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Der Geschmack entscheidet

Verpackungssensorik - Kombination aus Analytik und menschlichen Sinnen

Wer qualitativ hochwertige Lebensmittel auf den Markt bringen will, sollte auch die sensorischen Eigenschaften der Verpackung überwachen. Doch wie funktioniert die Verpackungssensorik?

Die Verpackung schützt das Lebensmittel vom Zeitpunkt des Abpackens bis zum Konsum durch den Verbraucher vor mechanischen Einflüssen (Transport), vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Umweltkontaminanten aber auch vor Mikroorganismen und Nahrungsschädlingen. Darüber hinaus sorgt die Verpackung dafür, dass Lebensmittelinhaltsstoffe wie Vitamine oder Aromen nicht verloren gehen. Um diesen Schutz zu erreichen, werden heute unterschiedlichste Verpackungsmaterialien eingesetzt, welche jeweils optimal auf das Lebensmittel abgestimmt werden sollten.

Störfaktor Migration

Lebensmittel und Verpackungen sind jedoch kein statisches System. Vielmehr tritt das Lebensmittel in Wechselwirkung mit dem Packstoff, so dass es zum Übergang (Migration) von Polymerinhaltsstoffen aus der Verpackung in das Füllgut kommen kann. Im Sinne des Verbraucherschutzes sollte bei Verpackungen eigentlich überhaupt keine Migration in das Lebensmittel stattfinden. Diese Idealvorstellung wird jedoch von keinem der heute bekannten Verpackungsmaterialien erreicht. Daraus ergibt sich zwangsläufig, dass die Migration gesundheitlich unbedenklicher Substanzen auf ein minimales, unvermeidliches Ausmaß zu beschränken ist. Gesundheitlich bedenkliche Substanzen sollten in der Verpackung erst gar nicht auftauchen. Trotz der angestrebten Minimierung der Migration können auch die sensorischen Eigenschaften des Lebensmittels durch Übergang von Verpackungsinhaltsstoffen verändert werden.
Entscheidenden Einfluss auf den Übergang von Substanzen aus der Verpackung in das Lebensmittel haben das Lebensmittel und das Verpackungsmaterial selbst. Aufgrund von Verteilungsgleichgewichten und guter Löslichkeit organischer Substanzen ist die Migration bei fetthaltigen Lebensmitteln sehr viel höher als bei wässrigen. Auf der Packstoffseite ist die Konzentration von Additiven oder Nebenprodukten aus der Herstellung der Grundmaterialien, wie zum Beispiel Monomere, und die Mobilität der Substanzen im Polymer (Diffusivität) von entscheidender Bedeutung. Bei Polymeren mit hohen Konzentrationen an Additiven und hoher Diffusivität entsteht zwangsläufig ein hohes Migrationspotenzial. Weiterhin findet im Allgemeinen bei längerer Lagerzeit und bei höherer Temperatur die Migration in einem höheren Ausmaß statt als bei Kurzzeitlagerung unter Kühlbedingungen. Für die sensorische Bewertung kommt jedoch auch der Eigengeschmack des Lebensmittels hinzu sowie die Empfindlichkeit des Menschen auf verschiedene Aromasubstanzen. Es sind Substanzen bekannt, die in geringsten Konzentrationen bereits sensorisch wahrnehmbar sind und so zu einer unerwünschten sensorischen Beeinträchtigung des Lebensmittels führen können, obwohl der Übergang aus der Verpackung in das Lebensmittel sehr gering ist. Kommen weiterhin noch chemische Reaktionen zwischen Lebensmittelinhaltsstoffen und migrierten Verpackungsinhaltsstoffen ins Spiel, wird die Vorhersage der Eignung eines Verpackungsmaterials für ein bestimmtes Lebensmittels vollends unmöglich. Dies zeigt, wie wichtig die Überwachung der sensorischen Eigenschaften des Packstoffs ist.

