Geruchsoptimierung von Rohstoffen und Bedarfsgegenständen

Geruchscharakterisierung und -optimierung

Wir bewerten Produkte, Rohstoffe, technologische, physikalische und chemische Prozesse, die zu (un)erwünschten Veränderungen führen, indem wir Störgerüche aufklären aber auch erwünschte Materialgerüche wie z.B. Holzgeruch charakterisieren, zwischen unterschiedlichen Proben qualitativ und quantitativ vergleichen, und Hypothesen zu den Bildungswegen von Geruchstoffen aufstellen, die wir durch geeignete Vorläufer- und Bildungsstudien abschließend verifizieren. Wir verwenden modernste analytische Methoden, um derartige Gerüche auf molekularer Basis zu detektieren und zu identifizieren, und verfügen über das methodische Repertoire, um auch die Erwartungshaltung von Verbrauchern an bestimmte Produkte zu charakterisieren und zu bewerten. Dies erlaubt eine objektivierte Einschätzung, inwiefern es sich bei dem jeweiligen Fall um einen erwünschten Geruch oder einen Störgeruch handelt.


Produktgruppen und Rohstoffe

Produktgruppen und Rohstoffe, in denen wir geruchsaktive Begleitsubstanzen hinsichtlich ihrer Geruchseigenschaften charakterisiert (Beispiele):

  • Farbstoffe, Pigmente, Lacke, Tinten
  • Lösungsmittel und Basisformulierungen
  • Weichmacher, Gleitmittel, UV-Schutzmittel
  • Klebstoffe, Bindemittel
  • Reinigungsmittel
  • Kosmetika und Body Care, sowie entsprechende Rohstoffe
  • Kunststoffe, Polymere, Rezyklate
  • Holz-, Papier-, Kartonprodukte, Cellulose-basierte Materialien
  • Textilien, Bekleidungsmaterialien, Lederwaren, Funktionsmaterialien
  • Bedarfsgegenstände, Spielwaren
  • Möbel und Einrichtungsgegenstände
  • Rohstoffe (z.B. Fette oder Fett-Derivate, Cellulose oder Cellulose-Derivate)

 

Untersuchungsmethoden

Unser methodisches Spektrum für die Charakterisierung von Geruch in Food- und Nonfood-Produkten umfasst insbesondere:

  • Identifizierung und Charakterisierung von Geruchsstoffen mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) und Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA), ein- und zweidimensionale Gaschromatographie-Olfaktometrie in Koppelung mit Massenspektrometrie (2D-GC-O/MS)
  • Synthese und vergleichende Bewertung von Referenzsubstanzen sowie geeigneten Standards zur Quantifizierung, beispielsweise Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIDA)
  • Umfassende analytische Charakterisierung von Störsubstanzen und Aromastoffen mittels Massenspektrometrie, NMR, Retentionsindizes (RI), stereochemische Untersuchungen und Bewertung der Substanzen gemäß ihren Geruchseigenschaften (Geruchsschwellen und Geruchsqualitäten)
  • Umfassende Struktur-Geruchsaktivitäts-Untersuchungen
  • Geruchsrekombinationsversuche zur Verifizierung der Strukturaufklärung
  • Sensorische Untersuchung und Bewertung gemäß etablierter Methoden (DIN/ISO), sowie spezifisch angepasste sensorische Prüfungen, adaptiert auf bestimmte Problemfälle oder Produkte bzw. Produktgruppen, unter besonderer Berücksichtigung von physiologischen Aspekten wie Adaptation oder partiellen Anosmien. Die sensorische Prüfung kann auch multi-sensorische Fragestellungen beinhalten.
  • Schwellenwertbestimmungen in Hinblick auf Geruch und Geschmack, in Abhängigkeit von der Matrixbeschaffenheit der Lebensmittel oder der jeweiligen Rohstoffe, sowie unter Berücksichtigung multi-sensorischer Aspekte. Je nach Bedarf werden Detektions-, Erkennungs-, Reiz- bzw. trigeminale Schwellen der jeweiligen Stimuli erfasst.
  • Charakterisierung und Bewertung von Geruchsfreisetzung und Emissionen aus Rohstoffen und Produkten, auch im Verlauf prozesstechnologischer Schritte mittels online-massenspektrometrischer Verfahren (beispielsweise bei Erhitzungs-, Röst- oder Fermentationsprozessen)

