Ziel der Entwicklung
Carbonylverbindungen kommen in unterschiedlichen Konzentrationen ubiquitär in Lebensmitteln vor und können unter anderem ihren Geruch, Geschmack und somit die allgemeine Qualität dieser Produkte beeinflussen. Während in vielen Lebensmitteln, zum Beispiel Gebäck, den Carbonylverbindungen ein positiver Einfluss auf die Wahrnehmung eines Produkts zugeschrieben wird, so werden sie im Bereich der Getränke- und insbesondere Bierherstellung kritisch betrachtet. Üblicherweise korrelieren hohe Carbonylkonzentrationen mit Fehl- oder Alterungseindrücken, weshalb ihrer Analytik besondere Relevanz bei der Beurteilung der Qualität, der Ausbildung typischer Aromen oder bei der Bewertung von Geruchs- und Geschmacksstabilität zukommt.
Aufgrund ihrer Relevanz für die Qualität von Lebensmitteln gibt es zahlreiche Analyseverfahren. Allen ist gemein, dass die gering konzentrierten Carbonyle zunächst angereichert werden müssen. Gängige Methoden zur Anreicherung von Carbonylverbindungen sind unter anderem Flüssigextraktions- und Adsorptionsverfahren. Oftmals zeichnen sich diese Methoden durch einen hohen Einsatz von Lösungsmitteln, teure und unflexible Anwendung, geringe Empfindlichkeit und niedrige Reproduzierbarkeit aus.
Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens zu erarbeitende Methodik sollte sich daher durch einen vereinfachten und geringen apparativen Aufwand auszeichnen. Die Probenaufarbeitung sollte schnell und einfach durchzuführen sein, bei möglichst hoher Aufkonzentrierung, um anschließend ein möglichst einfaches und kostengünstiges GC-System für die Messung verwenden zu können. Mit Hilfe einer temperierbaren selektiven Analysekapillare sollten die Analyten aufkonzentriert werden, um anschließend gaschromatographisch untersucht zu werden.
Vorteile und Lösungen
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer externen Aufkonzentrierungs- und Aufreinigungseinheit für Carbonylverbindungen aus flüssigen Matrices als temperierbares Modul, das als externes Zusatzmodul für möglichst einfache, kostengünstige bestehende GC-Systeme dienen soll.
Dies sollte mit Hilfe einer selektiv entwickelten Analysekapillare erreicht werden, welche jedoch nicht die gewünschte Adsorptionsfähigkeit zur Aufkonzentrierung und Aufreinigung von Carbonylverbindungen erreichte. Als Alternative wurde ein Metallkörper konzipiert, der ähnlich einer HPLC-Säule mit Adsorbermaterial befüllt werden kann. Das temperierbare Modul wurde auf diesen Aufbau angepasst. Der Zusammenbau dieser angepassten Aufkonzentrierungs- und Aufreinigungseinheit konnte jedoch nicht umgesetzt werden, da Undichtigkeiten am Metallkörper auftraten. Parallel dazu wurde eine SPME-GC-MS/MS Referenzanalytik zur Untersuchung von Carbonylverbindungen etabliert, die robuste und valide Ergebnisse für verschiedene relevante Matrices unter Realbedingungen zeigte.
Diese Methode kann von der VLB für ihre Kunden als analytische Dienstleistung angeboten werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Das ursprüngliche Umsatzpotenzial des aus dem Projekt hervorgehenden Produktes setzte sich aus dem Verkauf der gesamten Aufkonzentrierung- und Aufreinigungseinheit, dem Verkauf von Analysenkapillarsäulen, indirekten Auswirkungen auf zum Beispiel andere Forschungsprojekte und die beratende Funktion der VLB Berlin in Bezug auf die Aufkonzentrierung- und Aufreinigungseinheit zusammen.
Auch wenn nach Änderung des apparativen Aufbaus der Aufkonzentrierungs- und Aufreinigungseinheit (Adsorberkörper und temperierbares Modul) kein marktfertiges Produkt im Rahmen des Forschungsprojektes fertiggestellt werden konnte, kann die VLB für ihre Kunden mit der Etablierung der SPME-GC-MS/MS Analytik eine weitere analytische Dienstleistung anbieten. Durch die Erfahrungen, die mit den Carbonylverbindungen gewonnen wurden, ergeben sich auch weitere Beratungs- und Forschungsmöglichkeiten, zum Beispiel in Bezug auf die Optimierung von Herstellungsprozessen bei Getränkeherstellern.