Untersuchung der Ursachen von Aromaveränderungen an einem ...

Untersuchung der Ursachen von Aromaveränderungen an einem
alkoholischen Heilkräuterdestillat während einer Reifeperiode
Identifizierung und Genese von Fehlgeruchsstoffen
vorgelegt vom
staatlich geprüften Lebensmittelchemiker
Marc Lucas
aus Berlin
Von der Fakultät III – Fakultät für Prozesswissenschaften -
der Technischen Universität Berlin
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor der Naturwissenschaften
- Dr. rer. nat. -
genehmigte Dissertation
Promotionsausschuss:
Vorsitzender: Prof. Dipl.-Ing. Dr. U. Stahl
Berichter: Prof. Dr. rer. nat. L. W. Kroh
Berichter: Dr. rer. nat. H. Miething
Berichter: Prof. Dr. rer. nat. R. Hänsel
Tag der wissenschaftlichen Aussprache:
19.09.2000
Berlin 2000
D 83

Die vorliegende Arbeit ist im Internet unter www.tu-berlin.de veröffentlicht.

Danksagung
Danksagung
Die vorliegende Arbeit entstand von November 1996 bis September 1999 in
den Laboratorien der Abteilung Qualitätssicherung der Firma Divapharma-
Knufinke GmbH.
Mein besonderer Dank gilt
Herrn Dr. Holger Miething, Kontrollleiter der Firma Divapharma-Knufinke
GmbH, für die Überlassung des Themas, für Betreuung, stete Unterstützung
und Motivation,
der Geschäftsführung der Firma Divapharma-Knufinke GmbH, hier besonders
Herrn Rainer G. Jahn, für die Ermöglichung und Finanzierung der Arbeit und
meinem Doktorvater, Herrn Professor Lothar W. Kroh, für die stete Gesprächsbereitschaft,
fachliche wie instrumentelle Hilfe und das in mich gesetzte
Vertrauen.
Ich danke den Mitarbeitern der Abteilungen Qualitätssicherung und Liquida I
der Firma Divapharma-Knufinke GmbH, vor allem Frau Kerstin Gienger, Frau
Annette Kettner, Frau Rita Mahn, Herrn Dr. Andreas Meier, Herrn Dr. Holger
Miething, Herrn Peter Schamal, Herrn Dr. Ralph Schmitt, Frau Diana Schulz
und Frau Britta Wellnitz für ihre Mitarbeit bei den sensorischen Untersuchungen
und Herrn Manfred Bausemer, Herrn Joachim Flehmer und Herrn Peter
Köhler für die Bereitstellung des Untersuchungsmaterials.
Für die stets konstruktive Beratung und Hilfe bei allen EDV-technischen Fragestellungen
bin ich Herrn Stephan Anger zu großem Dank verpflichtet.
Herrn Bob Hatton (Institut für Lebensmittelchemie, TU Berlin) danke ich für die
Hilfe und Unterstützung bei der Durchführung der hochauflösenden massenspektrometrischen
Messungen. Herrn Dr. Markus Fuchs (Firma Knauer)
danke ich für die Durchführung der Aminosäurenbestimmung in den Ausgangsdrogen.
Ich danke meinem Freundeskreis: Jochen Gottfriedsen, Matthias Koch und
Sabine Mathews für die mir entgegengebrachte Hilfe und Unterstützung sowie
Herrn Jonas Fischer und seinem Team.
Ich danke meinen Eltern, meiner Schwester und meinem Schwager für die liebevolle
Unterstützung, ihre Toleranz und ihr Verständnis.
- II -

Zusammenfassung / Abstract
Untersuchung der Ursachen von Aromaveränderungen an einem
alkoholischen Heilkräuterdestillat während einer Reifeperiode
Identifizierung und Genese von Fehlgeruchsstoffen
- III -
M. Lucas
Zusammenfassung:
An einem aus offizinalen Öldrogen gewonnenen, wässrig-alkoholischen Heilkräuterdestillat
wurden erstmals Ursachen von Aromaveränderungen untersucht. Dabei standen
das Auftreten und das Verschwinden eines störenden, unangenehmen Geruchseindrucks
während einer Reifeperiode im Zentrum des Interesses.
Der Fehleindruck kann auf die Gegenwart der Fehlgeruchsstoffe Schwefelwasserstoff
und Methylmercaptan zurückgeführt werden. Beide Verbindungen kommen direkt
nach der Herstellung des Destillats in Konzentrationen von 10 bis 50 µg/l vor. Ihre
Geruchsschwelle im Produkt liegt bei 5 µg/l.
Das Auftreten beider Verbindungen kann durch thermische Abbauprozesse der im
eingesetzen Pflanzenmaterial vorkommenden Aminosäuren L-Cystein und
L-Methionin bei der Herstellung des Destillats erklärt werden. Es werden drei Mechanismen
der Freisetzung dargestellt: Abbau in Gegenwart einer α-Dicarbonylverbindung
(Maillard-Reaktionen), Abbau in Gegenwart einer Base (ß-Eliminierung) und der
intramolekulare Abbau über Lacton-Bildung.
Es wird gezeigt, dass die Konzentration der beiden Fehlgeruchsstoffe im Destillat
während einer Reifeperiode abnimmt. Beide Verbindungen können zudem durch Aktivkohlefiltration,
Zusätze metallischen Kupfers und Erhöhung des Wasseranteils
nachhaltig aus dem Dampfraum über dem Untersuchungsobjekt entfernt werden.
Das produkttypische Aroma wird durch die Verbindungen 1,8-Cineol, Linalool und
Eugenol geprägt. Für eine Zunahme der Konzentration dieser als angenehm empfundenen
oder anderer, den Geruch aktiv verbessernder Stoffe während der Reifung
konnten keine Hinweise gefunden werden.
Es wird beschrieben, wie mit Hilfe der Gaschromatographie-Olfaktometrie (GCO) und
der Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) sensorisch relevante Verbindungen
aus dem Vielstoffgemisch des Destillats identifiziert und Geruchszuständen zugeordnet
werden. Gehaltsunterschiede dieser geruchsaktiven Verbindungen zwischen unterschiedlichen
Geruchszuständen des Heilkräuterdestillats werden instrumentellanalytisch
ermittelt und dienen der Bestätigung der Geruchsstoffzuordnung.
Die Vorzüge der artefaktarmen Headspace-Analyse in Kombination mit GC/MS und
GCO für die Untersuchung leichtest flüchtiger Verbindungen werden gegenüber anderen
Anreicherungstechniken und der Flüssiginjektion von Aromaextrakten dargestellt
und erläutert.
Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem sich auf der Basis der Kontaktkatalyse mit
metallischem Kupfer die beiden schwefelhaltigen Fehlgeruchssubstanzen während
der industriellen Fertigung aus dem Produkt entfernen lassen.

Zusammenfassung / Abstract
Analysis of odour improving changes to a medical, herbal formulation
during a storage period
Identification and genesis of unpleasant odour
by M. Lucas
Abstract:
The first ever study of the causes of changes in odour of an aqueous-alcoholic distillate
obtained from dried medical ethereal herbal plants was undertaken. The study
centered on the appearance and subsequent disappearance of a disturbing and unpleasant
odour during a maturing process of the distillate.
The odour is linked to the presence of hydrogen sulphide and methanthiol. Both
compounds occur immediately after the distillation in concentrations of 10-50 µg/l. It
was found that the minimum concentration at which the odour can be detected by
humans is 5 µg/l (threshold) of either compound.
The occurrence of the compounds can be explained by the thermic decomposition
during the distillation process of the amino acids L-cysteine and L-methionine, which
were found in the raw plant material.
The study mentions three paths of decomposition: decomposition in the presence of
an α–dicarbonyl compound, the break down in the presence of a base (ß-elimination)
and the intra-molecular break down under formation of a lacton.
It can be observed that the concentration of both disturbing and unpleasant odour
compounds decreased during the process of maturing. In addition, both compounds
could effectively be eliminated out of the headspace of the distillate by using charcoalfilters,
metallic copper or higher amounts of water.
The typical odour of the examined product is characterised by the compounds 1,8-
Cineol, Linalool and Eugenol. During the maturing period an increase in the concentration
of these or other coumpounds with a pleasant odour was shown not to occur.
The study describes the use of gaschromatography-olfactometry (GCO) and aroma
extract dilution analysis (AEDA) for the identification of olfactory relevant compounds
in the distillate. Changes in concentration of these selected odour compounds
between different olfactory states of the distillate is shown by objective, instrumental
analytical methods and confirms their contribution to the odour.
The advantages of headspace-sampling in the examination of volatile compounds as
opposed to other techniques to increase the concentration of these compounds or to
the liquid-injection of aroma extracts are described and explained.
A procedure is described which removes the sulphur containing compounds with
metallic copper.
- IV -

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungen.......................................................................................................................IX
1. Einleitung ............................................................................................................ 10
1.1 Geruchsstoffe und Geruchssinn........................................................................... 10
1.2 Geruchsstoffe und Arzneimittel ............................................................................ 12
1.3 Geruchsstoffe als pharmazeutische Qualitätskriterien......................................... 14
2. Problemstellung ................................................................................................. 15
2.1 Beschreibung des Untersuchungsmaterials......................................................... 15
2.2 Beschreibung des olfaktorischen Fehleindrucks.................................................. 15
2.3 Beschreibung der Wahrnehmbarkeit des Fehleindrucks ..................................... 16
2.4 Beeinflussung des Fehleindrucks ........................................................................ 17
2.5 Aufgabenstellung.................................................................................................. 19
3. Theoretischer Teil .............................................................................................. 20
3.1 Geruchswahrnehmung und deren stoffliche Ursachen........................................ 20
3.2 Geruchsverbesserung und deren stoffliche Ursachen......................................... 23
3.2.1 Physikochemie des Phasenübergangs flüssig - gasförmig.................................. 23
3.2.2 Das Chemische Potential in offenen Systemen................................................... 25
3.3 Erkenntnisse über die stoffliche Zusammensetzung und sensorische Aspekte der
Inhaltsstoffe von P................................................................................................ 26
3.4 Fehlgeruchsstoffe in Lebensmitteln ..................................................................... 29
3.4.1 Faktoren der Entstehung von Fehlgerüchen........................................................ 30
3.4.2 Aromabildung in alkoholischen Getränken........................................................... 31
3.4.3 Reifungstechniken bei alkoholischen Getränken ................................................. 32
3.4.3.1 Alterungsverfahren durch Wärmeeinwirkung....................................................... 32
3.4.3.2 Alterungsverfahren durch Oxidationsmittel und durch Bewegung....................... 33
3.4.3.3 Alterungsverfahren durch Ultraschall ................................................................... 33
3.4.3.4 Alterungsverfahren durch Einfluss von Chemikalien und Katalysatoren ............. 33
3.5 Zusammenfassung der Kenntnisse über Aromaveränderungen in P .................. 34
3.6 Analytik von Geruchsstoffen................................................................................. 36
3.6.1 Gaschromatographie-Olfaktometrie (GCO) ......................................................... 36
3.6.2 Hinreichende Bedingungen der Identifizierung von Geruchsstoffen mittels GCO38
3.6.3 Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA).......................................................... 40
3.6.4 Hinreichende und notwendige Bedingungen der Identifizierung von
problemrelevanten Geruchsstoffen in P............................................................... 41
- V -

Inhaltsverzeichnis
4. Experimenteller Teil ........................................................................................... 43
4.1 Material................................................................................................................. 43
4.1.1 Herstellungsschema des Untersuchungsobjekts P.............................................. 43
4.1.2 Probenvorbereitung: Anreicherungsverfahren ..................................................... 44
4.1.2.1 Destillative Anreicherungen von P ....................................................................... 44
4.1.2.2 Extraktive Anreicherungen ................................................................................... 45
4.1.2.3 Kondensationen in Kühlfallen............................................................................... 45
4.1.2.4 Festphasen-Mikroextraktion (SPME) ................................................................... 47
4.1.2.5 Headspace-Analyse (HS)..................................................................................... 48
4.1.3 Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks an P......................................... 48
4.2 Methoden ............................................................................................................. 50
4.2.1 Sensorische Untersuchungsmethoden ................................................................ 50
4.2.1.1 Verkostungen ....................................................................................................... 50
4.2.1.2 Profilanalyse und Rangordnungsprüfung............................................................. 51
4.2.2 Gaschromatographie-Olfaktometrie (GCO) ......................................................... 51
4.2.2.1 Sniffing-Port.......................................................................................................... 52
4.2.2.2 Trennsäulen in der GCO ...................................................................................... 54
4.2.2.3 Anwendung des Sniffing-Ports............................................................................. 54
4.2.3 Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) ......................................................... 56
4.2.4 Geruchsschwellenwertermittlung ......................................................................... 57
4.2.5 Instrumentelle Untersuchungsmethoden ............................................................. 58
4.2.5.1 Hochauflösende Gaschromatographie/Massenspektrometrie (HRGC/MS) ........ 58
4.2.5.2 Hochauflösende Gaschromatographie/hochauflösende Massenspektrometrie
(HRGC/HRMS)..................................................................................................... 59
4.2.5.3 Headspace-Gaschromatographie (HS/HRGC) .................................................... 61
5. Ergebnisse .......................................................................................................... 64
5.1 Makro-olfaktorische Veränderungen des Fehlgeruchs durch äußere Einflüsse.. 64
5.1.1 Veränderungen durch Lagerzeit........................................................................... 64
5.1.2 Veränderungen durch Aktivkohle......................................................................... 65
5.1.3 Veränderungen durch pH-Wert-Verschiebungen................................................. 65
5.1.4 Veränderungen durch Wasserzusatz................................................................... 68
5.1.5 Einfluss tiefer Lagertemperaturen........................................................................ 68
5.1.6 Einflüsse von Unterdruck, Gaswäsche, Ultraschall ............................................. 68
5.1.7 Sensorische Untersuchung von Destillationsfraktionen....................................... 69
5.1.8 Zusammenfassung: Definition von makro-olfaktorischen Zuständen.................. 70
5.1 Bewertung von Anreicherungsverfahren.............................................................. 72
5.2.1 Destillative Anreicherung ..................................................................................... 72
5.2.2 Extraktive Anreicherung ....................................................................................... 73
5.2.3 Kondensation in Kühlfallen................................................................................... 73
5.2.4 Festphasen-Mikroextraktion (SPME) ................................................................... 75
5.2.5 Headspace/GC -Kopplungen und deren Einfluss auf die Probenaufgabe........... 76
5.2.5.1 Temperatur und Dampfdruck ............................................................................... 77
5.2.5.2 Trägergasdruck, Trägergasgeschwindigkeit und Injektionszeit ........................... 78
5.2.5.3 Einfluss der Probentemperatur in der HS-Analyse .............................................. 79
5.2.5.4 Einfluss des Probenvolumens in der HS-Analyse................................................ 80
5.2.5.5 Indirekte HS/GC/MS-Kopplung ............................................................................ 81
5.2.5.6 Direkte HS/GC-Kopplung ..................................................................................... 82
- VI -

Inhaltsverzeichnis
5.3 Mikro-olfaktorische Merkmale von P .................................................................... 85
5.3.1 Ergebnisse der GCO ............................................................................................ 85
5.3.1.1 Marker-Substanzen bei der Gaschromatographie-Olfaktometrie ........................ 87
5.3.1.2 Headspace/GCO .................................................................................................. 87
5.3.2 Ergebnisse der Aromaextraktverdünnungsanalyse ............................................. 88
5.4 Ergebnisse der instrumentellen Analytik .............................................................. 91
5.4.1 HRGC/MS-Untersuchungen................................................................................. 91
5.4.2 Stoffliche Veränderungen während der Lagerzeit................................................ 96
5.4.3 Stoffliche Veränderungen durch die Filtration über Aktivkohle ............................ 99
5.4.4 Stoffliche Veränderungen durch pH-Wert-Senkung........................................... 100
5.4.5 Stoffliche Veränderungen durch Wasserzusatz................................................. 101
5.4.6 Stoffliche Veränderungen bei tiefen Temperaturen ........................................... 103
5.5 Instrumentelle Untersuchung der Destillationsübergänge ................................. 107
5.6 Methylmercaptan und Dimethylsulfid ................................................................. 111
5.6.1 Gehaltsbestimmung mittels HS/GC/MS ............................................................. 111
5.6.2 Geruchsschwelle von Methylmercaptan ............................................................ 112
5.6.3 Geruchsschwelle von Dimethylsulfid.................................................................. 113
5.6.4 Zusammenfassung: Methylmercaptan und Dimethylsulfid und ihre Rolle als
Fehlgeruchsstoffe............................................................................................... 114
5.7 Schwefelwasserstoff........................................................................................... 116
5.7.1 Zur Analytik von Schwefelwasserstoff................................................................ 117
5.7.2 Identifizierung von Schwefelwasserstoff in P mittels HRMS.............................. 118
5.7.3 Simulation der Freisetzung von schwefelhaltigen Substanzen aus den
eingesetzten Drogen im Labor ........................................................................... 120
5.7.4 Stabilität von Schwefelwasserstoff..................................................................... 122
5.7.5 Korrelation sensorischer Daten mit dem Auftreten von Schwefelwasserstoff ... 122
5.7.5.1 Einfluss der Lagerzeit......................................................................................... 122
5.7.5.2 Einfluss der Filtration.......................................................................................... 123
5.7.5.3 Einfluss des pH-Wertes...................................................................................... 123
5.7.5.4 Einfluss von Wasser........................................................................................... 123
5.7.5.5. Einfluss tiefer Lagertemperaturen ...................................................................... 123
5.7.6 Gehaltsbestimmung von Schwefelwasserstoff................................................... 124
5.7.7 Geruchsschwelle von Schwefelwasserstoff ....................................................... 126
5.7.8 Schwefelwasserstoff als Fehlgeruchssubstanz.................................................. 127
6. Herkunft und Genese der Fehlgeruchsstoffe................................................ 128
6.1 Zur Rolle des Schwefels im Pflanzenreich......................................................... 128
6.2 Nachweis und Bestimmung von L-Cystein und L-Methionin im Drogenmaterial129
6.3 Bestimmung des Gesamtschwefelgehaltes in den Drogen ............................... 129
6.4 Zur Genese von Methylmercaptan und Schwefelwasserstoff............................ 130
6.3 Thermische Abbaureaktionen von L-Cystein und L-Methionin .......................... 132
7. Verfahren zur Schnellreifung von P ............................................................... 135
- VII -

Inhaltsverzeichnis
8. Diskussion ........................................................................................................ 138
8.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse und -verfahren.................................... 138
8.2 Herkunft und Genese der Fehlgeruchsstoffe..................................................... 142
8.3 Abbau der Fehlgeruchssubstanzen ................................................................... 144
9. Zusammenfassung........................................................................................... 145
Anhang I............................................................................................................................ 146
Verkostungsprotokoll A, Trio-Vergleichstest...................................................................... 146
Verkostungsprotokoll B...................................................................................................... 148
Verkostungsprotokoll C...................................................................................................... 149
Anhang II .......................................................................................................................... 150
Massenspektrum von Schwefelwasserstoff ...................................................................... 150
Massenspektrum von Methylmercaptan............................................................................ 150
Massenspektrum von Dimethylsulfid................................................................................. 151
Massenspektrum von 1,8-Cineol ....................................................................................... 151
Massenspektrum von Linalool........................................................................................... 152
Massenspektrum von Eugenol .......................................................................................... 152
Literaturverzeichnis......................................................................................................... 153
Lebenslauf........................................................................................................................ 162
- VIII -

Abkürzungen
Abkürzungen
AEVA Aromaextraktverdünnungsanalyse (aroma extract dilution analysis)
AMG Arzneimittelgesetz
CIC Geruchstyp prägende Verbindung (character impact compound)
EI Elektronenstoß (electron impact)
EM Emission (emission)
EX Anregung (excitation)
FID Flammionisationsdetektor (flame-ionisation analyser)
FPD Flammphotometrischer Detektor (flame-photometric detector)
HRGC Hochauslösende Gaschromatographie (highresolution gaschromatography)
HRMS Hochauflösende Massenspektrometrie (highresolution massspectrometrie)
HS Dampfraum (Headspace)
GCO Gaschromatographie-Olfaktometrie (gaschromatography – olfactometrie)
LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz (vgl. food safty act)
MS Massenspektrometrie (mass spectrometrie)
PTFE Polytetrafluorethylen (Polytetrafluorethylene)
SIM Singel Ionen Monitoring (Single Ion Monitoring)
SPME Festphasen-Mikroextraktion (solid phase micro extraction)
SSI Split/splitlos Injektor (split/splitless injection)
TIC Totalionenstrom (total Ion current)
TK Tiefkühlung (deep-freezing)
REV Faktor der umgekehrten Übereinstimmung (reverse fit factor)
RT Raumtemperatur (room temperature)
- IX -

Einleitung: Geruchsstoffe und Geruchssinn
1. Einleitung
1.1 Geruchsstoffe und Geruchssinn
Der Geruchssinn, der zusammen mit dem Geschmackssinn als „chemischer
Sinn“ bezeichnet wird, zählt stammesgeschichtlich wahrscheinlich zu den
ältesten der menschlichen Sinne. Obwohl die Wahrnehmung im heutigen alltäglichen,
bewussten Leben vor allem von optischen und akustischen Informationen
beherrscht wird, bestehen wesentliche Beziehungen zwischen einem
wahrgenommenen Geruch und vegetativen sowie emotionalen Reaktionen.
So können Gerüche zum Beispiel die Sekretion von Speichel und Magensaft
beeinflussen. Sie sind aber auch maßgeblich für Empfindungen wie Sympathie
und Antipathie verantwortlich. Nicht zuletzt können olfaktorische Reize
dem Menschen in einzigartiger Weise Informationen über Identität und Zusammensetzung
von Materie vermitteln (KUMPMANN, 1998, S. 267;
SCHEPPER und DANIELS, 1997, S. 246), weshalb dem Geruchssinn bis
heute eine erhebliche Kontroll- und Schutzfunktion zufällt. Eine Voraussetzung
hierfür ist mit der teilweise beeindruckend hohen Selektivität und Sensitivität
des menschlichen Geruchssinns gegeben (HATT, 1997, S. 757).
Olfaktorische Reize entstehen,
wenn flüchtige
Verbindungen mit speziellen
Strukturen, den
sogenannten Rezeptoren,
der Sinneszellmembran
regia olfactoria
im oberen Bereich
der menschlichen Nasenmuschelinteragieren
(TIPPMANN, 1998,
S. 59, BUCHBAUER
und SELOS, 1997,
S. 82; OHLOFF, 1990,
S. 3).
Der Mensch kann unzählig viele, verschiedene Gerüche wahrnehmen und
Schätzungen zufolge etwa 10.000 verschiedene olfaktorische Reize unterscheiden
(HATT, 1997, S. 757, OHLOFF, 1990, S. 2).
- 10 -
Bedeutung von
Geruchssinn und
Geruchsreizen für
den Menschen
Abb. 1-1:
Querschnitt durch
den menschlichen
Kopf, Lokalisation
der regio olfactoria
Struktur-Wirkung-
Beziehung ist sehr
komplex

Einleitung: Geruchsstoffe und Geruchssinn
Abb. 1-2:
Strukturformeln von
Duftstoffen mit
gleichem Geruch
Duftstoffe sind
wesentliche
Qualitätsparameter
von Verzehrsmitteln
Die Selektivität der Interaktionen zwischen Duftstoffmolekül und Rezeptor und
O damit die Struktur-Wirkung-Beziehung
kann dabei sehr unterschiedlich sein.
So können einerseits ca. 75 Substanzen
unterschiedlichster chemischer
HC N
Struktur, Cyanwasserstoff oder die
aromatische Verbindung Benzaldehyd
Cyanwasserstoff
Benzaldehyd zählen zu den bekanntesten Vertre-
“bittere Mandeln” “bittere Mandeln” tern dieser Gruppe (Abb. 1-2), den
Geruchseindruck von „bitteren Mandeln“
erzeugen, andererseits bereits
O
O kleinste Änderungen in der Molekülstruktur
eines Duftstoffes zu drastischen
Unterschieden im Geruchsempfinden
führen. So riechen die Enantiomere
des Carvons in der (-)-Form
(-)-Carvon
“Minze”
(+)-Carvon
“Kümmel”
nach Minze, in der (+)-Form nach
Kümmel (vgl. Abb: 1-3; TAURIN,
1996, S. 783; OHLOFF, 1990, S. 41).
Ergänzend zum Spektrum der unterschiedlichen Selektivität der Wahrnehmung
kommt, dass sich Geruchseindrücke im Allgemeinen aus einer Kombination
mehrerer olfaktorischer Reize zusammensetzen. Gerade diese enorme
stoffliche Vielfalt und strukturelle Komplexität unserer Geruchswelt mögen
Gründe dafür sein, dass über die molekularen Prozesse der Duftwahrnehmung
und die oben beschriebenen Variationen der Struktur-Wirkung-Beziehungen
bei Duftstoffen auch heute noch relativ wenig Erkenntnisse vorliegen
(TAURIN, 1996, S. 773, BUCHBAUER und SELOS, 1997, S. 81, HATT, 1997,
S. 757).
Neben dem Interesse der Neurophysiologie an Duftstoffen sind diese seit jeher
Gegenstand der lebensmittelchemischen Forschung, zählen sie doch zusammen
mit den Geschmacksstoffen zu den wesentlichsten Qualitätsparametern
unserer Nahrung (ZERVOS und ALBERT, 1992, S. 676 ff.; NEUMANN
und MOLNÁR, 1991; ACREE, 1990, S. 1 ff.). Sie spielen daher in der sensorischen
Analytik, in der Qualitätssicherung bei der Produktion von Lebensmitteln,
aber auch bei der Feststellung von Verbraucherpräferenzen (hedonischen
Untersuchungen) eine zentrale Rolle (FLIEDNER, 1989, S. 10).
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach Duftstoffen, die einem
Verzehrsmittel temporär einen untypischen, unangenehmen Geruchseindruck
verleihen. Allerdings wird hier die lebensmittelchemisch vertraute Fragestellung
auf eine pflanzliche, arzneiliche Formulierung übertragen, was im
Folgenden näher erläutert wird.
- 11 -

Einleitung: Geruchsstoffe und Arzneimittel
1.2 Geruchsstoffe und Arzneimittel
Der Begriff des Arzneimittels ist im Arzneimittelgesetz (AMG) definiert. Das
Gesetz, das zum Zwecke der Sicherheit im Verkehr mit Arzneimitteln, insbesondere
ihrer Qualität, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit erlassen worden ist,
beschreibt in § 2 Abs. 1 AMG „Arzneimittel als Stoffe und Zubereitungen aus
Stoffen, die dazu bestimmt sind, durch Anwendung am oder im menschlichen
Körper Krankheiten, Leiden, Körperschäden oder krankhafte Beschwerden zu
heilen, zu lindern, zu verhüten oder zu erkennen“. In § 2 Abs. 3 Nr. 1 AMG
grenzt der Gesetzgeber das Arzneimittel vom Lebensmittel ab: „Arzneimittel
sind nicht Lebensmittel im Sinne des § 1 des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes“.
Zentrale Merkmale eines Arzneimittels sind die therapeutische Wirksamkeit
und Unbedenklichkeit. Die Aspekte „Ernährung“ und „Genuß“, die nach § 1
des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes Kennzeichen eines Lebensmittels
sind, entfallen per definitionem. HÄNSEL (1991, S. 3) weist auch
darauf hin, dass bei der heutigen Arzneimittelprüfung die Wirkung chemischer
Reize auf Erlebnisqualitäten als bloße Störfaktoren im Allgemeinen bewusst
ausgeschaltet werden.
Daher müssten Aromaeigenschaften bei der Entwicklung, Produktion und Anwendung
von Arzneimitteln eine nebensächliche Rolle spielen und die Berechtigung
der Beachtung von Aromakomponenten in einer arzneilichen Formulierung,
insbesondere die Fragestellung nach der Natur von unangenehmen
Gerüchen, in Zweifel gezogen werden.
Dass jedoch Aromakomponenten auch bei Arzneimitteln nicht ohne Grund
beachtet werden, wird durch die Untersuchungen von KAEMMERER (1978,
S. 77) verdeutlicht. Er stellte die These auf, dass mit der Einnahme von Medikamenten
tiefverwurzelte Instinkthandlungen beim Patienten verbunden seien.
Dies schloss er aus seinen Beobachtungen, dass Patienten häufig erst einmal,
wie das Tier an der Nahrung, am Medikament riechen, bevor sie es zu
sich nehmen.
Dieses instinktive Verhalten, das in der mehr oder weniger bewusst ablaufenden
Geruchskontrolle Ausdruck findet, führt allerdings bei der Einnahme von
Arzneimitteln selbst im Falle unangenehmer sensorischer Eindrücke im Allgemeinen
nicht zur Verweigerung der Aufnahme. Die Schutzfunktion des Geruchssinns
kann beim Verzehr von Medikamenten bewusst unterdrückt werden,
da der Patient das Medikament zur Erzielung einer therapeutischen Wirkung
zu sich nehmen will und mit einem Genuss gar nicht rechnet bzw. auf ihn
vorsätzlich verzichten kann. Dennoch laufen diese olfaktorischen Kontrollen
ab und es ist davon auszugehen, dass die sensorischen Eindrücke gespeichert
werden und bei einer wiederholter Applikation des Medikamentes abrufbar
sind. Als Folge kann der Patient bei erneuter Anwendung eben diese gewohnten
sensorischen Merkmale erwarten. Er prüft die Identität des Arznei-
- 12 -
Definition des
Arzneimittels
...und sie riechen
doch ...

Einleitung: Geruchsstoffe und Arzneimittel
Phytopharmaka
enthalten häufig
geruchsaktive
Stoffe
Die äußere Qualität ist
auch bei Phytopharmaka
ein wesentliches
Merkmal
mittels und leitet die gleichbleibende Qualität von den gleichbleibenden, gewohnten
sensorischen Eigenschaften ab. Aus diesem Grund sollten arzneiliche
Formulierungen, die von Natur aus sensorische Merkmale besitzen und
die in Darreichungsformen, die der Patient schmecken oder riechen kann,
angeboten werden, gleichbleibende sensorische Merkmale aufweisen.
Die Hersteller von Arzneimitteln aus Pflanzen, Pflanzenteilen oder Pflanzeninhaltsstoffen
(Phytopharmaka), die in Form von peroral zu applizierenden Mixturen,
Elixieren, Tinkturen oder Säften zu den traditionellen Heilmitteln zählen,
stehen im besonderen Maße sensorischen Ansprüchen gegenüber. Zum einen,
weil ihre Produkte im Gegensatz zu vielen synthetischen Medikamenten
definierte sensorische Merkmale besitzen können, zum anderen, weil der Patient,
vielleicht sogar aus Kenntnis des Geruchs oder Geschmacks der ursprünglichen
Arzneipflanze oder durch vorherige Anwendungen des Produktes
bedingt, definierte sensorische Anforderungen stellen kann. Gerade die
traditionellen Elemente der Phytotherapie zeigen sich am deutlichsten in der
großen Zahl an Arzneidrogen mit Wirkung auf die Sinnesorgane (HÄNSEL,
1991, S. 3).
Nicht zuletzt hat der Patient bei pflanzlichen Arzneien, die häufig freiverkäuflich
angeboten werden, die Möglichkeit des Produktvergleichs und damit auch
die der freien Produktwahl. In einem solchen Fall kann neben der Forderung
nach gleichbleibenden sensorischen Eigenschaften, resultierend aus einer
gleichbleibenden „inneren“ Qualität, die Gestaltung einer ansprechenden
„äußeren“ Qualität des Produktes die Kaufentscheidung beeinflussen.
Die „äußere“ Qualität umfasst wie bei einem Lebensmittel die Gesamtheit aller
Merkmale und Eigenschaften, die der Verbraucher/Patient mit seinen Sinnen
erfassen kann. Merkmale wie Aussehen, Geruch oder Geschmack zählen zu
den wesentlichen Qualitätskriterien für Verzehrsprodukte und müssen daher
auch für Arzneimittel im Allgemeinen und für peroral zu applizierende Phytopharmaka
im Speziellen gelten (vgl. HARNISCHFEGER, 1985, Seite 15).
Obwohl es bei Arzneimitteln primär nicht um die Frage geht, ob das Medikament
sensorisch positv oder negativ vom Patienten empfunden wird, kann es
sich als sinnvoll herausstellen, die Präferenz des Produktes im Rahmen der
Rezeptur zu steigern. Hieraus allerdings die Notwendigkeit abzuleiten, die
Medikamenteneinnahme zusätzlich an einen Genuss zu koppeln, wäre aus
ethischen Gesichtspunkten in den meisten Fällen nicht nur überflüssig, sondern
auch verantwortungslos. Der Wahrung einer geschaffenen, sensorischen
Identität kommt jedoch heutzutage in Hinblick auf Wettbewerbsituationen verstärkte
Bedeutung zu (NEUMANN und MOLNÁR, 1991, S. 14).
- 13 -

Einleitung: Geruchsstoffe und Arzneimittel
1.3 Geruchsstoffe als pharmazeutische Qualitätskriterien
Nach den bisherigen Ausführungen wird es nicht verwundern, dass sensorische
Tests bei der Produktentwicklung und der pharmazeutischen Qualitätssicherung
von Phytopharmaka eine bedeutende Rolle spielen. Neben der Kontrolle
von Fertigarzneimitteln erlangten aber auch Vorschriften zur sensorischen
Prüfung von pharmazeutischen Rohstoffen normativen Charakter. So
sind zum Beispiel Vorschriften zur Geruchsprüfung im Allgemeinen und zur
Geruchs- und Geschmacksprüfung von ätherischen Ölen im Speziellen im
Europäischen Arzneibuch (Europäisches Arzneibuch, Kennung 2.8.8) erlassen
und damit maßgebend für die Hersteller pharmazeutischer Produkte in
Europa. HARNISCHFEGER (1985, S. 15) gibt an, dass sensorische Untersuchungen
von arzneilichen Rohstoffen oder Fertigwaren hauptsächlich der
Kontrolle einer vorgegebenen Qualität dienen. Zwar müssen die mit den Sinnen
erfassbaren Merkmale mit den pharmazeutisch wichtigsten Kriterien [den
wirksamkeitsbestimmenden] in Beziehung stehen, dennoch schmälert diese
sinnvolle Einschränkung die Bedeutung sensorischer Tests keineswegs.
Obwohl objektive chemische, physikalische oder biologische Kennzahlen von
pharmazeutischen Rohstoffen oder Fertigarzneimitteln durch leistungsfähige
und validierte Prüfmethoden zugänglich geworden sind, werden sensorische
Methoden sowohl bei der Produktentwicklung als auch bei der produktionsbegleitenden
pharmazeutischen Qualitätssicherung von Phytopharmaka angewendet.
Dabei ist vor allem die im Vergleich zu vielen chemischen Untersuchungsprinzipien
sehr schnelle Ergebnisfindung von Vorteil. Außerdem können
sensorische Tests bei definierten Rezepturen umfassendere Aussagen
über die "innere" Zusammensetzung des Produktes oder einer Vorstufe hiervon
gestatten, da die kontrollierte "äußere Qualität" im Allgemeinen als Funktion
der "inneren Zusammensetzung" aufzufassen ist (vgl. HARNISCHFEGER,
1985). Aus diesem Grund sind sensorische Tests z.B. bei fast allen Stabilitätsprüfungen
von Fertigarzneimitteln in den Prüfplänen zu finden.
Auch die Problemstellung der vorliegenden Arbeit basiert auf Beobachtungen,
die bei solchen Tests im Rahmen der pharmazeutischen Qualitätssicherung
aufgefallen waren.
- 14 -
Bedeutung
sensorischer
Analysenmethoden

Problem- und Aufgabenstellung
Das Untersuchungsobjekt
P
Der Geruch von P
Die Veränderung
2. Problemstellung
Um die Aufgabe der vorliegenden Arbeit zu beschreiben, werden zunächst
das Untersuchungsobjekt selbst sowie die daran auffällig gewordenen sensorischen
Veränderungen dargelegt. Die Darlegung der Beobachtungen zu Beginn
der Untersuchungen ist Voraussetzung zur Eingrenzung des Problems
und zur Festlegung der Zielrichtung der Arbeit.
2.1 Beschreibung des Untersuchungsmaterials
Das in der vorliegenden Arbeit zu untersuchende Material, im Folgenden aus
Markenschutzgründen mit „P“ bezeichnet, zählt zu der Gruppe der Phytopharmaka
und besteht aus einem wässrig-alkoholischen Destillat verschiedenster
offizinaler, ätherischer Öldrogen. Der Gehalt an ätherischen Ölen ist
mit 650 mg/l spezifiziert, der Alkoholgehalt im Endprodukt beträgt ca. 80 %
(v/v).
Direkt nach der Herstellung von P fiel bei sensorischen Routineuntersuchungen
ein produktuntypischer Geruchseindruck auf, der überdies als unangenehm
empfunden wurde. Das Auftreten dieses geruchlichen Fehleindrucks
war in keinem Fall mit bestimmten Merkmalen des eingesetzten Heilpflanzenmaterials,
wie z.B. deren Anbaubedingungen, Ölgehalt oder ihrer Lagerdauer
korrelierbar. So traten bei der Gewinnung des reinen, ätherischen Öls
aus den gleichen Öldrogen durch Wasserdampfdestillation keine derartigen
Geruchseindrücke auf.
Zudem wurde beobachtet, dass der anfängliche, direkt nach der Produktion
einmal stärker, einmal schwächer wahrzunehmende Geruchseindruck im alkoholischen
Destillat nicht stabil war. Vielmehr veränderte er sich innerhalb
weniger Wochen nach Herstellung und ein angenehmes, produkttypisches
olfaktorisches Gesamtbild von P entstand. Diese Beobachtung führte sowohl
zur Einführung einer mehrwöchigen Reifeperiode, Anwendung verschiedener
Verfahren der Kellereitechnik und einer sensorischen Endkontrolle jeder
Charge als auch zur Formulierung der Frage nach den Ursachen und Konsequenzen
der Veränderungen für die Produktqualität.
2.2 Beschreibung des olfaktorischen Fehleindrucks
Trotz einer hohen Erkennungsrate des unangenehmen Geruchseindrucks im
Vergleich mit älteren, sensorisch einwandfreien Chargen, fiel es selbst erfahrenen
Verkostern schwer, eine verbale Beschreibung des olfaktorischen Eindrucks
zu geben.
- 15 -

Problem- und Aufgabenstellung
Das am häufigsten gebrauchte Attribut für den Fehleindruck war "muffig". Aber
auch Adjektive wie "brenzlig", "kohlig", "dumpf", "trocken", "leicht fruchtig",
"rauchig", "erdig", "kaffeeartig", "süßlich", "kloakig", "schweflig" oder "hart"
wurden benutzt, konnten aber den für junge Chargen von P so typisch empfundenen
Geruch nur unzureichend charakterisieren. Es ist hervorzuheben,
dass die aufgeführten Attribute alle Beschreibungsversuche für ein und dasselbe
Phänomen darstellten. Es waren keine assoziativen Vergleiche, die unterschiedliche
Geruchzustände klassifizierten, sondern lediglich Beschreibungen,
die den tatsächlich empfundenen, untypischen Geruchseindruck eingrenzten.
2.3 Beschreibung der Wahrnehmbarkeit des Fehleindrucks
Bei der Wahrnehmung des bei den sensorischen Routineprüfungen auffällig
gewordenen, unangenehmen Geruchseindrucks konnten bestimmte Beobachtungen
gemacht werden, die zur Eingrenzung des Problems wesentlich
waren.
So empfanden die Verkoster den Geruchseindruck der ersten Sekunde an
einer originären Probe in einem Verkostungsglas (Abbildung S. 50) stets als
die sicherste Identifizierungsmöglichkeit des für frisch produzierte Chargen so
typischen, unangenehmen Geruchs.
Eine Unterscheidung zwischen An- und Hauptgeruch fiel schwer, da der trigeminale
Reiz des Alkohols, der in dem originären Destillat etwa 80 % ausmacht,
die Geruchswahrnehmung auf wenige Sekunden begrenzte (vgl.
MATHEIS, 1995, S. 72-73). Der Fehleindruck schien aber eher der Kopfnote
zuordenbar zu sein.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass die Wahrnehmbarkeit des
Fehleindrucks von der Zeitspanne zwischen Füllung der Gläser und Verkostung
sowie von der Dauer des geschlossenen Zustandes des Glases zwischen
zwei Geruchsprüfungen abhing. Vor allem wenn das Verkostungsglas
gerade geöffnet und "abgerochen" worden war, wurde die Wahrnehmbarkeit
des Fehleindrucks anschließend als schlechter bis nur noch schwach vorhanden
beschrieben.
Eine Adaptation während der Verkostungen konnte als Grund für diese verringerte
Wahrnehmbarkeit des Geruchs nicht nachgewiesen werden. So war die
Detektion des Fehlgeruchs durchaus auch an mehreren Verkostungsgläsern
hintereinander möglich, die in unregelmäßig alternierender, direkter Abfolge
unangenehm und einwandfrei riechende Proben gleich lange enthalten hatten.
Weiterhin förderte ein Schwenken des verschlossenen Glases, gelegentlich
unter Einwirkung der Handwärme auf das Verkostungsgut, die Intensität des
olfaktorisch negativen Eindrucks bzw. dessen „Regeneration“ nach dem Ab-
- 16 -
Fehleindruck wird
der Kopfnote zugeschrieben
Fehleindruck scheint
relativ flüchtig zu sein

