Kurzfassung eines Vortrages der 43. Kulmbacher Woche 2008
Lebensmittelsicherheit und -qualität ließen sich zukünftig weiter verbessern, wenn effiziente Online-Messverfahren zur Routinebeprobung produkt- und prozessbegleitend eingesetzt werden könnten. Hierzu sind optische Methoden besonders geeignet, da sie berührungslos, zerstörungsfrei und durch die Verpackung hindurch arbeiten können. In dem Vortrag wird der Einsatz der Ramanspektroskopie zur Untersuchung des Reifungs- und Alterungsprozesses am Beispiel des leichtverderblichen Lebensmittels Fleisch gezeigt.Ramanspektroskopie wird eingesetzt, weil sie „Fingerabdruck“-Spektren liefert, die Aussagen über Art und Zusammensetzung der Probe und damit über deren Beschaffenheit zulassen. Dies wird genutzt, um die komplexen biochemischen und physikalischen Veränderungen im Fleisch zeitabhängig zu verfolgen.
Kurzfassung eines Vortrages der 43. Kulmbacher Woche 2008
Lebensmittelsicherheit und -qualität ließen sich zukünftig weiter verbessern, wenn effiziente Online-Messverfahren zur Routinebeprobung produkt- und prozessbegleitend eingesetzt werden könnten. Hierzu sind optische Methoden besonders geeignet, da sie berührungslos, zerstörungsfrei und durch die Verpackung hindurch arbeiten können. In dem Vortrag wird der Einsatz der Ramanspektroskopie zur Untersuchung des Reifungs- und Alterungsprozesses am Beispiel des leichtverderblichen Lebensmittels Fleisch gezeigt.Ramanspektroskopie wird eingesetzt, weil sie „Fingerabdruck“-Spektren liefert, die Aussagen über Art und Zusammensetzung der Probe und damit über deren Beschaffenheit zulassen. Dies wird genutzt, um die komplexen biochemischen und physikalischen Veränderungen im Fleisch zeitabhängig zu verfolgen.
Der Raman-Effekt beruht auf inelastischer Lichtstreuung, die bei Bestrahlung einer Probe mit Laserlicht erzeugt wird. Dabei werden in der Materie Molekülschwingungen angeregt, die zu einer langwelligen Verschiebung des gestreuten Lichtes führen (Stokes-Streuung). Die Raman-Signale entsprechen den von den Molekülen aufgenommenen Schwingungsenergien und sind charakteristisch für die Probe. Ein Ramanspektrum liefert ebenso wie ein Infrarot-Spektrum (IR) einen „Fingerabdruck“ der Probe auf Molekülebene, hat jedoch den Vorteil, dass Wasser (aus dem Fleisch zu 70-75 % besteht) im Gegensatz zum IR-Spektrum nicht stört.
Die Ramanspektren können zur Probenidentifikation herangezogen werden, wobei die Hauptbestandteile Eiweiß und Fett (oder Knochen) anhand ihrer Spektren leicht erkannt werden können. Ferner ist eine Unterscheidung von weißem und rotem Fleisch möglich, also Huhn und Pute gegen Schwein, Lamm und Rind.
Für die zeitabhängigen Untersuchungen wurde der Rückenmuskel vom Schwein (M. long. dorsi) 45 min bzw. einen Tag post mortem entnommen und in Scheiben aufgeschnitten. Die Fleischscheiben wurden einzelnen in PE-Beuteln lose verpackt bei5°C gelagert und über einen Zeitraum von bis zu 4 Wochen mit Anregung bei 785 nm und 671 nm Raman-spektroskopisch vermessen.
In den ersten Stunden post mortem laufen eine Vielzahl von Prozessen ab, ein wichtiger ist der Abbau von Glycogen zu Milchsäure, was zu einem Absinken des pH-Wertes auf 5,4-5,6 führt. Die Spektren zeigen in dieser Phase starke Änderungen und die Bildung von Lactat wird Raman-spektroskopisch untersucht.
Ab dem ersten Tag zeigen sich in den Raman-Spektren im Verlauf der Lagerung graduelle Änderungen, die mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA) analysiert werden. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen verzehrsfähigem und nicht mehr verzehrsfähigem Fleisch gefunden (durchschnittlich zwischen Tag 8 und 9 bei Lage-rung bei 5°C). Nach 11-12 Tagen wird ein Ansteigen laserinduzierter Fluoreszenz beobachtet, die zeitlich mit dem mikrobiellen Verderb der Proben einhergeht. Die Auswertung der Daten mittels partieller linearer Regressionsanalyse (PLS) ergibt Korrelationen bei der Begleitanalytik beim L*a*b*-Wert, den löslichen Proteinen und dem Oberflächen-pH-Wert.
Ein weiteres Projektziel ist, die gefundenen spektroskopischen Ansätze messgeräte-technisch zur Demonstration der Machbarkeit umzusetzen. Hierzu wurde ein Laborprototyp-Raman-Sensor mit integrierter Mikrosystem-Laserlichtquelle realisiert, der derzeit in Testmessungen mit Fleisch charakterisiert wird.
Die Vorträge der Kulmbacher Woche werden im Mitteilungsblatt der Förderergesellschaft für Fleischforschung in Kulmbach vollständig dokumentiert.
Das Mitteilungsblatt wird von der Förderergesellschaft für Fleischforschung in Kulmbach herausgegeben und kostenlos an die 740 Mitglieder versandt. Die Fördergesellschaft setzt ansehnliche Mittel ein, die für die Forschungsarbeit des MRI, Standort Kulmbach genutzt werden.
Mehr unter www.fgbaff.de
Quelle: Kulmbach [ SCHMIDT, H., J. BLUM, K. SOWOIDNICH, R. SCHEIER und H.-D. KRONFELDT ]
