eingebracht und bei –18 °C eingefroren worden. Mittels eines Kryo-Ramanspektrometers (Abbildung 1) sind die Proben im Eislabor des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, (AWI) in Bremerhaven bei –15 °C spektroskopisch analysiert worden. Mit der Software des Kryo-Ramanmikroskops ist man in der Lage, einen wohldefinierten Probenbereich automatisch Punkt für Punkt anzusteuern, um dort jeweils die Ramanspektren aufzunehmen. Man bezeichnet dies als Mapping (Kartierung) oder Imaging. Um eine Map zu erstellen und interpretieren zu können, müssen die Ramanspektren der betreffenden Reinkomponenten der Produktmatrix aufgenommen werden. Im Falle der Schlagsahne sind dies die „Reinspektren“ von Luft, Milchfett, Molkenprotein (MP), Casein, Lactose, Eis und Wasser, die in Abb. 2 dargestellt werden. Man erkennt, dass es Wellenzahlbereiche gibt, die hochselektiv auf eine Komponente sind: Luft über die N2-Komponente (Stickstoff-Anteil) im Wellenzahlbereich von 2.319 – 2.341 cm-1, Lactose im Bereich Abb. 3: Fett- (linkes Bild) und Eisverteilung (rechtes Bild) im gleichen Probenareal von 340 – 380 cm-1. Dann wiederum gibt es Bereiche, z. B. bei 2.855 – 2.935 cm-1, wo mittels Raman Molekülschwingungen im Milchfett, bei den Proteinen und in der Lactose angeregt werden. Hierbei gilt es jedoch zu beachten, in welcher Konzentration diese Komponenten in der Produktmatrix vorliegen, da sowohl die Peakhöhe als auch die Peakfläche direkt proportional zur Konzentration der betreffenden Komponente ist. Im Falle der Schlagsahne (30 % Fett) wird dieser Wellenzahlbereich vom Fett dominiert, da in dieser Produktmatrix das Eiweiß nur eine Konzentration von ca. 2,6 %, die Lactose von ca. 3 %, aufweist. Eine Warnung sei hier noch ausgesprochen: in vorherige Überlegungen muss man einbeziehen, wie „ramanaktiv“ das Molekül ist, d. h., wie leicht das Molekül zu Schwingungen auf diese Art angeregt werden kann. Hierbei kann es sein, dass trotz niedriger Konzentration die Peakhöhe hoch ist, nur weil diese Schwingung leicht ramanmäßig angeregt werden kann. Dies ist aber im Falle der Schlagsahne nicht der Fall, wie obige Spektren der Reinkomponenten zeigen: nahezu gleiche Peakhöhe bei nahezu 100%- iger Konzentration der Reinkomponente. Wertet man die Ramanspektren in den Wellenzahlbereichen 3.080 – 3.200 cm-1 und 3.300 – 3.420 cm-1 aus, so ist man selektiv im Hinblick auf Eis und Wasser. Will man diese Phasen trennen, muss man den Phasenübergang in der betreffenden Produktmatrix analysieren. Ohne diese Analyse ist keine getrennte Aussage über den Eis- und Wasseranteil im Produkt möglich. Die hier betrachteten Ramanspektren wur- Abb. 2: Ramanspektren der Reinkomponenten mit den grau markierten Wellenzahlbereichen zur Identifikation der entsprechenden Komponenten 5 2016 | moproweb.de 31
molkerei_industrie_05_2016
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