Problem- und Aufgabenstellung
Filtration
Lagerzeit
riechen. Grundsätzlich schien sich aber auch in einem verschlossenen Verkostungsglas
die Geruchsqualität kleiner Volumina (z.B. bei etwa 30 ml) des
Untersuchungsmaterials innerhalb nur weniger Stunden zu verbessern.
Diese Beobachtungen gaben bereits zu Beginn der Untersuchungen erste
Hinweise darauf, dass am Zustandekommen des unangenehmen Geruchseindrucks
eine oder mehrere Substanzen (Fehlgeruchsstoffe) beteiligt sein
konnten, die zudem in der Untersuchungsmatrix eine relativ hohe Flüchtigkeit
aufweisen müssten.
2.4 Beeinflussung des Fehleindrucks
Wesentliche, zusätzliche Erkenntnisse, die die zuvor gemachte Annahme über
die leichtest flüchtigen Fehlgeruchsstoffe zu bestätigen und eine erste Eingrenzung
der Ursachen des anfänglich wahrzunehmenden Geruchseindrucks
auf konkret, substantiell vorliegende Substanzen zuzulassen schienen, ergaben
sich durch folgende Beobachtungen:
Schon frühzeitig war festgestellt worden, dass Umwälz- und Filtrationstechniken,
wie sie bei der Reifung von alkoholischen Getränken nicht ungewöhnlich
sind (vgl. WÜSTENFELD und HAESELER, 1964, S. 365ff.), zu einer beschleunigten
Verbesserung des Gesamtgeruchs führten. Besonders durch die
Filtration von P über Aktivkohle, nicht so sehr durch alleiniges Umwälzen, war
eine signifikante, subjektive Verbesserung des Geruchseindrucks zu erzielen.
Die olfaktorische Erkennungsrate des derart verbesserten Geruchs eines filtrierten
Musters im Vergleich zu seiner unfiltrierten Variante lag in praxi bei
100 % (vgl. Kapitel 5.1.2, S. 65).
Bei einem weiteren Versuch mit drei erfahrenen Verkostern sollten 6 aufeinanderfolgende,
im Abstand von nur etwa einer Woche produzierte Chargen
aufgrund ihres Geruchs ihrem Alter nach sortiert werden. Obwohl dieser Test
nur exemplarisch durchgeführt wurde und wegen der geringen Anzahl von
Prüfergebnissen keine statistisch abgesicherte Aussage zuließ, war bemerkenswert,
dass etwa zwei Drittel aller Proben richtig, d.h. zwischen die jeweils
zuvor und danach produzierte Charge eingeordnet worden waren. Dies war
zum einen ein weiterer Hinweis darauf, wie reproduzierbar der beschriebene
Fehleindruck in seinem Charakter bei den unterschiedlichen Chargen auftrat,
zum anderen führte dies zu der Annahme, dass sich der Geruchseindruck
während der Reifeperiode innerhalb weniger Wochen mehr oder weniger stetig
verändert.
- 17 -

Problem- und Aufgabenstellung
Abbildung 2-1 deutet diesen Sachverhalt graphisch an. Durch die erste Filtra-
tion erfolgt zunächst die sprunghafte
Verbesserung des Geruchs.
Für den Fall, dass das Niveau des
produkttypischen Geruchs zu langsam
erreicht worden wäre, hätte
eine zweite Filtration diesen Vorgang
wiederum beschleunigen
können. Die Darstellung darf allerdings
nicht suggerieren, dass mit
dem Verlauf eine ebenfalls abnehmende
Konzentration eines oder
mehrerer potentieller Fehlgeruchsstoffe zwangsläufig korreliert sein muss.
Würde analog dazu die Verbesserung des Geruchs über der Zeit aufgetragen,
müsste der reziproke, positive Wert der Steigung der in der Abbildung angedeuteten
stetigen Veränderung gewählt werden (vgl. Kapitel 3.2, S. 23).
Kurioserweise verschwand das Phänomen zudem schlagartig, wenn P mit
Wasser verdünnt wurde. Selbst geringe Mengen Wasser nivellierten alle
wahrnehmbaren Geruchsunterschiede und der gewohnt angenehm würzige
Geruch des Produktes trat altersunabhängig zutage.
Die nebenstehende Abbildung 2-2
stellt den Einfluss der zugesetzten
Wassermenge auf die subjektive
Wahrnehmbarkeit des Fehleindrucks
dar. Aus ihr geht hervor,
dass bereits ein Zusatz von 1 ml
Wasser zu 5 ml Probe (20 % des
Probevolumens) eine drastische
Reduktion der Fehlgeruchsempfindung
zur Folge hat.
- 18 -
subjektive Intensität des Fehleindrucks
subjektive Intensität des Fehleindrucks
100
0
0 2 4 6 8 10
Wasserzusatz in ml
Bei den Routineverkostungen wurde das Probevolumen sogar um etwa 200 %
durch Wasserzugabe vergrößert. An solchen auf Trinkstärke mit Wasser verdünnten
Mustern des Heilkräuterdestillates konnten damit auch keine signifikanten
Geruchsunterschiede mehr wahrgenommen werden. Aber auch geschmackliche
Abweichungen oder optische Unterschiede, wie Farbe, Opaleszens
oder Trübung konnten an P unterschiedlichen Reifegrades nicht festgestellt
werden. Andere Parameter als der Geruch der originären Proben spielten
daher bei den Untersuchungen der auffälligen Veränderungen keine Rolle.
1
0
1. Filtration
0 1
Lagerzeit
2. Filtration
Geruchsniveau von P
Abb. 2-1:
Darstellung der prognostizierten,
stetigen
Abnahme des unangenehmenGeruchseindrucks
während der
Reifeperiode.
Wasser
Abb 2-2:
Abnahme des
unangenehmen
Geruchseindrucks
nach Wasserzusatz
Erste
Eingrenzung
des Problems

Problem- und Aufgabenstellung
Neben der Beobachtung der offenbar hohen Flüchtigkeit (Kapitel 2.3) wies der
geschilderte Einfluss der Filtration auf den Geruchseindruck wiederum auf
substanziell vorhandene Fehlgeruchsstoffe hin, die überdies einen relativ polaren
Charakter besitzen mussten.
Gerade die Geruchsveränderung nach Wasserzugabe schien zunächst mit
der angenommenen hohen Flüchtigkeit potentieller Fehlgeruchsstoffe im Widerspruch
zu stehen. Neben der Unerklärlichkeit der Herkunft, der Schwierigkeit
vorab eine Eingrenzung auf bestimmte Substanzen vorzunehmen und der
möglichen Instabilität arzneilich wirksamer Komponenten im Produkt führte
dieser Widerspruch zur Formulierung der Frage nach den Ursachen des
„Phänomens Fehlgeruch“.
2.5 Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist, die während der Reifeperiode ablaufenden,
olfaktorisch auffälligen Aromaverbesserungen an P auf objektive, stoffliche
Vorgänge zurückzuführen.
Hierfür müssen verschiedene Geruchszustände von P definiert bzw. gezielt
erzeugt werden und umfassend durch olfaktorische und instrumentell-analytische
Methoden charakterisiert werden.
Die Untersuchungen sollen die geruchsaktiven Komponenten aus dem Vielstoffgemisch
P selektieren und die aromaprägenden Verbindungen den jeweiligen
Geruchszuständen zuordnen. Die subjektive Zuordnung der sensorischen
Merkmale zu einzelnen Geruchszuständen hat dabei Voraussetzungen
und Bedingungen der unterschiedlichen Geruchswahrnehmung zu entsprechen,
die mit geeigneten, objektiven Verfahren überprüfbar sein müssen. So
müssen für die selektierten Geruchsstoffe Gehaltsänderungen zwischen den
unterschiedlichen Geruchszuständen objektiv nachweisbar sein, die überdies
den Konzentrationsbereich der Geruchs- bzw. Erkennungsschwelle miterfassen.
Die Identifizierung der für die aromaverbessernden Prozesse verantwortlichen
Substanz(en) soll als Voraussetzung für eine Eingrenzung der Herkunft und
Ursachen für das Phänomen dienen. Die Bewertung der Ursachen soll Aussagen
über die Stabilität des Produktes erweitern.
Zusätzliches Ziel der Arbeit ist, Maßnahmen aufzuzeigen bzw. zu entwickeln,
die bei Wahrung der Produktqualität die durch das Auftreten des unangenehmen
Geruchseindrucks erhöhten Produktions- und Lagerkosten senken helfen.
- 19 -

Theoretischer Teil: Stoffliche Ursachen der Geruchswahrnehmung
3. Theoretischer Teil
Wie in der Einleitung bereits dargestellt, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit
mit den stofflichen Ursachen, die zur Ausprägung zweier verschiedener, olfaktorischer
Eindrücke am Untersuchungsobjekt P führen. Dabei liegt der Unterschied
in der Präferenz des Geruchs: Vor der Lagerung wird er als subjektiv
unangenehmer empfunden als nach der Lagerung.
Im Folgenden werden die theoretischen Grundlagen und Voraussetzungen,
die für die Ausprägung eines Geruchseindrucks verantwortlich sind, beschrieben.
Dabei soll es zunächst unerheblich sein, ob es sich um positiv oder negativ
empfundene Eindrücke handelt. Erst in Kapitel 3.2 auf S. 23 werden die
Überlegungen zur „Geruchswahrnehmung“ um die hedonischen Komponenten
zur „Geruchsverbesserung“ erweitert.
3.1 Geruchswahrnehmung und deren stoffliche Ursachen
Da P ein Vielstoffgemisch darstellt, können am Zustandekommen jedes der
beiden wahrgenommenen Geruchseindrücke theoretisch ein oder mehrere
olfaktorische Reize (Geruchsstoffe) beteiligt sein. Im ersten Modellfall wäre
der Charakter eines der beiden zu untersuchenden olfaktorischen Zustände
von nur einem einzigen Duftstoff dominiert. Solche aromaprägenden, typischen,
unverkennbaren Verbindungen werden auch „character impact compounds/components“
(CICs) genannt (ZIEGLER UND ZIEGLER, 1998,
S. 353). Bekannte Beispiele für derartige Aromastoffe sind 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
(Vanillin, CAS-NR. 121-33-5, Vorkommen: Vanilleschote), 4-
Allyl-2-methoxyphenol (Eugenol, CAS-NR. 97-53-0, Vorkommen: Nelke), 1-(4-
Hydroxyphenyl)-3-butanon (Himbeerketon, CAS-NR. 5471-51-2, Vorkommen:
Himbeere) oder Octahydro-4,8a-dimethyl-4a(2H)-naphthol (Geosmin, CAS-
NR. 23333-91-7, Vorkommen: Rote Beete). Bei diesen Verbindungen ist es
leicht verständlich, dass ihre Bildung bzw. ihr Verschwinden in einer Matrix
zwangsläufig zu unterschiedlichen Geruchseindrücken führen muss.
Damit aber ein olfaktorischer Reiz durch eine solche CIC oder einen anderen
Duftstoff erzeugt werden kann, muss gewährleistet sein, dass die Konzentration
der wahrzunehmenden Substanz in der (das Untersuchungsobjekt) umgebenden
Luft über der sogenannten Reiz-, Wahrnehmungs- oder Geruchsschwelle
für den Menschen liegt. Als Reizschwelle wird diejenige Konzentration
einer Substanz definiert, die bei 50 % der Probanden einer Testgruppe
gerade noch einen Reiz und damit eine Geruchswahrnehmung auslöst
(LAND, 1989, S. 17).
Hier wird bereits die Abhängigkeit dieser Grenze und damit der Geruchswahrnehmung
von Verteilungsgleichgewichten deutlich (vgl. Kapitel 3.2.1, S. 23).
Die Geruchsschwelle von definierten Duftstoffen wird üblicherweise in Luft
- 20 -
character impact
compounds
Reizschwelle

Theoretischer Teil: Stoffliche Ursachen der Geruchswahrnehmung
Aromawert
Konzentrationsabhängigkeit
der
Geruchswahrnehmung
Erkennungsschwelle
Aromen sind meist
komplex zusammengesetzt
Geruchsprofile
bestimmt, da Luft die eigentliche Matrix während der Reizerzeugung darstellt.
Eine Größe, die die Duftstoffeigenschaften unter anderen Matrixeinflüssen als
die der Luft zu beschreiben versucht, ist der Aromawert.
Der Aromawert einer Substanz ist als Quotient aus der in der Probe vorhandenen
Konzentration des Duftstoffes und seiner Geruchsschwelle definiert
(BELITZ und GROSCH, 1992, S. 305, MAARSE und VAN DER BERG, 1989,
S. 1-15). Obwohl die Größe des Aromawertes üblicherweise schwer zu bestimmen
ist (vgl. auch ACREE, 1993, S. 2, PIGGOTT, 1990, S. 266, ABBOTT
et al., 1993, S. 1698) und nur eine Kenngröße in Abhängigkeit des zu betrachtenden
Untersuchungsmaterials darstellt (ZIEGLER und ZIEGLER, 1998,
S. 402ff.; NEUMANN und MOLNÁR, 1991, S. 79), können mit Hilfe des Aromawertes
die wirklich geruchsprägenden Substanzen aus der Gruppe der
flüchtigen Stoffe selektiert werden. Mit ihm kann die Geruchsintensität und der
tatsächliche Anteil des Duftstoffes an der Gesamtkomposition des Aromas
abgeschätzt werden.
Erschwerend kommt in diesem ersten Modellfall bereits hinzu, dass die Qualität
der Wahrnehmung eines Aromastoffes eine Funktion der Konzentration
sein kann. Der Geruch von Maltol (C6H6O3) z. B. erinnert
in niedrigsten Konzentrationen an Fleischbrühe, bei
steigenden Konzentrationen an Fleisch, in noch größeren
Mengen wird er fruchtig nach Erdbeeren riechend
O
CH3 beschrieben, um letztendlich als malzig empfunden zu
OH
werden (KUMPMANN, 1998, S. 269). Derartige Abhän- O
gigkeiten sind auch von den wenigen Parfümgrundstoffen
tierischen Ursprungs wie Moschus, Ambra oder
Zibet bekannt, die in konzentrierter Form extrem unan-
Maltol
genehm, in hohen Verdünnungen dagegen sehr positiv im Geruch empfunden
werden können.
Diesem Tatbestand wird Rechnung getragen, indem zusätzlich zur Reizschwelle
eine Erkennungsschwelle definiert wird. Diese soll die Minimalkonzentration
eines Stoffes kennzeichnen, an der sein charakteristischer Geruch
tatsächlich auch erkannt und beschrieben werden kann. Im Allgemeinen liegt
die Erkennungsschwelle über der Geruchsschwelle und fällt nur in Ausnahmefällen
mit dieser zusammen (vgl. z. B. TAMURA, 1996, S. 290).
Meist werden Geruchseindrücke aber durch mehr als nur eine Aromakomponente
bedingt. Die Vielzahl von Nuancen eines Aromas wird stets durch das
Vorhandensein mehrer Aromastoffe und deren Zusammenspiel erzeugt
(PIGGOTT, 1990, S. 263-264; ZIEGLER und ZIEGLER, 1998, S. 352-353).
Dieser zweite Fall ist in der Geruchswelt damit weit öfter anzutreffen. Der Geruchseindruck,
der durch das Zusammenspiel nicht eines, sondern mehrerer
olfaktorischer Reize bedingt wird, muss präziser als Geruchsmuster oder –
- 21 -

Theoretischer Teil: Stoffliche Ursachen der Geruchswahrnehmung
profil verstanden werden (HATT, 1997, S. 762). So setzt sich der Geruch z.B.
von Rosenöl, Kaffee oder Wein aus mehreren hundert verschiedenen, geruchsaktiven
Komponenten zusammen. Aus diesen Gruppen können zwar
einige wenige Verbindungen aufgrund ihrer hohen Aromawerte als besonders
aromaprägend ausgemacht werden, dennoch ist die Anzahl der für ein wahrnehmbares
Aroma verantwortlichen Komponenten meist größer als 10
(OHLOFF, 1990, S. 156; BELITZ und GROSCH, 1992, S. 854; TÄUFEL et al.,
1993, Bd. 1, S. 127, NEUMANN und MOLNÁR, 1991, S. 79).
Weiter erschwerend für das stoffliche Verständnis am Zustandekommen von
Geruchsmustern ist neben der Vielzahl der beteiligten Substanzen die Möglichkeit,
dass Komponenten in Mehrstoffgemischen interagieren können. Solche
physiko-chemischen/chemischen Einflüsse spielen sich vor allem auf der
Ebene der eigentlichen Reizerzeugung ab (ZIEGLER und ZIEGLER, 1998,
S. 389 ff.). So können Aromakomponenten die Interaktion anderer Substanzen
mit den Rezeptoren der Sinneszelle inhibieren und damit unterdrücken
(ACREE, 1990, S. 2) bzw. synergistische Effekte zu Variationen in der Wahrnehmung
von Gerüchen führen (NEUMANN und MOLNÁR, 1991, S. 79).
Mögliche Folgen dieser Interaktionen der unterschiedlichen Geruchsstoffe
sind, dass entweder die Untersuchung eines bestimmten Geruchsprofils durch
gängige Analysentechnik, bei der das Duftstoffgemisch z. B. aufgetrennt, fraktioniert
olfaktorisch untersucht wird, nicht erfolgreich sein kann oder dass sich
die bei den Untersuchungen als wesentliche Duftstoffe gezeigten Verbindungen
nachträglich nicht in vollem Umfang zu dem erhofften sensorischen Gesamtbild
zusammenfügen lassen. Zudem muss bei der Analyse von Geruchsprofilen
berücksichtigt werden, dass Geruchsveränderungen auch durch die
Abwesenheit bzw. Konzentrationsabnahme eines oder mehrerer Aromastoffe
verursacht werden können. Grundsätzlich muss der Kreis der Ursachen der
Wahrnehmung von definierten Geruchsmustern im Gegensatz zur Wahrnehmung
einzelner Gerüche um die Beachtung fehlender olfaktorischer Reize
sowie möglicher Interaktionen bei der Wahrnehmung selbst erweitert werden.
- 22 -
Interaktionen von
Geruchsstoffen können
zu unterschiedlichen
Geruchswahrnehmungen
führen
Grenzen der fraktionellen
Geruchsstoffanalytik
von Geruchsprofilen

Theoretischer Teil: Geruchsverbesserungen
Abb. 3-1:
Stoffliche Veränderungen
bei Geruchsverbesserungen
3.2 Geruchsverbesserung und deren stoffliche Ursachen
Das zu untersuchende olfaktorische Phänomen zeichnete sich dadurch aus,
dass es sich nach Zugabe von Wasser zu P in seiner Wahrnehmung änderte
und als angenehmer empfunden wurde.
Analog zu den geruchsverbessernden Vorgängen, die während der Reifeperiode
ablaufen, können hierfür zwei Prozesse grundsätzlich voneinander unterschieden
werden:
Die geruchlichen Verbesserungen basieren auf:
1. der Gehaltsabnahme von einem oder mehreren Fehlgeruchsstoff(en)
in der Gasphase über P
und/oder
2. der Gehaltszunahme von einem oder mehreren Geruchsstoff(en) in
der Gasphase über P mit angenehmen Geruchseindrücken.
Die Veränderung der Zusammensetzung der Gasphase über P kann nur
durch Veränderungen des Verteilungsgleichgewichtes zwischen flüssiger und
gasförmiger Phase bzw. durch Veränderungen der stofflichen Zusammensetzung
der flüssigen Phase hervorgerufen werden.
Da das Verständnis der Beeinflussung der Zusammensetzung der Gasphase
über P von zentraler Bedeutung für das Verständnis von Geruchseindrücken
ist, werden die theoretischen physiko-chemischen Grundlagen im Folgenden
kurz vorgestellt.
3.2.1 Physikochemie des Phasenübergangs flüssig - gasförmig
Über einer idealen Lösung aus zwei Komponenten A und B gibt das
RAOULTsche Gesetz den Zusammenhang zwischen den Partial-Dampfdrükken
pA und pB und der Zusammensetzung der Lösung wieder:
A
A
*
A
p = x p bzw.
- 23 -
B
B
*
B
p = x p . (Gl.1)
„x“ ist dabei der Molenbruch der Substanz in der flüssigen Phase und p* der
Dampfdruck der reinen Substanz A bzw. B.

Theoretischer Teil: Zum Phasenübergang flüssig - gasförmig
Der Gesamtdampfdruck p der Mischung setzt sich nach dem DALTONschen
Gesetz additiv aus den einzelnen Partialdrücken zusammen, so dass gilt:
A
B
A
*
A
B
- 24 -
*
B
*
B
p = p + p = x p + x p = p + ( p − p )x
(Gl. 2)
Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass der Gesamtdampfdruck bei konstanter
Temperatur linear von der Zusammensetzung abhängt. Würde die Konzentration
einer Substanz in der flüssigen Phase steigen, würde sich ohne Berücksichtigung
der veränderten Matrixeinflüsse auch ihre Konzentration in der
Gasphase erhöhen. Analoges gilt für abnehmende Konzentrationen.
Stehen flüssige und gasförmige Phase im Gleichgewicht, so muss ihre Zusammensetzung
aber nicht notwendigerweise übereinstimmen. Es ist vielmehr
zu erwarten, dass die Komponente mit der höheren Flüchtigkeit sich im
Dampfraum relativ zur Komponente mit der geringeren Flüchtigkeit anreichert.
Nach dem DALTONschen Gesetz lassen sich die Molenbrüche y für die Komponenten
A und B in der Gasphase wie folgt definieren:
pA yA = bzw.
p
*
A
p B
*
B
A
y B =
(Gl. 3)
p
Setzt man Gleichung 1 und 2 in Gleichung 3, lässt sich der Molenbruch der
Komponente A bzw. B unter Berücksichtigung ihrer Dampfdrücke in Abhängigkeit
der Zusammensetzung der flüssigen Phase ableiten:
y
A
=
p
*
B
x
+ ( p
A
*
A
Wenn A die flüchtigere
Komponente und damit ihr
Dampfdruck p*A>p*B ist, ist
der Molenbruch yA in der
Gasphase größer als der
Molenbruch xA in der flüssigen
Phase. Dieser Sachverhalt
wird durch die nebenstehende
Graphik (Abb. 3-2)
verdeutlich.
p
*
A
*
B
− p ) x
A
bzw. yB 1−
y A
= (Gl. 4)
Je flüchtiger A ist, umso mehr verschiebt sich das Gleichgewicht zu größeren
Molenbrüchen yA in der Gasphase. Der hier dargestellte Zusammenhang stellt
anschaulich u.a. die Grundlage der destillativen Stofftrennung dar. Duftstoffe,
die sich aufgrund ihrer Flüchtigkeit im Dampfraum eines Untersuchungsmus-
Abb. 3-2:
Verschiebungen
der Zusammensetzung
flüssige -
gasförmige Phase
in Abhängigkeit
des Dampfdrucks

Theoretischer Teil: Zum Phasenübergang flüssig - gasförmig
ters anreichern, können somit das Aroma wesentlich beeinflussen, obwohl sie
in der Matrix unter Umständen nur in Spuren nachzuweisen sind.
Abschließend bleibt die Frage zu klären, wie sich die Änderung des Dampfdrucks
einer Substanz in einem Mehrkomponentensystem in Abhängigkeit der
Zusammensetzung, also z.B. bei Wasser- oder Säurezusatz, verständlich machen
lässt.
3.2.2 Das Chemische Potential in offenen Systemen
Eine wesentliche Größe zur Charakterisierung des Dampfdruckes einer Sub-
stanz ist ihre Verdampfungsenthalpie ΔHverd. Nach der TROUTONschen Regel
ist die molare Verdampfungsenthalpie näherungsweise proportional dem Siedepunkt
Ts der Substanz.
- 25 -
Δ ,
HVerd
m
≈
T
s
konstant
(Gl. 5)
Eine Substanz A mit einer niedrigen Siedetemperatur besitzt demnach eine
niedrigere Verdampfungsenthalpie als eine Substanz B mit einer höheren Siedetemperatur.
Die Verdampfungsenthalpie H ist eine extensive physiko-chemische Größe
und als solche wie die GIBBsche Freie Enthalpie G von der Zusammensetzung
des betrachteten Systems abhängig. Extensive Größen sind im Gegensatz
zu intensiven Größen vom Umfang der Probe (System) abhängig. G ist
damit nicht nur eine Funktion von p und T, sondern auch von den Komponenten
ni. In offenen Systemen erhält man für allgemeine Änderungen dG:
G
G
G
G
dG
dp dT dn1
.... dnj
p
T p,
n1,
n2,...
n1
nj
⎟ ⎛∂
⎞ ⎛ ∂ ⎞ ⎛ ∂ ⎞
⎛ ∂ ⎞
= ⎜
⎟ + ⎜ ⎟ +
⎟
⎜
+ + ⎜ (GL. 6)
⎝ ∂ ⎠ ⎝ ∂ ⎠ ⎝ ∂ ⎠
⎝ ∂ ⎠
T,
n1,
n2,...
p,
T,
n2,...
p,
T,
ni,...
Der Anteil einer Komponente i eines Systems an solchen extensiven Größen
wird auch als chemisches Potential µi definiert:
⎛ ∂G
⎞
μ ⎟
i = ⎜
n ⎟
(Gl. 7)
⎝ ∂ i ⎠
p,
T,
n j ...
Setzt man Gleichung 7 in Gleichung 6 ein, so erhält man bei konstantem
Druck p und Temperatur T:
dG = μ dn + μ dn + μ dn + ....
(Gl. 8)
1
1
2
2
3
3

Theoretischer Teil: Zum Phasenübergang flüssig - gasförmig
Da die GIBBsche Freie Enthalpie G eine Funktion von H ist, kann analog definiert
werden:
⎛ ∂H
⎞
μ i =
⎜
n ⎟
(Gl. 9)
⎝ ∂ i ⎠
- 26 -
p,
S,
nj,...
Diese Überlegungen zeigen, dass sich Zustandsgrößen wie G oder H in offenen
Systemen bei der Änderung der Zusammensetzung zwangsläufig ändern
müssen. Da die chemischen Potentiale µ zwischen zwei sich im Gleichgewicht
befindenden Systemen gleich sind, muss eine Änderung der Zusammensetzung
in einem System zu einer Änderung des chemischen Potentials und damit
zu einem Ungleichgewicht führen.
Von welcher Qualität die Änderungen sind, lässt sich dagegen theoretisch nur
schwer vorhersagen, da das chemische Potential sowohl von der Substanz
als auch von dem System abhängig ist. Besonders deutlich wird diese Abhängigkeit
bei nicht idealen, realen Systemen. So kann der Zusatz ionischer Verbindungen
zu Wasser zu einer Siedepunktserhöhung des Wassers führen
(Dampfdruck des Wassers wird herabgesetzt). Die Löslichkeit von nicht ionogenen
Gasen nimmt aber aufgrund von Störungen der Hydratisierung gleichzeitig
ab und der Dampfdruck dieser Verbindungen steigt (vgl. Aussalzeffekt,
ATKINS, 1990, S. 216).
Der Dampfdruck über der Mischung zweier chemisch unterschiedlicher Verbindungen
kann sowohl größer als die Summen der einzelnen Partialdrücke
sein (z.B. in einem Gemisch aus Aceton und Schwefelkohlenstoff) als auch
kleiner (Prinzip der Wasserdampfdestillation). Die eigentliche Qualität der Verschiebung
des Gleichgewichts ist also im hohen Maße von der chemischen
Natur der an der Änderung der Zusammensetzung beteiligten Substanzen
abhängig.
Um die beobachteten Geruchsverbesserungen bei P bei Wasserzusatz und
vielleicht auch die durch die Lagerzeit bedingten zu verstehen, sind weiterreichende
Erkenntnisse über die Zusammensetzung von P notwendig. Vorhersagen
und Einschränkungen des vorliegenden Problem auf bestimmte Stoffklassen
sind aus diesen theoretischen Überlegungen noch nicht abzuleiten.
3.3 Erkenntnisse über die stoffliche Zusammensetzung und
sensorische Aspekte der Inhaltsstoffe von P
P stellt ein wässrig-alkoholisches Destillat aus einer Reihe verschiedener
ätherischer Öldrogen dar. Aufgrund des Herstellungsverfahrens von P werden
aus den eingesetzten Drogen vor allem die ätherischen Öle gewonnen.
Veränderungen der
Zusammensetzung
der flüssigen Phase
führen zwangsläufig
auch zu Veränderungen
in der Gasphase
Ätherische Öle

Theoretischer Teil: Zur stofflichen Zusammensetzung von P
Sensorische Aspekte
offizinaler, ätherischer
Öle sind selten
Gegenstand ihrer
Charakterisierung
Sensorische Aspekte
ätherischer Öldrogen
basieren meist auf
der Charakterisierung
unpolarer Extrakte
In der Medizin und der Pharmazie zählen zu den ätherischen Ölen flüchtige,
stark riechende Stoffgemische von meist flüssiger, ölartiger, selten fester Konsistenz.
Sie sind in unpolaren Lösemitteln wie Alkanen, chlorierten Kohlenwasserstoffen
oder Alkoholen gut, in Wasser nur schlecht löslich
(STEINEGGER und HÄNSEL, 1992, S. 262). Die hohe Flüchtigkeit der „ätherischen“
Öle stellt sich im Gegensatz zu den „fetten“ Ölen dadurch dar, dass
sie innerhalb von 24 Stunden nach Auftragen auf ein Filterpapier, ohne einen
durchscheinenden oder fettartigen Fleck zu hinterlassen, verdunsten (Anforderung
Europäisches Arzneibuch 1997, Prüfmethode 2.8.7).
Aus chemischer Sicht sind ätherische Öle Gemische aus leichtflüchtigen
Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Estern, Lactonen,
Schwefel- und/oder Stickstoffverbindungen. 1995 umfasste die Gruppe etwa
8000 Verbindungen. (RÖMPP LEXIKON CHEMIE, 1995, S. 1248, TÄUFEL,
1993, S. 135).
Die natürlichen ätherischen Öle sind überwiegend Substanzgemische mit einer
relativ kleinen Zahl von verschiedenen Majorkomponenten und bestehen
häufig nur aus 5 bis 20, seltener aus 50 Einzelsubstanzen (RÖMPP LEXIKON
LEBENSMITTELCHEMIE, 1995, S. 257; STEINEGGER und HÄNSEL, 1992,
S. 262). Die Untersuchung der Zusammensetzung und die Charakterisierung
des ätherischen Öls von Arzneipflanzen beschränkt sich daher zumeist auf
diese Majorkomponenten. (vgl. z.B. Hagers Handbuch der Pharmazeutischen
Praxis, 1995, WICHTL, Teedrogen, 1989)
Sensorische Aspekte zur Charakterisierung der ätherischen Öldrogen bzw.
der aus ihnen ableitbaren arzneilichen Formulierungen sind in der Fachliteratur
nur dann zu erwarten, wenn sie charakteristisch für die Qualität, arteigen,
typisch und damit im Allgemeinen positiv bewertet werden. Die Untersuchungen
folgen aber üblicherweise nicht aromachemischen Aspekten. Bei der Erforschung
von offizinalen Öldrogen steht meist die Zusammensetzung der
ätherischen Öle im Zentrum des Interesses, gelegentlich mit der Maßgabe der
Korrelation therapeutischer Wirksamkeit bzw. der Stabilitätsuntersuchung. Bei
diesen Stabilitätsuntersuchungen werden jedoch meistens qualitätsabbauende
Prozesse verfolgt, die im Allgemeinen wenn überhaupt mit sensorischen
Qualitätseinbußen einhergehen. Im vorliegenden Fall sind aber qualitätsverbessernde
Veränderungen aufzuklären. Selbst die chemische Charakterisierung
von Heilkräutern, die den Gewürzpflanzen zuordenbar sind, erfolgt üblicherweise
unter der Fragestellung der Identifizierung der, das typische, bevorzugte
Aroma, prägenden Verbindungen bzw. ausschließlich der Aufklärung
der stofflichen Zusammensetzung ohne Berücksichtigung sensorischer Relevanzen.
Hinzu kommt, dass bei der Charakterisierung der Inhaltsstoffe ätherischer Öle
bzw. der Öldrogen meist Extrakte mit unpolaren Lösemitteln gewonnen werden.
Auch bei destillativen Anreicherungsverfahren (nach dem Europäischen
Arzneibuch oder mit der KARLSRUHER APPARATUR) werden unpolare Lö-
- 27 -

Theoretischer Teil: Zur stofflichen Zusammensetzung von P
semittel wie Xylol oder n-Pentan angewendet (DORNER, 1988, S. 93-106).
Selbst wenn die Aufklärung sensorischer Aspekte bei den Untersuchungen
pharmazeutisch relevanter Heilkräuter und ihrer ätherischen Öle von Interesse
wäre, wäre dieser Tatbestand dafür verantwortlich, dass die im vorliegenden
Fall zur Frage stehenden Geruchsstoffe möglicherweise nicht miterfasst würden
(vgl. Beschreibung des Einfluss des Wassers, S. 17 ff.).
Andere, für die Aromastoffchemie interessante Angaben, über mögliche Vorstufen
von Aromastoffen wie z.B. den Proteingehalt oder die Zusammensetzung
der Kohlenhydratfraktion der entsprechenden Pflanzenteile oder allgemein
über sensorische Eigenschaften einzelner Inhaltsstoffe der eingesetzten
Drogen, sind so gut wie nicht veröffentlicht. Nur bei bekanntermaßen auch küchentechnisch
verwendeten Kräutern und Gewürzen lassen sich vereinzelt
Anhaltspunkte für das Zustandekommen des Aromas finden (STEINEGGER
und HÄNSEL, 1988, Seite 313; FARRELL, 1985, Part II).
Das Auftreten artfremder, unerwünschter Gerüche bei pflanzlichen Arzneizubereitungen
ist zwar bekannt, ihre Herkunft oder ihr Ursprung aber so gut wie
nicht erforscht (STEINEGGER und HÄNSEL , 1992, S. 259).
Aus Sicht der Medizin ist die phytotherapeutische Heilmittelgruppe inhomogen,
die Wirkung von Arzneipflanzen oder deren offizinalen Zubereitungen
bekanntermaßen selten einer definierten Substanz bzw. –gruppe zuzuschreiben.
So kann die Gesamtheit der Inhaltsstoffe einer Heilpflanze, die die
Gruppe der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe mit einschließt, Wirkungen zeigen,
die mit Wirkstoffpräparaten definierter chemischer Konstitution nicht zu
erzielen sind (HÄNSEL, 1991, S. 6; SCHADEWALDT, 1977, S. 15; VON
KRUEDENER, 1993, S. 14). Analog zur Vielfalt der oft nur unzureichend verstandenen
medizinisch-physiologischen Wirkungen von Phytopharmaka können
die Ursachen der hier zu untersuchenden olfaktorisch-physiologischen
Wirkungen unterschiedlichster chemischer Natur sein. Eine problembezogene
Eingrenzung der Inhaltsstoffe von P aufgrund der bekannten Literaturdaten
der Zusammensetzung ist damit nicht möglich.
So kann vorab nur ein unzureichender Überblick über die theoretischen Inhaltsstoffe
von P und deren olfaktorische Relevanz gewonnen werden. Zwar
kann die Gegenwart geruchsaktiver Substanzen innerhalb der Gruppe der
ätherischen Öle als gesichert gelten, über die genaue chemische Zusammensetzung
des Untersuchungsmaterials liegen aber nur wenige Daten vor. Die
einzige Veröffentlichung über die Inhaltstoffe von P stammt von WAGNER und
SPRINKMEYER (1973, S. 749). Sie haben 1973 mittels DC, Kapillar-GC, Infrarot-
und Massenspektroskopie ca. 100 einzelne Terpenverbindungen nachgewiesen
und 16 von ihnen identifiziert:
- 28 -
Angaben zu
aromarelevanten
Pflanzeninhaltsstoffen
bei Heilpflanzen sind
kaum vorhanden
Phytopharmaka sind
komplexe Systeme
Stand der
Erkenntnisse zu
Inhaltsstoffen von P

Theoretischer Teil: Fehlgeruchsstoffe in Lebensmitteln
Fehlgerüche bei
Lebensmitteln sind
häufig substanziell
bedingt
Terpenoide Verbindungen in P
α-Pinen Limonen Linalool Eugenol
β-Pinen Caryophyllen Terpinen-4-ol Eugenolacetat
Camphen Zingiberen α-Terpineol Zimtaldehyd
Myrcen p-Cymol Cineol Citral
Für das zu untersuchende Phytopharmakon sind bisher keine instrumentellanalytischen
/ sensorischen Daten erhoben bzw. veröffentlicht worden, die zur
Klärung des temporären Auftretens des beschriebenen olfaktorischen Fehleindrucks
hätten beitragen können. Die in der Arbeit zu untersuchenden „Vorstufen“
der konfektionierten Fertigware von P, die alleine das olfaktorisch abweichende
Merkmal tragen, waren bisher nicht Gegenstand chemisch-analytischer
bzw. sensorischer Untersuchungen.
3.4 Fehlgeruchsstoffe in Lebensmitteln
Das Auftreten artfremder Gerüche bei Lebensmitteln ist nichts Ungewöhnliches
und die Ursachen hierfür sind so vielfältig wie die daran beteiligten Verbindungen.
Obwohl nicht sicher ist, dass das bei P zu untersuchende, unangenehme
Geruchsphänomen durch substanzielle Fehlgeruchsstoffe verursacht
wird, könnte die Betrachtung von ähnlichen Fehlgerüchen bei Lebensmitteln
helfen, mögliche Ursachen bzw. vergleichbar ablaufende Entwicklungsprozesse
aufzuzeigen.
Verantwortlich für das Auftreten von Fehlgerüchen können bei der Erzeugung
pflanzlicher Lebensmittel Umweltverschmutzungen und Pestizideinsatz
(BEMELMANS und TEN NOEVER DE BRAUW, 1975, S. 85), bei der Lagerung
mikrobieller Verderb oder Reaktionen von Inhaltsstoffen (Oxidation,
nichtenzymatische Bräunung), der Übergang von Aromastoffen aus oder in
Packstoffe oder bei der Lebensmittelverarbeitung thermische Behandlungen
oder Fermentationsreaktionen sein (MOLNÁR und NEUMANN, 1991, S. 77).
BELITZ und GROSCH (1992, S. 304) weisen darauf hin, dass viele Fehlgerüche
auf substanzielle „character impact compounds" zurückgeführt werden
können, da ihr "fälschliches" Auftreten in Konzentrationen über der Geruchsschwelle
zwangsläufig zu artfremden Gerüchen führen muss. Beispiele für
derartige Verbindungen sind Schwefelwasserstoff (typischer Geruch nach
faulen Eiern, Eiweißabbauprodukt, Verderbnisanzeiger von proteinreichen Lebensmitteln),
Geosmin (erdiger Geruch, im Erdreich ubiquitär vorkommender
Metabolit von Streptomyces-Arten, Kontaminante von vielen Rhizomen), 2-
Methylisoborneol (muffig, erdig, mikrobieller Metabolit) oder 3-Methylindol
(faekalischer Geruch, Eiweißabbauprodukt, Verwesungsindikator). Neben diesen
CICs, die auch in alkoholischen Getränken wie Bier oder Wein als Ursa-
- 29 -

Theoretischer Teil: Fehlgeruchsstoffe in Lebensmitteln
che für Fehlgerüche nachgewiesen worden sind (vgl. CANTAGREL und
VIDAL, 1989, S. 141; NYKÄNEN und SUOMALAINEN, 1983, S. 236 ff.;
LEMPERLE, 1981, S. 129), können, dem Charakter des Fehleindrucks an P
nahekommend, auch der muffig-schimmelige Geruch von vermutlich mikrobiell
erzeugten Alkyl- und Methoxypyrazinen bei weißem und schwarzem Pfeffer
(JAGELLA und GROSCH, 1998, S. 101; MAGA, 1987, 269-284) oder die
Ausprägung von rauchig-harten Aromen durch Monoterpene wie Phellandrene,
Limonen, Sabinen und Pinene (WITTKOWSKI, 1987, S. 110) angeführt
werden.
Nach BELITZ und GROSCH (1992, S. 307) kann ein olfaktorischer Fehleindruck
an Lebensmitteln 1.) durch geruchsaktive Substanzen, die in dem Verzehrsprodukt
für gewöhnlich nicht vorkommen und somit einen artfremden
Geruch vermitteln (Fehlgeruchsstoffe, engl. Off-Flavour), 2.) durch den Verlust
bzw. die verzögerte Bildung von charakteristischen, produkteigenen Aromakomponenten
oder 3.) durch Veränderungen im Konzentrationsverhältnis einzelner
Aromastoffe bedingt sein.
Wie bereits in den Kapiteln 3.1 und 3.2 (S. 20 bzw. 23) dargestellt, muss damit
davon ausgegangen werden, dass die geruchlichen Verbesserungen an P
durch eine Abnahme der Konzentration an Fehlgeruchsstoffen, durch die Bildung
von positiv empfundenen Aromakomponenten bzw. durch eine Kombination
aus beiden Prozessen bedingt sein können. Sowohl die ersten Beobachtungen
der Beinflussung des Fehleindrucks an P (vgl. Kapitel 2.3, S. 16
und 2.4, S. 17) als auch die Betrachtung der Fehlgeruchsbildung im Lebensmittelbereich
lassen substanzielle Ursachen des Phänomen wahrscheinlich
erscheinen. Da der zu untersuchende Geruchseindruck aber nur vage mit den
typischen Gerüchen oben beschriebener Off-Flavour-Substanzen assoziiert
werden kann und in der Literatur - wie bereits dargelegt - keine konkreten Angaben
zum vorliegenden sensorischen Problem zu finden sind, sind Aussagen
über potentiellen Fehlgeruchsstoffe bzw. Spekulationen über mögliche Ursachen
weder angezeigt noch möglich.
3.4.1 Faktoren der Entstehung von Fehlgerüchen
Analog zu pflanzlichen Lebensmitteln können für das vorliegende Produkt P
eine Vielzahl von äußeren Faktoren und Prozessen benannt werden, die die
Entstehung von möglichen Fehlgeruchssubstanzen beeinflussen können.
Als potentielle Quellen von Fehlgeruchsstoffen in phytotherapeutischen Arzneizubereitungen
müssen zunächst alle natürlich in den eingesetzten Pflanzen
vorkommenden Verbindungen angesehen werden, die flüchtig sind oder Vorstufen
flüchtiger Verbindungen darstellen und die durch das Herstellungsverfahren
in das Arzneimittel gelangen können. Diese Grundzusammensetzung
kann nun beeinflusst bzw. verändert werden während
- 30 -

