Die Geruchsstoffanalyse spielt eine entscheidende Rolle in der Lebensmittelwissenschaft, da flüchtige Verbindungen maßgeblich die sensorische Wahrnehmung beeinflussen. Doch die Wahl der Analysemethode kann die Ergebnisse stark verzerren. Besonders problematisch: Artefakte, die während der Probeninjektion entstehen.
Eine neue Vergleichsstudie des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie zeigt, dass hohe Injektionstemperaturen die Bildung unerwünschter geruchsaktiver Artefakte begünstigen. Die Lösung: Die On-Column-Injektion, die sich als zuverlässige Methode erwiesen hat. Forschende empfehlen sie als Goldstandard, um präzisere Analysen von Geruchsstoffen in Lebensmitteln zu ermöglichen.
Gaschromatografie-Olfaktometrie als zentrale Analysemethode
Geruchsstoffe sind flüchtige Verbindungen, die in Lebensmitteln wesentlich zu deren sensorischer Wahrnehmung beitragen und daher die Kaufentscheidung der Konsumentinnen und Konsumenten maßgeblich beeinflussen. Ihre Analyse ist jedoch eine herausfordernde Aufgabe. In Wissenschaft und Forschung hat sich die Gaschromatografie-Olfaktometrie als unverzichtbare Methode etabliert, um geruchsaktive Verbindungen zu identifizieren und sie von der Mehrzahl der geruchlosen flüchtigen Substanzen zu unterscheiden.
Bei dieser Methode isolieren Forschende zunächst die flüchtigen Bestandteile möglichst schonend aus dem Lebensmittel. Anschließend trennen sie die einzelnen Verbindungen mithilfe eines Gaschromatografen auf und erschnuppern am Ende der Trennstrecke, welche Verbindungen riechen und welche nicht.
Zwei Fehlerquellen für Artefakte
Generell können Artefakte sowohl bei der Isolierung als auch bei der Analyse flüchtiger Verbindungen entstehen. „Die Artefaktbildung während der Probenaufbereitung ist gut erforscht und lässt sich heute weitgehend minimieren. Hier hat sich die automatisierte Solvent-Assisted Flavor Evaporation bewährt, an deren Entwicklung unsere Gruppe maßgeblich beteiligt war“, erklärt Studienleiter Martin Steinhaus und fügt hinzu: „Die Artefaktbildung während der Probeninjektion hat man jedoch bislang weitgehend unterschätzt, auch weil aussagekräftige Vergleichsdaten fehlten.“
Julian Reinhardt, Erstautor der Studie, hat daher zehn verschiedene Injektionsmethoden anhand von 14 Testverbindungen überprüft. Wie die Untersuchungen des Doktoranden zeigen, führten vor allem hohe Injektionstemperaturen zu geruchsaktiven Artefakten und haben damit das Potenzial, Geruchsstoffanalysen erheblich zu verfälschen.
Goldstandard On-Column-Injektion
„Die On-Column-Injektion erwies sich als besonders zuverlässig, da die Probe so keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist“, berichtet Martin Steinhaus, der am Leibniz-Institut die Forschungsgruppe Food Metabolome Chemistry leitet. „Im Gegensatz dazu zeigte die Splitless-Injektion bei hohen Temperaturen eine signifikante Artefaktbildung, besonders in Verbindung mit der Headspace-Festphasenmikroextraktion“, so der Lebensmittelchemiker weiter. Um ein verlässliches und repräsentatives Geruchsstoffspektrum eines Lebensmittels zu erstellen, empfiehlt er auf jeden Fall die On-Column-Injektion zu verwenden.
Originalpublikation: Reinhardt, J. and Steinhaus, M. (2025). Injection artifacts in odorant analysis by gas chromatography. IN: Journal of Chromatography A 1741, 465624. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2024.465624
Hintergrundinformation: Geruchsstoffanalytik 2.0 – Technik für die Isolierung flüchtiger Lebensmittelinhaltsstoffe optimiert
Einem Forschungsteam des Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München 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.