiacol (rook). Ellagitannines (hydrolyseerbare tannines uit hout) — deze zijn anders dan druiventannines en fungeren als antioxidant. Frans eiken geeft meer ellagitannine en fijnere aromaten; Amerikaans eiken meer lacton (kokosnoot) en vanilline.
Langzame zuurstoftoevoer (~2–5 mg O₂/L/maand door het hout) drijft de acetaldehyde-gemedieerde polymerisatie van tannines aan. Tannine–anthocyaan complexen worden gevormd (kleurstabilisatie). Acetaldehyde fungeert als brugmolecuul. Ethanoloxidatie levert ook azijnzuur — vandaar het risico van overmatige beluchting.
Flesrijping verloopt in een reductief milieu (vrijwel geen zuurstof, tenzij schroefdop vs. kurk). De veranderingen zijn langzamer maar cumulatief over jaren.
Directe condensatie gaat door (C4→C8), maar langzamer zonder acetaldehyde. Polymeren groeien, worden zachter, vallen uiteindelijk als sediment neer. Kleur verschuift van paarsrood → robijnrood → baksteenoranje door de vorming van stabiele tannine-anthocyaan pigmenten (pyranoanthocyanen, vitisinen).
Acetaatesters (banaan, peerdrop) hydrolyseren langzaam → afname fruitigheid. Ethylesters vormen zich (complexiteit). Terpenen isomeriseren: linalool → α-terpineol → 1,8-cineol (meer "petroleumachtig" — typisch voor gerijpte Riesling). Thiolen oxideren en verdwijnen — vandaar dat Sauvignon Blanc beter jong gedronken wordt. Vorming van TDN (1,1,6-trimethyl-1,2-dihydronaftaleen) — de "kerosine" noot in oude Riesling, uit carotenoïden.
De snelheid van flesrijping hangt sterk af van de sluiting: kurk laat ~1–2 mg O₂/jaar door, schroefdop ~0,5 mg of minder. Dit verklaart waarom dezelfde wijn onder verschillende sluitingen heel anders kan evolueren.
Wanneer chemie de verkeerde kant op gaat
Oxidatie is de meest voorkomende wijnfout. Zuurstof oxideert ethanol tot acetaldehyde (appelachtig, nootachtig) en verder tot azijnzuur. Polyfenolen polymeriseren ongecontroleerd — witte wijn wordt donkergeel/bruin, rode wijn verliest kleur. De reactieketen wordt gekatalyseerd door ijzer en koper (Fentonreactie). SO₂ is de primaire bescherming.
Preventie: SO₂, minimale luchtblootstelling, goede sluiting
Vluchtig zuur is voornamelijk azijnzuur + zijn ester ethylacetaat. Bronnen: Acetobacter (aërobe bacteriën op beschadigde druiven), Brettanomyces, of stressgisting. Azijnzuur is vluchtig — je ruikt het al bij lagere concentraties dan je het proeft. Drempel: ~0,7 g/L azijnzuur, ~150 mg/L ethylacetaat (nagellakremover).
Geen remedie in de fles — preventie door hygiëne en SO₂
Brettanomyces bruxellensis is een wilde gist die hydroxykaneelzuren (koffiezuur, p-coumaarzuur) omzet in vluchtige fenolen: 4-ethylfenol (4-EP, paardenzweet, pleister) en 4-ethylguaiacol (4-EG, rook, kruidnagel). In lage concentraties kan het complexiteit toevoegen ("funky"), maar boven ~400 µg/L 4-EP wordt het als fout beschouwd.
Drempel: ~400 µg/L 4-EP. Sommige wijnmakers accepteren lage niveaus als "terroir".
2,4,6-Trichloranisol (TCA) C₆H₂Cl₃OCH₃ is het molecuul achter kurksmet. Het wordt geproduceerd door schimmels die chloorverbindingen in kurk methyleren. Extreem krachtig: waarneembaar vanaf ~2 ng/L (delen per triljoen). TCA onderdrukt geur — het maakt de wijn "vlak" en voegt een vochtig-kartonachtige toon toe. Het molecuul zelf is niet schadelijk, alleen sensorisch verwoestend.
Drie chlooratomen op een anisol-ring: onzichtbaar, geurloos in zuivere vorm, verwoestend in wijn
Reductie ontstaat wanneer gist onder stress zwavelverbindingen produceert. Het spectrum loopt van waterstofsulfide H₂S (rotte eieren, drempel 1 µg/L) via mercaptanen (methanthiol CH₃SH, ui, rubber) tot disulfiden (dimethyldisulfide, knoflook). H₂S is relatief eenvoudig te verhelpen met koper (Cu²⁺ + H₂S → CuS↓) of beluchting. Mercaptanen en disulfiden zijn hardnekkiger.
Lichte reductie kan na beluchting verdwijnen — ernstige mercaptanen vaak niet
Mousiness is een toenemend probleem, vooral in natural wines met weinig of geen SO₂. Het wordt veroorzaakt door melkzuurbacteriën (Lactobacillus) en soms Brettanomyces die 2-acetyltetrahydropyridine (ACTPY) en verwante verbindingen produceren. Het bijzondere: je ruikt het niet in het glas — de moleculen zijn niet vluchtig bij wijn-pH. Pas in de mond, waar pH stijgt door speeksel, worden ze vluchtig en neem je een "muizige", crackerachtige nasmaak waar. Er is geen remedie.
Test: wrijf een druppel wijn op je handrug, wacht 30 sec, ruik — dan is de pH verhoogd en ruik je het wel