Theoretischer Teil: Aromabildung in alkoholischen Getränken
Untersuchung der
Aromaveränderungen
sind auf den
Herstellungsprozess
und die Lagerung zu
konzentrieren
1. des Wachstums der Arzneipflanze durch besondere Boden- oder klimatische
Verhältnisse, Umwelteinflüsse, Einsatz von Düngemitteln oder
Pflanzenschutzmitteln,
2. der Ernte und Einlagerung durch die Wahl des Erntezeitpunktes, durch
chemische oder mikrobiologische Prozesse, Trocknungsbedingungen,
oder den Zerkleinerungsgrad,
3. der Lagerung der getrockneten Drogen durch Lagerdauer, Temperatur,
Luftfeuchte, Licht oder Packmittel,
4. der Destillation durch thermisch bedingte chemische Reaktionen, physikalische
Prozesse, Einflüsse von Drogenkomponenten auf das Feisetzungsverhalten
anderer Pflanzeninhaltsstoffe oder
5. der Produktlagerzeit durch physikalische oder chemische Prozesse,
Umwälzungen, Filtrationen.
Da bei der Überprüfung der Qualität der eingesetzten Drogen keine sensorische
Anzeichen auftraten, die mit dem Fehlgeruch von P hätten in Einklang
gebracht werden können und da das durch Wasserdampfdestillation gewonnene,
ätherische Gesamtöl aus den Drogen den Fehlgeruch nicht trägt (vgl.
Kapitel 2.1, S. 15), können die interessierenden Aromaveränderungen nur
durch Vorgänge während der Destillation (Punkt 4) bzw. während der Reifezeit
(Punkt 5) bedingt sein.
Gerade Punkt 5 erlaubt es, zu Lebensmitteln, die ihr Aroma erst während einer
Reifung entfalten, Parallelen zu ziehen. Erkenntnisse über Reifungsprozesse
alkoholischer Getränke werden daher im Folgenden betrachtet.
3.4.2 Aromabildung in alkoholischen Getränken
Die Aromastoffchemie während der Herstellung, des Ausbaus und der Reifung
alkoholischer Getränke wie Bier, Wein oder Spirituosen ist Gegenstand zahlreicher
Publikationen. Auch über Fehlaromen in diesen Getränken ist publiziert
worden (z.B. RAPP et al. 1992, S. 485ff.; HOFFMANN et al., 1998;
LINSKENSEN und JACKSON, 1988; NYKÄNEN, 1986, S. 84–96; NYKÄNEN
und SUOMALINEN, 1983; LEMPERLE, 1981, S. 129-132). Dabei wird allerdings
ein Großteil der aroma- und fehlaromabildenden Prozesse auf fermentative
Reaktionen zurückgeführt (SUOMALAINEN und LETHONEN, 1980, S.
49).
Fermentative Prozesse sind aber bei P aufgrund des Herstellungsverfahrens
und des sehr hohen Ethanolgehalts von über 70 % nachweislich auszuschließen.
Ebenso findet kein Aromaausbau z.B. durch Fasslagerung statt. Chemische
Veränderungen, die wie Oxidations- und/oder Veresterungsreaktionen
bekanntermaßen an der Bukettbildung von Wein während der Reifung eine
- 31 -

Theoretischer Teil: Aromabildung in alkoholischen Getränken
Rolle spielen, sind dagegen bei P durchaus denkbar, ihre Aromarelevanz
muss aber erst noch untersucht werden.
Eine weitere Hürde beim Vergleich von P mit alkoholischen Getränken stellt
die Tatsache dar, dass der Fehleindruck bei der Verdünnung von P auf in der
Getränkeindustrie gängige Alkoholkonzentrationen von im Allgemeinen unter
50 Vol% gar nicht auffällig ist.
Da das Wasserdampfdestillat aus den eingesetzten Drogen keinen Fehlgeruch
trägt, können auch Erkenntnisse über Fehlgeruchsstoffe in Spirituosen,
die mit Gewürzessenzen aromatisiert sind, nur mit Vorbehalt auf die vorliegende
Arbeit übertragen werden.
Daher sind Erkenntnisse der Aromabildung in alkoholischen Getränken auf die
vorliegende Situation nur eingeschränkt übertragbar, da beim zu untersuchenden
Phytopharmakon viele Grundvoraussetzungen (wie Art und Einsatz
der Rohstoffe, Herstellungsverfahren, resultierende Alkoholkonzentration, Lagerungsbedingungen)
fehlen, die die Aromabildung in den erwähnten Lebensmitteln
beeinflussen.
Obgleich eine stoffliche Korrelation bzw. Übertragung der Kenntnisse aus der
Getränkeherstellung aufgrund der geringen Vergleichbarkeit nicht angezeigt
ist, bleibt doch die generelle Übereinstimmung mit dem vorliegenden Problem,
dass es sich bei den zu alkoholischen Getränken publizierten aromarelevanten
Sachverhalten meist auch um geruchsverbessernde Prozesse handelt.
Aus diesem Grunde werden Erkenntnisse über önologische Verfahren der
Brau- und Getränkeindustrie, die mögliche Einflussnahmen auf das vorliegende
Problem aufzeigen, mit herangezogen.
3.4.3 Reifungstechniken bei alkoholischen Getränken
Der Wunsch, die Reifung alkoholischer Getränke zu beschleunigen, hatte
vielfältige Entwicklungen zur Folge. So hat es an Versuchen, die mit oft beträchtlichen
Material- und Zinsverlusten verbundene Fasslagerung von Spirituosen
durch Maßnahmen einer „künstlichen Reifung“ zu beschleunigen oder
gar zu ersetzen, nie gefehlt (WÜSTENFELD und HAESELER, 1964, S. 365).
Folgende Verfahren von Alterungstechniken lassen sich hierbei anführen:
3.4.3.1 Alterungsverfahren durch Wärmeeinwirkung
Der Erhitzung von alkoholischen Getränken in Druckbehältern auf Temperaturen
über ihren Siedepunkt liegt der Gedanke zugrunde, dass die bei gewöhnlicher
Temperatur langsam verlaufenden Prozesse der Bukettbildung beschleunigt
werden. Zudem wird davon ausgegangen, dass bei geeigneter
- 32 -
Der Vergleich von P
mit alkoholischen
Getränken ist
schwierig

Theoretischer Teil: Reifungstechniken bei alkoholischen Getränken
Prozessführung Branntweine von leichtest flüchtigen, „unreinen“ Nebenbestandteilen
befreit werden können (WÜSTENFELD und HAESELER, 1964, S.
366).
3.4.3.2 Alterungsverfahren durch Oxidationsmittel und durch Bewegung
Bei Alterungsverfahren dieser Art liegen neben den oxidativen Einflüssen von
in das Reifungsgut eingeleitetem Sauerstoff oder Ozon, deren Wirkung nur
schlecht spezifischen, definierten Stoffklassen zugeordnet werden können,
wiederum Prozesse vor, die bei Vergrößerung der Produktoberfläche durch
starke Bewegung bis hin zur Zerstäubung zu erhöhten Übergangsraten leichtest
flüchtiger, u.U. sensorisch störender Verbindungen in die Gasphase führen.
3.4.3.3 Alterungsverfahren durch Ultraschall
Die Anwendung von Ultraschallwellen kann zum einen im Produkt zu einer
Temperaturerhöhung, zum anderen zu einer Stabilisierung von Flüssigkeit-
Gas-Gemischen führen. Letzteres kann sowohl die Löslichkeit von eingeleiteten
Gasen durch eine „Zerstäubung“ der Gasperlen temporär verbessern und
so z.B. die oxidative Wirkung oben beschriebener Zusätze erhöhen als auch
das Ausgasen leichtest flüchtiger Verbindungen begünstigen.
Da die Dosierung von Ultraschallwellen, die eine oft drastische Wirkung auf
das Gesamtaroma besitzen, schwer fällt, hat sich dieses eigentlich potente
Reifungsverfahren nicht etablieren können (WÜSTENFELD und HAESELER,
1964, S. 369).
3.4.3.4 Alterungsverfahren durch Einfluss von Chemikalien und Kataly-
satoren
Nach WÜSTENFELD und HAESELER (1964, S.370) sind unter dem Begriff
„Chemikalien“ Substanzen zu verstehen, die eine Reifung durch Sauerstoffabspaltung
bzw. aufgrund ihres oxidativen Potentials beschleunigen können. Es
werden Verbindungen wie Mangan-, Barium- oder Wasserstoffperoxid, aber
auch Permanganatsalze und Schwefelsäure aufgeführt.
Des Weiteren werden Metallpulver und –späne (Aluminium, Nickel, Blei) bzw.
Metalloxide (Eisen, Kupfer, Blei) zur Beschleunigung der Reifung von Spirituosen
oder des eingesetzten Prima Sprits vorgeschlagen. Silberkatalysatoren
(„Oxy-Esterator“ ® ) führen nachweislich zu einer leichten Erhöhung des
Esteranteils und zu einer geringen Abnahme des Säurewertes, was sich positiv
auf den Gesamteindruck des Produktes auswirkt. (FREY, 1934, S. 419;
KATADYN GmbH, 1979, S. 82-83).
- 33 -

Theoretischer Teil: Zusammenfassung der Erkenntnisse
3.5 Zusammenfassung der Kenntnisse über Aromaveränderungen
in P
Über das zu untersuchende Phänomen der Geruchsveränderung von P sind
vor dieser Arbeit keine Untersuchungen durchgeführt worden, die zur Eingrenzung
oder gar Klärung der Fragestellung hätten herangezogen werden
können. Da zudem keine Aussagen in der einschlägigen Fachliteratur über
aromarelevante Aspekte der im vorliegenden Fall beteiligten Arzneipflanzen
und Heilkräutern vorliegen, ist es im Vorfeld nicht möglich, konkrete Ansatzpunkte
und mögliche Erklärungen für die Ursachen des Zustandekommens
der beiden olfaktorischen Geruchszustände und der Veränderungen während
der Lagerzeit zu finden. Analogieschlüsse zu Lebensmitteln im Allgemeinen
und alkoholischen Getränken im Speziellen sind nur eingeschränkt möglich.
Wie im Kapitel 3.2 (S. 23) erläutert, muss davon ausgegangen werden, dass
die geruchlichen Verbesserungen an P durch eine Abnahme der Konzentration
an Fehlgeruchsstoffen, durch die Bildung von positiv empfundenen Aromakomponenten
bzw. durch eine Kombination aus beiden Prozessen bedingt
sein können. Beobachtungen bei der Wahrnehmung und der Beeinflussung
ähnlich gelagerter Fälle im Lebensmittelbereich lassen Vermutungen zu, dass
der anfängliche Geruchszustand durch leichtest flüchtige Fehlgeruchssubstanzen
bedingt sein kann.
Da der Geruchseindruck im verdünnten Zustand bei jungen wie gelagerten
Proben gleich ist, muss eine Gehaltszunahme von positiv bewerteten Geruchsstoffen
als Grund für die Geruchsverbesserung als eher unwahrscheinlich
angesehen werden. Hierfür spricht auch der bereits frühzeitig erkannte
Einfluss von Aktivkohle auf den Fehlgeruch.
Die Geruchsverbesserung nach Wasserzusatz wäre z.B. somit durch die
Verminderung der Übergangsraten relativ polarer Verbindungen in den
Dampfraum über P erklärbar (vgl. auch „Fugazität“ bei realen Gasen, ATKINS,
1990, S. 134; BRDICKA, 1985, S. 433).
Die offenbar relativ hohe Polarität muss aber zunächst im Widerspruch zu der
beobachteten hohen Flüchtigkeit gesehen werden. Die Geruchsverbesserung
ließe sich nämlich auch mit der Verschiebung des Verteilungsgleichgewichts
von unpolaren, olfaktorisch positiv empfundenen, ätherischen Ölkomponenten
in den Gasraum über P deuten (ZIEGLER und ZIEGLER, 1998, S. 402-406).
Zu Beginn der Untersuchungen können daher sowohl eine Beteiligung aromabildender
Prozesse als auch eine Kombination aus sinkenden wie steigenden
Gehalten an Geruchsstoffen als Ursache des zu untersuchenden Phänomens
nicht ausgeschlossen werden.
- 34 -
Mögliche Ursachen
der Aromaveränderungen
an P sind
schwer eingrenzbar
Hinweise für die
Gegenwart von
Fehlgeruchsstoffen
Aromabildene Prozesse
können nicht ausgeschlossen
werden

Theoretischer Teil: Zusammenfassung der Erkenntnisse
Letztendlich können
die Ursachen der
Veränderungen sehr
vielfältig sein
Alle Prozesse, die geruchsverbessernden, aromabildenden Veränderungen
zuzuordnen sind, können einschränkend „nur“ aus der Gruppe der Substanzen
generiert werden, die durch die Destillation in das Untersuchungsmaterial
P gelangen. Diese Veränderungen sind aber maßgeblich für die Bewertung
der Stabilität des Produktes von Bedeutung. Aus diesem Grund muss allen
Hinweisen nachgegangen werden, die "anabolen", aromaverbessernden Prozessen
zugeordnet werden können.
Die nicht einheitliche Wirkcharakteristik von Phytopharmaka ist eine Funktion
ihrer komplexen Zusammensetzung. Da die Anzahl an potentiellen Aromaverbindungen
im eingesetzten Drogenmaterial noch größer ist als in P selbst,
können Aussagen über mögliche stoffliche Ursachen des Geruchsphänomens
nur spekulativer Art sein. Eingrenzend kann lediglich vermutet werden, dass
die geruchlichen Veränderungen durch chemische und/oder physikalische
Prozesse verursacht werden müssen. So könnten z.B. Oxidationen, Hydratisierungen
von ungesättigten Bindungen, Cyclisierungsreaktionen, Hydrolysen
oder Veresterungen, wie sie beispielsweise CLARK und CHAMBLEE (1992,
S. 229-285) oder OHLOFF (1990) beschreiben, bzw. adsorptive Effekte oder
das bloße Ausgasen flüchtiger Verbindungen maßgeblich an den beobachteten,
olfaktorischen Veränderungen beteiligt sein.
Die Fragestellung dieser Arbeit erfordert daher eine umfassende experimentelle
Analyse der chemischen Inhaltsstoffe des Destillats sowie eine Bewertung
der ablaufenden Veränderungen vor dem Hintergrund ihrer sensorischen
Bedeutung.
- 35 -

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
3.6 Analytik von Geruchsstoffen
Um die in P ablaufenden olfaktorischen Veränderungen auf stoffliche Prozesse
zurückführen zu können, muss neben den instrumentell-analytischen
Daten vor allem die sensorische Relevanz der einzelnen, flüchtigen Stoffe
untersucht werden. Obgleich in den letzten Jahren die Entwicklung von Gassensoren,
sogenannten "künstlichen Nasen", große Fortschritte gemacht hat
(SCHEPPER und DANIELS, 1997, S. 245-255; KELLER und MEYER, 1997;
KEDING und HÖGER, 1996, PHARMAZEUTISCHE INDUSTRIE, 1997,
S. 779; HORNER, 1998, S. 538-542; KUMPMANN, 1998, S. 267-273), können
diese Systeme bisher nur mehr oder weniger detaillierte Analysenprofile
von Gasgemischen aufzeichnen (vgl. BRUHN, 1990, 213 ff.). Hedonische Informationen,
also subjektive Wertungen von Geruchseindrücken im Sinne von
„gut“ oder „schlecht“ (Beliebtheitsprüfungen), wie sie das Verfahren der Gaschromatographie-Olfaktometrie
(GCO, vgl. Kapitel 3.6.1, S. 36) liefern kann,
können solche Geräte z.Zt. nur sehr bedingt erzeugen. Rein instrumentelle
Untersuchungen, die stoffliche Veränderungen belegen, zeigen nur notwendige
Randbedingungen der eigentlich für die Aromaveränderung verantwortlichen
Konzentrationsverschiebungen auf. Da aber die Unterschiede zwischen
einem angenehmen und einem unangenehmen Geruchszustand aufgedeckt
werden sollen, ist es unumgänglich, den olfaktorischen Charakter der geruchsaktiven
Komponenten in P bewerten zu können. Nur die Kenntnis der
Geruchsaktivität und –charakteristik der einzelnen Verbindungen in P kann zur
Lösung der gestellten Aufgabe beitragen. Die Analysentechnik der Wahl zur
Klärung dieser Frage, welche Substanzen an der Ausprägung eines Aromas
beteiligt sind, stellt daher die Kombinationstechnik GCO dar, die zu den effektivsten
Analysenmethoden auf dem Gebiet der Untersuchung spezieller Fragestellungen
der Aromastoffchemie zählt (vgl. MATSUI et al., 1998, S. 51 ff.;
GUTH, 1997, S. 3022, 3024; KERSCHER und GROSCH, 1997, S. 3-6;
MASANETZ et al., 1998, S. 108, GUTH und GROSCH, 1993, S. 173).
3.6.1 Gaschromatographie-Olfaktometrie (GCO)
Bei der GCO, auch „Sniffing-Analyse“ genannt, wird die große Trennleistung
der hochauflösenden Kapillargaschromatographie mit der menschlichen Nase
als analytischer Detektor kombiniert (Abb 3-3).
- 36 -
„Künstliche Nasen“
GCO

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
Abb. 3-3:
Schematische
Darstellung einer
Sniffinganalyse
Aromagramme
mikro- und makroolfaktore
Merkmale
Systemsynchronie
und Marker-
Substanzen
Injektor
Nase
Sniffingport
FID
Die aus den GCO-Untersuchungen resultierenden Geruchsassoziationen werden
in sogenannten „Aromagrammen“ oder „Olfaktogrammen“ (RÖMPP
LEBENSMITTELLEXIKON, 1995, S. 72; SCHIEBERLE et al., 1990, S. 193;
ULRICH, 1999) über die Zeit aufgetragen. Aromagramme weisen aus, ob und
wie eine von der analytischen Trennsäule eluierte Substanz geruchlich wahrgenommen
wird. Die dabei auftretenden Geruchsassoziationen werden im
Folgenden auch als "mikro-olfaktorische Merkmale" bezeichnet. Diese sind
von den „makro-olfaktorischen Geruchsmerkmalen" zu unterscheiden, die die
Gesamtheit der Geruchswahrnehmungen von P während einer Verkostung
beschreiben.
Zweckmäßigerweise werden die wahrgenommenen Geruchsassoziationen auf
ein simultan aufgezeichnetes Chromatogramm übertragen. Meist handelt es
sich hierbei um ein konventionelles, im vorliegenden Fall mit einem Flammionisationsdetektor
(FID) aufgezeichnetes Chromatogramm. Dabei kann die
Beobachtung gemacht werden, dass aufgrund der unterschiedlichen Sensitivität
der beiden „Detektorsysteme“ z.B. ein Geruch am Sniffingport wahrgenommen
wird, ohne dass ein FID ein Signal erzeugt. Umgekehrt können Majorkomponenten
im Chromatogramm für die menschliche Nase nicht wahrnehmbar
sein.
Zur Prüfung der Synchronie beider Detektorsysteme sind Substanzen besonders
geeignet, deren Geruch im Aromagramm und deren Auftreten im Chromatogramm
eindeutig erkannt werden kann. Die Verteilung solcher „Marker-
Substanzen" über weite Teile des Retentionsbereiches ist anzustreben, um
die einwandfreie Funktionalität des Sniffing-Ports zu gewährleisten.
Zur orientierenden Identifizierung der geruchlich aktiven Substanzen dienen
Massenspektren, die von den Untersuchungsmustern mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie
(GC/MS) aufgenommen werden.
- 37 -
Aromagramm
Chromatogramm

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
Die Spezifität der den Geruchswahrnehmungen zugeordneten Massenspektren
gibt in Verbindung mit Spektrenbibliotheken erste Hinweise auf die Identität
der geruchlich interessanten Verbindungen.
Eine simultan arbeitende GCO-MS-Verbindung ist wegen des am Sniffing-Port
herrschenden Luftdrucks und dem Hochvakuum in der Ionenquelle des Massenspektrometers
aus drucktechnischen Gründen nicht möglich. Um die Ergebnisse
der Sniffing-Analyse den Massenspektren sicher zuzuordnen, sind
FID-Chromatogramme daher üblicherweise unerlässlich.
Der Vergleich der Retentionszeit, des Massenspektrums und des Geruchs mit
einer Referenzsubstanz führt letztendlich zu einer eindeutigen Identifizierung
der im Aromagramm ausgewiesenen Aromakomponenten.
3.6.2 Hinreichende Bedingungen der Identifizierung von Geruchsstoffen
mittels GCO
Um die GCO-Technik erfolgreich anwenden zu können, müssen zwei Voraussetzungen
erfüllt sein:
1. Die für das zu untersuchende Phänomen verantwortlichen Substanzen
müssen bei der GCO-Untersuchung über der Geruchsschwelle für den
Menschen liegen
und
2. der bei der GCO registrierte Geruch muss dem gesuchten Geruchseindruck
zuordenbar sein.
Die erste Voraussetzung kann theoretisch beeinflusst werden. So können verschiedene
Anreicherungstechniken wie z.B. flüssig-flüssig Extraktionen, Destillationen
oder Purge-and-Trap-Techniken angewendet werden, um zu gewährleisten,
dass die Konzentration der geruchsaktiven Substanz(en) am
Sniffing-Port über der Erkennungsschwelle liegt.
Allerdings müssen bei der Untersuchung der vorliegenden Geruchsprofile die
Kriterien für eine fehlerfreie Isolierung und Anreicherung von Aromakomponenten
ganz besonders beachtet werden. Nur wenn der unangenehme oder
der angenehme produkttypische Geruch im Aromakonzentrat erhalten bleiben,
kann von einer Anreicherung gesprochen werden und können grobe Veränderungen
des jeweiligen Geruchsprofils ausgeschlossen werden.
Grobe Veränderungen bei Geruchsprofilen können zum einen Verschiebungen
in der Zusammensetzung der Aromakomponenten unter Ausschluss (Dis-
- 38 -
Abb. 3-4:
Hinreichende
Bedingungen der
Identifizierung von
Geruchsstoffen
mittels GCO
Anreicherungen von
Aromastoffen:
notwendig, aber
verfälschend ?

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
kriminierung) wesentlicher Aromafraktionen, zum anderen Artefaktbildungen
darstellen (vgl. REINECCIUS und LIARDON, 1985, S. 130; CHIN und
LINDSAY, 1993, S. 835 ff., SPANIER et al., 1994, S. 49-62). Da Verschiebungen
in der Zusammensetzung eine Grundvoraussetzung jeder Anreicherungstechnik
und Artefaktbildungen bei keiner Konzentrierungstechnik auszuschließen
sind (vgl. PEISELER-SUTTER, 1995, S.7), müssen stets verschiedene
Anreicherunsgtechniken angewendet werden, um falsch positive oder
falsch negative Ergebnisse zu vermeiden (BELITZ und GROSCH, 1992,
S. 309).
Bei besonders flüchtigen Substanzen können heute in der Aromastoffchemie
automatisierte Strip-and-Trap- oder Closed-Loop-Stripping-Techniken angewendet
werden. Bei diesen Techniken werden vor allem die Komponenten im
Gasraum über der Probe konzentriert. Meist werden die Konzentrate direkt
nach Erzeugung der gaschromatographischen Analyse zugeführt (Thermodesorption
nach Adsorption an porösen Trägerstoffen wie Aktivkohle oder
Kunststoffpolymere [z.B. Tenax ® , Chromosorb ® u.a.] bzw. in Kühlfallen; vgl.
BURMEISTER et al., 1992, S. 56; MacLEOD und AMES, 1986, S. 393 ff.).
Aufgrund der Flüchtigkeit der interessierenden Verbindungen und der zumeist
gestellten Frage nach Aromastoffen und nicht nach Aromaprofilen wird das
Konzentrat in den seltensten Fällen „makro-sensorisch“ untersucht. Deuterierte
Isotope bekannter Aromastoffe können als interne Standardsubstanzen
hierbei zwar Verluste bei der Quantifizierung der betreffenden Aromakomponente
aufdecken (MASANETZ und GROSCH, 1998, S. 114-120;
ZEHENTBAUER und GROSCH, 1997, S. 262; SEN et al., 1991, S. 757), bei
der Charakterisierung von Geruchsprofilen können aber unbemerkt auftretende
Verluste oder Veränderungen von Aromakomponenten das Ergebnis
der GCO-Untersuchung verfälschen (z.B. FORNEY et al., 1991, S. 2258;
REINECCIUS und LIARDON, 1985, S. 130; CHIN und LINDSAY, 1993,
S.835, 836). Aus diesem Grund ist die Anreicherungstechnik bei der Untersuchung
von definierten sensorischen Merkmalen wie im vorliegenden Fall nicht
zwingend geeignet.
Zu hohe Anreicherungsraten können überdies zu Schwierigkeiten der chromatographischen
Trennung führen. Die Trennleistung des Systems muss ausreichend
sein, um an konzentrierten Aromaextrakten diskrete Geruchswahrnehmungen
zu gewährleisten.
Die Frage, ob ein Untersuchungsmaterial optimal für die GCO-Untersuchung
von Geruchsprofilen angereichert worden ist, kann also vorab nie wirklich beantwortet
werden. Wesentlicher ist, ob die GCO-Untersuchungen an einer
bestimmten Extraktstufe überhaupt Lösungen für die vorliegende Problemstellung
anbieten können. Grundsätzlich muss bei der Untersuchung von konkreten
Geruchsprofilen Anreicherungstechniken mit Vorsicht begegnet werden,
wenn der Erhalt des Charakters des Geruchsmusters nach der Konzentrierung
anzuzweifeln ist. Nur wenn das Konzentrat den sensorischen Identi-
- 39 -

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
tätsvergleich mit dem Ausgangsmuster besteht, ist eine weitere GCO- und
GC/MS-Untersuchung angezeigt und sinnvoll (NEUMANN und MOLNÁR,
1991, S. 83).
Die zweite Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung der GCO, die Zuordenbar-
und Bewertbarkeit der Geruchseindrücke, ist von der Natur der Duftstoffe
abhängig und damit nicht beeinflussbar. Zur Beantwortung der vorliegenden
Fragestellung müssen theoretisch die mikro-olfaktorischen Merkmale
potentieller Geruchsstoffe im Aromagramm den entsprechenden makro-olfaktorischen
Zuständen zugeordnet werden können, d.h. die Wahrnehmung
der mikro-olfaktorischen Merkmale muss eine Wertung und eine Einteilung in
angenehme und unangenehme Reize zulassen. Da dabei mögliche Aromavariationen
durch eine gegenseitige Beeinflussung von Aromastoffen während
der makro-olfaktorischen Reizerzeugung sowie die Abhängigkeit der subjektiven
Geruchswahrnehmung von der Konzentration nicht berücksichtigt werden
können, könnte eine sichere Auswahl der für die Fragestellung relevanten
Duftstoffe alleine durch die GCO nur bedingt oder gar nicht möglich sein.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten bei der Untersuchung von Geruchsmustern
müssen andere Verfahren helfen, die Unwägbarkeiten der Zuordnung und
Verknüpfung subjektiv olfaktorischen Merkmale zu objektivierbaren stofflichen
Veränderungen zu minimieren.
Ein derartiges Verfahren ist mit der Aromaextraktverdünnungsanalyse gegeben,
ein anderes mit der Festlegung bzw. „Erzeugung“ von definierten makroolfaktorischen
Zuständen, zwischen denen stoffliche Veränderungen gezielt
sensorisch wie instrumentell untersucht werden können.
3.6.3 Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA)
Eine Technik, die die aromaprägenden Komponenten eines olfaktorisch aktiven
Vielstoffgemisches aus der Gesamtzahl der Aromastoffe selektieren kann,
stellt die Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) dar (vgl. ACREE, 1993,
S. 9, GROSCH, 1987, S. 277; SCHIEBERLE, 1990, S. 193; ETIÈVANT et al.,
1994, S. 179; REINERS und GROSCH, 1998, S. 2754-2763; TRIQUI und
REINECCIUS, 1995, S. 453-458).
Bei diesem Verfahren werden Verdünnungen von Aromaextrakten mit Hilfe
der GCO untersucht. Die Extrakte werden dabei in immer größeren Verdünnungen
injiziert und "abgerochen". Die Verdünnungsschritte werden so lange
fortgesetzt, bis nur noch wenige und schließlich keine Aromakomponenten im
Aromagramm mehr wahrgenommen werden können. Mit diesem Verfahren
lassen sich in einfacher Weise die am meisten aromaintensiven Substanzen
eines Duftstoffgemisches ermitteln. Die Theorie besagt, dass diejenigen Substanzen,
die die höchsten Verdünnungsfaktoren in einem Gemisch besitzen,
auch den Charakter eines Geruchszustandes am stärksten prägen.
- 40 -
Geruchsprofiluntersuchungen
durch fraktionelle
Geruchsstoffanalytik
müssen nicht unbedingt
erfolgreich sein
AEVA ermittelt prägende
Geruchsstoffe

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
Problemrelevante
Stoffe müssen
Gehaltsveränderun
gen erleiden
Problemrelevante
Stoffe müssen in
P über ihrer
Geruchsschwelle
enthalten sein
Problemrelevante
Stoffe müssen sich
selektiv beeinflussen
lassen und
Geruchsveränderungen
an P
bedingen
Eine der Schwierigkeit der GCO-Anwendung auf das vorliegende Problem
stellt die Verknüpfung und Zuordnung der mikro-olfaktorischen Merkmale der
Probe P mit den beiden makro-olfaktorischen Zuständen „mit“ und „ohne
Fehlgeruch“ dar. Mit Hilfe der AEVA-Technik sollte es möglich sein, die Ursache
der Geruchsverbesserung auf die Zunahme positiv oder/und die Abnahme
negativ empfundener Geruchsstoffe einzugrenzen.
3.6.4 Hinreichende und notwendige Bedingungen der Identifizierung
von problemrelevanten Geruchsstoffen in P
Grundsätzlich müssen zunächst alle mikro-olfaktorischen, aber auch instrumentell
detektierbaren Substanzen als potentielle Lösungen für die zu untersuchende
Fragestellung angesehen werden. Die sensorische Identifikation einer
möglicherweise für das zu untersuchende Phänomen verantwortlichen
Substanz ist allerdings nur eine hinreichende Bedingung.
Eine notwendige Voraussetzung stellt hingegen die Veränderung des detektierbaren
Reizes/Signals dar, die mit den variablen makro-olfaktorischen Geruchszuständen
originärer Proben verschiedener Chargen korrelierbar sein
muss. Nur wenn auch die sensorische oder stoffliche Veränderung zwischen
diesen Zuständen objektiv für eine potentielle Geruchssubstanz nachweisbar
ist, kann die Substanz als Teil der Lösung der gestellten Aufgabe angesehen
werden. Dass P als Naturprodukt natürlichen Schwankungen der Zusammensetzung
unterliegen kann, bedarf bei der Feststellung der makro- und mikroolfaktorischen
bzw. instrumentell-analytischen Merkmale der Beachtung.
Eine weitere notwendige Bedingung für die Identifizierung eines prägenden
Duftstoffes stellt sein Geruchsschwellenwert im Untersuchungsmaterial dar.
Nur wenn die in der Probe nachgewiesene Konzentration des selektierten Geruchsstoffes
über der Geruchsschwelle liegt, kann die Substanz überhaupt einen
Beitrag zum Aroma leisten (Aromawert > 1). Bei der Feststellung der Geruchsschwelle
wird das bei Raumtemperatur in einem verschlossenen Verkostungsglas
sich einstellende Verteilungsgleichgewicht des Duftstoffes zwischen
Matrix und Atmosphäre berücksichtigt. Nur diese Daten lassen Aussagen
über das bei gleichen Bedingungen auffällig gewordene Geruchsphänomen
zu.
Ferner sollten sich die auf diese Weise selektierten Verbindungen durch gezielte
Maßnahmen beeinflussen lassen. Durch solche Einflüsse geschaffene
makro-olfaktorisch unterscheidbare Zustände müssen sich dann instrumentellanalytisch,
objektiv in der stofflichen Veränderung der selektierten Substanz
oder Substanzen unterscheiden lassen, wobei die Veränderungen die Konzentrationsbereiche
der Geruchs- bzw. Erkennungsschwelle der betrachteten
Substanz „tangieren“ oder „überstreichen“ müssen. Der bereits erwähnte Einfluss
von Wasser bzw. die Anwendung önologischer Verfahren zur Beschleunigung
oder Maßnahmen zur Verlangsamung der zu untersuchenden Prozesse
gehören so zu probaten Mitteln, neue Zustände und Vergleiche an P zu
- 41 -

Theoretischer Teil: Analytik von Geruchsstoffen
schaffen (vgl. Kapitel 4.1.3, S. 48). Die dadurch eröffnete Möglichkeit, aus
einer Charge mehrere olfaktorische Zustände vergleichen zu können, reduziert
die natürlicherweise möglichen Chargenunterschiede der Zusamensetzung
auf ein Minimum. Je mehr Verknüpfungen zwischen makro-olfaktorischen
Zuständen und objektiv analytischen Veränderungen auf diese Weise
hergestellt werden können, um so größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es
sich bei den subjektiv olfaktorisch selektierten Verbindungen um die für die zu
untersuchenden Veränderungen an P tatsächlich verantwortlichen Aromastoffe
handelt.
Im Idealfall müssen sich die während der Reifeperiode beobachteten Veränderungen
gezielt durch Zugabe oder Entfernung der selektierten Verbindung(en)
sowohl in die Richtung des besseren sowie des schlechteren olfaktorischen
Zustandes steuern lassen.
- 42 -

Experimenteller Teil: Material
4. Experimenteller Teil
4.1 Material
In den folgenden Kapiteln wird schematisch dargestellt, wie das Untersuchungsmaterial
P hergestellt und für die instrumentell-analytischen bzw.
instrumentell-olfaktorischen Untersuchungen aufgearbeitet wird. Die zur Klärung
der Frage angewendeten Methoden und Analysenverfahren werden in
Kapitel 4.2 ab S. 50 erläutert.
4.1.1 Herstellungsschema des Untersuchungsobjekts P
Vorbereitung der Ausgangsdrogen:
Einzeldrogen Einwaage Drogenmühle Drogenmischung
Destillation:
Drogenmischung
Alkohol
Wasser
1. Destillation 2.Destillation
- 43 -
P
Urteil positiv
P
Urteil negativ
Vorlagetank
Verkostung
Verkostung
Konfektionierung
Wasserkühlung
1. Filtration
1. Lagerung
2. Filtration
2. Lagerung

Experimenteller Teil: Probenvorbereitung, Anreicherungsverfahren
4.1.2 Probenvorbereitung: Anreicherungsverfahren
Die Charakterisierung und Identifizierung von Geruchsstoffen stellt hohe Anforderungen
an die Analysentechnik. Dies ist zum einen in der hohen Flüchtigkeit
der Verbindungen, zum anderen durch die teilweise vorliegenden, geringen
Stoffkonzentrationen bedingt. Um sicherzustellen, mikro-olfaktorisch relevante
Unterschiede des Untersuchungsmaterials voll erfassen zu können,
wurden verschiedene Anreicherungstechniken angewendet. Neben der relativ
artefaktarmen, wenn auch unempfindlichen Headspace-Probenaufgabe-technik
wurden weitere, unterschiedliche Anreicherungstechniken auf ihre Eignung
für den vorliegenden Fall überprüft.
4.1.2.1 Destillative Anreicherungen von P
Die naheliegendste Aufarbeitung von P stellte die erneute Destillation des
Destillats dar.
Für die Konzentrierung von Duftstoffen aus Proben „mit“ und „ohne“ Fehleindruck
wurde eine Labordestille gemäß dem Europäischen Arzneibuch 2.2.11
verwendet. Aufgrund der vermuteten hohen Flüchtigkeit potentieller Fehlgeruchsstoffe
wurden Destillationsgeschwindigkeiten von ca. 1 ml/min und kurze
Destillationszeiten zwischen 10 und 30 Minuten gewählt, um die angereicherten
Verbindungen möglichst schnell analysieren zu können. Die Anreicherungsfaktoren
lag dabei zwischen 2 und 50. Der Probeneinsatz an P mit verschiedenen
makro-olfaktorischen Merkmalen betrug 50 bis 500 ml. Bei der
Aufarbeitung zweier olfaktorischer Zustände von P musste reproduzierbar gearbeitet
werden, um die Nivellierung von Geruchsunterschieden aufgrund unterschiedlicher
Wassermengen im Destillat vernachlässigen zu können.
Destillate aus den eingesetzten Drogen
wurden mit einer Apparatur nach
dem Europäischen Arzneibuch
2.9.10 gewonnen, wobei zusätzlich
eine 50 cm langen Vigreux-Kolonne
zwischen Rundkolben und Übergang
eingesetzt wurde. Diese Modifikation
diente sowohl der Unterstützung der
Anreicherung leichtest flüchtiger
Komponenten als auch der Verlängerung
der Destillationszeiten. Bei allen
Drogendestillationen wurde darauf
geachtet, dass das in der Produktion
eingehaltene Verhältnis Drogen :
Destillat um mindestens eine
Größenordnung übertroffen wurde.
- 44 -
Abb. 4-1:
Destillationsapparatur
gemäß Ph. Eur. 2.9.10

Experimenteller Teil: Probenvorbereitung, Anreicherungsverfahren
Auch wurde der Wasseranteil während der Destillation zur Verlängerung der
Erhitzungsdauer erhöht. Eine Standardisierung des Alkoholgehaltes der Drogendestillate
erfolgte bei vergleichbaren Anreicherungsbedingungen nicht.
Bei den destillativen Anreicherungen wurde besonders auf die Kühlung der
Vorlage und die direkte Einleitung des Kondensats in 50%igen Ethanol geachtet.
Der höhere Wasseranteil in der Vorlage sollte den möglicherweise
vorhandenen „retardierenden“ Einfluss von Wasser auf potentielle Fehlgeruchssubstanzen
verstärken. Während bei der Produktion von P Kühlwassertemperaturen
von bis zu 40 °C toleriert werden können, wurde im Labor stets
unter 0 °C mit Eis/Kochsalz-Gemischen bzw. bei –75 °C mit Isopropanol/Trockeneis
gekühlt. Diese Maßnahmen sollten vor allem helfen, leichtest
flüchtige Verbindungen mit größeren Ausbeuten zu kondensieren. Als Wärmequelle
bei den Destillationen diente ein elektrisch beheizbares Wasserbad.
Die auf diese Weise gewonnenen Konzentrate wurden sowohl makro- und mikro-olfaktorisch
mittels GCO und AEVA als auch instrumentell-analytisch
(HRGC/MS, HRGC/HRMS) untersucht. Die genauen Analysenparameter und
Geräteeinstellungen während der Untersuchungen werden ab S. 51, beschrieben.
Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in Kapitel 5.2.1, S. 72,
aufgeführt.
4.1.2.2 Extraktive Anreicherungen
Durch flüssig-flüssig Extraktion können Substanzen aus einer flüssigen Matrix
durch die Wahl eines geeigneten, mit der flüssigen Probe nicht mischbaren,
Extraktionsmittels durch Ausschütteln angereichert werden.
Hierbei wurden 100 ml einer unangenehm riechenden, jungen Probe in einem
Scheidetrichter mit 20 ml n-Pentan überschichtet und anschließend kräftig geschüttelt.
Nach 20-minütiger Phasentrennung wurde die untere, alkoholische
Phase in ein Verkostungsglas gefüllt und die Pentan-Phase bei Atmosphärendruck
und Raumtemperatur eingeengt.
Sowohl die extrahierte Phase als auch der extrahierte Rückstand wurden einer
makro-olfaktorischen Bewertung. Das Ergebnis der Untersuchung ist in
Kapitel 5.2.2, S. 73, zu finden.
4.1.2.3 Kondensationen in Kühlfallen
Die Kondensation der Dampfraumphase in Kühlfallen (dynamische Headspace-Analyse)
stellt eine Zwischenstufe zwischen der Destillation und der
reinen statischen Dampfraumanalyse dar. Theoretisch eignet sich diese Methode
gut, um größere Dampfmengen zu konzentrieren. Hinsichtlich eines
- 45 -

Experimenteller Teil: Probenvorbereitung, Anreicherungsverfahren
möglichen Artefaktbildungspotentials, z.B. hervorgerufen durch Reaktionen
mit dem Wandmaterial der Kühlfalle, ist diese Technik aber der destillativen
Anreicherung ähnlicher als der statischen Headspace-Analyse, da das Konzentrat
ebenfalls in kondensierter Form vorliegt.
Purge-and-Trap bzw. Strip-and-Trap-Versuche wurden mit einem 6-Port-Ventil
durchgeführt (dynamische Headspace-Analyse), an das eine Leitung für die
Trägergasversorgung und die analytische Trennsäule angeschlossen wurden.
Als Probenschleifen wurden verschiedene Materialien verwandt, um Einflussnahmen
des Wandmaterials auf möglicherweise reaktive, aromarelevante
Verbindungen in der kondensierten Phase zu variieren und vergleichen zu
können. Neben Polytetrafluorethylenkapillaren (PTFE, 800 µl) wurden Poly-
etheretherketon- (PEEK ® , 450 µl) und Edelstahlkapillaren (SS304 Hamilton,
320 µl) verwendet.
Gekühlt wurde mit Trockeneis/Isopropanol bei ca. –75 °C. Bei Kondensationsexperimenten,
bei der die Probenschleife mit flüssigem Stickstoff (-195 °C) gekühlt
worden war, überwogen Probleme mit kondensiertem Trägergas die
Vorteile der Tieftemperatur-Kondensation. Techniken der präparativen GC
(Kryofokussierung) konnten aus apparativen Gründen nicht angewendet werden.
Bei diesen Versuchen wurde versucht, möglichst große Volumina des Dampfraumes
über P zu konzentrieren. Dabei wurden 100 ml der Probe mit einem
definierten makro-olfaktorischen Zustand in einer Gaswaschflasche über eine
Glassinterfritte (Porosität No.1) mit Argon durchspült bzw. der Dampfraum
über der Probe abgeleitet. Die Durchflussvolumina des Spülgases lagen zwischen
5-10 ml/min, die „Ladezeiten“ der Kühlschleifen zwischen 10-60 min.
Laden
Einlass
Auslass
DEWAR-Gefäß
kalt
Trägergas
Trennsäule
Probenschleife
- 46 -
Injizieren
Einlass
Auslass
DEWAR-Gefäß
warm
Trägergas
Trennsäule
Probenschleife
Abb. 4-2:
Schema der Ventilschaltung
beim Gebrauch
von Kühlschleifen,
dynamische
Headspace-Analyse

