Die Anforderungen bezüglich der Lebensmittelqualität wachsen stetig und der Bedarf an benutzerfreundlichen Methoden zur Überwachung und Sicherstellung der Integrität von Lebensmitteln steigt weltweit. FT-NIR ist eine leistungsfähige Technologie für die Kontrolle von Rohmaterialien sowie Zwischen- und Fertigprodukten. Zu den typischen Anwendungen der NIR-Spektroskopie bei der Lebensmittelverarbeitung gehören unter anderem:

  • Identifikation von Rohmaterialien
  • Konformitätsprüfungen
  • Analyse der Zusammensetzung
  • Prozesskontrolle

Vorteile der FT-NIR-Spektroskopie
Im Gegensatz zu den meisten nasschemischen Referenzmethoden zeichnet sich die FT-NIR-Technologie durch ihre Schnelligkeit, Kosteneffizienz, Zerstörungsfreiheit und Sicherheit aus, da keine Chemikalien, Lösemittel oder Gase zum Einsatz kommen. Es wird einfach gemessen, wie viel Nahinfrarot-Licht die Probe bei unterschiedlichen Wellenlängen aufnimmt und dabei die Molekülschwingungen aller Moleküle mit C-H-, N-H- oder O-H-Gruppen analysiert – optimal für die Bestimmung verschiedenster organischer Bestandteile und damit für eine Vielzahl von Lebensmitteln.

Zu den größten Vorteilen der FT-NIR-Spektroskopie gehören:

  • keine Probenvorbereitung nötig, kein Abfall
  • Messung durch Gas ermöglicht einfache Probenpräsentation und Handhabung
  • keine typischen Anwenderfehler wie bei klassischen Verfahren
  • Analyse mehrerer Bestandteile in unter einer Minute
  • für feste, halbfeste und flüssige Proben geeignet

Mehl & Getreide
Getreideprodukte stellen für die meisten Menschen weltweit den Grundbaustein ihrer täglichen Ernährung dar. Dabei spielt die Verarbeitung von Getreide in Mehl eine wichtige Rolle für die Qualität der Backwaren, vom Brot bis hin zu Kuchen.

Häufig sind spezielle und zeitaufwendige Prüfverfahren erforderlich, um bestimmen zu können, wie sich das Mehl bei der Verarbeitung verhält. Mittels FT-NIR ist die Analyse von Weizen, verschiedenen Mehlarten sowie Nebenprodukten schnell und zuverlässig möglich; angefangen bei kleinen, leicht zu bedienenden Tischspektrometern bis hin zu kompletten Online-Überwachungssystemen. So können Parameter wie Feuchte, Protein, Asche oder Gluten, aber auch spezielle Kennzahlen für Mehl wie z.B. Alveograph-Daten, Widerstand, Dehnbarkeit oder Wasserabsorption bestimmt werden. Sofort einsatzbereite Kalibrationen ermöglichen Ergebnisse in Sekundenschnelle und sind im Vergleich zu herkömmlichen Prüfverfahren sehr kosteneffizient.

Milch & Milchprodukte
Die moderne FT-NIR-Spektroskopie bietet hier viele Möglichkeiten zur schnellen und einfachen Überwachung von der Rohmilch über die Zwischenprodukte bis hin zu den Endprodukten. So kann z.B. das neue MPA II in Kombination mit dem Liquid Sampling Module (LSM) alle möglichen Probenarten (flüssig, halbfest und fest) mit nur einem System analysieren. Dadurch kann eine lückenlose Kontrolle aller Prozessschritte und deren Produkte, wie z.B. Milch, Molke, Proteinpulver, Joghurt, Eiscreme, Butter und Käse erreicht werden.

Diese Analytik kann auch vom Labor in den Prozess übertragen werden. Ein Beispiel hierfür ist die Analyse von Milch- und Molkenproteinpulvern direkt im Trocknungsprozess. So kann nicht nur die Produktkonsistenz optimiert werden, sondern auch Energie eingespart und das Prüflabor entlastet werden.