Die Charakterisierung der jeweiligen Geruchsstoffe erfolgt hierbei insbesondere mittels hochauflösender (high resolution; HR) Gaschromatographie-Olfaktometrie (HRGC-O) in Koppelung mit massenspektrometrischen (MS) Methoden. Durch Einsatz der GC-O werden die geruchsaktiven Verbindungen von den geruchsinaktiven Verbindungen klar unterschieden. Dadurch werden schon während der Analysen diejenigen Verbindungen, deren Geruch mit einem charakteristischen Geruch bzw. einem Störgeruch in Verbindung stehen, herausgefiltert (s. Abb. 1). Diese fokussierte Analytik ermöglicht auch einen direkten Vergleich wertgebender bzw. störender Komponenten zwischen verschiedenen Proben.



Abb. 1: Chromatogramm einer Mineralwasser-Analyse mittels GC-O, gekennzeichnet sind exemplarisch geruchsaktive Regionen (© Fraunhofer IVV)

Die Identifizierung der geruchsaktiven Spurenkomponenten erfolgt mittels zweidimensionaler HRGC-O/MS mit sehr guter Trennleistung (s. Abb. 2). Hierbei werden die Geruchsstoffe an zwei gekoppelten gaschromatographischen Trennsäulen voneinander getrennt und anschließend sowohl massenspektrometrisch analysiert als auch an einem Sniffing-Port von unserem hoch spezialisierten Sensorikpanel hinsichtlich ihrer Geruchsqualität bewertet.

Der Abgleich der chemisch-analytischen Untersuchungen erfolgt stets mit den entsprechenden human-sensorischen Bewertungen, um sicherzustellen, dass alle Störsubstanzen erfasst wurden.


Abb. 2: Schematische Darstellung eines zweidimensionalen HRGC-MS/O Systems (© Fraunhofer IVV)

Bei hoch geruchsaktiven Substanzen genügen oftmals schon Spuren, um das Aroma eines Lebensmittels zu verändern. Die Kombination von analytischen und olfaktometrischen Untersuchungsmethoden, erlaubt uns eine hochgenaue und gerichtete Analyse geruchsaktiver Verbindungen auch im Spurenbereich. So konnten u. a. in Mineralwasser sowohl die Schlüsselverbindungen für ein kunststoffartiges Fehlaroma als auch für ein medizinisches Fehlaroma aufgeklärt werden.

Leistungsangebote

  • Sensorische Charakterisierung von Gerüchen und Geschmackseindrücken in Lebensmitteln und Verpackungsmaterialien Aromaprofilanalyse (APA), Triangeltest, hedonische Bewertungen

  • Kombinierte instrumentelle und sensorische Analyse von Gerüchen und Aromen in Lebensmitteln und Verpackungsmaterialien
    Gaschromatographie (GC) gekoppelt mit Flammenionisationsdetektor (GC-FID), Olfaktometrie (GC-O), Massenspektrometrie (GC-MS) oder kombinierte Systeme (GC-MS/O oder 2D-GC-MS/O), Probenvorbereitungstechniken für GC z. B. Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA), Twister®-Extraktionsmethode, stir-bar sorptive extraktion (SBSE), solid-phase microextraction (SPME), headspace

  • Untersuchungen zur Klärung von Fehlgerüchen und -aromen
    Klärung der Störgeruch auslösenden Komponenten, Kurz- und Langzeitlagerversuche, Percursorstudien

  • Simulation von Aromen und Fehlgerüchen im Labormaßstab

  • Isolierung und Aufreinigung von Geruchsstoffen
    Verschiedene Destillationssysteme z. B. Solvent assisted flavour evaporation (SAFE), Kondensations- und Trappingtechniken

  • Quantitative Bestimmung von Aromastoffen im Spurenbereich
    z. B. Stabilisotopen-Verdünnungsanalyse (SIVA), verschiedenste Quantifizierungstechniken, on-line Gasphasenbestimmungen

  • Monitoring dynamischer Prozesse von Geruchsstoffen in Echtzeit durch in vivo und in vitro Untersuchungen
    Protonentauschreaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) bzw. Protonentauschreaktions-Flugzeit-Massenspektrometrie (PTR-TOFMS), mit Kalibrierung mittels advanced Gas Calibration Unit (GCU-a)


  • Entwicklung von Konzepten zur Optimierung erwünschter Aromaeindrücke sowie zur Vermeidung der Entstehung von Fehlgerüchen