Experimenteller Teil: Probenvorbereitung, Anreicherungsverfahren
Abb. 4-3:
SPME-Aufgabegerät
links:
Gesamtansicht,
rechts: vergrößerter
Querschnitt
In Abbildung 4-2 werden der Versuchsaufbau der dynamischen Headspace-
Analyse und die beiden Ventilstellungen während der „Beladung“ der Probenschleife
und der Injektionsphase dargestellt.
Die Kondensate wurden direkt mittels HRGC/MS untersucht, die Ergebnisse
sind in Kapitel 5.2.3 auf S. 73 dargestellt.
4.1.2.4 Festphasen-Mikroextraktion (SPME)
Eine weitere Technik zur Untersuchung von flüchtigen Substanzen in flüssigen
wie gasförmigen Proben stellt die Festphasen-Mikroextraktion (SPME) dar.
Hierbei werden flüchtige Substanzen an einer Fused-Silica-Faser, die mit
Phasen unterschiedlichster chemischer Konstitution, Schichtung sowie
Filmdicken belegt sind, ad- bzw. absorbiert und damit angereichert.
Bei den Untersuchungen wurde eine speziell für schwefelhaltige Verbindungen
entwickelte Carboxen-Phase (100 µm FD) verwendet. Nachdem sie bei
250 °C ausgeheizt und konditioniert worden war, wurde sie ausschließlich im
Dampfraum bei Raumtemperatur über unangenehm riechenden Proben ein
gesetzt. Die Equilibrier-(Belade-)zeiten lagen zwischen 10 und 120 min.
Die Anreicherung, die theoretisch auch aus der flüssigen Phase erfolgen
kann, wurde nur in der Gasphase angewendet, da die hohe Alkoholkonzentration
in P den Kleber der SPME-Faserhalterung angegriffen hätten. Die
Desorption der Verbindungen erfolgte thermisch direkt im Injektor des GCs.
Hierfür wurde die SPME-Faser innerhalb der Schutznadel durch das Septum
- 47 -

Experimenteller Teil: Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks
des Injektors gestochen. Durch Herausschieben der Faser begann bei 220 °C
und geschlossenem Split die Desorptionsphase für 30 bis 60 s. Längere
Desorptionszeiten von bis zu 5 min hätten nur mit Hilfe einer Kryofokussierung
realisiert werden können.
Da bei dieser Anreicherungsart weniger die Konzentrierung als die Matrixausblendung
im Vordergrund steht, wurden mit dieser Aufgabetechnik keine
GCO-, sondern nur HRGC/MS-Untersuchungen durchgeführt.
4.1.2.5 Headspace-Analyse (HS)
Nicht zuletzt stellt auch die statische Headspace-(Dampfraum-)analyse ein
Anreicherungsverfahren für leichtest flüchtige Verbindungen dar. Sie wird im
Kapitel 4.2.5.3, S. 61, Headspace-Gaschromatographie, näher erläutert.
4.1.3 Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks an P
Behandlungsverfahren, die es erlaubten innerhalb einer Charge von P unterschiedliche
olfaktorische Zustände zu erzeugen, spielten bei der Überprüfung
der Richtigkeit der Zuordnung und Identifizierung olfaktorischer Reize eine
wesentliche Rolle.
Zu diesen Behandlungsverfahren von P zählten 1.) der Zusatz von unterschiedlichen
Mengen Wasser zu P, 2.) die Behandlung mit Aktivkohle während
eines Filtrationsprozesses, wobei das Massenverhältnis Adsorbens : Filtrat
bei etwa 1 : 5000 lag, 3.) die Variation des pH-Wertes zwischen pH 1 und
10 durch Zusatz von ethanolischen Laugen bzw. Säuren, die Anwendung von
4.) Unterdruck, 5.) Spülgasen wie Argon oder 6.) von Ultraschall, 7.) die Variation
der Lagerdauer in Tanks mit einem Volumen von mehreren tausend Litern
bzw. in Glasflaschen mit Nennfüllmengen von 200 – 1000 ml von Stunden bis
mehreren Wochen, 8.) die Variation der Lagertemperatur von Raumtemperatur
(ca. 20 °C) bis zur Tiefkühlung bei - 21 °C sowie 9.) die Filtration über Metallkatalysatoren
bei Massenverhältnissen Adsorbens : Filtrat von etwa 1 :
1000 (vgl. hierzu Kapitel 7., S. 135).
Um den Einfluss von Unterdruck auf die makro-olfaktorischen Merkmale von P
zu überprüfen, wurden 100 ml einer jungen, unangenehm riechenden Probe in
einen 250 ml Rundkolben bei 600 hPa bei Raumtemperatur an einem Rotationsverdampfer
bei 120 rpm 5 Minuten lang evakuiert und anschließend mit
der Ausgangslösung geruchlich verglichen.
Der Einfluss von Spülgas wurde ebenfalls an 100 ml unfiltrierter Probe getestet,
die in einer 250 ml Gaswaschflasche 5 Minuten mit Argon unter gleichzei-
- 48 -

Experimenteller Teil: Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks
tigem Rühren mit einem Magnetrührer durchspült wurde. Der Gasdurchsatz
betrug etwa 1 l/min.
Die Wirkung von Ultraschallwellen wurde an 100 ml unfiltrierter Probe getestet,
die in einer 250 ml Gaswaschflasche 10 Minuten in einem Ultraschallbad
(Sonorex RK106S, Firma Bandelin) behandelt wurden. Sowohl nach der Gasspülung
als auch nach der Ultraschallbehandlung wurden der Geruch der behandelten
Probe mit dem der Ausgangslösung verglichen.
Der Vorteil der beschriebenen Verfahren lag darin, u.U. signifikante, olfaktorische
Veränderungen innerhalb kürzester Zeit an einer Charge von P provozieren
zu können, die einen Vergleich von Zuständen zuließen, ohne möglicherweise
nicht auszuschließende Chargenunterschieden in der Zusammensetzung
von vornherein mitberücksichtigen zu müssen. Anhand dieser Vergleiche
war es möglich, das Verhalten olfaktorisch relevanter Verbindungen gezielt zu
überprüfen und Bedingungen aufzustellen, deren Einhaltung die notwendigen
Voraussetzungen für ihre tatsächliche Beteiligung am Fehleindruck bzw. den
zu untersuchenden Aromaververänderungen von P bilden. Die Ergebnisse der
olfaktorischen Beurteilungen der Verfahren finden sich im Kapitel 5.1 ab S. 64,
die der instrumentellen Analyse in den Kapitel 5.4.2 bis 5.4.6 ab S. 96.
- 49 -

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
4.2 Methoden
Die zur Klärung des gestellten Problems angewendeten Verfahren werden im
Folgenden getrennt nach sensorischen und instrumentellen Methoden beschrieben.
Wesentliche Analysenparameter sind in tabellarischer Form am
Ende des betreffenden Verfahrens zusammengefasst aufgeführt.
4.2.1 Sensorische Untersuchungsmethoden
Um die geruchlichen Veränderungen an P mit mikro-olfaktorischen und instrumentell-analytischen
Daten vergleichen zu können, wurden zunächst unterschiedliche
makro-olfaktorische Zustände definiert und festgelegt. Ermittelt
wurden diese Zustände von P in Verkostungen durch Vergleich der olfaktorischen
Merkmale von unbehandelten Proben mit denen, die aus unterschiedlichen
Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks an P resultierten (vgl.
Kapitel 4.1.3, S. 48).
4.2.1.1 Verkostungen
Die Veränderung der sensorischen Merkmale des Untersuchungsmusters
während der Lagerzeit wurden
routinemäßig im Trio-Vergleichstest (Amtliche Sammlung
von Untersuchungsverfahren nach § 35 LMBG
00.90.7) in speziellen Verkostungsgläsern (nach
DIN 10 956) von jeweils vier Verkostern ermittelt und
protokolliert. Verglichen wurden dabei der Geruch der
originären sowie einer 1 : 3 mit Wasser verdünnten
Probe. Das Füllvolumen bei den Geruchsuntersuchungen
betrug 30 ml. An den verdünnten Mustern wurden
auch geschmackliche Merkmale verglichen. Als Verkostungsstandards
wurden zwei ältere, als Standards
zugelassene und freigegebene Produktionschargen
verwendet.
Bei der Untersuchung des Einflusses verschiedener Maßnahmen auf das Geruchsphänomen
wurden die makro-olfaktorischen Merkmale auf ähnliche
Weise ermittelt. Im Unterschied zu den Routineverkostungen wurden bei den
Überprüfungen der chemischen wie physikalischen Beeinflussungen des Untersuchungsmaterials
die behandelten mit den nicht behandelten Proben verglichen.
Verkostungsstandards, wie sie in den Dreiecksprüfungen verwendet
wurden, wurden dabei nicht herangezogen.
- 50 -
Abb. 4-4:
Verkostungsglas
nach DIN 10956

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
4.2.1.2 Profilanalyse und Rangordnungsprüfung
Die Schwierigkeit, eine verbale Beschreibung des zu untersuchenden Geruchsphänomens
zu geben, trat bereits frühzeitig auf. Schon die verbale Beschreibung
des würzigen, produkttypischen Geruchs erwies sich als schwierig.
Bei den Routineverkostungen waren zur Charakterisierung des Geruchs der
originären Probe die vier Deskriptoren "krautig", "mild", "abgerundet" und
"muffig" gewählt worden (vgl. Protokoll in Anhang I A, S. 146). Diese Deskriptoren
hätten jedoch bei einer Profilanalyse des produkttypischen Geruchs nur
schwer ungeschulten Prüfern vermittelt werden können, da definierte Vergleichsstandards
kaum zu finden gewesen wären (vgl. LAWLESS und
HEYMANN, 1998, S. 341 ff.; WIDDER, 1998, S. 102).
Andere Deskriptoren für den Fehlgeruch, um im Zuge einer Profilanalyse
möglicherweise detailliertere sensorische Informationen mit instrumentellanalytischen
Daten vergleichen zu können, wurden nicht festgelegt: Die Zustände
des Untersuchungsmaterials "mit Fehleindruck" und "ohne Fehleindruck"
waren derart ausgeprägt und typisch, wenn auch schwer beschreibbar,
dass eine Profilanalyse oder auch ein „Free choice Profiling“ (vgl. LAWLESS
und HEYMANN, 1998, S. 368) zur Klärung der Fragestellung als nicht notwendig
erachtet wurde.
Die geruchlichen Auswirkungen von pH-Wert-Änderungen wurden dagegen in
einem Rangfolge-Test nach KRAMER (1974, S. 121-133) analog dem amtlichen
Untersuchungsverfahren nach § 35 LMBG „Rangordnungsprüfung“ (L
00.90.4) ermittelt. Hierbei wurden gleichzeitig die Unterschiede zwischen verschieden
lang gelagerten Mustern von P beurteilt, indem zwei Proben relativ
junger, schlecht riechender Chargen sowie eine Charge einwandfreier sensorischer
Qualität mit 10%iger ethanolischer NaOH-Lösung beziehungsweise
10%iger ethanolischer Schwefelsäure auf pH 10 bzw. auf pH 1 eingestellt und
jeweils zusammen mit der unbehandelten Ausgangslösung einem Geruchstest
unterzogen wurden.
Die vier Tester sollten den Geruch der neun Proben jeweils in pH- bzw. Altersgruppen
geordnet untereinander vergleichen und Noten zwischen 1 bis 3
verteilen, wobei 1 die beste und 3 die schlechteste geruchliche Qualität darstellte
(vgl. Verkostungsprotokoll, Anhang I C, S. 149). Doppelbenotungen
waren zugelassen. Ergebnisse sind in Kapitel 5.1.3, S. 65, einzusehen.
4.2.2 Gaschromatographie-Olfaktometrie (GCO)
Um die mikro-olfaktorischen Merkmale verschiedener Zustände von P zu studieren,
wurde zur Durchführung der GCO ein konventioneller Gaschromatograph
mit einem „Sniffing-Port“ ausgerüstet.
- 51 -

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
4.2.2.1 Sniffing-Port
Als „Sniffing-Port“ wird eine Vorrichtung bezeichnet, die eine gaschromatographische
Trennsäule aus dem GC-Ofenraum herausführt und die von der GC-
Säule eluierten Substanzen der Detektion durch die menschliche Nase zuführt.
Zur nachträglichen Ausrüstung eines Gaschromatographen empfiehlt
sich, eine individuell auf das vorhandene System abgestimmte Lösung zu
wählen.
Im vorliegenden Fall wurde dabei eine GC-Kapillare durch ein 30 cm langes
Schwanenhalsstück so variabel aus dem GC-Ofen geführt, dass der Proband
die Position des "Sniffing-Ports" für seine Belange einstellen konnte. Die Fixierung
des Schwanenhalsstückes erfolgte in einem beheizbaren GC-Body, einem
vorinstallierten Ofenwand-Durchlass optionaler Detektoren oder Injektoren.
Da die Heizleistung des GC-Ofens und des GC-Bodys üblicherweise nicht
ausreicht, um genügend hohe Trägergastemperaturen bis ans Ende der
Transferleitung zu garantieren, muss diese Strecke zur Verhinderung von
Kondensationen zusätzlich beheizt werden. Weil an die GC-Ofentemperatur
gekoppelte temperaturgesteuerte Einheiten technisch nur aufwendig zu realisieren
und daher im Allgemeinen recht teuer sind, wurde während des GC-
Laufes bei gleichbleibender Transferleitungstemperatur gearbeitet. Um Kontaminationen
der Transferkapillare weitgehend zu verhindern, wurde aufgrund
der fehlenden Ausheizphase die Transferleitung mit einer unbelegten desaktivierten
Transferkapillare bestückt. Die Temperatur der Transferleitung sollte
über der Elutionstemperatur des am schwersten flüchtigen Analyten liegen. Zu
hohe Temperaturen können allerdings die Durchflussraten des Trägergases
herabsetzen. Wird der Trägergasstrom der Trennkapillare wie in den meisten
- 52 -
Abb. 4-5:
Aufbau eines Sniffing-
Ports (Längsschnitt)

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
Fällen üblich zwecks destruktiver Paralleldetektion (z.B. über einen FID) mit
einem Y-förmigen Glas-Seal-Verbinder geteilt, muss davon ausgegangen
werden, dass die Temperierung der Transferleitung Einfluss auf die
Gasstromteilung ausübt und Empfindlichkeitsverschiebungen zur Folge haben
kann. Um die synchrone Detektion an beiden Detektorsystemen zu gewährleisten,
ist zudem zwischen dem Y-förmigen Säulen-Splitter und dem FID eine
ebenso lange Transferkapillare, aus demselben unbelegten, desaktivierten
Material wie die zum Sniffing-Port gefertigte, zu wählen.
Die Temperierung kann mit einer Heizschnur (Heizschnur Tmax. 400 °C, z.B.
Firma C. ROTH, Art-Nr.: C999.1), die Regulierung mit einem kommerziellen
Leistungssteller (z.B. Firma C. ROTH, Art-Nr.: E047.1) und einem Temperaturfühler
(Thermoelement, z.B. Firma C. ROTH, Art-Nr.: E048.1) realisiert
werden. Zur Befestigung der Heizschnur empfiehlt sich Glasgewebeband, zur
Wärmeisolierung der Einheit Aluminiumfolie. Alle, bei höheren Temperaturen
nicht geruchsneutralen Werkstoffe wie z.B. beschichtete Metallteile oder Isoliermaterialen
sind zu vermeiden bzw. im Voraus bis zu einem geruchsneutralen
Zustand auszuheizen. Der Temperaturfühler zur Regulierung und
Steuerung der Heizleistung sollte etwa auf der Hälfte der Strecke des Schwanenhalsstückes
platziert werden.
Die Transferkapillare wurde in einem dünnen, biegsamen Innenrohr aus Kupfer
durch das Schwanenhalsstück geführt. Der Kupferkapillare kamen mehrere
Funktionen zu:
1. Sie führte die Transferkapillare und schützte sie vor dem Temperaturfühler,
2. erhöhte die Steifheit und Stabilität der Schwanenhals-Transferleitung, die
bei hohen Temperaturen abnahm,
3. hielt die Stahlkapillare und trug damit den Nasenadapter des Sniffing-Ports
und
4. verbesserte die Temperierung der Transferkapillare, indem sie ca. 10 cm in
den GC-Ofen hineinreichte und die programmgesteuerte Ofentemperatur
verzögert annahm.
Der Nasenadapter des Sniffing-Ports besaß drei Eigenschaften:
1. Er hatte einen zweiten Anschluss für die Zuleitung befeuchteter Luft,
2. entsprach weitgehend der Anatomie der menschlichen Nasenregion und
3. ließ sich an eingeschmolzenen Haken mit Haltefedern sicher an der
Transferleitung fixieren.
Ein solcher Adapter kann z.B. von einem Glasbläser nach individuellen Angaben
gefertigt werden.
- 53 -

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
Für die Bereitstellung befeuchteter Luft, die beim "Abriechen" zur Verhinderung
des Austrocknens der Nasenschleimhäute unerlässlich ist, werden eine
Gasversorgung mit Druckluft inklusive eines Feinregelventils, eine Waschflasche
und entsprechende geruchsneutrale Verbindungsschläuche (z. B. aus
PTFE) benötigt.
4.2.2.2 Trennsäulen in der GCO
Die Analytik von leichtest flüchtigen Verbindungen stellt hohe Anforderungen
an die Retentionskraft und die Trennleistung von GC-Säulen. Kapillarsäulen
zeichnen sich gemeinhin durch hohe Trennleistungen aus. Für Sniffing-Analysen
bewährten sich Kapillarsäulen mit einem Innendurchmesser von 0,32 mm
(Medium-Bore-Kapillaren). In Säulen dieses Durchmessers konnten zeitweise
sogar bis zu 2 µl der Probe splitlos über einen Split/Splitless-Injektor (SSI) injiziert
und am Sniffing-Port abgerochen werden, ohne dass die Säulen beschädigt
wurden. Voraussetzung hierfür war allerdings die kovalente Bindung der
stationären Phase.
Da die Trennleistung der Säule mit steigendem Innendurchmesser abnimmt,
ist die Säulenlänge so groß wie möglich zu wählen, um die für die Applikation,
gerade für leichtest flüchtige Stoffe, notwendige Trennstufenzahl zu gewährleisten.
Bei den MS-Messungen musste überdies die „Verkürzung“ der Säule
durch das in die Kapillare reichende Vakuum der Ionenquelle berücksichtigt
werden. Bei den verwendeten Medium-Bore-Kapillaren wurde die Säulenlänge
während der MS-Messungen dadurch um fast die Hälfte ihrer Länge „verkürzt“.
Die Retentionskraft einer Kapillare wird vor allem durch das Kapazitätsverhältnis
ß charakterisiert. Für leichtest flüchtige Verbindungen müssen daher
die Filmdicken der Säule mindestens 1 µm betragen, um eine Trennung von
Gasmolekülen im Bereich des Luftpeaks ansatzweise erzielen zu können.
Zur Trennung von Aromastoffen, inklusive ätherischer Öle, empfehlen sich
gebundene Polyethylenglycolphasen. Bei allen GCO-Untersuchungen wurde
daher z.B. eine 50 m lange DB-Wax ® -Säule (0,32 mm ID, 1 µm FD) verwendet.
4.2.2.3 Anwendung des Sniffing-Ports
Die Atemtechnik, die beim Abriechen eines Aromagramms entwickelt wird, ist
sicher individuell verschieden. Bei langen GC-Läufen muss allerdings vorrangig
sichergestellt werden, dass ruhig und regelmäßig durch die Nase ein- und
ausgeatmet werden kann. Beim Einatmen wurde die Nase ca. 3 s lang in den
Adapter gehalten und Gerüche registriert, anschließend wurde sie leicht herausgezogen
und ca. 1 s lang am Rand des Adapters vorbei durch die Nase
- 54 -

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
ausgeatmet. Die Tatsache, dass etwa ein Viertel eines Aromagramms bei jedem
Lauf aufgrund des Ausatmens nicht registriert werden kann, zwingt zu
Wiederholungsläufen. Die mikro-olfaktorischen Merkmale eines Zustandes
von P wurden daher bei der GCO mindestens dreimal pro Probe abgerochen.
Die Retentionszeit von Geruchsassoziationen wurde mit einer Stoppuhr bestimmt,
mit der bis zu zehn Zwischenzeiten während eines GC-Laufes aufgenommen
und anschließend abgerufen werden konnten. Eine solche Uhr gestattete
es, ohne Beeinflussung von außen, z.B. durch die Anwesenheit von
protokollierenden Personen, allein durch Drücken des Zwischenzeitenknopfes
in Wiederholungsläufen mit befriedigender Objektivität die Detektion eines
olfaktorischen Reizes zeitlich festhalten und somit bestimmen zu können.
Die folgende Tabelle enthält alle Informationen zu den untersuchten Proben,
den Analysenparametern und Geräteeinstellungen der beiden meistbenutzten
Aufgabentechniken sowie der Detektoreinstellungen.
Analysenparameter GCO
Proben unbehandelte und behandelte
Proben, Destillate dieser
Proben
GC Typ HRGC8060 Fisons
- 55 -
Behandlungen: Filtration über Aktivkohle,
destillative Anreicherungen von P, unterschiedlich
lange Lagerzeiten.
Säule DB-Wax ® , 50 m 0,32 mm ID, 1 µm FD
Temperaturprogramm 4 min isotherm bei 40 °C, Heizrate:
6 °C/min, 6 min isotherm bei 250 °C
Aufgabesystem 1 Headspace-Autosampler HS 40 (Perkin Elmer)
HS/GCO Injektion automatisch (Gleichdruckdosierung)
Kopplung direkt mittels desaktiviertem Universal
Press-Fit, GC-Injektor: überbrückt
Trägergas vom HS 40 Helium 4.6
Trägergasdruck am HS 40 75 kPa
lin. Trägergasgeschwindigkeit ca. 30 cm/s
Probenkonditionierung 20 min bei 65 °C
Probenvolumen 8 ml/22 ml
Nadel-/Transfertemperatur 100 °C/120 °C
Injektortemperatur 120 °C
Aufgabesystem 2 Injektor SSI (Fisons)
GCO Injektion flüssig: automatisch, AS 800 (Fisons)
(Fortsetzung nächste Seite)
Injektortemperatur 180 bis 220 °C
gasförmig: manuell, gasdichte Spritze
(Hamilton)
Injektionsvolumen 1- 2 µl (flüssig), 100 - 300 µl (Headspace)
Split 5 s geschlossen, dann 40 : 15 ml/min
Trägergas GC Helium 4.6
Trägergasdruck 60 kPa
lin. Trägergasgeschwindigkeit ca. 32 cm/s

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
Säulen-Splitting ja desaktivierter Y-förmiger Glas-Sealverbinder
Detektor 1 Sniffing-Port Transferleitung: 180 °C
Hilfsgas befeuchtete Luft 5 ml/min
Detektor 2 FID 220°C
Hilfsgase Wasserstoff 30 kPa
synthetische Luft 90 kPa
Auswertung Stopp-Uhr, Integrator Shimadzu C-R6A Chromatotec
4.2.3 Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA)
Die Aromaextraktverdünnungsanalyse wurde analog dem Verfahren der GCO-
Untersuchungen durchgeführt. Allerdings wurden hierbei nur Flüssiginjektionen
von originären Produktionschargen von P unterschiedlichen Alters bzw.
deren Verdünnungen untersucht. Die Verdünnung der Untersuchungsmuster
erfolgte mit einem genau auf die Dichte von P eingestellten Ethanol/Wassergemisch.
Die Analysenparameter sind in der folgenden Übersicht
tabellarisch aufgeführt:
Analysenparameter AEVA
Proben unbehandelte und behandelte
Proben; unfiltrierte, junge
Proben gegen filtrierte, alte
GC Typ HRGC8060 Fisons
- 56 -
Behandlungen: Verdünnungen, Filtration
über Aktivkohle, unterschiedlich lange
Lagerzeiten
Säule Säule: DB-Wax ® , 50 m 0,32 mm ID, 1 µm
FD
Temperaturprogramm 4 min isotherm bei 40 °C, Heizrate:
6 °C/min, 6 min isotherm bei 250 °C
Aufgabesystem Injektor SSI (Fisons)
(Fortsetzung nächste Seite)
Injektion flüssig: automatisch, AS 800(Fisons)
Injektortemperatur 200 °C
Injektionsvolumen 1 – 2 µl
Split 5 s geschlossen, 40 : 15 ml/min
Trägergas Helium 4.6
Trägergasdruck 60 kPa
lin. Trägergasgeschwindigkeit ca. 32 cm/s

Experimenteller Teil: Sensorische Untersuchungsmethoden
Säulen-Splitting nein (aber fakultativ möglich) desaktivierter Y-förmiger Glas-Sealverbinder
Detektor 1 Sniffing-Port Transferleitung: 180 °C
Hilfsgas befeuchtete Luft 15 ml/min
Detektor 2 (fakultativ)
FID 220 °C
Hilfsgase Wasserstoff 30 kPa
synthetische Luft 90 kPa
Auswertung Stopp-Uhr, Integrator (fakultativ)
4.2.4 Geruchsschwellenwertermittlung
- 57 -
C-R6A Shimadzu Chromatotec
Der Geruchsschwellenwert von mikro-olfaktorisch aktiven Verbindungen in der
Untersuchungsmatrix stellt ein wesentliches Kriterium für den tatsächlichen
Anteil des Betrags des Geruchsstoffes am Gesamtaroma dar (vgl. Kapitel
3.6.4, S. 41). Die Ermittlung erfolgte ähnlich wie die Geruchsprüfungen bei
den Verkostungen.
Hierbei wurden Verkostungsgläser mit kontinuierlich geringer werdenden
Verdünnungen einer olfaktorisch relevanten Substanz in sensorisch einwandfreiem
Untersuchungsmaterial (Matrixcharge) befüllt. Das Füllvolumen der
Gläser war dabei innerhalb der Reihe konstant zu halten, üblicherweise wurden
30,0 ml eingesetzt.
Die Probanden mussten nacheinander die Reihe der Verkostungsgläser in
Richtung steigender Konzentrationen abriechen und dabei angeben, bei welchem
Glas eine geruchliche Änderung wahrgenommen wurde und bei welchem
Glas diese Veränderungen beschrieben werden konnten. Dabei durfte
jeweils nur einmal an einem Verkostungsstandard gerochen werden. Die Ergebnisse
wurden in einem Verkostungsprotokoll nach Anhang I B (S. 148)
festgehalten.

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
4.2.5 Instrumentelle Untersuchungsmethoden
4.2.5.1 Hochauflösende Gaschromatographie/Massenspektrometrie
(HRGC/MS)
Die HRGC/MS-Kopplung stellt eine potente Kombinationstechnik für die Analytik
von Vielstoffgemischen dar. Dabei liefert die massenselektive Registrierung
analytenspezifischer Fragmentierungsprozesse wertvolle Hinweise zur
Identifizierung von unbekannten, gaschromatographisch vorgetrennten Verbindungen.
Die Untersuchungen wurden mit einem HRGC 8060 (Fisons) und einem Quadrupol-Massenspektrometer
Modell TRIO 1000 (Fisons) im EI + -
Ionisationsmodus durchgeführt. Die negativ-chemische Ionisation (NCI) mit
Ammoniak war zu selektiv und überdies zu unempfindlich für Screening-
Untersuchungen, so dass eine andere Ionisierungsart als EI+ keine Rolle bei
den MS-Untersuchungen spielen sollte.
Als analytische Trennsäulen für die leichtest flüchtigen Komponenten bewährten
sich lange Medium-bore-Kapillarsäulen mit gebundenen Polyethylenglycolphasen
(PEG) mit relativ dicken Filmen (50 m/60 m DB-WAX ® bzw.
DB-WAXetr ® -Säulen, 0,32 mm ID, 1 µm FD), die schon bei der GCO einge-
setzt wurden. Unpolare Säulen wie DB-5 ® - oder gar DB-1 ® Säulen waren bei
weitem nicht so universell einsetzbar wie die PEG-Säulen. Daher wurde ausschließlich
mit diesem Typ gearbeitet.
Die Massenkalibrierung des Quadrupols erfolgte mittels Perfluortributylamin.
Im Scan-Bereich bis über 200 Atommasseneinheiten (amus) wurde die Ionenquelle
über die relative Ionenausbeute der vier Hauptmassen m/z 69, 264, 502
und 614 des Perfluortributylamins optimiert. Zur Identifizierung leichterer
Fragmente, z. B. mit Massen unter 40 amus, hatte es sich als vorteilhaft erwiesen,
die Ionenausbeute des Geräts auch nur auf den Bereich kleiner Massen
z.B. mit m/z 31, 40, 69 und 100 ebenfalls unter Verwendung des Perfluortributylamins
zu optimieren.
- 58 -

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
Die Analysenparameter sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Analysenparameter HRGC/MS
Proben unbehandelte und behandelte
Proben, Destillate dieser
Proben, Destillate von Drogen,
Destillationsfraktionen
GC Typ HRGC8060 Fisons
- 59 -
Behandlungen: Filtration über Aktivkohle
und Kupfer, destillative Anreicherungen
von P, unterschiedlich lange Lagerzeiten
und –temperaturen
Säulen DB-Wax ® , 50 m 0,32 mm ID, 1 µm FD
DB-Waxetr ® , 60 m 0,32 mm ID, 1 µm
FD, DB-Waxetr ® , 30 m, 0,25 mm ID,
0,25 µm FD, DB-5, 30 m, 0,25 mm ID,
0,25 µm FD
Temperaturprogramm 4 min isotherm bei 40 °C, Heizrate:
3 °C/min, 10 min isotherm bei 250 °C
Aufgabesystem Injektor SSI (Fisons)
Injektion flüssig: automatisch, AS 800
(Fisons) oder SPME
Injektortemperatur 220 °C
Injektionsvolumen 1 µl
Split 2-3 : 1, 30-45 : 15 ml/min
Trägergas Helium 4.6
Trägergasdruck 30 - 50 kPa
lin. Trägergasgeschwindigkeit ca. 30-35 cm/s
Detektor MS TRIO 1000 (Fisons)
Empfindlichkeit 450
Quelle EI + 70 eV, 240 °C
Tuning / Kalibrierung
Ionenenergie 1 kV (Beschleunigungsspannung)
Quellendruck ca. 3 . 10 -5 hPa
Scan TIC, max. 29-250 amu; 0,8 s,
SIR: 33, 34, 47, 48, 62.
Perfluortributylamin 69, 264, 502, 614 (TIC)
31, 40, 69, 100 (SIR)
Auswertung Personal-Computer MASSLAB Ver. 1.33
4.2.5.2 Hochauflösende Gaschromatographie/hochauflösende Massen-
spektrometrie (HRGC/HRMS)
Die Kopplung hochauflösender Kapillarsäulengaschromatographie (HRGC)
mit hochauflösender Sektorfeld-Massenspektrometrie (HRMS) ist weniger für
Screening-Untersuchung als vielmehr zum gezielten Nachweis charakteristischer
Ionenspuren geeignet (vgl. PEPPARD, 1988, S. 242), denn die enorme
Massenauflösung bei Sektorfeld-Geräten hat im Vergleich zu Quadrupolinstrumenten
relativ geringe Transmissionsraten zur Folge. Die dadurch be-

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
dingten Empfindlichkeitseinbußen können nur durch die gezielte Registrierung
von einzelnen Ionenspuren kompensiert werden (Single-Ion-Monitoring, SIM).
Das Auflösungsvermögen A einer massenselektierenden Einheit wird als
Quotient aus der Masse m des zu untersuchenden Ions und der Massendiffe-
renz Δm zur nächsten, abzutrennenden Nachbarmasse definiert:
m
A = (Gl. 10)
Δm
Für die Messungen wurde ein Kapillargaschromatograph mit einem doppelfokussierenden
Massenspektrometer mit NIER-JOHNSON-Geometrie gekoppelt.
Die Analysenparameter sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Analysenparameter HRGC/HRMS
Proben unbehandelte und behandelte
Proben, Destillate von
Proben und Drogen
GC Typ GC 3700 VARIAN
- 60 -
Behandlungen: Filtration über Aktivkohle,
Kupfer, destillative Anreicherungen von P
Säule Säule: DB-Waxetr ® , 60 m 0,32 mm ID,
1 µm FD
Temperaturprogramm 2 min isotherm bei 40 °C, Heizrate:
3 °C/min,
10 min isotherm bei 250 °C
Aufgabesystem Injektor PAS1 (Gerstel)
Injektortemperatur 200 °C
Injektionsvolumen 1 µl (flüssig), 300 µl (Headspace)
Split 3 : 1
Trägergas Helium 5.0
Trägergasdruck 50 kPa, 10,2 psi
lin. Trägergasgeschwindigkeit ca. 35 cm/s
Detektor MS VG 7070 70 cm Radius, SEV off-axis, EB-Konfiguration
(VG Micromass) EB-Konfiguration
Quelle EI + 70 eV, 240 °C
Ionenenergie 4 kV (Beschleunigungsspannung)
Scan 20 – 60, 5 s/decade
Auflösung 5500 – 6000
Kalibrierung Stickstoff 28,00615
Sauerstoff 31,98984
Argon 39,96238
Auswertung Personal-Computer VG 7070

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
4.2.5.3 Headspace-Gaschromatographie (HS/HRGC)
Bei der Untersuchung von Aroma- bzw. von Geruchsstoffen sind Aussagen
zur stofflichen Zusammensetzung der Gasphase über dem Untersuchungsmaterial
oft wesentlicher als Aussagen zur Probe selbst (WITTKOWSKI, 1987,
S. 93). Die geeignete Technik zur Untersuchung von Gasphasen ist die
Dampfraum- oder Headspace-Gaschromatographie (HS/HRGC). Grundlage
dieser Technik ist das Verteilungsgleichgewicht von flüchtigen Stoffen zwischen
einer Gasphase und, im vorliegenden Fall, flüssigen Probe in einem
geschlossenen Gefäß bei konstanter Temperatur. Dabei kommt es zu einer
relativen Anreicherung leichtflüchtiger Substanzen im Verhältnis zu schwerer
flüchtigeren Probenbestandteilen (vgl. auch Kapitel 3.2.1, S. 23).
Bei der statischen Headspace-Analyse wird bei konstanter Temperatur die
Gleichgewichtseinstellung zwischen Probe und der sie umgebenden Gasphase
abgewartet. Aus der Gasphase wird dann ein Aliquot entnommen und
gaschromatographisch analysiert. Die Entnahme kann durch eine gasdichte
Spritze, eine Probenschleife oder nach dem Prinzip der Gleichdruckdosierung
erfolgen.
Im Unterschied zur statischen Headspace-Analyse werden bei der dynamischen
Arbeitsweise nicht nur einmal ein Aliquot, sondern mehrfach bzw.
kontinuierlich größere Gasraumvolumina aus dem Probengefäß abgeleitet und
entweder in Kühlfallen (vgl. Kapitel 4.1.2.3, S. 45) oder durch Festphasenadsorption
(vgl. Kapitel 3.6.2, S. 38) konzentriert.
Für die laufenden, automatisierten Headspace-Untersuchungen wurde der
Dampfraum-Injektor HS 40 der Firma PERKIN-ELMER verwendet, der nach
dem Prinzip der Gleichdruckdosierung arbeitet.
Bei der statischen Injektionstechnik der Gleichdruckdosierung wird der nach
der Druckaufbauphase (engl. Pressurization) aufgrund der erhöhten Temperatur
und des Trägergasdrucks (Säulenvordruck, V1) im Probengefäß sich aufbauende
Druck dazu benutzt, ein Gasraumaliquot aufgrund des Druckgefälles
zur gaschromatograpischen Säule hin zu injizieren (vgl. Abb. 4-6).
- 61 -

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
Während der Injektionsphase (Sampling) wird der Trägergasstrom mit Hilfe
der Magnetventile V1 und V2 für eine festgelegte Zeit (Injektionszeit) abgestellt,
wodurch ein Aliquot des Gasraums aufgrund des Probenflaschenüberdrucks
in die gaschromatograpische Säule entweicht, bis sich der Druck ausgeglichen
hat oder der Trägergasstrom wieder angestellt wird. Die injizierbare Probenmenge
hängt dabei also lediglich vom erzielten Druckgefälle während der
Injektionszeit und von deren Dauer ab.
Da die Injektionszeit ohne Kryofokussierung wegen der verschlechterten
Peaktrennung aufgrund der langen Probenaufgabe nicht beliebig lang gewählt
werden kann, ist vor allem auf das zu erzielende Druckgefälle zu optimieren.
Trotzdem wurde auch eine direkte Kopplung der Transferkapillare mit der
Trennkapillare ohne Drucksenke mit der theoretisch vorteilhafteren Split-
Kopplung verglichen.
Die Parameter der verschiedenen, angewandten HS-Aufgabetechniken sind in
folgender Übersicht zusammengefasst:
- 62 -
Abb. 4-6:
Ablauf der Gleichdruckdosierung
in der statischen
HS-Analyse.
Aus: Perkin-Elmer-
Manual HS 40

Experimenteller Teil: Instrumentelle Untersuchungsmethoden
Analysenparameter statische HS-Untersuchungen
Proben unbehandelte und behandelte
Proben, Destillate dieser
Proben, Destillate von Drogen,
Drogen
Aufgabesystem 1 manuell
- 63 -
Behandlungen: Filtration über Aktivkohle,
Kupfer, Eisen und Zink, destillative
Anreicherungen von P und den eingesetzten
Drogen, unterschiedliche Lagerzeiten,
-temperaturen und pH-Werte,
Wasser- und Aminosäurezusätze
Gerät gasdichte Spritze Mikroliterspritze, Serie 1000 Hamilton ®
Trägergas vom GC Helium
Trägergasdruck GC 50 kPa
Säule DB-Waxetr ® , 60 m 0,32 mm ID, 1 µm FD
Injektor SSI Temperatur: 180 °C (Fisons)
Aufgabesystem 2 automatisch
Injektionsvolumen max. 300 µl
Split geschlossen
Gerät Headspace-Autosampler HS 40 (Perkin Elmer)
Kopplung direkt Verbinder: GRAPHPACK-Säulenverbinder
3D/2, Universal Press-Fit oder Glas-
Seal-Verbinder, desaktiviert.
Probenkonditionierung 20 min bei 65 °C
Probenvolumen 8 ml/22 ml bzw. 6 g/22 ml
Nadel-/Transfertemperatur 100 °C/120 °C
Injektionsdauer 0,12 min
Trägergas vom HS Helium
Trägergasdruck GC 0 kPa
HS 40 75 kPa
Säule DB-Waxetr ® , 60 m 0,32 mm ID, 1 µm FD
Injektor SSI: überbrückt Temperatur: 120 °C (Fisons)
Aufgabesystem 3 automatisch
Split geschlossen
Gerät Headspace-Autosampler HS 40 (Perkin Elmer)
Kopplung indirekt
Probenkonditionierung 20 min bei 65 °C
Probenvolumen 8 ml/22 ml bzw. 6 g/22 ml
Nadel-/Transfertemperatur 100 °C/120 °C
Injektionsdauer 0,12 min
Trägergas vom HS bzw. GC
(optional)
Helium
Trägergasdruck GC 50 kPa
HS 40 bis zu 100 kPa
Säule DB-Waxetr ® , 60 m 0,32 mm ID, 1 µm FD
Injektor SSI Temperatur: 120 °C (Fisons)
Split offen, stellt Druckdifferenz zwischen HS
40 und GC (Optimum: 50 kPa) her
Der HS 40 wurde als Aufgabesystem sowohl bei der HS/GCO als auch bei der
HS/HRGC/MS eingesetzt.

