FLANDERS' FOOD RADAR

Uw neus voorbij : sensorische sensatie steeds verfijnder gemeten

De geur van een voedingsproduct en de vrijgave van vluchtige aromastoffen bij consumptie van het product spelen een doorslaggevende rol in de sensorische sensatie van de consument. Deze stoffen kunnen steeds beter geïdentificeerd en gekwantificeerd worden in een eerste stap in het maken van onweerstaanbare levensmiddelen.

Koffie of thee verspreiden meer dan 700 vluchtige stoffen. Slechts een kleine fractie bepaalt effectief de geur die wij waarnemen. In het algemeen volstaan een 10 tot 30-tal stoffen om het aroma van het originele product te imiteren. Aroma-analyse heeft dus als doel die sleutelstoffen te identificeren. Gemakkelijker gezegd dan gedaan. Aromastoffen zijn een zeer uiteenlopende groep aan scheikundige verbindingen, vaak in complexe aromamengsels waaruit de individuele stoffen moeilijk te selecteren zijn. Daarenboven zijn deze stoffen in sterk verschillende concentraties aanwezig. Onze menselijke neus heeft zich daaraan aangepast. De geurdrempelwaarde voor deze stoffen kan met een factor van 100000 verschillen. 

Een nauwkeurige identificatie van de verschillende geurstoffen is één uitdaging. In kaart brengen wat de vrijgave van deze stoffen is in functie van de tijd, tijdens de bereiding en bij consumptie (bijten en speekselvermenging) van het voedingsproduct is minstens even belangrijk om de aromasamenstelling van het product terug te kunnen koppelen aan de volledige sensorische sensatie. Daarvoor zijn gevoelige analytische methoden vereist die onmiddellijk het meetresultaat weergeven.

GCxGC-TOFMS en PTR-MS zijn twee state-of-the-art, complementaire en gevoelige meettechnieken.

De GCxGC-TOFMS bestaat uit een 2-dimensionele gaschromatograaf (GC) en een time-of-flight-massaspectrometer (TOFMS). Door de koppeling van 2 onafhankelijke GC-kolommen achter elkaar kunnen de verschillende vluchtige aromastoffen in het geurgas haarfijn van elkaar gescheiden worden. De vele pieken vereisen de gevoelige TOFMS detectietechniek ten opzichte van de conventionele quadrupool MS.

Voordelen: krachtige selectie, identificatie en gevoelige detectie van de verschillende          geurstoffen in een gasmengsel

            Nadelen: geen metingen van concentraties in functie van de tijd

In de PTR-MS (Proton Transfer Reactie – MS) wordt lucht continu door een reactiekamer gepompt waaraan H3O+ ionen worden toegevoegd afkomstig uit een gasontlading. Door een proton-transfer reactie met de H3O+ ionen worden met name de organische spoorgassen in de lucht efficiënt geïoniseerd. Op het einde van de reactiekamer worden de geladen deeltjes geselecteerd en gemeten d.m.v. een massaspectrometer. Klik hier om te zien hoe de PTR-MS werkt.

            Voordelen: zeer snelle en gevoelige metingen van vluchtige organische stoffen

Nadelen: stoffen met hetzelfde moleculaire gewicht worden niet van elkaar onderscheiden. Complexe gasmengsels geven aanleiding tot moeilijk te interpreteren meetgegevens.


Terwijl GCxGC-TOFMS de capaciteit heeft om de verschillende geurstoffen van elkaar te kunnen scheiden om ze daarna te identificeren, meet de PTR-MS de concentratie van de verschillende stoffen in real time (in de orde van milliseconden tussen de verschillende datapunten). De twee technieken combineren geeft dus een krachtige analytische methode in de sensorische analyse. 

Enkele voorbeelden uit het onderzoek

  • Gebruik makend van GCxGC-TOFMS werd 4-mercapto-4-methyl-2-pentanone (MMP) gedetecteerd in groene thee, een stof met een zeer lage geurdrempelwaarde voor de mens. MMP heeft in die lage concentraties de geur van zwarte bessen en wordt beschouwd als een kwaliteitsparameter voor Sencha groene thee.
  • De PTR-MS werd toegepast om de invloed van de vorm van een theebuiltje op de aromastoffen boven een tas te bestuderen gedurende een infusie van 4 minuten. Een piramidaal theebuiltje bleek bijna tweemaal zoveel aroma vrij te geven dan een twee-kamer-builtje van het zelfde materiaal met dezelfde groene thee.

Referenties

  • Newfood, ingredients supplement, 2011, issue 5; Pushing boundaries of flavour analysis.
  • www.ptrms.com,

Meer weten

  • Een vergelijking tussen alle real time technologiën (o.a. PTR-MS versus MS-electrische neuzen): Biasioli F. et al. (2011), Direct-injection mass spectrometry adds the time dimension to (B)VOC analysis, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 30, No. 7, p. 1003-1017.
  • Overzicht  toepassingen van PTR-MS in de levensmiddelentechnologie:  Biasioli F. et al. (2011), PTR-MS monitoring of VOCs and BVOCs in food science and technology, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 30, No. 7,  p. 968-677.

Nuttige links