Fleisch & Wurstwaren
Auch in der Fleischindustrie ist die ständige Analyse von frischem Fleisch und anderen Rohstoffen notwendig, um die Zusammensetzungen anzupassen und so bei Würsten, Salami und verschiedensten Fleischprodukten eine gleichbleibend hohe Chargenqualität gewährleisten
zu können.

Fleisch ist ein komplexes Rohmaterial und bereits geringe Schwankungen im Fettgehalt können eine Herausforderung für Wurstproduzenten bedeuten. Die Messung des Fettgehalts im Rohfleisch ist häufig auch ein Faktor für die wertorientierte Bezahlung der Lieferanten. Mittels FT-NIR-Spektroskopie können die Parameter Fett, Eiweiß und Feuchtigkeit simultan mit nur einer Messung bestimmt werden. Dazu wird die Probe in ein Gefäß mit Glasboden gestrichen. Dies gilt ebenso für Wurstwaren, wo darüber hinaus noch der Salzgehalt und die Wasseraktivität (aW-Wert) zur Optimierung der Produkthaltbarkeit analysiert werden können.

Speiseöle & Fette
Öle und Fette gelten als essentielle Nährstoffe für unsere tägliche Ernährung und tragen wesentlich zur Regulierung verschiedener Körperfunktionen bei. Zur Bewertung ihrer Qualität werden zahlreiche Parameter bestimmt. Die FT-NIR-Spektroskopie ermöglicht eine schnelle Analyse von Speiseölen und -fetten auf Parameter wie die Zusammensetzung der Fettsäuren, Jodzahl, freien Fettsäuren (FFA), Transfettsäuren (TFA), Anisidinzahl (AnV) und mehr. Besonders bei Olivenölen ein FFA-Wert von weniger als 0,8 % ist das zentrale Kriterium für die Klassifizierung von Olivenöl als „nativ extra“. Die Menge an 1,2-Diacylglycerinen sowie der Pyropheophytingehalt im Öl weisen wiederum darauf hin, ob das Olivenöl zu lange gelagert, erhitzt oder sogar mit raffinierten Ölen gestreckt wurde, um einen geringeren Säuregehalt zu erzielen.

Mit einer nur 30 Sekunden dauernden FTNIR-Messung in einem 8 mm Einweg-Glasvial können all diese Parameter gleichzeitig geprüft werden, wodurch eine schnelle Qualitätskontrolle entlang der Produktionskette gewährleistet wird.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten
Ein weiterer, großer Anwendungsbereich der Nahinfrarotspektroskopie ist die Schokoladen-, Süßwaren- und Getränkeindustrie. Hier bietet NIR zahlreiche Lösungen für die Qualitätskontrolle vom Rohstoff bis zum Endprodukt. Im Bereich der Lebensmittelsicherheit kann FT-NIR Verfälschungen bzw. Verunreinigungen aufspüren, denn der hohe Informationsgehalt von NIR-Spektren ermöglicht die Erstellung eines Fingerabdrucks der gesamten Probe. Der Vergleich der angelieferten Rohstoffe mit denen bekannter Qualität, ermöglicht eine nichtspezifische Überprüfung innerhalb der Detektionsgrenzen.

Fazit
Die FT-NIR-Spektroskopie ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das einen festen Platz in der Lebensmittelindustrie einnehmen sollte. Die schnellen und zuverlässigen Analyseergebnisse helfen, Rohstoffe, Produktionsschritte und Fertigwaren optimal zu verstehen. Es ist zukunftsweisend und ersetzt bereits heute viele der langsameren, insbesondere nasschemischen Analyseverfahren.

Kontakt:
www.bruker.com/FT-NIR

Ausgabe Juli/August 2018 „Der Lebensmittelbrief/ernährung aktuell”