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
5. Ergebnisse
Da die Erzeugung, Beschreibung und Klassifizierung unterschiedlicher,
makro-olfaktorischer Geruchszustände von P (vgl. Kapitel 5.1.8, S. 70) die
Grundlage für alle sich anschließenden mikro-olfaktorischen wie instrumentellanalytischen
Untersuchungen bildete, werden zunächst die Ergebnisse der
unterschiedlichen Einflussverfahren auf den Fehleindruck aufgeführt.
Nach der Darstellung der Erfahrungen mit unterschiedlichen Aromaanreicherungstechniken
(Kapitel 5.2, S. 72) und der Ergebnisse der mikro-olfaktorischen
Verfahren GCO, HS/GCO und AEVA (Kapitel 5.3, S. 85) wird die Zuordnung
und Verknüpfung der sensorischen Daten mit instrumentell-analytischen
erfolgen (Kapitel 5.4, S. 91).
Die Verifizierung der Rolle einzelner, problemrelevant erscheinender Geruchsstoffe
erfolgt ab Kapitel 5.4.2, S. 96.
5.1 Makro-olfaktorische Veränderungen des Fehlgeruchs
durch äußere Einflüsse
Hierbei werden die Einflüsse der Lagerdauer, der Filtration über Aktivkohle,
von pH-Wert-Verschiebungen, Verdünnungen mit Wasser, Lagerung bei tiefen
Temperaturen, Unterdruck, Gaswäsche und Ultraschallbehandlung (vgl. Kapitel
4.1.3, S. 48) auf wahrzunehmende geruchliche Veränderungen untersucht
und beschrieben.
5.1.1 Veränderungen durch Lagerzeit
Das in der vorliegenden Arbeit vorrangig zu untersuchende Problem bestand
in der Identifizierung der Vorgänge, die bei P während einer mehrere Wochen
dauernden Reifeperiode von einem unangenehmen, muffigen Geruch zu einem
angenehmen, würzigen Produktaroma führen.
In einem Zeitraum von 12 Monaten wurden bei 59 Verkostungen, bei denen
eine gelagerte Probe im Trio-Vergleichstest gegen zwei sensorisch einwandfreie,
mehrere Monate gelagerte Standards verkostet wurde, der Geruch der
Probencharge in nur 7 von insgesamt 236 abgegebenen Urteilen mit dem eines
Standards verwechselt und damit nicht erkannt. Die Erkennungsrate des
produktuntypischen, unangenehmen Anfangsgeruchs lag somit selbst bei bereits
mehreren Wochen tankgelagerten Mustern noch bei über 97 %.
Bereits in der Einleitung wurde erwähnt, dass erfahrene Verkoster in der Lage
waren, Proben innerhalb der ersten 6 Wochen nach Produktion nur aufgrund
ihres Geruchs der Produktionswoche zuzuordnen. Die geruchlichen Verbesserungen
während der ersten Wochen der Lagerung wurden daher als stetig
verlaufend angenommen (vgl. Kapitel 2.4, S. 17, Abb. 2-1).
- 64 -

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Damit wird deutlich, wie stark sich das Aroma während der Lagerzeit wandelt.
Die relative Rate der Verbesserungen scheint erst nach mehreren Wochen
geringer zu werden, um schließlich das Niveau des produkttypischen Geruchs
zu erreichen. Der Zeitraum, in dem dieses sensorische Niveau erreicht wird,
beträgt etwa drei Monate bei Tanklagerung, drei Wochen bei Flaschenlagerung
und etwa drei Stunden in einem Verkostungsglas.
5.1.2 Veränderungen durch Aktivkohle
Im Verlauf der Untersuchungen wurden zahlreiche olfaktorische Vergleiche
zwischen unfiltrierten, gerade hergestellten Proben und ihren über Aktivkohle-
Cellulose-Filterplatten filtrierten Varianten angestellt (vgl. Kapitel 4.1.3, S. 48).
Wurden filtrierte und unfiltrierte Proben einer Charge miteinander verglichen,
stieg die Erkennungsrate des unangenehmen Geruchs der unfiltrierten Variante
auf 100 %. Ein maximaler olfaktorischer Unterschied an P war damit zunächst
durch den Vergleich unfiltrierter, junger Chargen mit filtrierten, alten
Chargen gegeben.
5.1.3 Veränderungen durch pH-Wert-Verschiebungen
Ausgehend von den durch die vier Prüfer während des Rangfolge-Tests nach
KRAMER vergebenen Noten (vgl. Kapitel 4.2.1.2., S. 51 und Anhang I C,
S. 149) ließen sich folgende Rangsummen ermitteln.
Die Ergebnisse der Benotung sowie die Zuordnung zu Rangwerten und die
Auswertung der Rangsummen werden im Folgenden dargestellt.
Vergleich der unterschiedlichen pH-Stufen:
Prüfer 1 Prüfer 2
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 2 32 1 33 1
pH = 6 21 1 22 2 23 2
pH = 1 11 1 12 3 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand Filtriert unfiltriert unfiltriert
Prüfer 3 Prüfer 4
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 2 32 2 33 2
pH = 6 21 1 22 1 23 2
pH = 1 11 2 12 3 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand Filtriert unfiltriert unfiltriert
- 65 -
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 2 32 3 33 3
pH = 6 21 1 22 1 23 1
pH = 1 11 1 12 3 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 3 32 3 33 3
pH = 6 21 1 22 2 23 1
pH = 1 11 2 12 1 13 2
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Rangsummen „pH-Wert“:
Beschreibung Nr. Summe Nr. Summe Nr. Summe
pH = 10 31 9 32 9 33 9
pH = 6 21 4 22 6 23 6
pH = 1 11 6 12 10 13 11
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert
Nach KRAMER liegen die kritischen Rangsummen bei der Untersuchung von
neun Proben in vier Versuchsreihen (= Anzahl der Prüfer) und einem Signifi-
kanzniveau α von 0,05 zwischen 8 und 32.
Bei der Untersuchung des Einflusses des pH-Wertes auf den Geruch konnten
damit folgende Zustände signifikant unterschieden werden:
1. Die Rangsummen der alkalisierten Proben liegen alle innerhalb des kritischen
Rangsummenbereiches. Untereinander können an diesen Mustern
keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Die Proben riechen
aber signifikant schlechter als die unbehandelten Varianten bzw. die angesäuerte,
neun Monate gelagerte Probe. Allerdings hatte dieser als unangenehm
empfundene, olfaktorische Eindruck weder etwas mit dem typischen
noch mit dem zu untersuchenden, unangenehmen Geruch zu tun.
Die starke Ablehnung muss durch einen völlig neuen, produktuntypischen
Geruchseindruck bei pH 10 verstanden werden. Der Geruch wurde als
„feucht“, „heuartig“ bis „fischig“ beschrieben.
2. Die relativ jungen, unfiltrierten Proben wiesen bei pH 1 einen signifikant
schlechteren Geruchseindruck auf als das filtrierte, gelagerte Muster bzw.
ihre nicht angesäuerten Varianten.
3. Das unbehandelte, neun Monate gelagerte Muster erzielte mit dem Wert
4 die kleinst mögliche Rangsumme überhaupt und wurde damit am
meisten präferiert.
Beim Vergleich der Altersstufen wurden folgende Rangwerte ermittel:
- 66 -
innerhalb des kritischen
Rangsummenbereichs
nach KRAMER

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Vergleich der Altersstufen:
Prüfer 1 Prüfer 2
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 2 32 2 33 2
pH = 6 21 1 22 2 23 2
pH = 1 11 1 12 2 13 2
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand Filtriert unfiltriert unfiltriert
Prüfer 3 Prüfer 4
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 3 32 1 33 2
pH = 6 21 1 22 2 23 3
pH = 1 11 1 12 2 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand Filtriert unfiltriert unfiltriert
Rangsummen „Lagerdauer“:
Beschreibung Nr. Summe Nr. Summe Nr. Summe
pH = 10 31 8 32 8 33 10
pH = 6 21 4 22 7 23 9
pH = 1 11 4 12 9 13 11
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert
Bei der Untersuchung des Einflusses der Lagerdauer auf den Geruch zeigte
sich ein ähnliches Bild wie zuvor:
1. Erneut wurde alle alkalisierten sowie die angesäuerten, unfiltrierten, jungen
Varianten als schlechter riechend abgeleht.
2. Im direkten Vergleich der nicht behandelten Muster wird aber die 8 Wochen
alten Probe bereits schlechter riechend als die eine Woche ältere
Charge bewertet.
Die olfaktorischen Vergleiche dieser Versuchsreihen bestätigten erneut die
Beobachtung, dass die Lagerzeit zu einer Verbesserung des Geruchseindrucks
an P führt. Zudem ließ sich der anfängliche Fehleindruck junger Proben
durch Ansäuern verstärken (vgl. Kapitel 5.4.4, S. 100). Eine Alkalisierung
von P führte dagegen zu einer vollständigen Charakteränderung des Geruchs
von P. Die geringe Präferenz dieses Geruchseindrucks darf daher nicht überbewertet
werden.
- 67 -
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 1 32 3 33 3
pH = 6 21 1 22 1 23 2
pH = 1 11 1 12 3 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert
Beschreibung Nr. Note Nr. Note Nr. Note
pH = 10 31 2 32 2 33 3
pH = 6 21 1 22 2 23 2
pH = 1 11 1 12 2 13 3
Alter 9 Monate 9 Wochen 8 Wochen
Zustand filtriert unfiltriert unfiltriert
innerhalb des kritischen
Rangsummenbereichs
nach KRAMER

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
5.1.4 Veränderungen durch Wasserzusatz
Bereits kleine Verschiebungen des Wasseranteils in P führten zu einer Nivellierung
der unangenehmen Geruchsmerkmale (vgl. Kapitel 2.4, S. 17,
Abb. 2-2). Bei den Verkostungen, bei denen eine Verdünnung von P im Verhältnis
1 : 3 aufgrund des hohen Alkoholanteils erfolgen musste, waren Unterschiede,
die mit den untypischen Geruchsmerkmalen in Verbindung hätten
gebracht werden können, nicht mehr zu registrieren. Der Wasserzusatz führte
zu einem angenehm würzigen, abgerundeten Geruchsprofil.
5.1.5 Einfluss tiefer Lagertemperaturen
Während der Untersuchungen verbesserten sich die olfaktorischen Eindrücke
an den in Glasflaschen abgefüllten Labormustern sehr viel schneller als an
den tankgelagerten Produktionschargen. Eine Maßnahme, den Reifungsprozess
an den Labormustern zu verlangsamen und den unangenehmen Geruchseindruck
zu stabilisieren, wurde durch Lagerung der Labormuster bei
-21 °C erreicht.
Durch Tiefkühlung konnten die Veränderungen der olfaktorischen Merkmale
entscheidend gehemmt werden. Beim Vergleich der im Wasserbad temperierten,
zuvor tiefgekühlt gelagerten Proben mit den normal gelagerten Varianten
wurden die bei Raumtemperatur gelagerten Muster eindeutig den zuvor
tiefgekühlten vorgezogen. Bereits nach zwei bis vier Wochen waren die tiefgekühlten
Varianten von denen bei Raumtemperatur gelagerten eindeutig zu
unterscheiden, wobei der Geruch der tiefgekühlten Proben stets als schlechter
empfunden wurde.
Zudem fiel auf, dass an tiefgekühlten, nicht temperierten Proben der unangenehme
Geruch stärker hervortrat als an Mustern bei Raumtemperatur, was
erneut ein Indiz für eine offenbar hohe Flüchtigkeit potentieller Fehlgeruchssubstanzen
darstellte.
5.1.6 Einflüsse von Unterdruck, Gaswäsche, Ultraschall
Um eine hohe Flüchtigkeit des Fehlgeruchs zu bestätigen, mussten sowohl
das Anlegen eines Unterdrucks, das Durchspülen der Probe mit Inertgas sowie
die Einwirkung von Ultraschallwellen zu einer Verringerung der Wahrnehmbarkeit
des Fehlgeruchs führen.
Bei den Versuchen (vgl. Kapitel 4.1.3, Verfahren zur Beeinflussung des Fehleindrucks
an P, S. 48), die bewusst auf eine schonende Behandlung von P
abzielten, um bei einer möglichen, großtechnischen Realisierung einen möglichst
geringen Einfluss auf andere Inhaltsstoffe von P auszuüben, ließ sich
nur eine leichte Verringerung des als Fehlgeruch beschriebenen Phänomens
- 68 -

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Abb. 5-1:
Geruchliche
Beurteilung von
Destillationsfraktionen
der
Herstellung von P
und Präferenz der behandelten Probe vor der unbehandelten feststellen. Da
die erzielten Unterschiede geringer als erwartet waren, wurden derart behandelte
Proben nicht für die mikro-olfaktorischen und instrumentell-analytischen
Analysen eingesetzt. Die Intensivierung der oben beschriebenen Behandlungsverfahren
wurde nicht angestrebt, da die Wirkung auf andere Produktinhaltsstoffe
nicht absehbar war.
5.1.7 Sensorische Untersuchung von Destillationsfraktionen
Wenn der anfängliche, unangenehme Geruchseindruck durch den Herstellungsprozess
bedingt wäre und die geruchlichen Veränderungen nicht durch
die Ausbildung eines als positiv empfundenen Aromas während der Reifeperiode
verursacht werden würden, könnten in einigen Fraktionen des Destillats
potentielle Fehlgeruchsstoffe in größeren Konzentrationen enthalten sein als
im fertigen Endprodukt P.
Bei der sensorischen Bewertung der Destillationsfraktionen wurden 14 Proben
aus insgesamt 36 Fraktionen olfaktorisch beurteilt. Geordnet nach der Entnahmezeit
wurden sie nacheinander abgerochen und ihr Geruch hinsichtlich
des Auftretens des Fehlgeruchs bewertet. Als sensorische Vergleiche wurden
die unfiltrierte und filtrierte Charge der Produktion, deren Fraktionen gesammelt
worden waren, angeboten.
Aus den Beschreibungen der 5 Verkoster ließ sich folgendes Geruchsprofil erstellen:
Intensität eines unangenehmen Geruchs
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
kohliger Geruch unangenehmer Geruch
0
0 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
- 69 -
süßlicher Geruch
Aus dem Profil (Abb. 5-1) geht hervor, dass Fraktionen aus drei Destillationsphasen
als unangenehm bewertet wurden. In der Anfangsphase der Destillation
wurde ein kohliger, nach Dimethylsulfid riechender Geruch bemängelt,
am Schluss der Destillation ein unangenehm süßlicher. Aber auch zur
Halbzeit der Destillation wurde ein als "gammelig", "schlecht" und "kaffeeartig"
beschriebener Geruch abgelehnt.

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Der typische Geruch einer frisch produzierten Charge, unfiltriert oder filtriert,
korrelierte dagegen mit keiner Fraktion. Daher wurde der sensorischen Beurteilung
der atypisch riechenden Destillationsfraktionen keine überragende Bedeutung
beigemessen. Eine Verringerung des unangenehmen olfaktorischen
Phänomens von P über Änderung in der Destillationsprozessführung schien
damit aber nicht möglich zu sein.
5.1.8 Zusammenfassung: Definition von makro-olfaktorischen Zuständen
Alle unter Punkt 5.1 auf S. 64 ff. beschriebenen Verfahren hatten das Ziel, makro-olfaktorische
Unterschiede an P zu erzeugen bzw. zu verstärken. Die Bewertung
dieser Unterschiede führte nun erstmals zur Definition von zehn Geruchszuständen
von P und zur Einschätzung, wie stark sich diese Geruchszustände
voneinander unterschieden.
Durch die Gegenüberstellung der Zustände „mit Fehleindruck“ und „ohne
Fehleindruck“ wurden fünf makro-olfaktorische Zustandspaare festgelegt, zwischen
denen mikro-olfaktorisch bzw. instrumentell-analytisch die stofflichen
Veränderungen zu untersuchen waren.
Dabei war bei der gezielten Suche nach aromarelevanten, stofflichen Unterschieden
zu beachten, ob das Zustandekommen der diversen Geruchszustände
möglicherweise durch die Verwendung verschiedener Drogenchargen
mitbeeinflusst sein könnte oder nur durch eine mehr oder weniger bewusste
Beeinflussung der stofflichen Zusammensetzung bei einer der beiden Zustände
bedingt worden war.
Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die festgelegten Zustandspaare:
Nr. Zustand
Zustand
Besonderheiten des Vergleichs
„mit Fehleindruck“ „ohne Fehleindruck“
1. unfiltriert, nicht gelagert filtriert, nicht gelagert Chargenunterschiede: nein
Zusammensetzung beeinflusst: ja
Geruchsunterschied: mittel
2. unfiltriert, nicht gelagert filtriert, gelagert Chargenunterschiede: ja
Zusammensetzung beeinflusst: ja
Geruchsunterschiede: groß
3. unfiltriert, gelagert bei unfiltriert, gelagert bei Chargenunterschiede: nein
+20 °C im Dunkeln –21 °C im Dunkeln Zusammensetzung beeinflusst: nein
Geruchsunterschiede: mittel
4. unfiltriert, nicht gelagert, unfiltriert, nicht gela- Chargenunterschiede: nein
ohne Wasserzusatz gert, mit Wasserzusatz Zusammensetzung beeinflusst: ja
Geruchsunterschiede: groß
5. unfiltriert, nicht gelagert unfiltriert, nicht gela- Chargenunterschiede: nein
ohne Säurezusatz gert mit Säurezusatz Zusammensetzung beeinflusst: ja
Geruchsunterschiede: mittel
- 70 -

Ergebnisse: Makro-olfaktorische Zustände von P
Die Ergebnisse der mikro-olfaktorischen bzw. instrumentell-analytischen Vergleichsuntersuchungen
müssen sowohl qualitativ als auch in ihrer Intensität
mit den oben beschriebenen Zustandspaaren in Einklang gebracht werden
können. Die instrumentell-analytische Untersuchung der zuvor olfaktorisch
bewerteten Destillationsfraktionen wird zunächst vor allem vor dem Hintergrund
einer möglichen Herstellungsprozessoptimierung und aufgrund des
Konzentrierungseffektes der Fraktionierung nur begleitend durchgeführt.
- 71 -

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
5.1 Bewertung von Anreicherungsverfahren
Die Untersuchung flüchtiger Verbindungen wie Aromastoffe stellt hohe Anforderungen
an die Analytik. Dabei ist vor allem stets mit Verlusten bzw. Konzentrationsverschiebungen
an Analyten während des analytischen Prozesses
bis zur Detektion zu rechnen.
Den Ergebnissen der instrumentellen Untersuchungen (vgl. Kapitel 5.4, S. 91)
werden die Ergebnisse der Anreicherungsverfahren und die Optimierung der
Headspace-Probenaufgabetechnik vorangestellt und kurz bewertet.
5.2.1 Destillative Anreicherung
Die destillative Anreicherung von P und auch die Darstellung von Destillaten
aus den eingesetzten Drogen im Labormaßstab (gem. Kapitel 4.1.2.1, S. 44)
führten zu kaffeeartig, dumpf und hart riechenden Konzentraten, deren Geruch
sich allerdings von dem der originären, unbehandelten, jungen Proben
unterschied.
Die folgende Abbildung 5-2 stellt das Total-Ion-Chromatogramm einer destillativ
angereicherten Probe (A) dem des ursprünglichen Musters (B) gegenüber.
Dabei wurde 1 µl der Proben flüssig injiziert und auf einer 50 m DB-Wax ® -Kapillarsäule
(0,32 mm ID, 1 µm FD) getrennt. Weitere Analysenparameter sind
in Kapitel 4.2.5.1, S. 58, beschrieben.
COMP005
100
%
0
COMP007
100
%
0
leichtest
flüchtige
Verbindungen
Ethanol
Monoterpene Sesquiterpene
- 72 -
Eugenol
2.500 5.000 7.500 10.000 12.500 15.000 17.500 20.000 22.500 25.000 27.500 30.000 32.500 35.000 37.500 40.000 42.500 min
Die Anreicherung der Monoterpenfraktion und der leichtest flüchtigen Verbindungen
im Chromatogramm A im Vergleich zum Chromatogramm B ist erkennbar.
Obwohl die Labordestillationen schwerer flüchtige Inhaltsstoffe von P
wie Sesquiterpene oder aromatische Verbindungen wie Zimtaldehyd oder
Eugenol aus der zweiten Chromatogrammhälfte nicht miterfassen und damit
bei Screening-Analysen zu Beginn der Untersuchungen erhebliche stoffliche
wie sensorische Informationsverluste zu akzeptieren waren, scheint die
destillative Anreicherung für leichter flüchtige Verbindungen ein geeignetes,
schonendes Anreicherungsverfahren zu sein (vgl. auch Kapitel 5.7.3, S. 120).
A
B
Scan EI+
TIC
5.00e6
Scan EI+
TIC
5.00e6
Abb. 5-2:
Gegenüberstellung von
destillativ konzentriertem
(A) und nicht
behandeltem P (B).

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-3:
Chromatogramm
eines Trockeneis-
Kondensats von P in
einer PTFE-Probenschleife
5.2.2 Extraktive Anreicherung
Die Extraktion von P mit n-Pentan und die anschließende olfaktorische Bewertung
der beiden Phasen ergab, dass die gerade extrahierte ethanolische
Phase von P neben dem unvermeidbaren Pentangeruch nach wie vor den
dumpfen, muffigen Geruch der ursprünglichen Probe trug, während der Rückstand
der Pentanphase nach schonendem Verdampfen des Lösemittels bei
Raumtemperatur und Atmosphärendruck die sensorischen Merkmale einer
alten, gelagerten Probe einwandfreien Aromas aufwies.
Dieses Experiment war entscheidend für die Bewertung der Eignung von flüssig-flüssig
Extraktionen mit unpolaren Lösemitteln zu Anreicherungszwecken
und für die Bewertung von Literaturdaten zu ätherischen Ölpflanzen und deren
Ölen. Es bewies einerseits, dass diese Methode für eine Anreicherung der
hinsichtlich der vorliegenden Fragestellung interessierenden Aromakomponenten
ungeeignet war, da sie offenbar diese Fraktion der Aromastoffe diskriminierte.
Zusammen mit dem Verschwinden des Fehlgeruchs nach Wasserzugabe
war das ein wesentlicher Hinweis auf den polaren Charakter potentieller,
den Fehlgeruch verursachenden Substanzen (vgl. Kapitel 2.4, S. 17).
Andererseits versagte es aber auch, Rückschlüsse und Erkenntnisse von
sensorischen Aspekten ätherischer, offizinaler Öldrogen auf das vorliegende
Problem zu projezieren, die unter Anwendung der beschriebenen Extraktionsmethode
gewonnen worden waren (vgl. Kapitel 3.3, S. 26).
5.2.3 Kondensation in Kühlfallen
Die Kondensation in Kühlfallen, die in Kapitel 4.1.2.3 (S. 45) vorgestellt wurde,
führte entgegen den destillativen Anreicherungstechniken auch zur Kondensation
schwerer flüchtiger Verbindungen.
Das folgende TIC-Chromatogramm entstand nach einer 30-minütigen Beladung
einer PTFE-Probenschleife bei - 75 °C mit flüchtigen Verbindungen eines
jungen, unangenehm riechenden Musters von P. Dabei wurde die Probe
in einer Gaswaschflasche mit Argon durchspült, wobei das Durchflussvolumen
der Probenschleife 5 ml/min betrug.
REODYN01
100
%
0
Ausschnitt in
nächster
Abbildung
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200
- 73 -
Scan EI+
TIC
1.43e8
Scan
Nr.

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Wie in Abbildung 5-3 erkennbar, sind auch in der zweiten Hälfte des Chromatogramms
Substanzen aus dem Gasraum kondensiert. Damit schien dieses
Verfahren zunächst mehr Informationen als die destillativen Anreicherungstechniken
zu liefern und daher bei Screening-Untersuchungen besser geeignet
zu sein.
Allerdings führte diese Technik zu einem Verlust und damit zu einer Diskriminierung
von Methylmercaptan. Diese nachweislich im jungen P vorkommende
Verbindung (vgl. Kapitel 5.4.1, S. 91), die bereits frühzeitig im Verdacht stand,
am Zustandekommen des Fehleindrucks beteiligt zu sein, konnte in den Kondensaten
nicht mehr detektiert werden. Die für diese Verbindung charakteristischen
Massenspursumme m/z 47 und 48 zeigte zur Retentionszeit des Methylmercaptans
keinen Peak (Abb. 5-4, A):
REODYN01 Dimethylsulfid
100
%
0
REODYN01
100
%
0
Methylmercaptan ?
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720
- 74 -
A
B
Scan EI+
33+34+47+48
2.16e6
Die Tatsache, dass kein Methylmercaptan trotz des festgestellten Konzentrierungseffekts
beim Dimethylsulfid nachgewiesen werden konnte, führte zu dem
Verdacht, dass auch weitere, leichtest flüchtige Schwefelverbindungen wie
z.B. Schwefelwasserstoff sich durch diese Anreicherungstechnik dem Nachweis
entziehen könnten. Ähnliche Schwierigkeiten beschreibt z.B.
BURMEISTER et al. (1992, S. 56), der Verluste bei der Untersuchung von
schwefelhaltigen Analyten, vor allem Schwefelwasserstoff, beim Kontakt mit
Metallteilen während des Analysenganges festgestellt hat. Da die Experimente
neben der Verwendung einer Stahlkapillare (SS304 Kanülenstahl, Fa.
Hamilton) auch mit zwei Kunststoffprobeschleifen durchgeführt worden waren
(PEEK ® und PTFE), mit denen ebenfalls kein Nachweis von Methylmercaptan
oder Schwefelwasserstoff möglich war, wurden die Untersuchungen mit dieser
Anreicherungstechnik wegen des Verdachts eines zu hohen Artefaktbildungspotentials
nicht weiter verfolgt.
Scan EI+
TIC
2.50e7
Scan
Nr.
Abb. 5-4:
Niedermolekulare
Schwefelverbindungen
im Trockeneis-Kondensat
von P (PTFE-
Probenschleife)
A: Ionenspuren für
Methylmercaptan und
Schwefelwasserstoff
B: TIC-Chromatogramm.
(Ausschnitt aus
Abb. 5-3)

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-5:
Vergleich einer
alten, filtrierten
Variante von P (A)
mit einer jungen,
unfiltrierten (B) nach
SPME an
Carboxen ® . (TIC-
Chromatogramme)
Abb. 5-6:
Vergleich einer alten,
filtrierten Variante von
P (A) mit einer jungen,
unfiltrierten (B)
nach SPME an
Carboxen ® .
(Ionenspuren, Ausschnitt
aus Abb. 5-5)
5.2.4 Festphasen-Mikroextraktion (SPME)
Das Verfahren der Festphasen-Mikroextraktion zeichnete sich in erster Linie
durch seine leichte Handhabbarkeit und eine hohe Reproduzierbarkeit aus.
Die folgende Abbildung 5-5 macht die Reproduzierbarkeit durch Vergleich der
Chromatogramme eines unfiltrierten, jungen mit einem 7 Jahre alten, filtrierten
Muster deutlich.
Hierbei wurde eine 100 µm CARBOXEN ® -SPME-Faser verwendet, die
30 Minuten im Gasraum über der jeweiligen Probe beladen wurde, um anschließend
im SSI-Injektor des Gaschromatographen bei geschlossenem Split
und 220 °C 60 s lang desorbiert zu werden.
MGCB206A
100
%
0
MGCB757U
100
%
0
Ausschnitt
vergrößert in
nächster
Abbildung
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200
Scan
4400
Da die Carboxen ® -Faser speziell für die Analytik flüchtiger Schwefelverbindungen
entwickelt worden war, sollte es möglich sein, diese auch im Dampfraum
über P nachweisen zu können.
Die Abbildung 5-6 zeigt aus den in Abb. 5-5 ersichtlichen Chromatogrammen
lediglich die Summen der für die Verbindungen Schwefelwasserstoff, Methylmercaptan
und Dimethylsulfid wesentlichen Ionenspuren m/z 33, 34, 47 und
48.
MGCB206A
100
%
0
MGCB757U
100
%
0
Dimethylsulfid
Methylmercaptan ?
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520
- 75 -
A
B
A
B
Scan EI+
TIC
3.98e7
Scan EI+
TIC
4.06e7
Scan EI+
33+34+47+48
9.72e4
Scan EI+
33+34+47+48
1.00e5
Scan

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Die Auswertung ergab ein schwaches Signal von Dimethylsulfid (Abb. 5-6, B)
für den Dampfraum über der jungen, unfiltrierten Probe. Methylmercaptan dagegen,
das eine kürzere Retentionszeit als Dimethylsulfid aufweisen musste,
konnte mit Hilfe dieser Technik erneut nicht nachgewiesen werden. Gleiches
galt für Schwefelwasserstoff. Variationen der Beladungsdauer bzw. der
Desorptionsbedingungen (Dauer/Temperatur) führten zu keiner Verbesserung
der Nachweissituation des Methylmercaptans. Über der gelagerten, sensorisch
einwandfrei riechenden Probe konnten keine der oben genannten Verbindungen
detektiert werden (Chromatogramm A).
Laut Mitteilung von Herrn Dr. Ingo Haag (Firma SUPELCO) ist bei hohen Alkoholkonzentrationen,
gerade bei der auch adsorptiv arbeitenden Carboxen ® -
Faser die Verdrängung der zu betrachtenden Schwefelverbindungen durch
Ethanol zu erwarten. Eine empfohlene Verdünnung der Probe mit Wasser auf
Alkoholgehalte unter 10 %(v/v) wurde jedoch wegen des verringenden Einflusses
desselben auf den Fehleindruck nicht durchgeführt. Die weitere Anwendung
der SPME-Anreicherungstechnik musste daher im vorliegenden Fall
als ungeeignet angesehen werden.
5.2.5 Headspace/GC -Kopplungen und deren Einfluss auf die Probenaufgabe
Bei den GCO-Untersuchungen (vgl. Kapitel 5.3.1, S. 85) war aufgefallen, dass
die Wahrnehmbarkeit von Substanzen, die einen niedrigeren Siedepunkt als
Ethanol besitzen, entscheidend von der Probenvorbereitung bzw. von der gewählten
Probenaufgabetechnik abhing.
Die folgende Abbildung 5-7 stellt drei Total-Ionen-Chromatogramme gegenüber,
die sich in der Probenvorbereitung bzw. in der Aufgabetechnik unterscheiden.
COMP007
100
%
0
COMP005
100
%
0
HS__MS09
100
%
0
leichtest
flüchtige
Verbindungen
Monoterpene
2.500 5.000 7.500 10.000 12.500 15.000 17.500 20.000 22.500 25.000 27.500 30.000 32.500 35.000 37.500 40.000 42.500 45.000
- 76 -
A
B
C
Sesquiterpene
Eugenol
Zimtaldehyd
Scan EI+
TIC
2.50e7
Scan EI+
TIC
2.50e7
Scan EI+
TIC
2.50e7
min
Abb. 5-7:
Vergleich von
Flüssiginjektion (A),
Destillation (B) und
Headspace-
Analyse (C) mittels
GC/MS.

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-8:
Dampfdruckkurve
von P, ermittelt mit
einem Einstichmanometer
Das Chromatogramm A gibt den Chromatographieverlauf nach einer normalen
Flüssiginjektion von P wieder. Deutlich sind die Peaks der Gruppe der
Sesquiterpene, Zimtaldehyd und Eugenol im letzten Drittel des Laufes ab der
32. Minute zu erkennen.
Das Chromatogramm B stellt die Flüssiginjektion derselben Probe dar, die
zuvor destillativ im Volumenverhältnis 2:1 angereichert worden war. Hier
macht sich ab Mitte des Chromatogramms bereits ein deutlicher
Informationsverlust bemerkbar, während im Bereich leichtest flüchtiger
Verbindungen keine großen Konzentrierungstendenzen bemerkbar sind.
Eugenol ist überhaupt nicht mehr nachweisbar.
Bei der direkt gekoppelten Headspace-Probenaufgabe (Chromatogramm C)
dagegen ist eine sichtbare Anreicherung im ersten Drittel des
Chromatogramms zu erkennen.
Da die Dampfraumanalyse, insbesondere die Kopplungsart, einen großen
Einfluss auf die Messergebnisse sowohl der instrumentellen als auch der mikro-olfaktorischen
Analyse hatte, soll zunächst die Adaptation dieser Analysentechnik
auf das vorliegende Problem beschrieben werden. Ziel war, die
mittels Gleichdruckdosierung auf die Trennsäule zu bringende Probenmenge
zu optimieren. Daher wird das Zusammenspiel zwischen Probentemperatur,
Trägergasdruck, Druckgefälle und der Dauer der Injektionsphase sowie dessen
Einfluss auf die chromatographische Trennung im Folgenden theoretisch
erläutert, praktisch umgesetzt und ausgewertet.
5.2.5.1 Temperatur und Dampfdruck
Gleichgewichtsdruck p in kPa
120
100
80
60
40
20
0
10 30 50 70 90
Temperatur t in °C
- 77 -
Die nebenstehende Graphik 5-8
zeigt, wie sich der Druck in einem
HS-Vial über 5 ml des untersuchten
Probenmaterials in Abhängigkeit
der Temperatur verhält. Gemessen
wurde der Druck mit einem
Einstichmanometer in der Probe,
die in einem Wasserbad mit einer
Heizrate von 2°C/min erwärmt
wurde.
Aus der Graphik ist ersichtlich, dass der Druck und damit die Menge an Verbindungen
in der Gasphase mit zunehmender Temperatur ansteigt. Mit Hilfe
der Druckmessung kann somit für den Headspace-Probengeber mit Gleichdruckdosierung
der notwendige Säulenvordruck bestimmt werden, der bei
gewünschter, offenbar möglichst hoher Probentemperatur mindestens an der
Injektionsnadel anliegen muss, damit es beim Einstechen in das temperierte
Proben-Vial nicht vorzeitig zu einem Druckausgleich und damit zu einer unerwünschten
Doppelinjektion kommt.

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Grundsätzlich muss aber bei der Maximierung der Analytenmenge durch höhere
Probentemperatur auch verstärkt mit Veränderungen der Analyten (Artefaktbildungen)
gerechnet werden. Ähnliches gilt für die Dauer der Thermostatisierung
bzw. Gleichgewichtseinstellung. Bei den Untersuchungen dieser
Arbeit wurden die Proben in Anlehnung an HILTUNEN et al. (1985, S. 23)
20 Minuten thermostatisiert.
5.2.5.2 Trägergasdruck, Trägergasgeschwindigkeit und Injektionszeit
Wenn sich mit dem durch die Temperaturerhöhung notwendigen, steigenden
Säulenvordruck die lineare Trägergasgeschwindigkeit erhöht, erhöht sich auch
jenseits des optimalen Bereichs der Kapillarsäule die theoretisch zu erzielende
Bodenhöhe. Die Folge hiervon ist eine sinkende Trennleistung.
Die optimale lineare Trägergasgeschwindigkeit lässt sich mit Hilfe der VAN
DEEMTER-GOLAYGleichung 1 berechnen. Für die verwendeten DB-WAX ® -
Säulen liegt sie für das Trägergas Helium bei etwa 30 bis 40 cm/s. (vgl. Herstellerangaben
J&W Scientific Installation Manual; HÜBSCHMANN, 1996, S.
97 ff.). Daher sollten durch einen Gassplit vor der analytischen Trennkapillare
das Trägergasvolumen und somit dessen Durchflussgeschwindigkeit reduziert
werden.
Für den verwendeten, automatischen Headspace-Probengeber HS 40 (Fa.
Perkin Elmer) wird empfohlen, nach der kurzen Gerätetransferstrecke HS-GC
am GC-Split-Injektor durch Öffnen der Splitventile die nötige Reduktion des
Säulenvordrucks und damit der linearen Trägergasgeschwindigkeit zu erreichen.
Diese indirekte HS-Kopplung mit einer Drucksenke soll zudem den
Vorteil haben, dass ein steileres Druckgefälle auf der kurzen Transferstrecke
zwischen Probe und GC-Splitinjektor eingestellt werden kann, was wiederum
die während der Injektion austretende Probenmenge vergrößern soll.
Da die Injektionsdauer ohne Kryofokussierung nicht beliebig lang gewählt
werden kann, weil die Peaktrennung durch lange Probenaufgabe leidet, ist bei
der HS-Aufgabetechnik vor allem das zu erzielende Druckgefälle zu optimieren.
Als maximale Injektionsdauer hinsichtlich der erzeugten Peakform und –
auflösung wurden 7,2 Sekunden (0,12 Minuten) gewählt.
1 H = A – B/u + C · u mit H = Trennstufenhöhe, u = lineare Trägergasgeschwindigkeit
A = Term der Streudiffusion, B = Term der gewöhnlichen Diffusion,
C = Term der Massenaustauschverzögerung
- 78 -

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-9:
Nachweisbarkeit
einiger Monoterpene
in Abhängigkeit
der Probentemperatur
bei der
HS-Probenaufgabe
Abb. 5-10:
Nachweisbarkeit
von leich-test
flüchtigen Verbindungen
in Abhängigkeit
der
Probentemperatur
bei der HS-
Probenaufgabe
5.2.5.3 Einfluss der Probentemperatur in der HS-Analyse
Die folgende Graphik 5-9 stellt den bereits in Kapitel 5.2.5.1, S. 77, erwähnten
Sachverhalt der Abhängigkeit der injizierbaren Probenmenge am Beispiel einiger
ausgewählter, flüchtiger Monoterpene von der Probentemperatur bei
HS-Analyse dar.
Flächen abs.
3,50E+08
3,00E+08
2,50E+08
2,00E+08
1,50E+08
1,00E+08
5,00E+07
0,00E+00
35 45 55 65 75
Temperatur t in °C
- 79 -
a-Pinen TIC
Camphen TIC
ß-Pinen TIC
Sabinen TIC
R (+)-Limonen TIC
Die Graphik veranschaulicht den Anstieg der mittels GC/MS detektierbaren
Probenmenge mit der Probentemperatur, der im Falle von R(+)-Limonen einen
exponentiellen Verlauf aufweist. Als Konsequenz müsste bei den Untersuchungen
die Probentemperatur so hoch wie möglich gewählt werden.
Die Abhängigkeit der auf die chromatograpische Säule zu bringenden Methylmercaptanmenge
von der Probentemperatur bei der Headspace-Analyse
gibt die nächste Graphik wieder:
Flächen (abs.)
1800000
1600000
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
35 45 55 65 75
Temperatur t in °C
Methylmercaptan 47+48
Dimethylsulfid 47+48
Ameisensäureethylester
47+48

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Wider Erwarten ist die Nachweisbarkeit für Methylmercaptan von der Probentemperatur
fast unabhängig bzw. sinkt sogar etwas bei höheren Temperaturen.
Eine Erklärung hierfür wurde in der hohen Flüchtigkeit des Methylmercaptans
(Siedepunkt: + 6 °C) vermutet, die bereits bei Raumtemperatur zum vollständigen
Phasenübertritt aus kleinen Probenvolumina führen könnte. Als
weiterer Grund kann die bekannte hohe Reaktivität der Verbindung angeführt
werden.
Eine Temperaturerhöhung bei der Analytik von Methylmercaptan zum Zwecke
der Steigerung der Verfahrensempfindlichkeit war deshalb also nicht mehr
anzustreben. Als optimale Probentemperatur sowohl für die Verfolgung weiterer
Probenbestandteile in der Gasphase bei Screening-Untersuchungen als
auch für die Bestimmung des Methylmercaptans wurde daher 65 °C gewählt.
5.2.5.4 Einfluss des Probenvolumens in der HS-Analyse
Für die Headspace-Untersuchungen wurden die Proben in spezielle Headspace-Vials
mit einem Nennfüllvolumen von 22,0 ml gefüllt und gasdicht unter
Verwendung spezieller Septen und Aluminiumkappen verbördelt. Das maximal
zulässige Füllvolumen war aufgrund der Einstichtiefe der Injektionsnadel
auf 15,0 ml begrenzt. Um die optimalen Dosierbedingungen zu ermitteln, wurden
daher Vials mit unterschiedlichen Volumina von P befüllt und bei konstanter
Temperatur von 65 °C während 20 Minuten temperiert.
Die Ergebnisse der ermittelten Peakflächen von einigen Terpenkohlenwasserstoffen
in Abbildung 5-11 und von den sehr leicht flüchtigen Schwefelverbindungen
Methylmercaptan und Dimethylsulfid in Abbildung 5-12 sind exemplarisch
dargestellt.
Fläche
80000000
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0 5 10 15
Füllvolumen in ml
- 80 -
y = -177796x 2 + 3E+06x + 6E+07
y = -106506x 2 + 2E+06x + 4E+07
y = -38960x 2 + 692045x + 2E+07
y = -68853x 2 + 856454x + 2E+07
a-Pinen
Camphen
ß-Pinen
Sabinen
Abb. 5-11:
Nachweisbarkeit von
Monoterpenen in Abhängigkeit
der Probenfüllmenge
bei der HS-
Analyse.

