Simplify your data – Wie smarte Software die Datenflut im Labor bewältigt

Dr. Marco Nestola, Leiter Forschung und Entwicklung bei Axel Semrau

Schnell, schnell – die nächste Probe kommt bestimmt. Auf der einen Seite müssen Labore die Probenbearbeitungszeit verringern und den Probendurchsatz erhöhen. Auf der anderen Seite sollen Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen unbedingt auf die korrekte Umsetzung der jeweiligen SOP (Standard Operating Procedure, dt. Standardvorgehensweise) achten. Empfindlichkeit, Präzision und Richtigkeit dürfen jedoch nicht leiden, Fehler am besten ausgeschlossen sein – selbst dann, wenn die Arbeit monoton wird. Anwendungsorientierte Softwarelösungen für die Lebensmittelanalytik können die Integrität der Daten sichern sowie Probenvorbereitung und -analyse vereinfachen.

Immer schön nach Vorschrift
Eine immer wiederkehrende Tätigkeit in analytischen Laboratorien ist die Herstellung von (Kalibrier-)standards und Arbeitsmixen. Dabei gilt es nicht nur auf ihre korrekte Erstellung zu achten, sondern auch die hohen Anforderungen an die Dokumentation zu erfüllen: Neben eindeutigen Identifikatoren, Haltbarkeitsdaten, Löslichkeitsparametern usw., müssen auch Einwaagen und Volumina strengstens eingehalten und nachverfolgt werden können. Für jede einzelne Substanz eines Standards müssen somit viele Daten manuell erfasst und verwaltet werden.

Für die Pestizidanalytik beispielsweise sind diese Anforderungen durch das SANTE-Dokument 12682/2019 geregelt. Darin wird unter anderem verlangt, dass die bei der Herstellung solcher Standards erzeugte Dokumentation die volle Rückverfolgbarkeit aller Schritte sicherstellt. Die Standards sollen zudem dauerhaft gekennzeichnet sein, um Verwechselungen auszuschließen.

Die CHRONECT Workstation MultiMix ermöglicht die vollständige automatisierte Herstellung solcher Standards und Mixe. Dabei stellen die Steuerungsplattform CHRONOS und die MultiMix-Software die genaue Dokumentation sicher, digital sowie analog:

Die Software erstellt passende Etiketten für alle Vials, die mittels Barcodedrucker auf lösemittelbeständige Folie gedruckt werden. Vor jeder Dosierung einer Stammlösung wird mittels integriertem 2D-Barcode-Leser die Korrektheit des Vialinhalts überprüft, eine Falschzugabe damit faktisch ausgeschlossen. Ob die korrekte Menge am Ziel ankommt, wird permanent über eine angeschlossene Analysenwaage überwacht und ggf. korrigiert.

Eingabe- und Ergebnisvalidierung
Eine Substanzkatalogverwaltung stellt sicher, dass nur bekannte und vorher angelegte Analyten einem Standardmix zugegeben werden können. Jede Substanz ist eindeutig identifizierbar und mit einem Datensatz verknüpft, der z.B. folgende Informationen zur Validierung enthält:

■ Synonyme
■ CAS-Nummer
■ Lieferant
■ Lieferdatum
■ Preis
■ Lösemittel
■ Öffnungsdatum
■ Herstellungsdatum
■ Ablaufdatum
■ Einwaage

Schlägt bei irgendeinem dieser Parameter die Validierung fehl, wird der Anwender darüber informiert und kann entscheiden, ob er fortfahren will oder den Prozess abbrechen möchte. Die Wägeergebnisse, die während der Standarderstellung generiert werden, werden online in eine Datenbank übertragen und somit gegen Manipulation gesichert. Dadurch sind Übertragungs-, Rechtschreib- und Rechenfehler ausgeschlossen. Die Rückverfolgbarkeit ist somit gewährleistet.

Vorhandene Daten aus dem Datenbestand des Labors können über Excel importiert werden. Für die Pestizidanalytik ist die MultiMix-Software mit einer mehr als 600 Wirkstoffen umfassenden Datenbank ausgestattet, sodass langwierige Eingaberoutinen sofort entfallen. Natürlich können jederzeit weitere Analyten hinzugefügt werden sowie Mixe für alle denkbaren Analysenverfahren hergestellt werden.

