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Reliable quality control using impartial flavour signatures
Quality control in general (raw material, intermediate and finished products) same as authentication plays a more and more important role nowadays in the food and flavour industry.
The G.A.S. set-up of IMS in combination with a gas chromatographic pre-separation and when equipped with an automatic headspace sampler to achieve easy and reliable sampling stands out with unique characteristics in several quality control related applications. Due to the physical working principle of GC-IMS technology maximum analytical reliability is achieved
Further to the systems reliability the outstanding sensitivity of IMS of low ppb/µg/L-range –which for many compounds is comparable to the range of the human nose- allows to test the sample “as is”, omit any sample pre-treatment and by that avoid a change of its characteristics. The FlavourSpec same as GC-IMS stand out through a very easy to use menu that was particularly developed to serve as straightforward analytical approach to be carried by non-academic personnel. These advantages are used to provide impartial analytical results without mayor efforts or requirements to efficiently support sensory panels and avoid time and labour-intensive GC-MS analysis. G.A.S. provides different instrumental set-ups: Directly attached to the process using the GC-IMS ‘on-line’ or at line using the FlavourSpec® for headspace analysis of solids and liquids both system to either detect/identify and quantify single compounds/markers using the ‘GCxIMS Library Search’ software tool which is based on the Kovats (retention indices) of the NIST. Alternatively the whole peak pattern of the GC-IMS chromatogram can be analyzed to quickly and result orientated test for:
- Food freshness, storage conditions, best before date
-
Determination of diacetyl and pentandion during the beer brewing process
-
Quality control of commodities and finished products:
- Ingredients and herbs
- olive oil
- hops
- fish, meat
- diary products
- fruit juices and other mixtures
Qualitätskontrolle
Verlässliche Qualitätskontrolle mittels objektiver Aromensignaturen
Im Vergleich zu konventionellen analytischen Messmethoden, erlauben die Instrumente der G.A.S. eine pragmatische und gleichzeitig sehr verlässliche analytische Herangehensweise, indem gasförmige Proben oder der Headspace über flüssigen oder festen Materialen direkt beprobt werden z.B. von Rohstoffen, Zwischen-, oder Fertigprodukten.
Unsere einzigartige Art der Kopplung eines Gaschromatographen mit einem Ionenmobilitätsspektrometer als Detektor in Verbindung mit einem automatischen Probengeber, ermöglicht eine einfache und reproduzierbare Probennahme, die sich speziell für verschiedene Anwendung der Qualitätskontrolle eignet, insbesondere da, wo Zuverlässigkeit kritisch ist.
Die G.A.S.-Systeme liefern eine herausragende Sensitivität, die Nachweise bis in den unteren ppb/µg/L-Bereich erlaubt – und damit für zahlreiche Substanzen vergleichbar dem der menschlichen Nase ist. Hierdurch können Substanzen direkt im vorliegenden Zustand beprobt werden.
Aufwendiges Probenhandling sowie probenvorbereitende Schritte, die deren effektive chemische Komposition verändern können, werden somit vermieden.
Ferner ermöglicht eine sehr einfache und intuitive Menüführung, dass auch nicht akademisches Personal die Geräte sicher und fehlerfrei bedienen können. Somit kann eine effektive Unterstützung der Sensorik mit objektiven analytischen Ergebnissen sichergestellt und arbeitsintensive und aufwendige massenspektrometrische (GC-MS)-Analysen vermieden werden.
Unsere Instrumente sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich: Als direkt an den Prozess gekoppeltes on-line Monitoring System wie das GC-IMS oder nahe der Fertigung ('at line') arbeitend wie das FlavourSpec® zur direkten Beprobung des Gasraums von Feststoffen und Flüssigkeiten.
Beide Geräte können einzelne Substanzen bzw. ’Marker’ mittels ‘GCxIMS Library Search’ Software identifizieren sowie quantifizieren, oder alternativ zu einer Fingerprint-Analyse im Sinne einer schnellen und ergebnisorientierten Mustererkennung zur Lösung nachstehender beispielhafter Anwendungen eingesetzt werden:
- Frische von Lebensmitteln, Optimierung der Lagerbedingungen, Ermittlung des Verfallsdatums
- Bestimmung der vikinalen Di-Ketone(VDK) Diacetyl und Pentandion während des Brauprozesses
- Qualitätskontrolle von Rohstoffen sowie von fertigen Produkten wie z.B.:
- Zutaten und Kräuter
- Olivenöl
- Hopfen
- Fisch, Fleisch
- Milchprodukten
- Fruchtsäften und sog. Smoothies
- Produktauthentifizierung (Herkunft, Fälschungen)
- Objektive Ermittlung/Dokumentation des Aromaprofils
- Unterstützung der Sensoriker
- Frühzeitige Detektion von Fehlgerüchen
- Ermittlung der Aromakomposition, Neukompositionen (grüner Tee, Kaffee, Zigaretten, Biermischgetränke, etc)
- Produktalterungen unter bestimmten Lagerbedingungen
- Optimierung von Fertigungsprozessen
- Ausgasungen von flüchtigen Verbindungen von Verpackungsmaterialien, Plastik/Papier
Kontrolle von Gasen in der Industrie und in Prozessen
Die Überwachung der Umwelt in Bezug auf Industrieabgase, Verunreinigungen durch toxische Chemikalien (TICs) oder anderen flüchtigen Verbindungen (VOCs), die Fehlgerüche verursachen, wird immer wichtiger für Unternehmen, dies insbesondere durch eine immer striktere Gesetzgebung und Verantwortlichkeiten gemäß Verursacherprinzip. Deshalb ist ein Emissions-Monitoring sowie die Verfolgung von Geruchsbelastungen eine zunehmende Aufgabenstellung, bei der ein selektiver, empfindlicher, verläßlicher und robuster ’Feldanalysator’ wie das GC-IMS gefragt ist.