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-12:
Nachweisbarkeit von
leichtest flüchtigen
Verbindungen in Abhängigkeit
der Proben-Füllmenge
bei
der HS-Analyse.
Fläche
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
0 5 10 15
Füllvolumen in ml
- 81 -
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Ameisensäureethylester
y = -3795,6x 2 + 54427x + 1E+06
y = -3578,6x 2 + 60588x + 512305
y = -13959x + 334753
Wie schon beim Einfluss der Probentemperatur festgestellt, verhält sich Methylmercaptan
auch hinsichtlich des Probenvolumens ebenfalls anders als
andere flüchtige Inhaltsstoffe von P. Der Gehalt an Methylmercaptan im dosierten
Dampfraumaliquot nimmt mit steigendem Probenvolumen und sinkendem
Dampfraumvolumen ab. Eine Erklärung hierfür kann nicht gegeben werden.
Für die relative Gehaltskonstanz von Methylmercaptan bei Erhöhung der
Probentemperaturen (vgl. Kapitel 5.2.5.3, S. 79) kann die hohe Flüchtigkeit
allerdings nicht mehr als Grund angeführt werden.
Bei allen übrigen Substanzen steigen zunächst die Gehalte im Dampfraum mit
der Probenmenge im Vial an, um nach Überschreitung eines optimalen Füllvolumens
wieder abzufallen. Dieses Optimum liegt für ß-Pinen bei 6,2 ml/Vial
(Minimum) und für Camphen bei 9,3 ml/Vial (Maximum). Der Durchschnittswert
aller sechs ausgewerteten Verbindungen liegt bei 8,0 ml/Vial, was als
optimale Füllmenge angesehen wurde. Füllvolumina über 10 ml/Vial führten
im oberen Temperaturbereich bei 65 °C mitunter zu unkontrollierten Doppelinjektionen
und wurden daher vermieden.
5.2.5.5 Indirekte HS/GC/MS-Kopplung
Die ersten Versuche mit dem HS 40 zeigten deutlich, dass die Peakflächen
der Terpenkohlenwasserstoffe mit steigender Probentemperatur stark zunahmen.
Der damit verbundene hohe Dampfdruck musste, dem HS-Prinzip der
Gleichdruckdosierung folgend, durch den Trägergasvordruck übertroffen werden,
um Doppelinjektionen zu verhindern. Daher wurde zunächst die Trägergasversorgung
direkt über den HS-Autosampler vorgenommen und die bei
Probentemperaturen zwischen 70 und 80 °C notwendigen Säulenvordrücke
von bis zu 100 kPa am GC durch Öffnen der Splitventile reduziert. Bei Split-
Raten zwischen 40:20, 30:15 und 21:7 ml/min wurde der Vordruck im GC-In-

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
jektor auf 50 bis 60 kPa und damit auf eine optimale lineare Trägergasgeschwindigkeiten
zwischen 30 bis 35 cm/s eingestellt.
Die theoretisch ableitbare Verbesserung der Empfindlichkeit dieser Aufgabetechnik
durch Maximierung der Probentemperatur und Optimierung des
Druckgefälles, die praktisch anhand der flüchtigen Terpene bestätigt werden
konnte, galt allerdings nicht für die leichtest flüchtigen Schwefelverbindungen.
Vor allem das Nachweisverhalten des Methylmercaptans war geprägt von
entgegen diesen Erwartungen ablaufenden Veränderungen, die bereits in den
Kapiteln 5.2.5.3 und 5.2.5.4 (S. 79 und 80) angesprochen wurden und letztendlich
zur Favorisierung der direkten HS/GC-Kopplung führten.
5.2.5.6 Direkte HS/GC-Kopplung
Bei splitloser Injektion, bei der die Transferkapillare mit der Trennkapillare direkt
über einen Kapillarsäulenverbinder (GRAPHPACK D3/2- oder besser
Press-Fit-Säulenverbinder) verbunden wurde, konnte die Nachweisbarkeit für
Methylmercaptan im Gasraum derart erhöht werden, dass in nahezu allen
untersuchten, jungen, unfiltrierten Proben Methylmercaptan sensorisch wie
instrumentell nachgewiesen werden konnte.
Die Abbildung 5-13 stellt ein TIC-Chromatogramm mit indirekter HS-Kopplung
(A) dem einer direkten Kopplung (B) gegenüber.
HS30C3
100
%
0
HS__30C3
100
%
0
Ausschnitt in
nächster
Abbildung
5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000 55.000 60.000 65.000 70.000
Im mittleren Bereich des Chromatogramms B, ab der 25. Minute, ist bei der direkten
Kopplung ein quasi vollständiger Informationsverlust zu verzeichnen.
Im Bereich der leichtest flüchtigen, schwefelhaltigen Substanzen ist hingegen
alleine durch die direkte Verbindung der Transfer- mit der Trennkapillare
(Abbildung 5-14, Chromatogramm B) eine Verdopplung der Peakflächen von
Methylmercaptan und Dimethylsulfid gegenüber der indirekten Kopplung (A)
zu erkennen.
- 82 -
A
B
Scan EI+
TIC
5.00e6
Scan EI+
TIC
5.00e6
min
Abb. 5-13:
Vergleich von
indirekter (A) und
direkter (B) HS-
Kopplung

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Abb. 5-14:
Ausbeuten von
schwefelhaltigen
Verbindungen bei
indirekter und
direkter HS-Kopplung.(Ionenspuren,Ausschnitt
aus Abb.
5-13)
Abb. 5-15:
Nachweisverhalten
einiger aromarelevanter
Verbindungen
in P in Abhängigkeit
der Aufgabetechnik
HS30C3
100
%
0
HS__30C3
100
%
0
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000 9.500 10.000 10.500 11.000
- 83 -
A
Ethylformiat Ethylacetat
B
Scan EI+
47+48+62
1.00e5
Scan EI+
47+48+62
1.00e5
Die folgende Graphik (Abb. 5-15) gibt eine Übersicht über die mittels GC/MS
erzielten absoluten Peakflächen ausgewählter Substanzen in Abhängigkeit
der Aufgabetechnik.
Peakfläche
10000000000
1000000000
100000000
10000000
1000000
100000
10000
1000
100
10
1
0,1
0,01
0,001
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Ethylformiat
a-Pinen
Camphen
ß-Myrcen
Limonen
1,8-Cineol
Linalool
Eugenol
SSI
HS (indirekt)
HS (direkt)
min
Faktor (direkt/indirekt)
Die Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit durch die Split-Flüssiginjektion
(SSI) ist bei allen Verbindungen mit einer höheren Flüchtigkeit als der des
Ethylformiats (Methylmercaptan und Dimethylsulfid) deutlich zu erkennen. Bei
1,8-Cineol ist die detektierte Peakfläche durch die HS-Technik bereits um drei
Größenordnungen kleiner als nach einer Flüssiginjektion der gleichen Probe.
Für die beiden schwefelhaltigen Verbindungen Methylmercaptan und Dimethylsulfid
gilt dies nicht: So führt die HS-Probenaufgabe im Vergleich zur Flüssiginjektion
zu mehr als um zwei Größenordnungen größeren Peakflächen.

Ergebnisse: Bewertung von Anreicherungsverfahren
Der Einfluss der Kopplungsart auf die Ausbeuten der flüchtigen Analyten wird
durch den untersten Graph in Abbildung 5-15 (Faktor direkt/indirekt) verdeutlicht.
Der Graph leitet sich aus dem Quotienten der Peakfläche bei direkter
und bei indirekter HS-Kopplung ab. Liegt der Wert über 1, ist die direkte
Kopplung der indirekten überlegen. Dies ist allerdings wiederum nur bei
leichtest flüchtigen Verbindungen der Fall. Eugenol und in abgeschwächter
Form bereits 1,8-Cineol und Linalool können durch die direkt gekoppelte
Headspace-Aufgabe so gut wie nicht mehr nachgewiesen werden.
- 84 -

Ergebnisse: Mikro-olfaktorische Merkmale von P
Abb. 5-16:
Aromagramm von P
Die gerahmten Gerüche
kennzeichnen
unangenehm empfundeneAssoziationen.
5.3 Mikro-olfaktorische Merkmale von P
5.3.1 Ergebnisse der GCO
- 85 -
Während der GCO-Untersuchungen
und der AEVA
wurden die sensorisch relevanten
Verbindungen
des Vielstoffgemisches P
erstmals registriert und
vor dem Hintergrund des
zu untersuchenden Fehleindrucks
bewertet. Hierbei
kamen nur Muster mit
den makro-olfaktorisch
größten Unterschieden
zum Einsatz: unfiltrierte,
junge Muster, filtrierte,
alte Muster und destillativ
angereicherte unfiltrierte,
junge Muster (vgl. Kapitel
5.1.8, S. 70).
Das abgebildete Aromagramm
(Abb. 5-16)
weist alle bei den GCOundAEVA-Untersuchungen
wiederholt registrierten
Geruchsassoziationen
aus. Sie werden einem
simultan aufgenommenen
FID-Chromatogramm zugeordnet.
Die Aufnahmeund
Analysenparameter
wurden in Kapitel 4.2.2.3,
S. 54 genannt.

Ergebnisse: Mikro-olfaktorische Merkmale von P
In den ersten 6 Minuten des Aromagramms traten drei Geruchsassoziationen
auf, die als „merkwürdig muffig" und „unangenehm“ empfunden wurden. Der
erste, bei 3,2 Minuten empfundene Geruch, konnte zunächst olfaktorisch nicht
identifiziert werden (vgl. hierzu Kapitel 5.7, Schwefelwasserstoff, S. 116).
Nach 5 Minuten wurde in destillativ angereicherten Proben bzw. bei der direkten
HS-Kopplung als zweite Geruchsassoziation der Geruch des Methylmercaptans
erkannt, der dem Fehleindruck an P ausgesprochen ähnlich zu
sein schien. Die letzte Wahrnehmungen bei 5,6 Minuten wurde aufgrund des
auffälligen, unangenehmen Geruchs als Dimethylsulfid identifiziert.
Im weiteren Verlauf wurden noch drei weitere, wenig angenehme mikro-olfaktorische
Eindrücke registriert:
Retentionszeit [min] Geruchsassoziation
22,5 feuchter, leicht muffiger Geruch
26,0 Geruch nach kalten, gekochten Kartoffeln
30,3 Geruch nach Schweiß, typisch nach Baldrian
Die bei Minute 22,5 und 26,0 assoziierten Gerüche konnten mittels MS-Spektren-Vergleich
bisher nicht sicher identifiziert werden. Der Verdacht, der kartoffelartige
Geruch bei 26,0 min könnte durch Methional verursacht werden,
konnte instrumentell-analytisch nicht bestätigt werden. Die sensorische Zuordnung
der Empfindung bei 30,3 Minuten zur Isovaleriansäure konnte dagegen
anhand eines Retentionszeitenvergleichs mit der Referenzsubstanz abgesichert
werden.
Bei der praktizierten Injektionstechnik, bei welcher analog zur AEVA ein definiertes
Volumen des Untersuchungsmaterials flüssig über einen
Split/Splitless-Injektor verdampft und analysiert wurde, konnten zwischen den
definierten, makro-olfaktorischen Zuständen mittels GCO keine sensorischen
Unterschiede sicher erkannt werden. Das Auftreten der drei ersten Verbindungen
im Aromagramm war zu uneinheitlich, als dass eine sichere Unterscheidung
zwischen den Mustern möglich gewesen wäre. Grundsätzlich ließ
sich für den Bereich der Substanzen mit einer kleineren Retentionszeit als der
des Ethanols feststellen, dass dieser Bereich bei der normalen GCO-Flüssiginjektion
durch relativ schlecht wahrzunehmende Geruchsreize gekennzeichnet
war. Der bereits in Kapitel 5.2.5.6, S. 82, aus instrumentell-analytischen
Daten abgeleitete Vorteil der direkten HS-Kopplung für den Nachweis leichtest
flüchtiger Verbindungen wird durch die mikro-olfaktorischen Wahrnehmungen
bestätigt.
- 86 -

Ergebnisse: Mikro-olfaktorische Merkmale von P
5.3.1.1 Marker-Substanzen bei der Gaschromatographie-Olfaktometrie
Die Substanzen, die im Aromagramm von P aufgrund ihres typischen Geruchs
eindeutig identifizierbar waren, werden in dieser Arbeit als Marker-Substanzen
bezeichnet. Sie dienten als Hilfsmittel bei der Übertragung olfaktorischer Daten
aus den Aromagrammen auf die FID- und MS-Chromatogramme und zur
Überprüfung der zeitlichen Übereinstimmung (Synchronie) zwischen Chromatogramm
und Aromagramm.
Die Substanzen, die sich über den gesamten Retentionszeitenbereich verteilten,
sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Rt [min] Marker-Substanz CAS-Nummer Geruchsassoziation
5,6 Dimethylsulfid 75-18-3 süßlich, schwer, nach saurer Milch
16,0 ß-Myrcen 123-35-3 typisch nach Geranien
17,8 1,8-Cineol 470-82-6 frisch, nach Eucalyptus
25,3 Essigsäure 64-19-7 typisch nach Essig, sauer
27,3 Linalool 78-70-6 typisch nach PENATEN ® -Creme
30,3 Isovaleriansäure 503-74-2 unangenehm nach Schweiss, geruchliches
Prinzip des Baldrians
39,9 Zimtaldehyd 104-55-2 süß, nach Zimt
42,0 Eugenol 97-53-0 typisch nach Nelke
Die Registrierung dieser Verbindungen im Aromagramm belegte die fehlerfreie
Funktion des GCO-Systems.
5.3.1.2 Headspace/GCO
Die Intensität der olfaktorischen Wahrnehmung im vorderen Aromagramm-Bereich,
in dem die Flüchtigkeit der Verbindungen größer ist als die des Lösemittels
Ethanol, konnte sowohl durch erneute Destillation als auch durch die
direkte Headspace/GCO-Kopplung verstärkt werden.
So wurde bei den Untersuchungen mit dieser Aufgabetechnik stets der unangenehme
Geruch des Dimethylsulfids registriert. Auch die Identifizierung des
zuvor nur in Destillaten von P bereits unangenehm aufgefallenen Geruchs des
Methylmercaptans gelang in fast jeder unfiltrierten, jungen Probe.
Der hinsichtlich der Retentionszeit erste, bei den GCO-Untersuchungen als
merkwürdig muffig empfundene Geruchseindruck konnte dagegen weder
identifiziert noch einem makro-olfaktorischen Zustand von P zugeordnet werden
(vgl. Kapitel 5.7, S. 116).
- 87 -

Ergebnisse: Mikro-olfaktorische Merkmale von P
5.3.2 Ergebnisse der Aromaextraktverdünnungsanalyse
Bei den AEVA-Untersuchungen wurden Verdünnungen einer sensorisch wenig
präferierten, unfiltrierten, jungen Probe mit einer sensorisch einwandfreien
verglichen. Während des Abriechens wurden nur Geruchsassoziationen und
die Retentionszeit registriert. Es wurde parallel kein FID-Chromatogramm aufgezeichnet,
was die Empfindlichkeit der Analyse verdoppelte. Die Dynamik
und Varianz, die die Geruchsempfindungen beim Abriechen der Verdünnungen
aufwiesen, waren wichtige Anhaltspunkte für die Bewertung der Wahrnehmung
einer Verbindung im Aromagramm.
Die Ergebnisse werden in Abbildung 5-17 zusammengefasst, die Analysenparameter,
die zu den Geruchsassoziationen führten, wurden in Kapitel 4.2.3
(S. 56) angeführt:
Geruchsassoziationen
muffig ?
muffig, gärig
kohlig, nach saurer Milch
medizinisch
würzig, dumpf
alkoholisch
tannig, harzig
frisch, kühl
würzig, trocken
würzig, trocken
würzig, trocken
nach Geranien
frisch, citrusartig
nach Eucalyptus
nach Benzin, terpenig
erdig, pilzig
nach Klebstoff (UHU)
feucht, leicht muffig, grün
angenehm, nach Kakao
nach Gemüse
nach Gemüse
(Fortsetzung nächste Seite)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
- 88 -
Verdünnungsfaktor
Abb. 5-17:
Verdünnungsfaktoren
von mikroolfaktorichen
Merkmalen von P

Ergebnisse: Aromaextraktverdünnungsanalyse AEVA
Abb. 5-17:
Verdünnungsfaktoren
von mikroolfaktorischen
Merkmalen von P
(Fortsetzung)
nach Zimt, citrusartig
nach Essig, sauer
feucht, gekochte, kalte Kartoffeln
Krankenhaus, Desinfektionsmittel
Geruchsassoziationen
nach Penaten®-Creme
nussig
Schweiß, typisch
getoastetes Brot
angenehm, nach Kakao
Zitrone
süß, Zitrone, Orange
süß, dumpf, schwer
süß, dumpf, schwer
Zitrone
sauer, kalt, metallisch
sauer, kalt, metallisch
sauer, kalt, metallisch
nach heißem Gummi
nach Orangen, frisch (TIC TAC®)
typisch nach Zimt
nach Nelke
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
- 89 -
Verdünnungsfaktor
Bei den Untersuchungen konnten 36 verschiedene, olfaktorische Reize registriert
und beschrieben werden. Auf eine getreue Darstellung der Zeitachse des
Aromagramms musste aus graphischen Gründen verzichtet werden. Sich
wiederholende Geruchsassoziationen, die in einem gewissen, kurzen Zeitfenster
von etwa 60 Sekunden diskrete Reize auslösten und daher keiner konstanten
Retentionszeit zugeordnet werden konnten, sind in Abbildung 5-17
mehrfach genannt.

Ergebnisse: Mikro-olfaktorische Merkmale von P
Die Verbindungen mit den höchsten Verdünnungsfaktoren zählten zu der
Gruppe der Marker-Substanzen,
deren Identität bereits aufgrund ihres
mikro-olfaktorischen Geruchs
mit hoher Sicherheit erkannt wor-
OH
O
den war. Die Identifizierung über
MS-Spektren-Vergleiche und dem
mikro- bzw. makro-olfaktorischen
Vergleich mit Referenzsubstanzen
Ethanol 1,8-Cineol
führte schließlich zu dem Ergebnis,
dass der Geruch von P hauptsächlich
durch die vier Verbindungen
1,8-Cineol, Linalool und Eugenol in
Ethanol geprägt wird.
H3C OH OH
O CH3 Der Geruch jeder dieser Verbindungen wird als angenehm, frisch und harmonisch
beschrieben. Der unangenehme Geruchseindruck junger Proben konnte
nicht mit diesen Duftstoffen in Verbindung gebracht werden. Dafür prägen sie
nachweislich das produkttypische Aroma von P. So konnte eine Lösung von
15 mg 1,8-Cineol, 3 mg Linalool und 150 mg Eugenol in 100 ml Ethanol einen
an P erinnernden würzigen Geruchseindruck vermitteln und das produkttypische,
olfaktorische Bild von P imitieren.
Die Aromaintensität dieser Verbindungen mit Verdünnungsfaktoren zwischen
100 und 160 war im Vergleich zu den als unangenehm empfundenen Geruchsassoziationen
wesentlich größer. Bei den eher negativ empfundenen
Geruchseindrücken wurde der Isovaleriansäure mit 20 der höchste Verdünnungsfaktor
in dieser Gruppe zugewiesen.
Obwohl es auch bei den AEV-Analysen nicht gelang, signifikante mikro-olfaktorische
Unterschiede zwischen makro-olfaktorischen Zuständen zu entdekken,
schien dieser Befund mit einer Eindeutigkeit auf die im Geruch angenehm
empfundenen Substanzen hinzuweisen, dass aufgrund der theoretischen
Überlegungen zur Zielsetzung der Aromaextraktverdünnungsanalyse
ein Einfluss auf den Fehlgeruch vermutet werden musste. Demnach hätten die
olfaktorischen Veränderungen während der Lagerzeit auf der Bildung dieser
Verbindungen beruhen müssen (vgl. Kapitel 3.2, S. 23 und 3.6.3, S. 40), was
im Folgenden allerdings nicht bestätigt werden konnte.
- 90 -
Linalool
Eugenol
Abb. 5-18:
Produktaromaprägende
Verbindungen in P

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-19:
TIC-Chromatogramme
von unterschiedlich
lange gelagertem
P
A: neun Jahre,
B: ein Tag
5.4 Ergebnisse der instrumentellen Analytik
5.4.1 HRGC/MS-Untersuchungen
Die folgende Graphik zeigt die Total-Ionen-Chromatogramme zweier unterschiedlich
lange gelagerten und sich makro-olfaktorisch stark unterscheidenden
Chargen von P.
Als Trennsäule wurde eine DB-WAXetr ® 60 m Medium-Bore-Säule, Filmdicke
1 µm, verwendet. Weitere Analysenparameter wurden im Kapitel 4.2.5.1,
S. 58, beschrieben.
MG043511
100
%
0
MG903259
100
%
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600
Bei erster Betrachtung der beiden Chromatogramme fällt die hohe Übereinstimmung
und die für ein Naturprodukt geringe Zahl von Variationen auf. So
enthält die 9 Jahre alte Probe (Chromatogramm A) offenbar lediglich mehr
Ethylacetat (Scan 600), Sabinen (Scan 1440) und Myristicin (Scan 5330), dagegen
weniger Zimtaldehyd (4770). In Kapitel 5.4.2, „Stoffliche Veränderungen
während der Lagerzeit“, S. 96, wird geklärt werden, ob diese Variationen
tatsächlich signifikante Abweichungen darstellen.
Die folgende Tabelle gibt erstmals eine Übersicht aller in P durch Vergleich
mit MS-Spektren der WILEY-Bibliothek (Version 6, 1996, John Wiley & Sons),
der NIST-MS-Spektrenbibliothek (1992, US Dept. of Commerce) bzw. mit
selbst aufgenommenen Spektren identifizierbaren Substanzen.
Das Ziel der Aufstellung ist dabei, die bei der GCO bzw. AEVA auffällig gewordenen
mikro-olfaktorischen Merkmale konkreten Verbindungen zuzuord-
nen 2 . Die aufgeführten Verbindungen decken dabei durchschnittlich 99 % der
gesamten detektierten und integrierten Peakflächen ab (vgl. Spalte „Area %“).
2 Ein Abgleich der aufgeführten Substanzen mit Literaturdaten über die chemische
Zusammensetzung der bei P verwendeten Einzeldrogen kann aus
markenschutzrechtlichen Gründen nicht gegeben werden.
- 91 -
A
B
Scan EI+
TIC
1.40e7
Scan EI+
TIC
1.40e7
Scan
Nr.

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Die erste Spalte gibt die Scan-Nummer an, die mit der Zeitachse der in Abbildung
5-19 dargestellten Chromatogramme übereinstimmt. Die Substanzen,
die nur aufgrund des Spektrenvergleichs genannt werden können, sind mit der
Abkürzung „MS“ versehen. Ein "R" kennzeichnet die Absicherung der Identität
über die Retentionszeit mit einer Referenzsubstanz. Ein "S" weist darauf hin,
dass die Substanz über ihre olfaktorischen Eigenschaften identifiziert worden
ist. Die Spalte „Geruch der Referenz“ lehnt sich in den Fällen, in denen keine
Referenz vorlag, an die Geruchsbeschreibungen von BAUER, GARBE und
SURBURG (1997, Common Fragrance and Flavour Materials). Haben Substanzen,
die über MS-Spektren nur unzureichend identifiziert werden konnten,
einen mit Literaturdaten vergleichbaren mikro-olfaktorischen Geruch, sind sie
mit einem Fragezeichen versehen.
Nr. Komponente
70 Schwefelwasserstoff, Nachweis
Kapitel 5.7
93 Hexan
130 Isopren
165 Methylmercaptan
195 Acetaldehyd
265 Dimethylsulfid
346 Propanal
357 Furan
394 Isobutyraldehyd
406 Aceton
427 Ethylformiat
547 2-Methylfuran
597 Ethylacetat
698 Isovaleraldehyd
739 Ethanol
1037 Tricyclen
1089 α-Pinen
1100 3-Thujen
1256 Camphen
1394 ß-Pinen
1443 Sabinen
1473 Verbenen
1564 (+)-3-Caren
1606 ß-Myrcen
1638 α-Phellandren
Identifizierung GCO Geruch der Referenz Area %
MS
?
- 92 -
R S muffig 0,001
MS R 0,032
MS 0,007
MS R S muffig, gärig typisch 0,001
MS R 0,137
MS R S kohlig, nach saurer
Milch
kohlig
0,012
MS 0,001
MS 0,001
MS 0,001
MS R 0,040
MS R medizinisch 0,148
MS 0,001
MS R 1,044
MS R S würzig, dumpf 0,035
MS R S Ethanol alkoholisch 34,48
MS 0,026
MS R S tannig, harzig harzig 1,420
MS 0,056
MS R S frisch, kühl erfrischend angenehm
MS würzig, trocken leicht harzig,
terpenig
0,725
0,679
MS R würzig, trocken 0,988
MS würzig, trocken 0,013
MS R 0,346
MS R S nach Geranien 0,598
MS R 0,235

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Nr. Komponente
1703 α-Terpinen
1742 2-Heptanon
1773 6-Methyl-3,5-heptadien-2-on
1788 R(+)-Limonen
1837 ß-Phellandren
1850 1,8-Cineol
1987 δ-Terpinen
2027 2-Heptylacetat
2092 m-Cymen
2107 p-Cymen
2121 Unbekanntes Terpen
2149 Terpinolen
2185 Sabinenhydrat ?
2280 3,3-Dimethylallylalkohol
2316 1-Terpineol
2367 6-Methyl-5-hepten-2-on
2431 2,6-Dimethyl-5-heptenal ?
2489 Verbenylether ?
2554 2-Nonanon ?
2596 3-Methyl-2-(2-methyl-2-butenyl)-
Furan, Rosenfuran ?
2613 α-Butoxyethanol ?
2622 Octanalacetal ?
2673 3-(4-Methyl-3-pentenyl)-Furan,
Perillen ?
2674 Tetrahydrogeraniol ?
2741 1-Octen-3-ol
2779 Essigsäure
2814 α-Cubeben
2858 δ-Elemen
2873 Linalooloxid? Methional konnte
nicht nachgewiesen werden
2888 Furfurylaldehyd
2950 Cyclosativen
2967 α-Copaen
3040 2-Acetylfuran
Identifizierung GCO Geruch der Referenz
MS R s frisch, citrusartig nach Coriander,
citrusartig
- 93 -
0,280
MS 0,016
MS 0,004
MS R nach Orange 11,81
MS 1,192
MS R S nach Eucalyptus 1,021
MS R 0,532
MS 0,026
MS 0,007
MS R S nach Benzin,
terpenig
nach Benzin
0,372
0,005
MS 0,119
MS erdig, pilzig cis=Geruch n. Majoran,
frisch, tr=minzig,
frisch
0,021
MS 0,009
MS nach Toluol 0,024
MS unauffällig 0,084
MS feucht, leicht muffig,
grün
MS angenehm, nach
Kakao
grün, nach Melone
bzw. Gurke
0,004
0,079
MS nach Gemüse blumig, fettig 0,022
MS 0,017
MS 0,003
MS 0,001
MS 0,005
MS nach Zimt, citrusartig wachsiger,
Rosenblüte
0,005
MS 0,008
MS R S nach Essig, sauer nach Essig 0,014
MS 0,014
MS 0,008
MS S feucht, nach gekochten,
kalten
Kartoffeln
erdig-blumig, bergamottartig
0,013
MS R nach frischem Brot 0,100
MS 0,032
MS 0,303
MS Krankenhaus, Desinfektionsmittel,
nach
Zitrone?
balsamisch
0,004

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Nr. Komponente
3047 Savial-4(14)-en-1-on
3089 Linalool
3125 Campher
3224 Diethylmalonat
3240 Santalen
3273 Bergamoten
3291 Isobornylacetat
3305 ß-Elemen
3352 4-Terpineol
3371 trans-Caryophyllen
3464 Isovaleriansäure
3497 Citronellylacetat
3510 Bornylaldehyd
3524 Furfurylalkohol ?
3573 Myrcenol
3586 unbek. Sesquiterpenalkohol
3602 Benzoesäureethylester
3622 α-Humulen
3651 Neral
3666 α-Terpineolacetat
3692 Borneol ?
3718 Zingiberen
3740 Bisabolen
3770 Valencen
3782 Isocaryophyllen
3804 Geranial
3823 10-α-Selina-4(19), 11-dien
3843 α-Sinensal
3870 δ-Cadinen
3889 ß-Sesquiphellandren
3899 ar-Curcumen
3980 Hydrozimtaldehyd ?
3994 Benzoesäuremethylester ?
4019 Sabinol
4075 Geraniol
4140 α-Bisabolol ?
Identifizierung GCO Geruch der Referenz
MS 0,001
MS R S Penaten®-Creme 0,221
MS R 0,029
MS nuss- kaffeeartig 0,004
MS 0,009
MS 0,058
MS R 0,070
MS 0,127
MS R 0,706
MS 6,959
MS R S nach Schweiß nach Baldrianwurzel 0,008
MS 0,085
MS 0,001
MS nach geröstetem
Brot
- 94 -
schwach verbrannt 0,022
MS schwach nach
Citrone
0,004
MS 0,018
MS angenehmer Geruch 0,037
MS 0,882
MS R 0,336
MS 0,181
MS R angenehm, nach
Kakao
0,132
MS 4,377
MS R 1,117
MS R 0,537
MS R 0,296
MS S Citrone 0,341
MS 0,127
MS süß, nach Citrone
oder Orange
süß, orange
0,040
MS 0,174
MS 1,536
MS 0,903
MS süß, dumpf, schwer 0,031
MS süß, dumpf, schwer angenehmer Geruch 0,038
MS 0,032
MS s Zitrone 0,178
MS sauer, kalt, metallisch
kamillenartig
0,006

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Nr. Komponente
4197 unbekannte Substanz
4220 p-Isopropyl-Benzaldehyd
4240 Benzylalkohol ?
4267 Safrol
4392 unbekannte Substanz
4623 Caryophyllenoxid
4768 Zimtaldehyd
5059 Eugenol
5263 Eugenolacetat
5327 Myristicin
Identifizierung GCO Geruch der Referenz
- 95 -
S sauer, kalt, metallisch
MS sauer, kalt, metallisch
MS nach heissem
Gummi
leicht süß
0,004
0,011
0,014
MS R 0,007
S nach Orange, frisch
(TIC TAC ® )
0,002
MS 0,042
MS R S nach Zimt 1,088
MS R S nach Nelke 20,27
MS R S schwächer nach
Nelke
0,686
MS R 0,047
Von den 36 bei der GCO und der AEVA in P registrierten geruchsaktiven Substanzen
können 21 aufgrund der Ergebnisse der instrumentellen Analyse auf
konkrete Verbindungen zurückgeführt werden. Diese werden im Folgenden,
nach ihrer subjektiven, geruchlichen Präferenz unterteilt, aufgeführt.
Fehlgeruchssubstanzen Substanzen mit indifferentem
Geruch
Schwefelwasserstoff 3
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Isovaleraldehyd
Isovaleriansäure
Ethylformiat
Ethanol
β-Myrcen
p-Cymen
Essigsäure
Substanzen mit eher angenehmem
Geruch
α-Pinen
Camphen
α-Terpinen
1,8-Cineol
1-Terpineol
Linalool
Geranial
Geraniol
Zimtaldehyd
Eugenol
Eugenolacetat
Während ein Beteiligung von Methylmercaptan, Schwefelwasserstoff und Dimethylsulfid
an der Ausprägung des anfänglichen Fehleindrucks an P vom
Charakter ihres Eigengeruchs für möglich gehalten werden kann, prägen die
Verbindungen 1,8-Cineol, Linalool, Eugenol zusammen mit Ethanol nachweislich
das produkttypische Aroma von P (vgl. Kapitel 5.3.2, S. 88).
3 Nachweis und Zuordnung von Schwefelwasserstoff als Fehlgeruchssubstanz in P
erfolgen erst in Kapitel 5.7, S. 116.

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Welche dieser geruchsaktiven Verbindungen nun für die beobachteten olfaktorischen
Veränderungen bei P mit verantwortlich gemacht werden können, wird
im Folgenden untersucht.
5.4.2 Stoffliche Veränderungen während der Lagerzeit
Eine notwendige Voraussetzung für die Auswahl problemrelevanter, geruchsaktiver
Substanzen stellt die Veränderung ihres instrumentell detektierbaren
Signals während der Lagerdauer dar (vgl. Kapitel 3.6.4, S. 41).
Daher wurden die Total-Ionen-Chromatogramme von fünf Produktionschargen
mit einem Durchschnittsalter von 7 Jahren mit relativ jungen Chargen verglichen.
Die Labormuster dieser Chargen waren direkt nach der Produktion bei
-21 °C eingelagert worden, um eine Verbesserung des Geruchseindrucks zu
verzögern.
Nach Aufnahme der Massenspektren wurden alle Chromatogramme in gleicher
Weise automatisch integriert. Die einzelnen Peakflächen der alten und
der neuen Chargen wurden innerhalb der Altersgruppe aufgrund der Scanzeiten
einander zugeordnet und gemittelt. Anschließend wurden analog die
jeweiligen Peakflächen der beiden Altersgruppen zueinander ins Verhältnis
gesetzt.
Dabei kann die relative Stärke der Veränderung , bei denen der Gehalt einer
Substanz während des Lagerzeitraums abnimmt, in Prozent direkt durch den
Quotienten
Peakfläche jung ⋅100
> 100
Peakfläche
alt
- 96 -
(Gl. 11)
und für alle "anabolen" Prozesse, bei denen Substanzen während der Lagerzeit
entstehen, durch
veranschaulicht werden.
Peakfläche jung ⋅100
< 100
Peakfläche
alt
(Gl. 12).
Da bei sehr kleinen Peaks in der Nähe der Nachweisgrenze große Schwankungen
sowohl bei der Integration der Peakfläche als auch bei der Retentionszeit
nicht zu vermeiden waren, wurde das Verfahren der Datenaufnahme,
Integration, Zuordnung und Verhältnisbildung einmal vollständig wiederholt.
Die Ergebnisse aus beiden, unabhängigen Versuchsreihen a und b stellen
sich wie folgt dar:

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-20:
Relative Abnahme
von Substanzen
während der
Lagerzeit (a)
Abb. 5-21:
Relative Abnahme
von Substanzen
während der
Lagerzeit (b, Wdh.)
Abb. 5-22:
Relative Zunahme
von Substanzen
während der
Lagerzeit (a)
1a./b. Substanzen, die während der Lagerzeit abnehmen:
rel. Abnahme während der Lagerzeit in %
rel. Abnahme während der Lagerzeit in %
6000
5000
4000
3000
2000
1000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600
- 97 -
Scan-Nummer
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400
SCAN-Nummer
2a./b. Substanzen, die während der Lagerzeit zunehmen:
rel. Zunahme während der Lagerzeit in %
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600
Scan-Nummer

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
rel. Zunahme während der Lagerzeit in %
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400
- 98 -
Scan-Nummer
Die Wiederholung der Datenaufnahme, Integration und Zuordnung der Peakflächen
zwischen den alten und jungen Mustern (Abbildungen 5-21 und 5-23)
zeigt kein anderes Ergebnis als der erste Versuch (Abbildungen 5-20 und 5-
22). Daher ist eine Fehlzuordnung der Peaks zwischen den beiden Altersgruppen
auszuschließen.
Im Ergebnis belegt dieser Datenvergleich, dass die Hauptveränderungen des
Untersuchungsmaterials während der Lagerzeit durch die Abnahme leichtest
flüchtiger Verbindungen bedingt werden (Abbildungen 5-20 und 5-21). Die
größte Gehaltsabnahme erfährt dabei Methylmercaptan mit Scan-Nr. 165. Die
Abnahme von Dimethylsulfid (Scan-Nr. 265) und Ethylformiat (Scan-Nr. 427)
ist zwar in der ersten Versuchsreihe deutlicher ausgeprägt als in der Wiederholung,
sie ist aber grundsätzlich wesentlich geringer als die Veränderung des
Gehalts von Methylmercaptan. Weiterhin fällt eine relativ hohe Konstanz der
übrigen Peakflächen auf.
Den Veränderungen bei Scan-Nr. 3003 und 4190 (Abb. 5-20) konnten im Bibliotheksspektrenvergleich
keine ausreichend sicher identifizierten Verbindungen
zugewiesen werden. Der Anteil der absoluten Peakfläche des Scans 3003
an der Gesamtpeakfläche lag unter 0,001 %, der des Scans 4190 bei
0,004 %. Da diese Bereiche bei der GCO- und AEVA-Untersuchung nicht
bzw. nicht übermäßig unangenehm (sauer, kalt, metallisch) auffällig geworden
waren und die Flüchtigkeit der Verbindungen zudem gegen eine Beteiligung
am olfaktorischen Fehleindruck sprachen (vgl. Kapitel 5.3.1.2, S. 95), wurden
diese Veränderungen nicht weiter untersucht. Die Suche nach den unbekannten,
olfaktorisch aktiven Substanzen bei Scan 4197 und 4392 (vgl. Tabelle,
S. 95) wurde aufgrund der fehlenden stofflichen Veränderung eingestellt.
Alle Veränderungen, die mit der Bildung von Substanzen während der Lagerzeit
einhergehen, sind verglichen mit der Abnahme des Methylmercaptangehalts
als gering zu bewerten. Nur zweimal konnte ein Anstieg der Peakflächen
Abb. 5-23:
Relative Zunahme
von Substanzen
während der
Lagerzeit (b, Wdh)

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-24:
Einfluss der
Aktivkohlefiltration
auf den Gehalt von
Methylmercaptan
im Dampfraum über
P
während der Lagerzeit nachgewiesen werden (vgl. Abb. 5-22 und 5-23). Eine
sichere Zuordnung dieser Spektren bei Scan-Nr. 2620 und Scan-Nr. 4270 im
Spektrenvergleich gelang nicht. Da beide Substanzen mikro-olfaktorisch nicht
auffällig waren, waren keinerlei Hinweise gegeben, die für eine Beteiligung
„anaboler“ Prozesse an der Aromaveränderung von P sprachen.
Bei den drei aufgrund der Ergebnisse der AEV-Analyse für das Aroma von P
verantwortlichen Verbindungen Eugenol, 1,8-Cineol und Linalool konnten
keine signifikanten Veränderungen im Gehalt festgestellt werden. Damit ist die
Anwendbarkeit der AEVA auf das vorliegende Problem in Frage zu stellen.
Die Verursachung des anfänglichen, unangenehmen Geruchseindrucks an P
durch die schwefelhaltigen, leichtest flüchtigen Verbindungen muss dagegen
als immer wahrscheinlicher angesehen werden.
5.4.3 Stoffliche Veränderungen durch die Filtration über Aktivkohle
Wie bereits beschrieben, führt eine Filtration über Aktivkohle zu einer sofortigen
Verbesserung des Geruchseindrucks an P. Demnach müssen schon zwischen
den beiden Zuständen "filtriert" und "unfiltriert" stoffliche Veränderungen
nachzuweisen sein.
Die bisherigen Untersuchungen engen den Kreis potentieller Fehlgeruchssubstanzen
auf niedermolekulare Schwefelverbindungen ein, obwohl die AEVA
1,8-Cineol, Linalool und Eugenol neben Ethanol als produktaromaprägend
ausgewiesen hatte. Die Auswirkungen einer Filtration über Aktivkohle auf
diese Geruchsstoffe zeigen folgende Graphiken.
Flächen abs.
Einfluss von Aktivkohle auf die Methylmercatankonzentration
1000000
900000
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
A B C D E F G H I J K L M N O P
Chargen
- 99 -
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
unfiltriert
filtriert
Abnahme relativ
zum unfiltrierten
Zustand
Aus Abbildung 5-24 geht hervor, dass die Behandlung mit Aktivkohle den Gehalt
an Methylmercaptan im Mittel um ca. 50 % (zwischen 27 bis 85 %) reduziert.

