Alles ist messbar Riechen, Schmecken und Fühlen – per instrumenteller Sensorik

Sensorische Analysen mit geschultem Panel sind in den verschiedensten Industrie­bereichen weit verbreitet und anerkannt. Die instrumentelle Sensorik imitiert mit dem Menschen nachgeahmten Sensoren die Humansensorik. Doch wie weit ist die Technik und für wen ist eine Anschaffung rentabel?

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Das optische Erscheinungsbild, der Geruch, der Geschmack und die Konsistenz beeinflussen unsere Vorlieben für Produkte. Das Aussehen eines Produktes soll positive Gefühle bei uns Kunden hervorrufen. Die Einschätzung geschieht in weniger als einer Sekunde. Einige Millisekunden reichen aus, um einen ersten Eindruck zu gewinnen. Das Auge, als menschlicher Sensor, nimmt das optische Erscheinungsbild auf. Farbe und Farb­intensitäten werden eingestuft und mit bereits bekannten im Gehirn gespeicherten Mustern verglichen, bewertet und mit Adjektiven wie hell, dunkel, blass etc. beschrieben. Über die Transparenz und die einheitliche Farbgebung kann optisch auf die Oberflächenstruktur geschlossen werden. Der gewonnene Eindruck und die resultierende emotionale Reaktion stehen im engen Zusammenhang mit der anschließenden Kaufentscheidung.

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Ist ein Lebensmittel erst gekauft, so muss der Geschmack und die Konsistenz überzeugen. Kunden wünschen eine gleichbleibende Qualität – optisch wie geschmacklich. Frankfurter Würstchen und Karotten müssen beim Reinbeißen so richtig knacken. Bei Chips und Keksen erwarten wir eine gewisse Festigkeit, aber anschließend soll sich das Produkt möglichst krümelig oder spröde verhalten. Tabletten sollten weder einen unangenehmen Geschmack haben noch Bitterness aufweisen. Und leichte Leder- und Kunststoffgerüche werden beim Einsteigen in ein Auto mit den Adjektiven „neu“ oder „hochwertig“ assoziiert. So wird deutlich, dass sensorische Sinneswahrnehmungen, sei es mit Mund, Nase, Ohr, Auge oder Zunge, uns Verbrauchern Qualitätsmerkmale wie Frische, Genuss und Wertigkeit vermitteln. Ohne dieses Empfinden könnten wir Produkte und die Umgebung nicht in gut oder schlecht, angenehm oder unangenehm, giftig oder ungefährlich sowie alt oder neu einteilen.

Humansensorik als wichtiger Bestandteil der Lebensmittelanalyse

Die Humansensorik ist aus dem Lebensmittelsektor nicht wegzudenken. Geschulte Testpersonen bewerten Produkteigenschaften vergleichend oder vergeben vorher definierte Deskriptoren und Intensitäten. Dennoch unterliegt die sensorische Analyse subjektiven Einflüssen, welche psychologischer und physiologischer Natur sind. Körperliches Wohlbefinden, Stress und Umwelteinflüsse beeinflussen im Unterbewusstsein. Jede unmittelbar vor der sensorischen Analyse gerauchte Zigarette und jeder Kaffee verändern das Urteilsvermögen. Durch sehr aufwändig geschulte und große Versuchspanels, standardisierte Prüfmethoden und geeignete Auswertungsmethoden werden Einflussgrößen minimiert. Der betriebene Aufwand in den verschiedenen Industriebereichen ist enorm.

Mit fortschreitender Technik nimmt die Bedeutung der instrumentellen Sensorik zu. Besonders, da analytische Alternativen schnelle und exakte Ergebnisse liefern und durchgängig verfügbar sind. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden die Geräte oft ergänzend zur sensorischen Analyse eingesetzt, um objektive Werte zu erhalten. In anderen Industriebereichen ist eine sensorische Analyse aus gesundheitlichen Gründen nicht möglich, da es sich um pharmazeutische Produkte oder um gesundheitlich bedenkliche flüchtige Aromastoffe handelt. Der Anwendungsbereich variiert von der klassischen Qualitätskontrolle über die Produktentwicklung bis hin zur Prozessüberwachung.

Nützliche Digitalisierung der menschlichen Sinne

Elektronische Nase: Die elektronische Nase Heracles des französischen Unternehmens Alpha MOS basiert auf dem Prinzip der Flash-Chromatografie. Es können Flüssigkeiten, Feststoffe und Gase mit verschiedenen Injektionsmöglichkeiten wie Headspace und SPME gemessen werden. Aufgebaut ist das System aus zwei parallel geschalteten kurzen Säulen unterschiedlicher Polarität, welche mit Flammenionisationsdetektoren (FID) ausgestattet sind. Somit entstehen parallel zwei Chromatogramme. Die kurzen Säulen ermöglichen typische Analysezeiten von 15 bis 120 s, wohingegen eine klassische Gaschromatographie 45 min und länger dauert. Die Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) läuft mithilfe eines Traps in weniger als 60 s mit einer Sensitivität im ppb-Konzentrationsbereich ab. Dank der parallelen Säulen werden Informationen doppelt übermittelt, wodurch eine verlässliche Identifikation der chemischen Substanzen sichergestellt wird. Weitere Besonderheit des Systems ist die Möglichkeit, die komplette Datenauswertung mit klassischer GC-Funktionalität und typischer Fingerprint-Erstellung einer elektronischen Nase durchzuführen:

• Radar Plot;

• Faktorenanalyse (PCA) für den Vergleich von Geruchsprofilen;

• Partial Least Square (PLS)-Methode zur Konzentrationsbestimmung;

• Statistische Qualitätskontrolle (SQC) zur Qualitätsüberwachung.

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