Dem Fehlgeschmack auf der Spur

Grundlage für die sensorische Bewertung des Überganges von sensorisch aktiven Substanzen aus der Verpackung auf Lebensmittel ist §31 des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes (LMBG) sowie die entsprechende europäische Rahmenverordnung EG/1935/2004. Danach sind Verpackungsmaterialien so herzustellen, dass sie unter den normalen oder vorhersehbaren Verwendungsbedingungen keine Bestandteile auf Lebensmittel in Mengen abgeben, welche die organoleptischen Eigenschaften der Lebensmittel beeinträchtigen.
Entscheidend ist zwar das verpackte Lebensmittel, doch oftmals wird der Packstoff alleine vor dem Abpackprozess bewertet. Nur so können Bewertungen zur Eignung des Packstoffs bei Produktneuentwicklungen schon in einer frühen Phase vorgenommen werden. Im Vorfeld können so störende Gerüche entdeckt und ausgemerzt werden. Dies spart Zeit, Geld und vor allem Image-schädigende Reklamationen. Da der Packstoff jedoch selbst nicht verkostet werden kann, wird vielmehr der Übergang in die Umgebung oder auf ein Lebensmittelsimulanz unter simulierten Lagerbedingungen getestet. Zunächst wird der Übergang von sensorisch aktiven Substanzen in die umgebende Luft bewertet. Hierzu wird eine definierte Menge beziehungsweise Fläche des Packstoffs in ein leeres Prüfglas eingebracht und bis zur Gleichgewichtseinstellung gelagert. Danach wird das Glas geöffnet und von trainierten Prüfern abgerochen. Bewertet wird der Geruchseindruck und dessen Intensität. Weiterhin wird der Übergang von Aromen auf Lebensmittelsimulantien bewertet. Dazu wird Wasser in direktem Kontakt mit dem Packstoff sowie Laktose als Simulanz für trockene Füllgüter und geraspelte Schokolade für fetthaltige Füllgüter verwendet - beide im indirekten Kontakt über die Gasphase. Bei Lebensmittelsimulantien wird der Geschmacksunterschied zu einer Referenz ohne einem Packstoffkontakt bewertet. Die Lebensmittelsimulantien verfügen über einen geringen Eigengeschmack und eine große aktive Oberfläche, so dass der Übergang von sensorisch aktiven Substanzen aus der Verpackung empfindlich bestimmt werden kann. Weiterhin sind sie gegenüber ungünstigsten Lagerbedingungen wie erhöhter Temperatur oder ausgedehnter Lagerzeit stabil. Mit Lebensmittelsimulantien können somit die ungünstigsten Lagerbedingungen getestet werden. Dies schafft Sicherheit. Selbstverständlich kann aber auch das Originalfüllgut verkostet werden. Bei der Bewertung von Geruch oder Geschmack eines Prüflebensmittels oder Originalfüllguts wird gemäß DIN 10955 eine Skala von 0 bis 4. 0 bedeutet: keine wahrnehmbare Geruchs- beziehungsweise Geschmacksabweichung zur Referenz, 4 bedeutet: starke Geruchs- beziehungsweise Geschmacksabweichung zur Referenz. Bei einer Intensität von 3 oder mehr ist ein Packstoff für das spezifische getestete Lebensmittel nicht mehr geeignet. Im Falle von unterschiedlichen Ergebnissen zwischen dem Übergang in Luft, in das Prüflebensmittel oder in das Originalfüllgut entscheidet die Bewertung in das Originalfüllgut. Letztlich ist also der (gute) Geschmack des Lebensmittels entscheidend.

Woher kommt der Fehlgeschmack?

Tritt nun ein Fehlaroma im Lebensmittel auf, stellt sich zwangsläufig die Frage nach der Identität der verursachenden Substanz wie auch nach deren Konzentration im Lebensmittel(simulanz). Die gleiche Frage stellt sich bei gelegentlich auftretenden Reklamationsfällen, bei denen Lebensmittel oder Verpackungsmaterial ein Fehlaroma aufweisen. Hierbei gilt es zu klären, wodurch das Fehlaroma hervorgerufen wurde:
- durch den Packstoff - infolge unsachgemäßer Herstellung, Anwesenheit von Restlösemittel, etc.,
- durch das Lebensmittel - infolge unsachgemäßer Lagerung, mikrobieller Verderb oder
- durch eine Kombination von beiden.
Zur Klärung der Identität von Fehlaromen bedient man sich moderner Hochleistungsanalytik. Gasproben (Headspace-Probengabe) oder Lösemittelextrakte werden in den Gaschromatographen injiziert und analysiert. Verwendet werden unterschiedliche Detektoren, beispielsweise Massenspektrometer. Zunächst vergleicht man die erhaltenen Chromatogramme sensorisch auffälliger Proben mit einer unauffälligen Referenzprobe. Treten hierbei zusätzliche Substanzpeaks auf, liefern diese wertvolle Hinweise auf die Ursache des Fehlaromas. Nicht immer führt jedoch diese Vorgehensweise zum Erfolg, da viele sensorisch aktive Substanzen außerordentlich niedrige Geschmacks- bzw. Geruchsschwellen aufweisen können und analytisch schwer zu fassen sind. Hier kommt die Kombination zwischen Hochleistungsanalytik und Mensch ins Spiel. Statt des Detektors schnüffeln trainierte Tester das in die Einzelkomponenten aufgetrennte Substanzgemisch und beschreiben in Echtzeit den Geruchseindruck einer Substanz und deren Intensität. Eine Tätigkeit die viel Erfahrung und Übung bedarf. Aus diesen Messungen ist zunächst die Retentionszeit eines Fehlaromas zugänglich. Weiterhin ergibt sich, ob eine oder mehrere Substanzen am Fehlaroma beteiligt sind. Sind die Störstoffe bekannte chemische Substanzen, kann die Identifizierung im Vergleich mit einem Standard über die Retentionszeit und den Geruchscharakter bestätigt werden. Weitere Hinweise liefert das Massenspektrum, sofern es nicht durch Interferenzen überlagert ist. Letztlich sind die Ursachen eines Fehlaromas nur durch die Kombination von Mensch und Analytik möglich.
Die Aufklärung von Fehlaromen in Verpackungsmaterialien erfordert viel Erfahrung, Geduld und auch viel Personalaufwand, da Prüfer oftmals Stunden mit dem Schnüffeln verbringen. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising (IVV) hat in der Vergangenheit viel Detektivarbeit geleistet, um Fehlaromen in Verpackungen zu identifizieren. Oftmals, aber nicht immer, war dies von Erfolg gekrönt. Der Packstoffsensorik geht es da nicht anders wie der Lebensmittelsensorik. In Lebensmitteln sind trotz intensiver Forschung auch nicht alle Aromen bekannt. Dennoch, Sensorik-Erfahrung und Packstoffkenntnis in Kombination mit Hochleistungsanalytik in einem forschungsorientierten Umfeld hilft die Ursachen von Fehlaromen schnell einzugrenzen und den Schaden zu begrenzen.

Dr. Frank Welle
Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, Freising
Tel. +49-(0)8161-491-724
email: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it