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Der Anstieg der absoluten Peakflächen von Charge K an war durch die Einführung
der direkten HS-GC-Kopplung im Gegensatz zu der zuvor praktizierten
indirekten Kopplung (vgl. Kapitel 5.2.5 und 5.2.6, S. 81 und 82) bedingt.
Auf die Konzentration von Dimethylsulfid im Dampfraum über P hat die Filtration
über Aktivkohle einen wesentlich geringeren Einfluss als dies bei Methylmercaptan
der Fall ist.
Flächen abs.
Einfluss von Aktivkohle auf die Dimethylsulfidkonzentration
5000000
4500000
4000000
3500000
3000000
2500000
2000000
1500000
1000000
500000
0
A B C D E F G H I J K L M N O P
Chargen
- 100 -
80 unfiltriert
60
40
20
0
-20
-40
-60
filtriert
relative
Abnahme zum
unfiltrierten
Zustand
In etwa zwei Drittel der in Abbildung 5-25 dargestellten Fälle ist beim Vergleich
der beiden Zustände "filtriert" und "unfiltriert" der Dimethylsulfidgehalt
der mit Aktivkohle behandelten Proben geringfügig höher als der der nicht filtrierten
Probe. Nur etwa ein Drittel der Proben weist nach der Filtration einen
verringerten Gehalt auf. Es kann festgestellt werden, dass die Aktivkohlefiltration
keinen signifikaten Einfluss auf die Verringerung des Gehalts an Dimethylsulfid
in P besitzt.
Die Steigerung der Nachweisempfindlichkeit des Dimethylsulfids durch die direkte
HS-Kopplung ist mit der des Methylmercaptans vergleichbar. Einen Einfluss
der Aktivkohlefiltration auf die anderen Aromakomponenten 1,8-Cineol,
Linalool und Eugenol konnte nicht nachgewiesen werden.
5.4.4 Stoffliche Veränderungen durch pH-Wert-Senkung
Bei den Verkostungen zu Beginn der Untersuchungen war nach Ansäuerung
der Proben eine Verstärkung des Fehlgeruchs bemerkt worden. Die folgende
Graphik (Abb. 5-26) stellt daher die Gehalte von Methylmercaptan und Dimethylsulfid
im Gasraum über vier verschiedenen Mustern A bis D jeweils mit
und ohne Säurezusatz dar. Der pH-Wert nach Ansäuerung lag bei 1, der der
nicht behandelten Probe bei 6,5.
Abb. 5-25:
Einfluss der Aktivkohlefiltration
auf
den Gehalt von
Dimethylsulfid im
Dampfraum über P

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-26:
Einfluss von Säurezusatz
auf das Verteilungsgleichgewicht
von Methylmercaptan
und Dimethylsulfid
Abb. 5-27:
Absolute
Veränderung der
Gasraumzusammensetzung
über P
nach Wasserzusatz,
leichtest flüchtige
Fraktion
Flächen abs.
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
A B C D A B C D
Methylmercaptan Dimethylsulfid
- 101 -
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
mit Säurezusatz
ohne Säurezusatz
durch Säurezusatz
bedingte Erhöhung in %
Deutlich ist durch den Säurezusatz die Verschiebung des Methylmercaptangleichgewichts
auf die Seite der Gasphase zu erkennen. Dagegen hat der
Säurezusatz auf die Dampfraumkonzentration des Dimethylsulfids keinen Einfluss.
Ein Einfluss des Säurezusatzes auf die anderen Aromakomponenten 1,8-
Cineol, Linalool und Eugenol konnte mittels HS/GC/MS nicht nachgewiesen
werden.
5.4.5 Stoffliche Veränderungen durch Wasserzusatz
Um die Geruchsverbesserungen an P nach Wasserzugabe zu untersuchen,
wurden gleiche Volumina des Untersuchungsmaterials mit steigenden Volumina
Wasser in HS-Vials versetzt. Die sich auf die Analytik nur geringfügig
auswirkenden, unterschiedlichen Füllmengen hatten den Vorteil, den Einfluss
des Wassers auf konstante Fehlgeruchsmengen zu vergleichen. Bei der
HS/GC/MS-Analyse wurden folgende Ergebnisse erzielt:
Fläche abs.
1,4E+06
1,2E+06
1,0E+06
8,0E+05
6,0E+05
4,0E+05
2,0E+05
0,0E+00
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
Verdünnungsfaktor
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Ameisensäureethylester

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Fläche rel.
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
Verdünnungsfaktor
- 102 -
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Ameisensäureethylester
Die Abbildung 5-27 stellt die absoluten Veränderungen der Peakflächen der
drei leichtest flüchtigen Komponenten Methylmercaptan, Dimethylsulfid und
Ethylformiat dar. In Abbildung 5-28 werden diese durch die relativen Veränderungen,
bezogen auf die unverdünnte Probe, noch verdeutlicht.
Aufgrund der großen Flächenunterschiede wird das Verhalten der flüchtigen
Terpenkohlenwasserstoffe nach Wasserzusatz in der folgenden Graphik gesondert
festgehalten.
Fläche abs.
4,5E+08
4,0E+08
3,5E+08
3,0E+08
2,5E+08
2,0E+08
1,5E+08
1,0E+08
5,0E+07
0,0E+00
-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5
Verdünnungsfaktor
a-Pinen
Camphen
ß-Pinen
Sabinen
Die beiden Graphiken (Abb. 5-28 und 5-29) machen deutlich, wie sich das
Verteilungsgleichgewicht der Terpenkohlenwasserstoffe, aber auch das des
Dimethylsulfids, bei Zusatz von Wasser aus der flüssigen Phase heraus in den
Dampfraum verschiebt.
Ganz anders verhalten sich Methylmercaptan oder Ameisensäureethylester.
Bei beiden Substanzen nehmen der Dampfdruck und damit die Konzentration
in der Gasphase nach Wasserzusatz ab (Abb. 5-27, 5-28).
Abb. 5-28:
Relative
Veränderung der
Gasraumzusammensetzung
über P
nach Wasserzusatz,
leichtest
flüchtige Fraktion
Abb. 5-29:
Absolute
Veränderung der
Gasraumzusammensetzung
über P
nach Wasserzusatz,
Terpen-Fraktion

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-30 :
Einfluss tiefer
Temperaturen auf
die Veränderung
des Gehalts an
Methylmercap-tan
und Dimethylsulfid
zweier Chargen A
und B, absolute
Peakflächen
RT =
Raumtemperatur
TK = Tiefkühlung
Dies ist ein weiterer Hinweis darauf, dass die Verbindung Dimethylsulfid eine
weitaus geringere Rolle beim Zustandekommen des Fehlgeruchs spielen
muss als zunächst angenommen wurde. Das beobachtete Verhalten des
Fehlgeruchsstoffs Methylmercaptan dagegen steht mit den makro-olfaktorischen
Verbesserungen nach Wasserzusatz im Einklang.
Das Verhalten von 1,8-Cineol, Linalool und Eugenol nach Wasserzugabe
konnte mit der Headspace-Technik nicht untersucht werden, da sich die drei
Substanzen mit dieser im Gasraum über P nicht nachweisen ließen. Aufgrund
ihres unpolaren Charakters und ihrer vergleichsweise schlechten Wasserlöslichkeit
kann aber angenommen werden, dass sich ihre Verteilungsgleichgewichte
analog zu denen der aufgeführten Terpenkohlenwasserstoffe durch die
Wasserzugabe verschieben.
5.4.6 Stoffliche Veränderungen bei tiefen Temperaturen
Im Laufe der Untersuchungen fiel an Labormustern eine im Vergleich zur
tankgelagerten Charge relativ schnelle Verbesserung der olfaktorischen
Merkmale auf. Durch Tiefkühllagerung konnte sie verlangsamt werden (vgl.
Kapitel 5.1.5, S. 68). Um die Verschiebungen der Aromastoffe bei unterschiedlichen
Lagertemperaturen zu studieren, wurden zwei Chargen A und B
in je zwei 1l -Glasflaschen gefüllt. Ein Muster wurde bei –21 °C tiefgekühlt
(TK), das andere unter Lichtausschluss bei Raumtemperatur (RT) gelagert. In
nicht äquidistanten Zeitabständen wurden die beiden tiefgekühlten gegen die
bei Raumtemperatur gelagerten Proben verkostet und mittels GC/MS instrumentell-analytisch
verglichen.
Der direkte Vergleich der absoluten Peakflächen von Methylmercaptan und
Dimethylsulfid in der tiefgekühlten und bei Raumtemperatur gelagerten Variante
ergibt folgendes Bild:
Fläche abs.
450000
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
0 20 40 60 80 100 120
Lagerzeit in d
- 103 -
Methylmercaptan RT
Methylmercaptan TK
Dimethylsulfid RT
Dimethylsulfid TK
Charge A

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Fläche abs.
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
50 100 150
Lagerzeit in d
- 104 -
Methylmercaptan RT
Methylmercaptan TK
Dimethylsulfid RT
Dimethylsulfid TK
Charge B
Werden die absoluten Veränderungen der Verbindungen über die Lagerzeit
betrachtet, so nimmt der Gehalt von Methylmercaptan und Dimethylsulfid bei
beiden Chargen A und B ab. Methylmercaptan ist nach etwa 100 Tagen Lagerung
bei Raumtemperatur nicht mehr in den Proben nachweisbar, Dimethylsulfid
nimmt langsamer ab.
In den tiefgekühlten Mustern sind in Relation aber stets höhere Gehalte beider
Substanzen zu finden. Besonders die Betrachtung der relativen Veränderungen
zwischen den bei Raumtemperatur und den tiefgekühlt gelagerten Proben
zeigt abermals das unterschiedliche Verhalten von Methylmercaptan und Dimethylsulfid
(Abb. 5-31).
Abnahme bei RT in Relation zu TK
100
80
60
40
20
0
0 20 40 60 80 100 120
Lagerzeit in d
Methylmercaptan RT
Dimethylsulfid RT
Methylmercaptan TK
Dimethylsulfid TK
Charge A
Abb. 5-31:
Einfluss tiefer
Temperaturen auf
die Veränderung
des Gehalts an
Methylmercaptan
und Dimethylsulfid
zweier Chargen A
und B,relative
Veränderungen
RT =
Raumtemperatur
TK = Tiefkühlung

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-32 :
Einfluss tiefer
Temperaturen auf
die Veränderung
des Gehalts an
Eugenol, 1,8-Cineol
und Linalool zweier
Chargen A und B,
absolute
Peakflächen
RT =
Raumtemperatur
TK = Tiefkühlung
Abnahme bei RT in Relation zu TK
100
80
60
40
20
0
50 70 90 110 130 150 170
Lagerzeit in d
- 105 -
Methylmercaptan RT
Dimethylsulfid RT
Methylmercaptan TK
Dimethylsulfid TK
Charge B
Hier wird zudem deutlich, dass sich der Gehalt an Methylmercaptan in beiden
Chargen bei Raumtemperatur wesentlich schneller verringert als der des Dimethylsulfids.
Bei den Untersuchungen wurden auch die Gehalte der drei Inhaltsstoffe
1,8-Cineol, Linalool und Eugenol verglichen, die aufgrund ihrer hohen Verdünnungsfaktoren
bei der Aromaextraktverdünnungsanalyse das Aroma des
Untersuchungsmaterials in hohem Maße prägen.
Nachfolgend werden in Abbildung 5-32 wie oben bereits geschehen die absoluten
Flächen der Substanzpeaks der GC/MS-Analysen über der Lagerzeit
aufgetragen und in Abbildung 5-33 die Veränderungen der bei Raumtemperatur
gelagerten Probe in Relation zur tiefgekühlten gesetzt. Die absoluten
Flächen des Eugenols werden zum einfacheren Vergleich zehnfach verkleinert
dargestellt.
Fläche abs.
200000000
160000000
120000000
80000000
40000000
0
0 20 40 60 80 100 120
Lagerzeit in d
Eugenol RT (1/10)
Eugenol TK (1/10)
1,8-Cineol RT
1,8-Cineol TK
Linalool RT
Linalool TK
Charge A

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Fläche abs.
250000000
200000000
150000000
100000000
50000000
Abnahme bei RT in Relation zu TK
Abnahme bei RT in Relation zu TK
120
110
100
90
80
70
60
50
110
100
90
80
70
60
50
0
50 70 90 110 130 150 170
Lagerzeit in d
0 20 40 60 80 100 120
Lagerzeit in d
50 70 90 110 130 150 170
Lagerzeit in d
- 106 -
Eugenol RT (1/10)
Eugenol TK (1/10)
1,8-Cineol RT
1,8-Cineol TK
Linalool RT
Linalool TK
Charge B
Charge A
Charge B
Eugenol RT
Eugenol TK
1,8-Cineol RT
1,8-Cineol TK
Linalool RT
Linalool TK
Eugenol RT
Eugenol TK
1,8-Cineol RT
1,8-Cineol TK
Linalool RT
Linalool TK
Abb. 5-33 :
Einfluss tiefer
Temperaturen auf
die Veränderung
des Gehalts an
Eugenol, 1,8-Cineol
und Linalool zweier
Chargen A und B,
relative
Peakflächen

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-34 :
Temperaturverlauf
des Destillationsgutes
während der
Produktion von P
Verglichen mit den Abnahmen an Methylmercaptan und Dimethylsulfid während
der Lagerung bei Raumtemperatur lassen sich die Gehaltsentwicklungen
von 1,8-Cineol, Linalool und Eugenol bei den bei Raumtemperatur gelagerten
Chargen nicht von den tiefgekühlt gelagerten Proben unterscheiden. Die relativen
Unterschiede im Vergleich der beiden Lagertemperaturen sind gering,
die Peakflächen schwanken im Mittel nur um etwa 10 % während der betrachteten
Lagerzeit (Abb. 5-33).
Hinweise auf eine relative Ab- oder Zunahme in der bei Raumtemperatur gelagerten
Probe, die mit der schnelleren Verbesserung des Geruchs einhergehen
konnten, ergaben sich somit für Eugenol, 1,8-Cineol und Linalool erneut
nicht.
5.5 Instrumentelle Untersuchung der Destillationsübergänge
Die Untersuchung von Destillationsübergängen verfolgte zwei Absichten.
Erstens sollte der Konzentrierungseffekt der Fraktionierung die Identifizierung
potentieller Geruchsstoffe ermöglichen bzw. erleichtern. Zweitens sollten mögliche
Einflussnahmen auf das Fehlgeruchsphänomen über die Steuerung des
Destillationsprozesses aufgezeigt werden.
Die Temperatur des Destillationsgutes über die Zeit veranschaulicht die folgende
Graphik. Bei dieser, eine Produktion begleitenden Untersuchung wurde
der Herstellungsprozess viermal durch Temperaturabsenkung unterbrochen.
Temperatur °C
110
100
90
80
70
60
50
40
30
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
Typische Komponenten aus P werden im Folgenden entweder aufgrund ihrer
sensorischen Relevanz oder aufgrund ihres Übergangsverhaltens während
der Destillation gruppiert dargestellt.
- 107 -

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
1. Übergangsverhalten leichtest flüchtiger Substanzen mit einem Siedepunkt
unter 78 °C:
rel. Übergangsraten
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
- 108 -
Acetaldehyd
Ethylformiat
Ethylacetat
Die drei Substanzen Acetaldehyd, Etylformiat und Ethylacetat (Abb. 5-35)
zeichnen sich durch hohe Flüchtigkeit aus und zeigen Anreicherungstendenzen
in der Gasphase während der Destillationspausen. Sie treten verstärkt in
den ersten Fraktionen nach den Pausen auf. Ansonsten kennzeichnen sie
relativ konstante, geringe Übergangsraten.
2. Übergangsverhalten cyclischer Monoterpene:
rel. Übergangsraten
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
a-Pinen
ß-Pinen
Camphen
a-Terpinen
g-Terpinen
(+)-3-Caren
ß-Myrcen
a-Phellandren
ß-Phellandren
R(+)-Limonen
p-Cymen
Diese Gruppe wird durch eine mehr oder weniger stetige Abnahme der von
Beginn an hohen Übergangsraten während der ersten Destillationsphase cha-
rakterisiert. Nur bei α- und γ-Terpinen ist noch eine Anreicherung in der Gasphase
während der ersten Destillationspause zu bemerken.
Die Übergangsraten in der zweiten Hälfte der Destillation sind gering.
Abb. 5-35 :
Übergangsverhalten
leichtest flüchtiger
Substanzen mit einem
Siedepunkt unter 78 °C
Abb. 5-36:
Übergangsverhalten
cyclischer Monoterpene

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abb. 5-37 :
Übergangsverhalten
von Substanzen, die
wasserdampfflüchtig
sind
Abb. 5-38 :
Übergangsverhalten
von Sesquiterpenen
3. Übergangsverhalten von Substanzen, die wasserdampf-flüchtig sind:
rel. Übergangsraten
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
- 109 -
Sabinen
1,8-Cineol
Essigsäure
Furfuraldehyd
a-Copaen
Linalool
Die in Abb. 5-37 dargestellte Substanzgruppe zeichnet sich durch wachsende
Übergangsraten zu Beginn der Destillation und durch Übergangsmaxima bei
sinkenden Alkoholkonzentrationen und steigenden Temperaturen aus.
4. Übergangsverhalten von Sesquiterpenen
rel. Übergangsraten
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
tr. Caryophyllen
a-Humulen
Zingiberen
Bisabolen
ß-Sesquiphellandren
Die Substanzgruppe der Sesquiterpene zeigt ebenfalls stetig steigende Übergangsraten
in der ersten Hälfte der Destillation. Bei sinkender Alkoholkonzentration
und steigender Temperatur des Destillationsgutes steigen diese zum
Ende hin nochmals kurz an. Dennoch geht die Hauptmenge jener Gruppe in
der ersten Hälfte der Destillation über. Eine Anreicherung der Substanzen in
der Gasphase während der Destillationspausen ist nicht zu verzeichnen.

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
5. Übergangsverhalten von Substanzen mit geringer Flüchtigkeit:
rel. Übergangsraten
70
60
50
40
30
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
- 110 -
Zimtaldehyd
Eugenol
Isoeugenol
Myristicin
Diese Gruppe ist durch hohe Übergangsraten in einem relativ engen Zeitfenster
bei über 78 °C steigenden Destillationstemperaturen charakterisiert.
Die Übergangsraten der Substanzen, die mit dem Zustandekommen des
Fehlgeruchs in Verbindung gebracht werden könnten, stellt Abbildung 5-42
dar:
rel. Übergangsraten
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Destillationszeit in Zeiteinheiten
H2S
Dimethylsulfid
Methylmercaptan
Neben den beiden Verbindungen Methylmercaptan und Dimethylsulfid, die als
für den Fehleindruck potentiell verantwortliche Substanzen bisher in Frage zu
kommen schienen, gab es bei den Untersuchungen der Destillationsfraktionen
erstmals Hinweise auf die Gegenwart von Schwefelwasserstoff mittels
HRGC/MS. Der eindeutige Nachweis gelang allerdings erst später mittels
HRGC/HRMS (vgl. Kapitel 5.7.2, S. 118).
Während Dimethylsulfid hauptsächlich im Vorlauf der Destillation übergeht,
was die Eindrücke der sensorischen Untersuchungen der ersten Fraktionen
des Destillats unterstützte (vgl. Kapitel 5.1.7, S. 69), fällt bei Betrachtung der
Abb. 5-39:
Übergangsverhalten
von Substanzen mit
geringer Flüchtigkeit
Abb. 5-40:
Übergangsverhalten
von Substanzen, die
den anfänglichen
Fehlgeruch bedingen
könnten

Ergebnisse: Instrumentelle Analytik
Abbildung 5-40 auf, dass Schwefelwasserstoff unerwarteterweise erst etwa
zur Halbzeit der ersten Destillationsphase in den Fraktionen nachzuweisen ist.
Auch die Übergangsraten des Methylmercaptans beginnen zu diesem Zeitpunkt
leicht zu steigen.
Bei Substanzen mit einer derart hohen Flüchtigkeit wäre aber ein Übergangs-
verhalten analog zu dem des Dimethylsulfids oder α-Pinens zu erwarten. Der
beobachteten Verlauf kann daher nur durch eine Freisetzung der beiden Verbindungen
im Sinne einer Entstehung während der Destillation erklärt werden
(vgl. Kapitel 6.4, S. 130).
Des Weiteren zeigen die Untersuchungen, dass eine Beeinflussung des Fehlgeruchs
durch Herstellungsprozessänderungen nicht möglich ist: Sowohl im
Vorlauf als auch im Nachlauf der Destillation gehen wesentliche Komponenten
von P über, deren Ausblendung einer Rezepturänderung gleich käme. So wird
der Vorlauf durch die Destillation der Monoterpenfraktion, der Nachlauf durch
die der Sesquiterpen und phenolischen Verbindungen geprägt. Außerdem
scheinen die Übergangsraten der potentiellen Fehlgeruchsstoffe Methylmercaptan
und auch die des Schwefelwasserstoffs in der Hauptfraktion des
Destillates überzugehen und damit gar nicht separierbar zu sein.
5.6 Methylmercaptan und Dimethylsulfid
5.6.1 Gehaltsbestimmung mittels HS/GC/MS
Die Gehaltsbestimmung von Methylmercaptan und Dimethylsulfid in P erfolgte
über eine externe Kalibrierung mittels direkt gekoppelter HS/GC/MS. Als Referenzen
wurden Methylmercaptan (FLUKA 67733, Lot-Nr. 91809/1 1095) aus
einer Niederdruckgasflasche sowie Dimethylsulfid (Merck, Art.-Nr. 8.20833,
LOT-Nr. 43900565) in eine tiefgekühlte Vorlage einer sensorisch einwandfreien,
mehrere Jahre gelagerten, nachweislich von den beiden Analyten
freien, Charge (Matrixcharge) geleitet. Der Gehalt wurde durch Differenzwägung
der Standardlösungskolben nach Temperierung ermittelt. Anschließend
wurden die so erstellten Standards mit der Matrixcharge verdünnt und mittels
HS/GC/MS vermessen.
Die Eichgeraden und -funktionen werden in den Abbildungen 5-41 und 5-42
wiedergegeben:
- 111 -

Methylmercaptan und Dimethylsulfid
m/z 47 + 62
m/z 47 + 48
600000
500000
400000
300000
200000
100000
90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
- 112 -
y = 7185,7x - 40735
R 2 = 0,9941
0 20 40 60 80 100
Dimethylsulfid in µg/100 ml
y = 35208x - 9959,2
R 2 = 0,9899
0 1 2 3
Methylmercaptan in µg/100 ml
Die quantitative Untersuchung dieser schwefelhaltigen, flüchtigen Verbindungen
in P mittels HS/GC/MS erwies sich trotz der relativ hohen Korrelationskoeffizienten
als schwierig und wenig präzise. Aus den Verhältnissen der
Peakflächen leichter flüchtigen Verbindungen zahlreicher Untersuchungen
junger Chargen ließ sich daher nur ein Gehaltsbereich abschätzen. Danach
liegen die Gehalte an Methylmercaptan in jungen, unfiltrierten Proben von P
zwischen 10 - 50 µg/l, die an Dimethylsulfid zwischen 200 - 600 µg/l.
5.6.2 Geruchsschwelle von Methylmercaptan
Zur Bestimmung der Geruchsschwelle von Methylmercaptan wurde eine Methylmercaptan-Stammlösung
mit einer mehrere Jahre alten, sensorisch einwandfreien
Matrixcharge P, wie bereits in Kapitel 5.6 bei der Gehaltsbestimmung
beschrieben, hergestellt. Mit dieser Stammlösung wurden neun Verkostungsstandards
derselben Charge in Verkostungsgläsern mit steigenden
Dosen Methylmercaptan versetzt und analog dem Verkostungsverfahren in
Kapitel 4.2.4, S. 57, die Geruchsschwelle bestimmt.
Abb. 5-41:
Eichgerade für
Dimethylsulfid in P
Abb. 5-42:
Eichgerade von
Methylmercaptan in P

Methylmercaptan und Dimethylsulfid
In der folgenden Tabelle sind die Geruchsassoziationen der Testpersonen
beschrieben:
Glas Gehalt Prüfer 1 Prüfer 2 Prüfer 3
1 0 µg/l gut, normal angenehm gut
2 0 µg/l anders normal gut
3 4,2 µg/l schlecht, kohlig schlecht, kloakig Veränderung
4 10,5 µg/l schlecht, kohlig schlecht, kloakig Veränderung
5 21 µg/l schlecht, kohlig schlecht, kloakig schlecht, kohlig
6 31,5 µg/l schlecht, kohlig schlecht, kaffeeartig schlecht, kohlig
7 42 µg/l schlecht, kohlig kohlig schlecht, kohlig
8 84 µg/l schlecht, kohlig kohlig schlecht, kohlig
9 126 µg/l schlecht, kohlig kohlig schlecht, kohlig
Bereits beim ersten Methylmercaptan enthaltenden Standard (Glas Nr. 3) nahmen
alle drei Verkoster eine Veränderung wahr, zwei von ihnen beschrieben
den Geruch bereits als unangenehm.
Die Geruchsschwelle von Methylmercaptan im Untersuchungsmaterial wird
damit auf 5 µg/l festgesetzt.
Die Erkennungsschwelle liegt offenbar nur knapp über der Geruchsschwelle,
da 2 der 3 Verkoster bereits mit dem ersten, Methylmercaptan enthaltenen
Standard eine zutreffende Geruchsbeschreibung geben konnten. Die Erkennungsschwelle
in P wird bei 10 µg Methylmercaptan/l gesehen.
5.6.3 Geruchsschwelle von Dimethylsulfid
Die Versuchsdurchführung erfolgte analog dem Vorgehen der Geruchsschwellenwertbestimmung
bei Methylmercaptan im vorherigen Kapitel.
Das Ergebnis dieser Versuchsreihe mit fünf Testern stellt sich wie folgt dar:
Glas Gehalt Tester 1 Tester 2 Tester 3 Tester 4 Tester 5
1 0 µg/l unauffällig unauffällig gut würzig -
2 20 µg/l normal unauffällig gut würzig -
3 70 µg/l normal unauffällig anders gut -
4 140 µg/l normal unauffällig merkwürdig Veränderung Veränderung
5 170 µg/l Veränderung unauffällig nomal kohlig saure Milch
6 230 µg/l typisch stinkig muffig säuerlich typisch
7 280 µg/l typisch säuerlich,
ekelig
8 430 µg/l typisch,
schwer
- 113 -
typisch kaffeeartig typisch
ekelig unangenehm gärig typisch
9 850 µg/l süßlich ekelig unangenehm unangenehm typisch

Methylmercaptan und Dimethylsulfid
Im Bereich von 140 bis 170 µg Dimethylsulfid/l P nahmen jeweils drei der fünf
Testpersonen eine deutliche Veränderung zum vorherigen Standard wahr.
Die Geruchsschwelle von Dimethylsulfid in P wird daher bei 180 µg/l festgesetzt.
Die Erkennungsschwelle des typischen Dimethylsulfidgeruchs liegt
ebenfalls nur geringfügig höher und wird mit 230 µg/l angegeben.
5.6.4 Zusammenfassung: Methylmercaptan und Dimethylsulfid und
ihre Rolle als Fehlgeruchsstoffe
In den bisherigen Untersuchungen wurden aus dem Vielstoffgemisch P
36 Verbindungen als olfaktorisch relevant selektiert, von denen 21 identifiziert
werden konnten. 11 dieser Substanzen wurden als angenehm im Geruch
empfunden. Von diesen prägen die drei Verbindungen Eugenol, 1,8-Cineol
und Linalool zusammen mit Ethanol das Produktaroma.
Von den 5 klassischen, in P identifizierten Fehlgeruchssubstanzen fielen vor
allem die beiden schwefelhalti- S
S
gen, leichtflüchtigen Verbindungen
Methylmercaptan und Di-
H3C H
H3C CH3 methylsulfid auf (Abb. 5-43). Methylmercaptan Dimethylsulfid
Ihr Geruchsbild schien am ehesten mit dem Charakter des zu untersuchenden,
anfänglichen Fehleindrucks zu korrelieren. Die Untersuchungen zeigten,
dass sich das Verhalten des unangenehm riechenden Methylmercaptans im
Gegensatz zu den angenehm riechenden Verbindungen oder Dimethylsulfid in
allen untersuchten Punkten mit den makro-olfaktorischen Veränderungen an P
in Einklang bringen ließ. So sank die Konzentration der Verbindung in der
Gasphase über P während der Lagerzeit, nach Wasserzugabe oder einer Aktivkohlefiltration
oder stieg nach Ansäuerung an. Die Abnahme konnte durch
Tiefkühlung verzögert werden und die in P nachgewiesenen Konzentrationen
lagen über der für Methylmercaptan ermittelten Geruchsschwelle. Dimethylsulfid
erfüllte dagen nur zwei der Auswahlkriterien für potentielle Fehlgeruchsstoffe:
Der Gehalt nahm während der Lagerzeit nachweislich ab und die Konzentration
in P direkt nach der Herstellung lag über der für Dimethylsulfid ermittelten
Geruchsschwelle.
Das Auftreten der beiden schwefelhaltigen Verbindungen Dimethylsulfid und
Methylmercaptan, auch in Gemeinschaft, ist aus lebensmittelchemischer Sicht
nicht ungewöhnlich. Beide Substanzen können durch thermischen Abbau
schwefelhaltiger Aminosäuren wie Methionin bzw. als Nebenprodukte mikrobiologischer
Prozesse entstehen und können praktisch in allen Protein enthaltenden,
erhitzten oder längere Zeit gelagerten Lebensmitteln vorkommen
- 114 -
Abb. 5-43:
Strukturformel von
Methylmercaptan und
Dimethylsulfid

Methylmercaptan und Dimethylsulfid
(BELITZ und GROSCH, 1992, S. 332). Beide gelten im Allgemeinen als Verursacher
von unangenehmen Kocharomen (STEELY, 1994, S.24,
CHRISTENSEN und REINECCIUS, 1992, S. 2098) oder als Verderbnisanzeiger.
Methylmercaptan wird von OHLOFF (1985, S. 121) in über 40 verschiedenen
Aromen identifiziert. MASANETZ, GUTH UND GROSCH (1998, S. 108) machen
Methylmercaptan mitverantwortlich für einen fischig, heuartigen Fehlgeruch
in getrocknetem Spinat. OHBA und AKIYAMA (1992, S. 473) sehen in
Methylmercaptan die Ursache des „Sonnenaromas“ von Sake. CHIN und
LINDSAY (1994, S. 90 ff.) führen die Fehlgeruchsbildung bei der Lagerung
von Broccoli und anderen Brassica-Arten ebenfalls auf Methylmercaptan zurück.
Auch Dimethylsulfid wird in der Literatur häufig als Verursacher von Fehlgeruchseindrücken
genannt. NYKÄNEN und SUOMALAINEN (1983, S. 238-240)
führen alleine 19 Veröffentlichungen über das Auftreten von Dimethylsulfid in
Bier an. Allerdings wird im Zusammenhang mit der sensorischen Relevanz
von Dimethylsulfid auch von Hinweisen berichtet, die auf einen möglichen positiven
Einfluss dieser Verbindung auf das Aroma deuten.
So geben SPEDDING und RAUT (1982, S. 240) an, dass neuseeländische
Weine mit Dimethylsulfid in Konzentrationen von 0,022 µg/l solchen vorgezogen
werden, die kein oder doppelt soviel Dimethylsulfid enthalten. SHAW und
WILSON (1982, S. 685), BERRY et al. (1983, S. 88) und BELITZ und
GROSCH (1992, S. 752) weisen Dimethylsulfid im Aroma von Zitrussäften
nach. 1971 schloss THORNE et al. (S. 149) einen für das Bieraroma nützlichen
Effekt von Dimethylsulfid nicht aus.
Vor dem Hintergrund der beschriebenen, nicht eindeutigen Rolle des Dimethylsulfids
als Fehlgeruchsstoff und des bei P nachweislich nicht einheitlich mit
den makro-olfaktorischen Merkmalen korrelierenden Verhaltens dieser Substanz
muss geschlossen werden, der Fehleindruck bei P müsse einzig und
alleine durch die Gegenwart von Metylmercaptan bedingt sein.
Dies konnte durch den Versuch, eine „Verjüngung“ des Aromas einer gelagerten,
sensorisch einwandfreien Probe durch den Zusatz von 10-50 µg/l Methylmercaptan
herbeizuführen, allerdings nicht bestätigt werden. Der Geruch
einer derart veränderten Probe wich zwar signifikant von dem einer gelagerten
Probe ab und wurde auch als unangenehmer, muffiger beschrieben. Er wurde
aber nie mit einer gerade produzierten, unfiltrierten Probe verwechselt. Auch
die Zugabe entsprechender Mengen Dimethylsulfid bewirkte kein dem zu untersuchenden
Fehleindruck kongruent erscheinendes Aroma. Dies änderte
sich erst durch die Zugabe geringer Mengen Schwefelwasserstoff zu den
„verjüngten“ Mustern.
- 115 -

Schwefelwasserstoff
Das Auftreten dieser sich der Routineanalytik zunächst entziehenden Verbindung
in Gesellschaft von Methylmercaptan und Dimethylsulfid ist ebenfalls
nicht unbekannt (BELITZ und GROSCH, 1992, 320 ff.). Zudem gab es bei der
Quadrupol-MS-Untersuchung der Destillatfraktionen und den GCO-Untersuchungen
erste Hinweise auf die Gegenwart dieser Verbindung in P. Obwohl
Dimethylsulfid nachweislich keine wesentliche Rolle beim Zustandekommen
des Fehlgeruchs spielten, ließ seine Gegenwart schwefelwasserstofffreisetzende
Prozesse bei der Herstellung von P erklärbarer erscheinen.
5.7 Schwefelwasserstoff
Dass Schwefelwasserstoff am Zustandekommen des anfänglichen Fehleindrucks
von P beteiligt sein müsste, basierte auf folgenden Erkenntnissen:
1. Quadrupol-MS-Spektren gaben Hinweise auf Schwefelwasserstoff in
Destillationsfraktionen.
2. Bei den GCO-Untersuchungen fiel ein merkwürdig muffiger, nicht zuordenbarer
und nicht identifizierbarer Reiz unmittelbar nach dem Injektionspeak
auf.
3. Schwefelwasserstoff tritt häufig in Gegenwart von Methylmercaptan und
Dimethylsulfid auf (z.B. BELITZ und GROSCH, 1992, S. 320 ff,
NYKÄNEN und SUOMALAINEN, 1983, S. 238-240).
4. Schwefelwasserstoff ließ sich im Gasraum
einiger tiefgekühlter, junger Proben
mittels Gasprüfröhrchen der
Firma DRÄGER (Art.-Nr. 8191461,
Schwefelwasserstoff 0,2/a) nachweisen.
Die Nachweisempfindlichkeit des
Gasspürgerätes lag dabei bei 0,2
ppm. Auf der nebenstehenden Abbildung
ist auf dem linken Prüfröhrchen
deutlich die hellbraune Verfärbung
sichtbar (vgl. Marker am Rand, Abb.
5-44), die einen potentiellen Gehalt an
Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre
anzeigt. Das rechte Röhrchen
stellt den Blindwert einer sensorisch
einwandfreien Charge dar. Eine
Querempfindlichkeit gegenüber Methylmercaptan
oder Dimethylsulfid
konnte bei den DRÄGER-Röhrchen
nicht festgestellt werden. An den tielfgekühlten
Mustern schien auch ein an
- 116 -
Abb. 5-44:
Nachweis von
Schwefelwasserstoff
an tiefgekühlten
Proben von P mittels
DRÄGER-Gasprüfröhrchen
Links: positive Probe,
Rechts: Blindwert

Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff erinnernder Geruch verstärkt bemerkbar zu sein
(vgl. Kapitel 5.1.5, S. 68).
Analog zu diesem Versuch konnte der Geruch von P mit Hilfe eines in
den Gasraum gehängten Zellstoffbeutels, der mit Bleiacetat gefüllt war,
merklich schneller verbessert werden als ohne diese Behandlung
(Pb(OAc)2 + H2S → PbS↓ + 2 AcOH). Das Bleiacetat färbte sich bei diesem
Experiment innerhalb von 3 Tagen ebenfalls merklich hellbraun.
Hierbei konnte aber ein Einfluss des Methylmercaptans auf die Verfärbung
nicht ausgeschlossen werden, wobei der genaue Reaktionsmechanismus,
der zu der ebenfalls hellbraunen Verfärbung führte, nicht erklärt
werden konnte. Beim Bleiacetat der DRÄGER-Prüfröhrchen war
keine Querempfindlichkeit mit Methylmercaptan aufgefallen.
5. Sensorische Untersuchungen ergaben, dass eine alleinige Dotierung
einer gelagerten Probe mit ca. 50 µg/l Methylmercaptan den anfänglichen
Fehlgeruch nicht vollständig nachahmen konnte, dass aber die
Kongruenz der Geruchszustände bei Zugabe von einer schwefelwasserstoffhaltigen,
wässrig-ethanolischen Lösung und einem daraus resultierenden
Endgehalt von ca. 25 µg Schwefelwasserstoff/l verbessert werden
konnte. Dabei fiel bereits auf, dass Schwefelwasserstoff in einem
relativ breiten Konzentrationsbereich direkt über der Reizschwelle nicht
den typischen Geruch nach faulen Eiern aufwies, sondern einen dumpfen,
leicht süßlichen Geruchseindruck vermittelte.
6. Der objektiv analytische Nachweis von Schwefelwasserstoff im unteren
µg/l-Bereich gestaltet sich schwierig. GC/Quadrupol-MS bzw.
HS/GC/Quadrupol-MS-Techniken sind aufgrund ihrer geringen Auflösung
wenig zur Identifizierung eines solch kleinen Moleküls geeignet.
Hinzu kommen zum einen die Schwierigkeiten der chromatographischen
Trennung von Gasen, zum anderen die hohe Flüchtigkeit und Reaktivität
des Analyten (vgl. MUSSINAN und KEELAN, 1994, S. 3; CHIN und
LINDSAY, 1993, S. 835; REINECCIUS, 1985, S. 130).
Als eindeutiger Nachweis von Schwefelwasserstoff in P konnten diese Beobachtungen
allerdings nicht gewertet werden. Dieser gelang letztendlich mittels
Anwendung der hochauflösenden Massenspektroskopie (HRGC/HRMS, vgl.
Kapitel 5.7.2, S. 118).
5.7.1 Zur Analytik von Schwefelwasserstoff
Die Detektoren der Wahl zur gaschromatographischen Untersuchung von
schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere von Schwefelwasserstoff im
Spurenbereich, sind schwefelsensitive Detektoren wie der Flammphotometrische
Detektor (FPD), der Atomemissionsdetektor (AED), der Chemolumines-
- 117 -

Schwefelwasserstoff
zensdetektor oder elektrochemische Detektionssysteme. (z.B. MISTRY, 1994,
S. 9-21, SZELEWSKI und HEDRICK, 1997, S. 592-594; GERBERSMANN et
al., 1995, S. 93-104; MESTRES, 1997, S. 261-269).
Mit einem Quadrupol-Massenspektrometer ist die Identifizierung von Schwefelwasserstoff
(M(H2S) = 34 g/mol) im Spurenbereich grundsätzlich schwierig.
Ein Grund hierfür ist vor allem der geringe Informationsgehalt des MS-Spektrums
aufgrund der wenigen „Fragmentierungsmöglichkeiten“ des kleinen
Moleküls (vgl. Anhang II, Massenspektrum von Schwefelwasserstoff).
Während der Untersuchungen wurde versucht, den Atomemissionsdetektor
(AED) und ein auf Chromsäure basierenden elektrochemischen Detektor
(airmoMEDOR, Fa. Airmotec GmbH) zur Bestätigung der Vermutung der Gegenwart
von Schwefelwasserstoff in P heranzuziehen. Die Untersuchungen
mit dem AED wurden sowohl am Institut für Lebensmittelchemie der TU Berlin
als auch am Bundesinstitut für Materialforschung in Berlin durchgeführt. Die
Identifizierungsversuche mit Hilfe des elektrochemischen Detektors wurden
durch die Firma Airmotec GmbH in Essen vorgenommen. Beide Versuche mit
beiden Detektorsystemen mussten allerdings abgebrochen werden, ohne
Schwefelwasserstoff sicher nachgewiesen oder ausgeschlossen zu haben, da
kein hinreichend geeignetes chromatographisches System zur Trennung der
Gasphase über P zur Verfügung stand.
5.7.2 Identifizierung von Schwefelwasserstoff in P mittels HRMS
Mit Hilfe der doppeltfokussierenden HRGC/HRMS im Single-Ion-Monitoring-
Modus war es erstmals möglich, den Massepeak 34 des Sauerstoffisotops
18 O 16 O (M: 33,9941 ca. 0,1 % in der Luft) von dem des H2 S (M: 33,9877) ab-
zutrennen und die Gegenwart von Schwefelwasserstoff in unfiltrierten Mustern
bzw. in Destillaten von P eindeutig zu belegen. Die hierfür erforderliche hohe
Auflösung A (4) von mindestens 5310 gestattet es, Schwefelwasserstoff auch
ohne eine normalerweise notwendige chromatographische Trennung neben
den Luftbestandteilen des Injektionspeaks zu identifizieren.
Die folgenden Standbilder der detektierten Massen in diesem Bereich kurz vor
dem H 2 S-Peak bzw. während der Elution des H 2 S-Peaks verdeutlichen den
Nachweis:
4 m = 33,9877, Δm = 0,0064, daraus folgt nach Gl. (10): A muss größer 5310 sein.
- 118 -

Schwefelwasserstoff
Abb. 5-45::
HRMS-Spektrum
ohne Schwefelwasserstoff
Abb. 5-46 :
HRMS-Spektrum
mit Schwefelwasserstoff
Channel A
Channel B
33,9877
18 O 16 O + , 33,9941
Im oberen, linken Teil der Abbildung 5-45 des simultan aufgezeichneten Massenspektrums
wird die Referenzmasse (Channel A: Ref. Mass, Kalibriermasse,
hier z.B. 31,9899 von 16 O2 + ) und im unteren Teil (Channel B) die Masse
33,9877 für H 2 S + angezeigt. Rechts neben der Masse 33,9877 ist im Blindwert
deutlich ein Peak zu erkennen, der aufgrund seiner Intensität und seiner
Masse dem Sauerstoffisotop 18 O 16 O (33,9941) zugeordnet werden kann. Die
Auflösung betrug 5600.
Während der Elution des als Schwefelwasserstoff vermuteten Peaks konnte
folgendes Standbild der Massenregistration aufgenommen werden (300 µl
Headspace über P, manuell injiziert):
Channel A
Channel B
16 +
O2 , 31,9899
16 +
O2 , 31,9899
H2S + , 33,9877
18 O 16 O + ,
33,9941
Deutlich ist in Abb. 5-46 im Channel B der Peak mit der Masse 33,9877 zu
erkennen, der dem Ion H 2 S + zugeordnet wurde.
Eine Quantifizierung des mittels HRGC/HRMS eindeutig nachgewiesenen
Schwefelwasserstoffs gelang bei diesen Versuchen jedoch nicht. Die
- 119 -

Schwefelwasserstoff
Schwankungen waren aufgrund der manuellen Injektion und der Detektion im
Spurenbereich zu groß, um verlässliche Aussagen treffen zu können. Eine
Schätzung ergab einen Gehalt von Schwefelwasserstoff in P zwischen 10 und
50 µg/l.
5.7.3 Simulation der Freisetzung von schwefelhaltigen Substanzen
aus den eingesetzten Drogen im Labor
Unter labortechnischen Bedingungen ist es nie gelungen, ein Drogendestillat
zu erzeugen, das den Fehlgeruch der großtechnisch hergestellten Chargen
unzweifelhaft verstärkt aufwies. Der Geruch der destillativ angereicherten
Konzentrate, der als kaffeeartig, hart und dumpf beschrieben wurde, erinnerte
nur bedingt an den typischen, unangenehmen Geruch junger Chargen.
Hauptgrund hierfür ist in der Diskriminierung der den typischen Produktgeruch
von P prägenden Verbindungen Cineol, Linalool und Eugenol bei destillativen
Anreicherungen zu sehen (vgl. Kapitel 5.2.1, S. 72). Obwohl die potentiellen
Fehlgeruchssubstanzen hohe Flüchtigkeiten aufzuweisen schienen, konnte im
Labor trotz erhöhtem Drogeneinsatz und Verwendung effektiver Kühltechniken
der zu untersuchende Fehlgeruch nicht überzeugend dargestellt werden.
Dies änderte sich auch nicht grundlegend, nachdem die aufgrund der kurzen
Destillationszeiten im Labor bedingte, geringe thermische Belastung auf das
Drogengut durch die Verlängerung der Maische- und Destillationszeiten, durch
Erhöhung des Wasseranteils in der Maische und Einführung von Erhitzungsphasen
der Drogen unter Rückfluss erhöht wurde. An solchen Destillaten gelang
es aber erstmals, die Freisetzung von Schwefelwasserstoff aus den eingesetzten
Drogen mittels HRGC/MS nachzuweisen.
Hierbei wurden zunächst die Ausgangsdrogen 5 Tage lang in einem 500 ml
Rundkolben in einer 5 Jahre alten Matrixprobe, die im Verhältnis 1:1 mit demineralisiertem
Wasser verdünnt worden war, eingemaischt („Vorlauf“). Das
Drogen-Lösemittel-Verhältnis überstieg dabei das normaler Produktionsproben
um den Faktor 12,5. Pro folgendem Destillationstag wurde der Ansatz
2 Stunden mit Hilfe einer gekühlten 50 cm Vigreux-Kolonne am Rückfluss gekocht,
wobei das angeschlossene Destillationsrohr bereits in 2 ml 50 %igen
Ethanol in einen mit Eis/Kochsalz-gekühlten Spitzkolben ragte, um möglicherweise
übergehende Gase auffangen zu können. Nach 2 Stunden begann die
eigentliche Destillationsphase, nachdem die Vigreux-Kolonne nicht mehr gekühlt,
sondern mit Aluminumfolie leicht wärmeisoliert worden war. Die Destillationsgeschwindigkeit
betrug ca. 25 ml/Stunde. Nach Gewinnung von 25 bis
50 ml Destillat wurde die Heizung abgeschaltet und der Spitzkolben fest verschlossen
bei –21 °C bis zur Untersuchung gelagert. Am nächsten Tag wurde
die abdestillierte Menge durch Wasser ergänzt und wie beschrieben erneut
destilliert.
- 120 -

Schwefelwasserstoff
Abb. 5-47 :
Übergangsverhalten
schwefelhaltiger
Verbindungen
während einer
mehrtägigen
Labordestillation
(absolute
Peakflächen)
Abb. 5-48:
Übergangsraten
schwefelhaltiger
Verbindungen
während einer
mehrtägigen
Labordestillation
(relative
Peakflächen)
Die folgende Graphik stellt das Übergangsverhalten der drei schwefelhaltigen
Substanzen während der auf drei Tage ausgedehnten Labordestillation dar.
Neben den ermittelten, absoluten Peakflächen werden auch die relativen
Übergangsraten, bezogen auf die Gesamtsumme der detektierten Peakflächen
der jeweiligen Substanz, dargestellt.
Peakflächen (abs.)
Peakflächen (rel.)
1,E+07
1,E+07
1,E+07
8,E+06
6,E+06
4,E+06
2,E+06
0,E+00
Vorlauf Destillation 1 Destillation 2 Destillation 3 Rückstand
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Vorlauf Destillation 1 Destillation 2 Destillation 3 Rückstand
- 121 -
Schwefelwasserstoff
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Schwefelwasserstoff
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Aus den relativen Übergangsraten in Abbildung 5-48 geht besonders deutlich
hervor, dass bereits am ersten Destillationstag die Hauptmenge an Dimethylsulfid
übergeht, Methylmercaptan dagegen erst am zweiten bzw. Schwefelwasserstoff
sogar erst am dritten Tag ihr Übergangsmaximum erreichen.
Im Destillationsrückstand konnten nur geringe Mengen an Schwefelverbindungen,
die mit denen im Vorlauf vergleichbar waren, nachgewiesen werden, ein
Tatbestand, der sich mit dem Untersuchungsbefund des flüssigen Destillationsrückstands
aus der großtechnischen Produktion (Schlempe) deckte.

