P28 - Charakterisierung kommerzieller Gassensoren zur Detektion von Verderbsmarkern in Kuhmilch
- Event
- 16. Dresdner Sensor-Symposium 2022
2022-12-05 - 2022-12-07
Dresden - Band
- Poster
- Chapter
- Lebensmittelsensorik
- Author(s)
- M. Köhne, G. Zeh, T. Sauerwald - Fraunhofer IVV Freising, Freising/D, M. Henfling - Fraunhofer EMFT München, München/D, K. Amtmann, A. Büttner - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen/D, S. Trupp - Universität der Bundeswehr München, München/D
- Pages
- 160 - 165
- DOI
- 10.5162/16dss2022/P28
- ISBN
- 978-3-9819376-7-1
- Price
- free
Abstract
Frische Kuhmilch ist als Rohprodukt besonders anfällig für Verderbsprozesse, welche die Qualität beeinträchtigen. Diese Beeinträchtigungen können durch die Entstehung von Fehlaromen aufgrund chemischer Zersetzung, beispielsweise durch Lichteinfluss oder Wärme erfolgen, oder durch einen mikrobiellen Verderb hervorgerufen werden. Durch eine frühzeitige Detektion kann dem entgegengewirkt und die Lebensmittelsicherheit und –qualität gewährleistet werden. Während des Verderbsprozesses bilden sich charakteristische Gerüche, bestehend aus einer Vielzahl volatiler organischer Komponenten (engl. volatile organic compounds, VOCs), die eine Qualitätsbeeinträchtigung signalisieren. Eine Detektion dieser Verderbsmarker kann daher zum Erkennen von Qualitätsänderungen beitragen. Eines der gängigsten Analyseverfahren ist hierbei zum Beispiel die Analytik der mikrobiellen Probenbelastung. Auch kann eine laborgestützte detektorgekoppelte Gaschromatographie beispielsweise zur Kontrolle eingesetzt werden und eignet sich zur Verderbsmarker-Identifikation. Sie ist jedoch mit einem hohen Geräteaufwand verbunden. Generell sind diese Methoden daher in aller Regel entweder nicht spezifisch zur Aufklärung von Fehlaromen geeignet, oder aber ressourcen-, zeit- und personalintensiv. Sie eignen sich daher nur für stichprobenartige Kontrollen und sind meist standortgebunden. Eine kontinuierliche Untersuchung der Qualität bedarf daher eines dauerhaft messenden, kostengünstigen (im Vergleich zur konventionellen GC) und schnellen Sensorik- und Analysesystems. In dieser Arbeit werden daher die ersten Schritte zur Entwicklung eines Messsystems von Verderbsmarkern, basierend auf Halbleitergassensoren (MOS-Sensor; engl. metal oxide semiconductor sensor) gezeigt. Zunächst wurde eine Laboranalyse zur Bestimmung der zu detektierenden Marker durchgeführt. Dazu wurden frische Rohmilchproben (Gut- und Schlechtproben) von umliegenden bayerischen Höfen bereitgestellt und anschließend durch das Solvent Assisted Flavour Evaporation (SAFE) Verfahren isoliert [5] und mittels GC-MS (Gaschromatographie-Massenspektrometrie) und GC-O (Gaschromatographie-Olfaktometrie) auf spezifische Verderbsmarker analysiert. Auf Basis von Retentionsindizes zweier Gaschromatographiesäulen mit unterschiedlicher Polarität wurden einzelne, in der Milch gebildete VOCs durch die Aufnahme von Massenspektren identifiziert und mit den jeweiligen Geruchseindrücken korreliert. Basierend auf diesen vorläufigen eigenen Ergebnissen wurden 3-Methyl-1-butanol und, zunächst ergänzend aus der Literatur, 1-Pentanol und 1-Hexanol als potentielle Fehlaromen und somit Verderbsmarker ausgewählt (siehe Tabelle 1). Im nächsten Schritt wurden kommerziell verfügbare und handelsübliche MOS-Sensoren für die systemspezifische Entwicklung hinsichtlich ihrer Detektionseigenschaften gegenüber den genannten Verderbsmarkern charakterisiert. Hierfür wurden die VOC-Sensoren SGP 40 (Sensirion, Schweiz), ZMOD 4410 (Renesas, Japan) und der Multigas-Sensor BME 688 (Bosch, Deutschland) verwendet. Zur Charakterisierung wurden diese in eine speziell entwickelte Sensorkammer (siehe Abb. 1, links Seite) integriert und die verdampften Verderbsmarker in definierten Konzentrationen mit Hilfe einer Gasmischanlage (GMA) den Sensoren zugeführt. Die Charakteristika des Ansprechverhaltens der Sensoren können in einem darauffolgenden Schritt für die Entwicklung des kostengünstigen Analysesystems genutzt werden.