OxInA

Forschungstitel:
Oxidierte Ingredienzien Analyse

Arbeitsgruppe: Angewandte Digitalisierung

Forschungsstelle und wissenschaftliche Betreuung:

  1. Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV Freising, Maximilian Köhne

Finanzierung: IVLV e. V.
Laufzeit: 2024

Fetthaltige Trockenprodukte wie Milchpulver, Mehle, Hülsenfrüchte, Trockenfrüchte und Samen spielen eine zentrale Rolle in den globalen Lieferketten der Lebensmittel-, Futtermittel- und Kosmetikindustrie. Leider können Qualitätsverluste aufgrund von Oxidation während der Lagerung, des Transports und der Verarbeitung ein Problem darstellen, was wirtschaftliche, gesundheitliche und ökologische Folgen hat und den Unternehmen direkte Einbußen beschert. Die Tatsache, dass Fett-Oxidationsprodukte spezifische Markerverbindungen aufweisen, die in direktem Zusammenhang mit ihrer Qualität stehen (d.h. je höher die Oxidation, desto geringer die Qualität), wird am Fraunhofer IVV schon seit einiger Zeit erforscht. Beispielsweise können Luftsauerstoff und Licht eine Lipidperoxidation auslösen. Durch die Radikalreaktion entstehen Abbauprodukte wie Aldehyde, Lactone, Alkohole, Ketone, Carbonsäuren und viele mehr. Diese Abbauprodukte können Fehlaromen verursachen, die als ranzig, fischig, bitter oder stechend wahrgenommen werden und die Produktqualität entsprechend mindern. Die instrumentelle Überwachung und Quantifizierung solcher Marker kann daher ein objektives Kriterium zur frühzeitigen Beurteilung von Rohstoffen liefern. Da konventionelle analytische Methoden für eine in-line oder on-line Analyse oft zu teuer sind, kann stattdessen z.B. ein kostengünstiges Sensorsystem während der Lagerung, beim Transport oder beim Wareneingang eingesetzt werden. Ein solches System muss jedoch in der Lage sein, die einzelnen Oxidationsmarker in Lebensmitteln zuverlässig und frei von möglichen Störeinflüssen aus der Umwelt zu detektieren und zu quantifizieren.

Zu diesem Zweck werden im Projekt OxInA relevante Markerverbindungen identifiziert und an verschiedenen Sensoren getestet. Hierfür wird das am IVV aufgebaute „gas chromatography – selective odorant measurement by sensor array“ (GC-SOMSA) System eingesetzt. Es verfügt über ein klassisches Massenspektrometer (MS) und einen parallelen Olfaktometrie-Port. Zusätzlich ist ein dritter Port parallel geschaltet, an den verschiedene Sensoren angeschlossen werden können. Durch die Parallelisierung ist es somit möglich, eine Substanz mittels MS zu detektieren, mittels des Olfaktometrieports geruchlich zuzuordnen und zusätzlich die Reaktionen der getesteten Sensoren auf die entsprechenden Marker zu ermitteln und miteinander zu vergleichen. Mit den zuvor in einer Literaturrecherche ermittelten Markern kann dann eine künstliche Mischung als Standard für "oxidierte Rohstoffe" hergestellt und mit realen Proben verglichen werden. Aus den Ergebnissen der GC-SOMSA-Messungen und der Literaturrecherche zu bisher bekannten Oxidationsmarkern soll dann ein allgemeiner Leitfaden für die analytische Übertragung von GC-Messungen in der Qualitätskontrolle und deren Ergebnisse auf Sensoren und Sensorsysteme erstellt werden, um zukünftig schnell und effizient anwendungsspezifische Messsysteme zu entwickeln und damit die Automatisierung und Optimierung der Prozesskontrolle in einem breiten Anwendungsspektrum zu ermöglichen.

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