Probenvorbereitung – Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser!
Mit der Herstellung von Standards ist es im Laboralltag jedoch nicht getan. Die meisten Analyseverfahren benötigen eine qualitativ hochwertige Probenvorbereitung, um präzise und vergleichbare Resultate zu liefern. Auch diese Arbeiten werden schnell monoton, wenn Tag für Tag unzählige Proben vorbereitet werden müssen. Hier ist Automatisierung der Schlüssel zum Erfolg.

Eine Automatisierung ist allerdings nur so gut wie die verwendete Hard- sowie Software. Der CHRONECT Robotic und CHRONOS haben sich im letzten Jahrzehnt als „Power Couple“ im Probenvorbereitungssektor etabliert. Der xyz-Autosampler ermöglicht es, mit seiner hohen mechanischen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, Standardarbeiten im Labor zu automatisieren, wie z.B. Pipettieren, Schütteln, Heizen, Zentrifugieren oder Filtrieren. Die letzte Evolutionsstufe kann sogar die verwendeten Spritzen in Bezug auf Haltbarkeit und Nutzungsgrad überwachen.

CHRONOS ist für die Steuerung des CHRONECT Robotic verantwortlich und verbindet als Master-Software den Autosampler mit der analytischen Außenwelt, sei es mit einem vorgeschalteten LIMS, einem weiteren Gerät zur Probenvorbereitung, oder dem nachgeschalteten Chromatographiedatensystem zur Datenaufzeichnung. Alle Operationen sind sowohl in grafischer als auch tabellarischer Form nachverfolgbar.

CHRONOS trägt auf diese Weise nicht nur deutlich zur Reduzierung von Eingabefehlern durch den Anwender bei, sondern hält auch die Probenvorbereitung stets im Blick und verschachtelt sie zeitlich mit vorangestellten Aufgaben, wodurch eine signifikante Probendurchsatzsteigerung ermöglicht wird.

Ergebnisauswertung und Interpretation
Ist die analytische Messung einer Probe erst einmal abgeschlossen, geht die Arbeit beim Laborpersonal weiter. Die Probe muss qualitativ oder quantitativ ausgewertet werden. Je nach Analyseverfahren ist dies mit mehr oder weniger händischer Arbeit verbunden. Besonders für exotische Analytik ist meist ein hoher manueller Aufwand erforderlich. So müssen beispielsweise in der Mineralölanalytik (MOSH/MOAH – Mineral Oil Saturated/Aromatic Hydrocarbons) sehr unkonventionell Signalhügel quantifiziert und interpretiert werden. Hier ist spezialisierte, auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittene, Software Gold wert.

Chrolibri ist ein gutes Beispiel dafür. Diese Software ermöglicht die Quantifizierung der Signalhügel. Sie wurde in enger Zusammenarbeit mit Anwendenden und für Anwendende entwickelt und deckt somit auch ihre Wünsche ab. Auch für die Interpretation der gewonnenen Daten wurde Software entwickelt. Der Hump Inspector hilft bei der Identifizierung von Eintragungswegen und Quellen der Mineralölkontaminationen. Dabei werden die Probenergebnisse mit einer Schmieröldatenbank im Hintergrund verglichen und Wahrscheinlichkeiten berechnet, ob es sich bei der gefundenen Kontamination um eine bekannte handeln könnte. Dem Laborpersonal wird somit deutlich unter die Arme gegriffen.

Die Summe macht’s
Um in der heutigen Laborwelt bestehen zu können, ist eine Vielzahl von Faktoren relevant. Neben moderner Hardware, nimmt Software seit Jahren eine immer wichtigere Rolle ein. Sie erlaubt es, die gegenläufigen Punkte Datenintegrität und Probendurchsatz miteinander in Einklang zu bringen. Enger Kontakt zwischen entwickelnden Unternehmen und Anwendenden ist dazu unabdingbar, um die nötigen Ansprüche verstehen und am Ende zielgerichtet lösen zu können.

Kontakt:
Axel Semrau GmbH & Co. KG
Stefansbecke 42, 45549 Sprockhövel
Tel.: 02339/12090
E-Mail: info@axelsemrau.de
www.axelsemrau.de

Ausgabe Mai/Juni 2022 „Der Lebensmittelbrief/ernährung aktuell”