01.08.2022 - Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (LSB)

Geruchsstoffanalytik 2.0

Technik für die Isolierung flüchtiger Lebensmittelinhaltsstoffe optimiert

Einem Forschungsteam des Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (LSB) ist es gelungen, eine bewährte Methode zur schonenden, Artefakt-vermeidenden Isolierung flüchtiger Lebensmittelinhaltsstoffe zu automatisieren. Wie die aktuelle Vergleichsstudie des Teams nun zeigt, bietet die automatisierte Solvent-Assisted Flavor Evaporation (aSAFE) gegenüber dem manuellen Verfahren erhebliche Vorteile. Sie erzielt durchschnittlich höhere Ausbeuten und senkt das Kontaminationsrisiko durch nichtflüchtige Substanzen.

Das optimierte Verfahren ist vor allem für die Geruchsstoffanalytik von Bedeutung. Geruchsstoffe tragen wesentlich zum sensorischen Profil eines Lebensmittels bei und beeinflussen maßgeblich, ob wir es mögen oder nicht. Die Schlüsselgeruchsstoffe in einem Lebensmittel zu kennen, die das Aroma eines Lebensmittels prägen, ist daher sowohl für die analytische Qualitätskontrolle als auch für die gezielte Produktentwicklung in der Lebensmittelindustrie interessant.

Flüchtige Verbindungen aus Lebensmitteln isolieren - alles andere als trivial

Flüchtige Verbindungen aus einem Lebensmittel zu isolieren, ist jedoch nicht trivial. Viele etablierte Verfahren führen zu Verlusten empfindlicher Geruchsstoffe sowie zu geruchsaktiven Artefakten und sind daher für die Geruchsstoffforschung ungeeignet. Die im Jahr 1999 entwickelte, manuelle SAFE-Technik ermöglichte erstmals, auf einfache Weise auch thermisch labile Geruchsstoffe aus Lebensmitteln ohne Artefakt-Bildung zu isolieren. „Eine wichtige Voraussetzung, um mithilfe weiterer Analysemethoden die Schlüsselgeruchsstoffe zu identifizieren“, sagt Philipp Schlumpberger, der zusammen mit Christine Stübner zu gleichen Teilen zur Studie beigetragen hat. Beide promovieren derzeit am LSB.

Heute ist die manuelle SAFE weltweit als ein Standardverfahren der Aromaforschung etabliert. Dennoch sah das Forschungsteam Optimierungsbedarf bei der Bedienungsfreundlichkeit, bei den erzielten Ausbeuten und bei der Verminderung des Risikos eines Transfers von nichtflüchtigem Material, das die folgenden Analysenschritte erheblich stören kann.

Das Ventil ist entscheidend

„Wie wir feststellten, sind die Probleme vor allem in der manuellen Bedienung des Ventils am Tropftrichter begründet. Daher haben wir es durch ein elektronisch gesteuertes, pneumatisches Ventil ersetzt. Um die SAFE-Apparatur vollständig zu automatisieren, erweiterten wir sie fakultativ durch ein automatisches Flüssigstickstoff-Nachfüll- sowie ein Endpunkt-Erkennungs- und Abschaltsystem“, erklärt Martin Steinhaus, Sektions- und Arbeitsgruppenleiter am LSB.

Wie die Studie des Teams nun zeigt, erhöhte der Einbau des automatischen Ventils die Ausbeuten insbesondere bei lipidreichen Lebensmittelextrakten und für Geruchsstoffe mit vergleichsweise hohem Siedepunkt. Zudem sind Bedienungsfehler, die bei der manuellen Variante zu einer Kontamination der Isolate mit nichtflüchtigen Substanzen führen können, bei der automatisierten SAFE ausgeschlossen.

„Inzwischen hat in unseren Laboren die automatische SAFE die manuelle Variante verdrängt. Weitere akademische und industrielle Forschungsgruppen folgen bereits unserem Beispiel, sagt Studienleiter Martin Steinhaus.

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