Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Anwendung der Infrarotspektroskopie zur schnellen und nichtinvasiven Bestimmung freier Fettsäuren in Nüssen zur Qualitätsbeurteilung

Freie Fettsäuren sind für Nüsse (z. B. Haselnüsse, Erdnüsse) ein wichtiges Qualitätskriterium. Zum einen können erhöhte Gehalte an freien Fettsäuren auf einen Qualitätsverlust aufgrund von Alterung oder ungeeigneter Lagerung hinweisen. Zum anderen kann auch ein Schimmelpilzbefall, zum Beispiel durch mykotoxinbildende Schimmelpilze, eine Erhöhung des Gehaltes an freien Fettsäuren zur Folge haben.

Beim Auftreten von Schimmelpilzbefall in großen Gebinden von Nüssen tritt dieser nicht gleichmäßig verteilt über die gesamte Charge auf, sondern beschränkt sich auf kleine wenige „Kontaminationsherde“ bis hin zu einzelnen Nüssen. Eine Stichprobenuntersuchung (z. B. mit chemischen Analysen) ermöglicht dabei keine vollständige und zuverlässige Bewertung großer Nussmengen.

Ziel dieses Projektes ist die Anwendung eines infrarotspektroskopischen Messverfahrens (MIR und NIR) zur schnellen und zerstörungsfreien Bestimmung von freien Fettsäuren in einzelnen Nüssen. Die Infrarotspektroskopie birgt ein hohes Innovationspotential, da aufgrund der sehr hohen Messgeschwindigkeit eine Sortierung einzelner Nüsse umsetzbar wäre. Durch eine Sortierung von Nüssen anhand deren Gehaltes an freien Fettsäuren, könnten künftig gezielt qualitativ minderwertige und auch mikrobiologisch kontaminierte Nüsse entfernt und damit die Qualität sowie die Sicherheit großer Gebinde deutlich verbessert werden.

Der geringe Kostenaufwand einer infrarotspektroskopischen Messung ermöglicht besonders kleinen und mittelständischen Unternehmen eine umfassende und schnelle Qualitätsbeurteilung von Nüssen durchzuführen. Dadurch können sich sowohl die Produktqualität als auch die Produktsicherheit in diesen Unternehmen deutlich gesteigert werden.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ergebnisse aus dem Projekt haben in zweierlei Hinsicht eine inhomogene Verteilung der freien Fettsäuren in Nüssen aufgezeigt. Einerseits sind die freien Fettsäuren innerhalb der Nüsse inhomogen verteilt, andererseits sind die verschiedenen Nusstorten auch unterschiedlich sensitiv gegenüber der Bildung freier Fettsäuren. Als alternative Marker Verbindung hat sich der Gehalt des Schimmelpilzhormons Ergosterol ergeben. Dieser ist unabhängig von der Nusssorte und kann als spezieller Marker für einen Schimmelpilzbefall im Allgemeinen verwendet werden. Möglich ist eine künftige routinemäßige Anwendung der Bestimmung des Ergosterolgehaltes in Nüssen in der Qualitätskontrolle, da der Ergosterolgehalt verlässlichere Angaben bezüglich einer Schimmelpilzkontamination liefern kann gegenüber der Bestimmung der freien Fettsäuren oder Mykotoxinen.

Die NIR-Spektroskopie war nicht in der Lage verschimmelte Nüsse von nicht verschimmelten zu unterscheiden. Das überwiegende Auftreten von Schimmelpilzbefall und die damit verbundene Bildung freier Fettsäuren in den äußersten Schichten konnte somit nicht ausgenutzt werden. Die MIR-Spektroskopie hingegen war in der Lage bei Haselnüssen diesen erhöhten Gehalt an freien Fettsäuren zerstörungsfrei direkt zu messen. Des Weiteren konnten Signale, welche möglicherweise zum Schimmelpilz selbst zuzuordnen sein könnten, durch die MIR-Spektroskopie an der Oberfläche festgestellt werden. Derzeit sind noch keine sortierfähigen Messinstrumente basierend auf MIR-Spektroskopie verfügbar. Die Weiterentwicklung technologischer Komponenten für die Infrarotspektroskopie, wie zum Beispiel Quantenkaskadenlaser, ist derzeit noch im Gange, kann aber in der Zukunft sortierfähige Messgeschwindigkeiten erlangen. Im Allgemeinen können die erzielten Ergebnisse der Applikationsentwicklung zur Detektion verschimmelter Nüsse verwendet werden. Dabei ist die Anwendung nicht auf die Infrarotspektroskopie begrenzt.