Die Messsysteme der G.A.S. können für unterschiedlichsten Fragestellungen im Bereich der Umweltanalytik und Prozesskontrolle in Bezug auf Probennahme, Art der Bedienung, Datenausgabe usw. angepasst werden, um so maximalen Kundennutzen zu erzielen. Feldtauglichkeit, große Wartungsintervalle sowie Einfachheit der Bedienung werden hierbei ganz im Sinne des technischen Bedienpersonals durch unsere Messlösungen erfüllt.
Die Kopplung der Gaschromatographie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie der G.A.S. erfüllt die genannten Voraussetzungen zur empfindlichen Messung von flüchtigen Verbindungen in Gasen. Pragmatisch-ergebnisorientierte Bedienkonzepte, die in kürzester Zeit auch von Nicht-Spezialisten erlernbar sind, stellen die Basis unserer Geräte dar und ermöglichen den Einsatz von Hightech-Systemen im Feld. Durch ein einfach-intuitives Menü wird es möglich, den Ort der Analyse dorthin zu verlagern, wo sofortige Entscheidungen gefällt werden müssen, ohne dass bedienerbedingte Messfehler entstehen und verlässliche und reproduzierbare Analysenergebnisse abgesichert werden.
Flüchtige Verbindungen in menschlicher Atemluft
Wie alle lebenden Organismen tauscht auch der Mensch flüchtige Verbindungen (VOCs) mit seiner Umwelt aus. Atmung als primärer Austauschprozess sorgt nicht alleine für den Ersatz von CO2 und die Versorgung mit Sauerstoff, sondern liefert darüber hinaus mittels ausgeatmeter Spuren von Substanzen auch wertvolle Informationen z.B. über den Metabolismus, aufgenommene Chemikalien und mikrobiologischen ’Befall’ der Atemwege. Eine derartige Analyse kann insofern Aufschluss über pathogene Prozesse und Ereignisse geben.
G.A.S. entwickelt und produziert anwendungsbezogene Messinstrumente für die Detektion und die Analyse flüchtiger Verbindungen im Spurenbereich. Aufgrund der herausragenden Empfindlichkeit der Ionenmobilitätsspektrometer als Detektor, kann der Atem direkt ohne Erforderlichkeit einer Aufkonzentrierung beprobt werden. Ausgestattet mit gaschromatographischen Trennsäulen, können flüchtige Verbindungen einzeln bestimmt und quantifiziert werden [1].
Das BreathSpec® arbeitet als stand-alone Gerät und erlaubt das direkte Ausatmen in das Gerät. Die Probennahme ist sehr reproduzierbar, da sie von einem integrierten Spirometer mit CO2 und Flussmesser gestartet wird. Aufgrund des speziell entwickelten pneumatischen Set-ups (u.a. mit beiheizten Gaswegen, elektrischem 6-Wege-Ventil und integrierter Ansaugpumpe) werden Atemproben in kontrollierter Weise in das Gerät eingebracht je nach Messungs-/Anwendungserforderlichkeit. G.A.S. hat darüber hinaus ein sehr kostengünstiges und extrem einfaches Probennahmeverfahren mittels Standard-Einwegspritzen entwickelt.
Hierbei wird die Atemprobe in ein auf den Anwendungsfall modifiziertes/optimiertes GC-IMS mit Luer-Adapter injiziert. Dies ist eine äußerst flexibel Art und Weise der Probennahme, da sie die Probennahme von Gasen jeglicher Herkunft sowie statischer- and dynamischer Natur erlaubt. Hierdurch wird es möglich, eine Gasprobe z.B. aus dem Nasen- oder Mundraum, den Kavitäten, oder sogar von der Haut zu nehmen. Da die Luer-Spitze ein allgemeiner Standard in der Medizin ist, kann die Probennahme nahezu universell, sogar bei intubierten Patienten erfolgen.
Beide Geräte und Probennahmemethoden sind nicht-invasiv und nicht unangenehm für den Patienten. Zur Probennahme ist ein Atemzyklus ausreichend. Die typische Messdauer beläuft sich auf ca. 10 Minuten. Beispiele für nachweisbare Substanzen bei gesunden Probanden sind Isopren, kurzkettige Alkohole, Aldehyde und Ketone, Azetonitril, Stickstoffmonoxid*, Dimethylsulfid, weitere Schwefelsverbindungen *.* Messung im negativen Driftspannungsmodus.
[1] Ruzsanyi, V.; Baumbach, J.I.; Sielemann, S.; Litterst, P.; Westhoff, M.; Freitag, L.: Detection of human metabolites using multi-capillary columns coupled to ion mobility spectrometers, J. Chromatographia A 1084 (1-2) (2005) 145-151