Schwefelwasserstoff
5.7.4 Stabilität von Schwefelwasserstoff
Die Schwierigkeiten bei dem Versuch des Nachweises von Schwefelwasserstoff
ließen frühzeitig die Vermutung aufkommen, dass sich Schwefelwasserstoff
der Detektion durch physikalische Ursachen oder möglicherweise sogar
durch chemisch bedingte Veränderung entzieht.
Abbildung 5-49 zeigt die Abnahme von Schwefelwasserstoff in einem im Labor
hergestellten Drogendestillat. Aufgetragen sind die mittels GC/MS detektierbaren
Peakflächen über der Zeit nach der Destillation bezogen auf den
Startwert.
Peakfläche (rel.)
140
120
100
80
60
40
20
0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Zeit nach der Destillation in [min]
Aus diesen Untersuchungen konnte auf eine Halbwertszeit für Schwefelwasserstoff
in P von nur etwa 9 Stunden geschlossen werden. Da diese rapide
Abnahme vor allem an relativ kleinen Volumina von 2 bis 30 ml festgestellt
worden war, wurde eine physikalisch bedingte Abnahme der Verbindung
durch Ausgasen für wahrscheinlicher gehalten als eine chemische Veränderung.
5.7.5 Korrelation sensorischer Daten mit dem Auftreten von Schwefelwasserstoff
Nach der eindeutigen Identifizierung von Schwefelwasserstoff in P mittels
HRGC/HRMS musste die Rolle dieser Substanz als potentieller Mitverursacher
des Fehlgeruchs verifiziert werden. Hierfür wurden dieselben Einflussgrößen
untersucht, die bereits als Bewertungskriterien bei Methylmercaptan
und Dimethylsulfid dienten (vgl. Kapitel 5.4.2 bis 5.4.5, S. 96 ff.).
5.7.5.1 Einfluss der Lagerzeit
Der Nachweis von Schwefelwasserstoff erfolgte an jungen, unfiltrierten Mustern
und an Destillaten dieser Muster. In gelagerten Proben konnte kein
- 122 -
Abb. 5- 49:
Stabilität von
Schwefelwasserstoff
in kleinen Volumina

Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff nachgewiesen werden. Aufgrund der Datenlage ist davon
auszugehen, dass der Gehalt von Schwefelwasserstoff während der Lagerzeit
von P abnimmt.
5.7.5.2 Einfluss der Filtration
Die Filtration über Aktivkohle hatte auf die Schwefelwasserstoff-Gehaltsabnahme
einen deutlich größeren Einfluss als die pH-Wert-Erhöhung oder die
Wasserzugabe. Die Reduktion des Gehaltes durch diese Behandlung erfolgte
um etwa 80 % des Ausgangswertes der nicht behandelten Probe.
5.7.5.3 Einfluss des pH-Wertes
Der pH-Wert hatte nachweislich einen Einfluss auf die Detektierbarkeit von
Schwefelwasserstoff in der Gasphase. So führte starkes Ansäuern der Probe
zu einer Erhöhung des in der Gasphase detektierbaren Schwefelwasserstoffs.
Ähnliches wurde bereits für Methylmercaptan nachgewiesen, ein Verhalten,
das sich insgesamt gut mit den olfaktorischen Beobachtungen in Kapitel 5.1.3,
S. 65, in Einklang bringen lässt.
5.7.5.4 Einfluss von Wasser
Schon eine Erhöhung des Wasseranteils um 30 % (Verdünnungsfaktor 1,1)
hatte eine Reduktion des Schwefelwasserstoffgehaltes im Gasraum über der
Probe von 50 % zur Folge. Die Annahme der Verschiebung des Gleichgewichtes
der relativ polaren Substanz Schwefelwasserstoff aus der Gasphase
in die mit Wasser verdünnte flüssige Phase wird damit belegt.
5.7.5.5. Einfluss tiefer Lagertemperaturen
Der Einfluss tiefer Lagertemperaturen, dessen Wirkung auf Methylmercaptan
und Dimethylsulfid in P bereits dargestellt worden war, konnte für Schwefelwasserstoff
aus analytisch-technischen Gründen nicht untersucht werden. Es
fiel aber auf, dass an den tiefgekühlten Proben direkt nach Entnahme aus
dem Kühlschrank ein an Schwefelwasserstoff erinnernder Geruch wahrnehmbar
erschien. Nur an diesen Proben gelang auch der Nachweis mit den
Gasprüfröhrchen der Firma DRÄGER (vgl. Kapitel 5.7, S. 116). Damit kann
nicht mehr auf eine theoretisch mögliche Verlangsamung der Gehaltsabnahme
des Fehlgeruchs Schwefelwasserstoff durch die Tiefkühllagerung geschlossen
werden.
- 123 -

Schwefelwasserstoff
Trotzdem korreliert das Verhalten von Schwefelwasserstoff durch äußere Einflüsse
mit allen wesentlichen makro-olfaktorischen Merkmalsänderungen von
P. Wie beim Methylmercaptan ergeben sich keine Anhaltspunkte, die gegen
eine Beteiligung des Schwefelwasserstoffs am anfänglichen Fehlgeruch von P
hätten sprechen können, auch wenn seine Rolle beim Zustandekommen desselben
kleiner als die des Methylmercaptans sein dürfte.
5.7.6 Gehaltsbestimmung von Schwefelwasserstoff
Auch nach der Identifizierung von Schwefelwasserstoff als Fehlgeruchssubstanz
war es nicht gelungen, die Abschätzung seines Gehalts mit Hilfe instrumentell-analytischer
Verfahren auf aussagekräftigere Daten als zuvor zu stellen,
obwohl es gelang, im SIM-Modus auch mit einem Quadrupol-MS in Routine-Proben
H 2 S nachzuweisen und mit sensorischen Daten zu korrelieren.
Bei den Versuchen wurde zunächst eine mehrere Jahre alte, sensorisch einwandfreie
Probencharge (Matrixcharge) mit Natriumsulfid versetzt. Nach Zugabe
von einer nach
Na 2 S + 2 H + →2 Na + + H 2 S↑
berechneten Menge Salzsäure wurde im Untersuchungsmaterial Schwefelwasserstoff
generiert, der sich ausgasend geruchlich im Dampfraum über der
Lösung bemerkbar machte. Der Sulfidgehalt der Stammlösung wurde anschließend
durch eine iodometrische Titration bestätigt (JANDER, JAHR und
KNOLL, 1973, S. 104-105). Aus dieser Stammlösung wurden durch Verdünnung
mit der Matrixcharge Eichstandards hergestellt, wobei der hohen Flüchtigkeit
des Analyten durch entsprechende Maßnahmen wie schnelles, direktes
Einleiten der Stammlösung in gekühlte Vorlagen u.ä. Rechnung getragen
wurde. Dennoch sind alle Versuche, eine lineare Eichfunktion für Schwefelwasserstoff
im unteren µg/l-Bereich mittels HS-Analyse aufzustellen, fehlgeschlagen.
Auch durch Anwendung nasschemischer, photometrischer Verfahren nach
ACREE (1971, S. 110) oder GUSTAFFSON (1959, S. 227), bei denen
Schwefelwasserstoff nach Umsetzung mit 4-Amino-N,N-dimethylanilin in Gegenwart
von Eisen(III)-Ionen zu Methylenblau photometrisch bestimmt werden
sollte, konnten keine weiteren quantitativen Daten gewonnen werden.
- 124 -

Schwefelwasserstoff
Abb. 5-50 :
Anordnung zur Purgeund
Trap-
Anreicherung von
Schwefelwasserstoff,
modifiziert nach
ACREE (1971)
Abb. 5-51:
UV/VIS-Spektrum des
Sulfidnachweises als
Methylenblau nach
ACREE (1971) in P
Abb. 5-52:
UV/VIS-Spektrum der
Referenzsubstanz
Methylenblau,
Reagenzienblindwert in P
Die hierbei praktizierte Anreicherungstechnik, den ausgetriebenen Schwefelwasserstoff
direkt durch Einleiten in Cadmiumhydroxid- oder Zinkacetatlösungen
abzufangen (Abb. 5-50), war
- 125 -
erfolglos. Die Überprüfung der in
der Literatur angegebenen Nachweis-
und Bestimmungsgrenzen
von unter 1 ppb Schwefelwasserstoff
in Wasser gelang an P
nicht. Eine Erklärung für eine Erhöhung
dieser Grenzen durch
etwaige Störungen der Reaktion
konnte nicht gefunden werden.
Die Umsetzung von zugesetztem
Sulfid zu Methylenblau direkt in P
war qualitativ nicht beeinträchtigt
wie der Vergleich der UV-VIS-
Spektren in Abb. 5-51 und 5-52
zeigt, so dass die ungewöhnlich
hohen Alkoholkonzentrationen
keine chemische Störung des
Nachweises darstellen:

Schwefelwasserstoff
Auch die Daten der HS/GC/MS-Untersuchungen im SIM-Modus waren zu wenig
reproduzierbar, um aussagekräftig zu sein und genauere Angaben über
die Schwefelwasserstoffkonzentration in jungen Chargen von P zu liefern.
Aufgrund der beschriebenen Schwierigkeiten muss die zuvor gemachte Abschätzung
des Gehaltes von 10 bis 50 µg Schwefelwasserstoff/l in P aufrecht
erhalten werden.
5.7.7 Geruchsschwelle von Schwefelwasserstoff
Um die Geruchsschwelle von Schwefelwasserstoff in P zu bestimmen, wurde
analog dem Verfahren vorgegangen, das unter Kapitel 5.6.2, S. 112, für Methylmercaptan
beschrieben wurde. Als Referenz diente eine entsprechend
angesäuerte Natriumsulfid-Lösung bekannten Gehalts in einer Matrixcharge
von P.
Die beim Abriechen der Verkostungsstandards nach steigenden Gehalten
wahrgenommenen Geruchsempfindungen stellen sich wie folgt dar:
Nr. Gehalt Prüfer 1 Prüfer 2 Prüfer 3 Prüfer 4 Prüfer 5
0 0 µg/l sprittig, normal gut leicht stechend,
erdig
- 126 -
gut gut, angenehm
fruchtig
1 0 µg/l sprittig, normal gut gut gut, scharf gut, angenehm
fruchtig
2 4 µg/l süßlich, nicht
unangenehm
3 8 µg/l süßlich, nicht
unangenehm
4 13 µg/l süß, nicht unangenehm
5 17 µg/l süß, unangenehm
6 21 µg/l süß, unangenehm
7 26 µg/l unangenehm,
nach faulen
Eiern
8 30 µg/l unangenehmer
als vorher, n.
faulen Eiern
9 34 µg/l unangenehmer
als vorher, n.
faulen Eier
Abweichung dumpf, abweichend
dumpf, hart dumpf, kohlig,
abweichend
dumpf,
etwas runder
dumpf, kohlig,
abweichend,
faulig
muffig dumpf, kohlig,
abweichend,
faulig
nach faulen
Eiern
nach faulen
Eiern
nach faulen
Eiern
nach faulen
Eiern
dumpf, kohlig,
abweichend,
faulig
schwefelig schlecht,
muffig
brenzlig schlecht,
muffig
dumpf schlecht,
n. faulen
Eiern
gut leicht stechend
kloakig leicht muffig
kloakig stärker muffig
dumpf muffig
dumpf stechend
stechend
erdig
erdig, faulig

Schwefelwasserstoff
Vier der fünf Verkoster nahmen bereits bei der ersten Dosierung von 4 µg/l
eine geruchliche Veränderung an P wahr. Bereits bei der nächsthöheren Stufe
von 8 µg/l registrierten alle Verkoster eine Geruchsabweichung.
Die Geruchsschwelle von Schwefelwasserstoff im Untersuchungsmaterial wird
unter den gegebenen Versuchsbedingungen auf 5 µg/l festgelegt.
Die Erkennungsschwelle des typischen Geruchs nach faulen Eiern liegt in P
dagegen erst bei etwa 25-30 µg/l. In dem Bereich zwischen Geruchs- und Erkennungsschwelle
vermittelt Schwefelwasserstoff einen eher dumpfen, süßlichen
und muffigen Geruchseindruck.
5.7.8 Schwefelwasserstoff als Fehlgeruchssubstanz
Schwefelwasserstoff zählt zu den „character impact compounds“ und ist eine
typische, weitverbreitete Fehlgeruchssubstanz, die häufig als thermisches
Abbauprodukt in eiweißreichen Lebensmitteln oder als Nebenprodukt von mikrobiologischen
Prozessen auftritt.
So kann er z.B. beim Erhitzen von eiweißreichen Lebensmitteln wie Kuhmilch
(STEELY, 1994, S. 22 ff.) oder Sojamilch (LUTTRELL et al., 1981, S. 373)
durch Zersetzung schwefelhaltiger Aminosäuren entstehen oder zum Aroma
von Bier (z.B. THORNE et. al, 1971, S. 148-149, NARZIß et al., 1985, S.
439 ff.), Wein (z.B. LEMPERLE, 1981, S. 129 ff.; RAUHUT, 1993, S. 214/215)
oder Spirituosen (z.B. NEDJEMA und MAUJEAN, 1994, S. 495-502, MASUDA
und NISHIMURA, 1981, S. 101) beitragen. Er ist wie Dimethylsulfid auch am
Aroma von Citrussäften (BERRY, 1983, S. 88 ff.; BELITZ und GROSCH,
1992, S. 752) oder von Kohlgemüsen (z.B. MAGA, 1976, S. 149) beteiligt.
Hinweise auf oder Erklärungen für das Auftreten von Schwefelwasserstoff
oder Methylmercaptan in P bzw. den verwendeten Heilkräutern konnten bei
der Literaturauswertung nicht gefunden werden. Daher wurden Untersuchungen
zur Genese der beiden Fehlgeruchsstoffe aus dem eingesetzten Drogenmaterial
durchgeführt.
- 127 -

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
6. Herkunft und Genese der Fehlgeruchsstoffe
6.1 Zur Rolle des Schwefels im Pflanzenreich
Schwefel wird von Pflanzen in Form des anorganischen Sulfat-Ions aufgenommen
und zum Aufbau körpereigener Verbindungen zunächst reduziert.
Orte dieser reduktiven Sulfatassimilation sind vor allem die Chloroplasten der
Blätter bzw. der grünen Gewebe der Pflanze (RICHTER, 1996, S. 145-146).
Die Sulfatreduktion gliedert sich in zwei Reaktionsschritte: 1.) die Reduktion
von aktiviertem Sulfat (Oxidationsstufe +VI) zu Sulfit (Thiosulfonat, Oxidationsstufe
+ V) und 2.) die Reduktion des Sulfits zu Sulfid (S 2- , Oxidationsstufe
formal - I). Durch den Transfer der dabei entstehenden Mercapto-Gruppe auf
O-Acetylserin mit Hilfe der O-Acetyl-L-Serin-Sulfhydrylase (= Cystein-
Synthase) entsteht die Aminosäure L-Cystein. Durch diese Umsetzung wird
Schwefel der Sulfid-Stufe erstmals in eine organische Verbindung eingebaut
(RICHTER, 1996, S. 148). Aus Cystein und O-Succinylhomoserin kann über
die Stufen Cystathionin und Homocystein mit anschließender Methylierung die
Aminosäure Methionin dargestellt werden.
Die Aminosäuren L-Cystein und L-Methionin zählen neben den Verbindungen
Cystin, Homocystein und S-Methylmethionin, die frei oder in Form von Peptiden
(z.B. Glutathion) oder Proteinen in Geweben vorliegen, zu den wichtigsten
Schwefelverbindungen des Primärstoffwechsels der Pflanzen. Weitere, mengenmäßig
aber unbedeutende, schwefelhaltige Verbindungen sind Substanzen
wie Thiamin, Liponsäure oder Biotin (RICHTER, 1996, S. 146;
BÄRWALD, 1971, S. 130).
Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse müssen sich die beiden selektierten
schwefelhaltigen Fehlgeruchsstoffe Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan
aus dem Drogenmaterial und damit aus dessen Pool schwefelhaltiger
Verbindung ableiten und generieren lassen. Die inhomogene Verteilung des
Schwefels in den Geweben von Samen, Blättern, Rinden oder Wurzeln der
Pflanze, sowohl in der anorganischen als auch in der organischen Form,
macht es aber bereits im Vorfeld dieser Untersuchungen unmöglich, detaillierte
Angaben über den Schwefelgehalt der eingesetzten Drogenmischung zu
machen. Die experimentelle Bestimmung des Gesamtschwefelgehalts der
Drogenmischung wird daher in Kapitel 6.3, S. 129, beschrieben.
Auch Daten über den Proteingehalt oder gar die Aminosäurezusammensetzung
von Heilpflanzen sind in der Literatur kaum gegeben. Bei nur knapp der
Hälfte der eingesetzten Drogen konnte anhand von Vergleichen mit Gewürzen
der Proteingehalt abgeschätzt werden. Nach FARRELL (1985, Part II) liegt
dieser bei durchschnittlich 3,9 bis 11,0 %. Angaben über den Cystein- oder
Methioningehalt der verwendeten Einzeldrogen, die die wahrscheinlichste
Quelle der beiden Fehlgeruchsstoffe darstellten, konnten nicht gefunden werden
und wurden daher experimentell bestimmt.
- 128 -

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
6.2 Nachweis und Bestimmung von L-Cystein und L-Methionin
im Drogenmaterial
Mit Unterstützung der Firma Dr. Ing. Herbert KNAUER GmbH wurde an einer
Ausgangsdrogenmischung exemplarisch eine Gehaltsbestimmung von
L-Methionin und L-Cystein durchgeführt.
Hierbei wurden nach Extraktion der pulverisierten Drogenmischung (Siebfraktion

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
An fünf verschiedenen Drogenchargen wurde dabei ein Gesamtschwefelgehalt
von durchschnittlich 0,9 g/100g (etwa 280 mmol S/kg) festgestellt. Die
Standardabweichung lag dabei nur bei knapp 10 %.
Damit konnte gezeigt werden, dass wesentlich mehr schwefelhaltige Verbindungen
in den Drogen vorliegen, als bisher durch die exemplarische Bestimmung
der freien Anteile an L-Cystein und L-Methionin nachweisbar waren.
Das Auftreten weiteren L-Cysteins und L-Methionins in dem großen, bisher
nicht näher charakterisierten Anteil von Schwefelverbindungen in P ist wahrscheinlich.
6.4 Zur Genese von Methylmercaptan und Schwefelwasserstoff
Niedermolekulare Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff oder Methylmercaptan
sind bekannte Produkte sowohl mikrobiologischer als auch
thermisch bedingter Abbaureaktionen (vgl. VAN HAECHT und DUFOUR,
1995, S. 55/60; NYKÄNEN und SUOMALAINEN, 1983, S. 238-240;
LAWRENCE und COLE, 1968, S. 99). Da fermentative Prozesse bei der Herstellung
bzw. Lagerung von P ausgeschlossen werden können, liegt die Vermutung
nahe, das verzögerte Auftreten von Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan
(vgl. Kapitel 5.5, S. 107 und 5.7.3, S. 120) könnten durch thermischen
Abbau der beiden Aminosäuren L-Cystein und L-Methionin erklärt werden.
(vgl. BUCKHOLZ, 1989, S. 413; MARTIN, 1988, S. 20; KOBAYASI und
FUJIMAKI, 1965, S. 698; BELITZ und GROSCH, 1992, S. 245; HUNT, 1985,
S. 392-393; ARROYO und LILLARD, 1970, S. 769-770).
Ein möglicher Reaktionsweg der Freisetzung von Schwefelwasserstoff aus
L-Cystein ist der großen Gruppe an Reaktionen zuzuordnen, die als
MAILLARD-Reaktionen bei der Entstehung thermischer Aromen in Nahrungsmitteln
eine zentrale Rolle spielen. Voraussetzung ist hierbei allerdings
das Vorliegen einer α-Dicarbonylverbindung, die den Abbau der freien Aminosäure
katalysiert, deren Vorkommen im Drogenmaterial aber als gegeben
angenommen werden kann.
- 130 -

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
Abb. 6-1 :
Freisetzung von
Schwefelwasserstoff
aus
L-Cystein (aus
Belitz/Grosch, S.
322)
Abb. 6-2 :
Freisetzung von
Schwefelwasserstoff
aus
L-Cystein durch
ß-Eliminierung
O
R 1
HS
R 2
O
R 1
+
N
O
O
H 2N
O
R 2
HO
HS
L-Cystein
H
O
CO 2
HS
- 131 -
H 2
C
R 1
N
H 2S
O
H
O
R 2
Schwefelwasserstoff
R 1
R 2
O
H 2C
R 1
C 2H 5OH
Ein weiterer Weg der Schwefelwasserstofffreisetzung aus Cystein kann durch
eine ß-Eliminierung erfolgen.
R 1
H
N
H O
SH
Base
B -
O
R 2
Cystein, frei oder gebunden
H 2S
Schwefelwasserstoff
R1
H
N
+
NH 3
N
CH2
O
O
CH 2
O
NH 2
H 2O
Dehydroalanin
Im Alkalischen ist dieser Reaktionsmechanismus am wahrscheinlichsten und
liefert sowohl aus gebundenem wie freiem Cystein unter Bildung von
Dehydroalanin Schwefelwasserstoff. Im Sauren wird der Mechanismus durch
die Protonierung der Base B unterdrückt.
R 2
R 2

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
Analog zu Abb. 6-1 kann aus L-Methionin nach Durchlauf des
STRECKER-Abbaus Methylmercaptan abgespalten werden:
H 2N
HO
S
O
L-Methionin
Strecker-Abbau
- 132 -
O
O
CH 2
S
+ CH 3SH
Methylmercaptan
Bekanntermaßen laufen diese Reaktionen vor allem bei erhöhten Temperaturen
z.B. beim Braten oder Rösten von Lebensmitteln ab. In der Literatur werden
im Zusammenhang des Themenkomplexes "MAILLARD-Reaktionen“ und
„thermisch erzeugte Aromen" hierzu zahlreiche Modelluntersuchungen beschrieben.
Dabei fällt auf, dass diese häufig unter recht drastischen Bedingungen
durchgeführt werden, d.h. bei Temperaturen bis zu z.B. 220 °C, bei
hohen Drücken und hohen Stoffumsatzmengen an Aminosäuren und Kohlenhydraten
(vgl. MARTIN, 1988, S. 4; BUCKHOLZ, 1989, S. 413, MEVISSEN,
1986, S. 9-10 bzw. 160-161). Abbauprodukte wie Schwefelwasserstoff oder
Methylmercaptan werden dabei nur selten direkt genannt. Ihr Auftreten wird
meist als Intermediärstufen vorausgesetzt bzw. im Zusammenhang mit der
Bildung zahlreicher Maillard-Folgeprodukte diskutiert (vgl. z.B. TRESSL et al.,
1994, S. 226-227).
Inwieweit sie auch unter der Herstellungstemperatur Ps von „nur“ 80 °C und in
Gegenwart der hohen Ethanolkonzentrationen ablaufen, sollen folgende Versuche
belegen.
6.3 Thermische Abbaureaktionen von L-Cystein und
L-Methionin
Nachdem die Aminosäuren L-Cystein und L-Methionin in den Ausgangsdrogen
nachgewiesen worden sind, wird untersucht, ob die Genese und Freiset-
Abb. 6-3 :
Freisetzung von
Methylmercaptan
aus L-Methionin
(aus Belitz/Grosch,
S. 322)

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
Abb. 6-4 :
Freisetzung von
Schwefelwasserstoff,
Methylmercaptan und
Dimethylsulfid aus
Cystein in Abhängigkeit
des pH-Wertes
und der Erhitzungsdauer
zung der Fehlgeruchsstoffe Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan aus
diesen Verbindungen unter den Herstellungsbedingungen von P erfolgen
kann.
Deshalb werden Modellreaktionen mit den beiden freien Aminosäuren durchgeführt
und das Auftreten von niedermolekularen, schwefelhaltigen Verbindungen
in Gegenwart hoher Alkoholkonzentrationen mit und ohne Drogenzusatz
in einem Temperaturbereich von 78 °- 80 °C bei verschiedenen pH-Werten
und unterschiedlich langen Erhitzungszeiten untersucht.
Zur Ermittlung des Einflusses des pH-Wertes und der Erhitzungsdauer wurden
alkoholische Lösungen der beiden L-Aminosäuren Cystein (Merck, Art.
102838) und Methionin (Merck, Art. 105707) mit Phosphorsäure auf pH 5.7,
4.0 und 1.3 eingestellt und unterschiedlich langen Erhitzungsphasen ausgesetzt.
Die Konzentration der Aminosäuren in 50 %(v/v) Ethanol betrug ca.
50 mmol/l. Die absolute Menge im Reaktionsansatz lag bei etwa 200 µmol pro
Aminosäure bzw. in Gegenwart der Drogenmischung bei 40 mmol AS/kg Drogenmischung.
Während aus den eingemaischten Drogen bei der HS/GC keine nennenswerte
Mengen an Schwefelverbindungen generiert werden konnten, führte die Erhitzung
der Aminosäuren zu einer sicher nachzuweisenden Freisetzung von
Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan.
Die Ergebnisse der HS/GC/MS-Untersuchungen stellen sich wie folgt dar:
H2S
CH3SH
CH3SCH3
abs. Peakflächen
90000000
80000000
70000000
60000000
50000000
40000000
30000000
20000000
10000000
0
Erhitzungsdauer in h bei 80°C
pH im Reaktionsansatz
Abbauprodukte aus Cystein
0 ,
pH
1,3
24,
pH
1,3
48,
pH
1,3
72,
pH
1,3
Der thermische Abbau von L-Cystein (Abb. 6-4) bringt nach 24-stündiger Erhitzungsphase
bei 80 °C von den drei untersuchten Substanzen ausschließlich
Schwefelwasserstoff hervor. Das Maximum wird vom pH-Wert unabhängig
nach 24 Stunden erreicht, um dann wieder abzunehmen. Eine plausible Erklärung
hierfür kann nicht gegeben werden. Da in Gegenwart von Drogenmaterial
sich die nachzuweisende Menge an Schwefelwasserstoff verringert, könnte
die ableitbare hohe Reaktivität der Verbindung in Zusammenhang mit der Ab-
- 133 -
0 ,
pH
4,0
24,
pH
4,0
48,
pH
4,0
72,
pH
4,0
0 ,
pH
5,7
24,
pH
5,7
48,
pH
5,7
72,
pH
5,7

Untersuchung zur Herkunft und Entstehung der Fehlgeruchsstoffe
nahme während längeren Erhitzungsphasen gebracht werden. Methylmercaptan
oder Dimethylsulfid werden ebenso wie Ethanthiol, ein mögliches Reaktionsprodukt
des Schwefelwasserstoffs mit Ethanol, nicht nachgewiesen.
Da die Nachweisempfindlichkeit von Schwefelwasserstoff bei der HS-Analyse
im sauren Milieu steigt, sind Tendenzen zu erkennen, dass der Cysteinabbau
im Sauren schwächer abläuft als im Neutralen.
Die folgende Abbildung 6-5 stellt die Ergebnisse der Untersuchung an Methionin
dar.
H2S
CH3SH
CH3SCH3
abs. Peakflächen
2000000
1800000
1600000
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
Erhitzungsdauer in h bei 80°C
pH im Reaktionsansatz
0
Abbauprodukte aus Methionin
0 ,
pH
1,3
24,
pH
1,3
48,
pH
1,3
72,
pH
1,3
Beim Methionin setzte der Abbau verzögert ein, und lief viel schwächer und
deutlich stärker vom pH-Wert und der Erhitzungszeit abhängig ab als dies
beim Cystein beobachtet werden konnte.
Im Sauren lassen sich vor allem geringe Mengen Schwefelwasserstoff nachweisen,
Methylmercaptan dagegen kaum. Nach 48 h übersteigt bei pH 4.0 die
Menge an Methylmercaptan erstmals die des Schwefelwasserstoffs. Bei
pH 5.7 bzw. nach 72 h Erhitzungsdauer beherrscht die Freisetzung von Methylmercaptan
aus Methionin den Abbau der Aminosäure. Dimethylsulfid ließ
sich erneut nicht nennenswert nachweisen.
Die Gegenwart des Pflanzenmaterial war für die Freisetzungsreaktionen nicht
zwingen erforderlich, die Wirkung zudem nicht einheitlich. Während beim Abbau
des Methionins eine Unterstützung der Methylmercaptanbildung erkennbar
war, nahm die nachweisbare Menge von Schwefelwasserstoff in Gegenwart
der Drogen ab, was auf die hohe Reaktivität der Verbindung schließen
lässt. Grundsätzlich konnte aber gezeigt werden, dass unter den Herstellungsbedingungen
von P aus der freien Aminosäure Methionin vor allem
Methylmercaptan und aus Cystein vor allem Schwefelwasserstoff freigesetzt
wird. Da beide Aminosäuren im Drogenmaterial nachgewiesen wurden, kann
die Genese der beiden identifizierten Fehlgeruchsstoffe aus ihnen plausibel
erklärt werden.
- 134 -
0 ,
pH
4,0
24,
pH
4,0
48,
pH
4,0
72,
pH
4,0
0 ,
pH
5,7
24,
pH
5,7
48,
pH
5,7
72,
pH
5,7
Abb. 6-5 :
Freisetzung von
Schwefelwasserstoff,
Methylmercaptan und
Dimethylsulfid aus
Methionin in Abhängigkeit
des pH-Wertes
und der Erhitzungsdauer

Verfahren zur Schnellreifung von P
Abb. 7-1:
Einfluss von Kupfer
in P auf die
Gasraumzusammensetzung:
Beeinflussung
von Schwefelwasserstoff,Methylmercaptan
und
Dimethylsulfid
7. Verfahren zur Schnellreifung von P
Ein Teilziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Entwicklung eines Verfahrens,
den unangenehmen Geruchseindruck bei Wahrung der Produktqualität
unter Verkürzung der Lagerzeiten zu verbessern.
Da die Untersuchungen zeigten, dass an dem anfänglich beobachteten Fehlgeruchseindruck
die beiden Schwefelverbindungen Schwefelwasserstoff und
Methylmercaptan maßgeblich beteiligt sind und deren Entstehung durch technische
Veränderungen am Herstellungsprozess auf keinen Fall zu vermeiden
ist, müssen diese Verbindungen selektiv bei der Herstellung bzw. aus dem
Vielstoffgemisch P eliminiert werden.
Eine aus der Destillationspraxis bekannte Maßnahme gegen aliphatische
Schwefelverbindungen ist die Kontaktkatalyse mit Metallen wie Kupfer, Silber
Eisen, Zink, Nickel oder Blei (SINCLAIR et. al., 1970, S. 431; WÜSTENFELD
und HAESELER, 1964, S. 370).
Aus ökonomischen, aber auch aus toxikologischen Gründen wurde P für Verkostungsproben
mit pulverisiertem Kupfer (Merck Art. 102703), Zink (Merck
Art. 108774) oder Eisen (Merck Art. 103815) versetzt. Die Einsatzmenge betrug
0,1 %(m/v). Die in Gegenwart von Kupferpulver einsetzende makro-olfaktorische
Verbesserung war sofort wahrzunehmen und führte zu einem einwandfreien,
überzeugenden sensorischen Ergebnis. Diese Verbesserung war
auch in Relation zur über Aktivkohle filtrierten Variante wahrzunehmen. Die
Einwirkungen von Eisen- und Zink-Pulver waren nicht von der gleichen olfaktorischen
Relevanz und wurden daher nicht weiter untersucht.
Nach Kupferzusatz war im Gasraum über P kein Methylmercaptan mehr
nachzuweisen. Der sensorisch eindrucksvolle Einfluss pulverisierten Kupfers
wirkte sich allerdings nicht im gleichen Maße auf die Reduzierung von
Schwefelwasserstoff aus. Der Gehalt an Schwefelwasserstoff nach Kupferzusatz
fiel nur etwa um den Faktor 2 bis 3, wie die folgende Abbildung 7-1 verdeutlicht:
relative Veränderung
120
100
80
60
40
20
0
Relative Veränderungen im Dampfraum über P nach Kupferzusatz
0 100 200 300 400 500
Kupferpulver in mg/100ml
- 135 -
Methylmercaptan
Dimethylsulfid
Schwefelwasserstoff

Verfahren zur Schnellreifung von P
Dies ist ein weiterer Hinweis darauf, dass der Anteil des Methylmercaptans
am Fehlgeruch den des Schwefelwasserstoffs überwiegt. Eine Beeinflussung
des Dimethylsulfidgehalts im Dampfraum konnte erneut nicht nachgewiesen
werden.
Um den Einfluss von Kupfer auf andere Inhaltsstoffe von P zu überprüfen,
wurde P über ein Kupferbett in einer Chromatographiesäule geleitet. Hierbei
wurden zunächst 250 mg Kupferpulver (Merck Art. 102703) mit Seesand verrieben
und in die Säule zu einer etwa 5 mm starken Schicht (Durchmesser
18 mm) gefüllt. Diese wurde mit 3 x 50 ml unfiltriertem Untersuchungsmuster
übergossen und anschließend mittels eines HOWORKA-Ball-Überdrucks innerhalb
von 30 Minuten durch die Kupfer-Sand-Schicht gepresst. Dabei verfärbte
sich das Kupferpulver von Rot nach Braun/Rot/Grau.
Der Vergleich der HRGC/MS-Daten vor und nach dieser Behandlung mit
Kupfer ergab bis auf die Abnahme der beiden schwefelhaltigen Verbindungen
Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan keine signifikanten Veränderungen
anderer Inhaltsstoffe in P. Dimethylsulfid zeigte im Neutralen keine Reaktion
auf den Kupferzusatz. Erst im Sauren bei pH 1 wurde es wie Methylmercaptan
vollständig abgebaut.
Um einen Übergang von Kupfer während des direkten Kontakts mit P und
damit eine potentielle Belastung des Produktes ausschließen zu können, wurden
Kupfer-Gehaltsmessungen mit Hilfe eines Atomabsorptionsspektrometers
(AAS) am Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin
durchgeführt.
Die Analysenparameter der Untersuchung fasst folgende Tabelle zusammen:
Analysenparameter AAS
Probe über Kupfer filtrierte und nicht
filtrierte, junge Proben von P
Gerät PE 4100
Modus Flamme (Air)
Wellenlänge 325 nm (Kupfer)
Sauerstoff 5 l/min
Acetylen 0,9 l/min
Referenz Cu-Standard 1000 mg/l
(Merck: Artikel: 102630)
An dem oben beschriebenen Eluat der Kupfer-Säulenchromatographie konnte
eine Kontamination mit Kupfer von 0,7 mg/l P nachgewiesen werden. In der
nicht behandelten Probe wurde dagegen kein Kupfer gefunden.
- 136 -

Verfahren zur Schnellreifung von P
Für die produktionstechnische Umsetzung ist daher ein direkter Kontakt des
Destillats mit Kupfer zu vermeiden. Die Reduzierung der Gehalte an Schwefelwasserstoff
und Methylmercaptan muss somit während der Destillation, vor
der Kondensation, erfolgen.
Um den Kupfergehalt des Destillationsrückstandes ebenfalls nicht zu erhöhen,
wird vorgeschlagen, die Wirkung des Kupfers über Drahtgewebe bzw. Gasematten
im Dampfraum der Destillationsblase auszuüben. Das dabei entstehende
Kupfersulfid kann mit Hilfe von Mineralsäuren entfernt werden, was den
Filter regeneriert. Dieser Vorgang muss allerdings unter besonderer Berücksichtigung
der Arbeitssicherheit erfolgen und dementsprechend geplant werden.
Ein Ersatz der kostenintensiven Aktivkohlefiltration bei gleichzeitiger Verkürzung
der Lagerzeiten durch die Erhöhung des Kupferpotentials in der Destillationsblase
scheint möglich und aus ökonomischer Sicht geboten zu sein. Allerdings
stehen die Funktionskontrolle eines solchen Filters während der großtechnischen
Herstellung und die Sicherstellung der gleichbleibenden Produktqualität
von P derzeit noch aus.
- 137 -

Diskussion
8. Diskussion
8.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse und -verfahren
In den ersten Wochen nach Herstellung des Phytopharmakons P treten geruchliche
Veränderungen auf, die von einem unangenehmen, untypischen,
flüchtigen Fehleindruck zu einem angenehmen, produkttypischen Geruch führen.
Der Fehleindruck von P verschwand zwar bei Verdünnung des Destillates
auf Trinkstärke, da das Auftreten des anfänglichen Fehlgeruchs aber nicht
durch Variationen der Qualität der eingesetzten Drogen erklärt werden konnte,
wurde die Frage nach der Stabilität des Produktes und den Ursachen der
Aromaveränderungen während der Reifeperiode aufgeworfen.
Zunächst wurden daher durch eine Reihe äußerer Einflussnahmen unterschiedliche
Geruchszustände an P mit unterschiedlicher Präferenz erzeugt
(vgl. Kapitel 4.1.3, S. 48 bzw. Kapitel 5.18, S. 70). So konnte die während der
Lagerzeit ablaufende Geruchsverbesserung z.B. mehr oder weniger durch
den Zusatz von Aktivkohle, Wasser oder metallischem Kupfer beschleunigt
werden. Durch Herabsetzung der Temperatur während der Lagerung ließ sich
die Geruchsverbesserung verlangsamen bzw. durch den Zusatz von Säure
der Fehleindruck verstärken (vgl. Kapitel 5.1.1 – 5.1.7, S. 64 ff.). Zwischen
diesen verschiedenen Geruchszuständen galt es, stoffliche, aromarelevante
Unterschiede aufzudecken und zu bewerten.
Zu der speziellen Fragestellung der Geruchsveränderungen lagen weder für
die zu betrachtenden Arzneidrogen noch für das Produkt selbst Veröffentlichungen
vor, die zur Klärung oder Eingrenzung des sensorischen Problems
hätten herangezogen werden können. Die theoretische Übertragung der
Frage auf bekannte Probleme der Getränketechnologie oder der Aromachemie
in Lebensmitteln war aufgrund der besonderen Zusammensetzung von P
problematisch. Zur Klärung der gestellten Aufgabe musste daher eine umfassende
olfaktorische wie instrumentelle Analyse der unterschiedlichen Geruchszustände
von P erarbeitet werden.
Im Ergebnis dieser Untersuchungen wurden erstmals mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie
(GCO) bzw. der Aromaextraktverdünnungsanalyse
(AEVA) 36 geruchsaktive Substanzen selektiert, von denen 21 mit Hilfe der
GC/MS-Methode identifiziert werden konnten. Fünf dieser Verbindungen wurden
aufgrund ihrer makro-olfaktorischen Merkmale der Gruppe der Fehlgeruchsstoffe
und 11 der Gruppe der positiv empfundenen Aromastoffe zugeordnet.
Die restlichen 5 Verbindungen konnten ad hoc keiner der beiden
Gruppen zugewiesen werden (vgl. Übersicht, S. 95).
Bei der Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) wurden 1,8-Cineol, Linalool
und Eugenol in Ethanol als die Verbindungen identifiziert, die das produkttypische
Aroma von gelagertem P prägen. Es wurde allerdings festgestellt, dass
sich ihre Konzentrationen zwischen makro-olfaktorisch verschiedenen Zu-
- 138 -

Diskussion
ständen nicht unterscheiden. Die Annahme, der anfängliche Fehleineindruck
könnte durch temporäre Konzentrationsänderungen der prägenden Aromastoffe
bedingt sein, konnte somit nicht gestützt werden. Der anfängliche Fehleindruck
muss daher substanziell bedingt sein.
In einer Reihe von Untersuchungen mittels HS/GCO waren die niedermolekularen
Schwefelverbindungen Dimethylsulfid, Methylmercaptan und Schwefelwasserstoff
aufgefallen, wobei der mikro-olfaktorische Charakter des Methylmercaptans
dem des anfänglich bemerkbaren Fehleindrucks von P am
ehesten entsprach.
Anhand von hinreichenden und notwendigen Bedingungen der Geruchsstoffwahrnehmung
(vgl. Kapitel 3.6.4, S. 41) konnte die Zuordnung der Geruchsstoffe
zu den unterschiedlichen makro-olfaktorischen Zuständen verifiziert
werden. Dabei wurde vor allem versucht, die unangenehmen Gerüche, deren
Gasphasenkonzentration bei einer makro-olfaktorischen Verbesserung abnehmen
müssen, von den angenehm empfundenen, die analog hätten gebildet
werden müssen, zu unterscheiden und deren Verteilungsverschiebungen
zwischen flüssiger und gasförmiger Phase instrumentell-analytisch aufzuzeigen.
Vor allem die instrumentell-analytisch nachweisbaren Unterschiede zwischen
den einzelnen Geruchszuständen von P halfen, die Zuordnung empfundener
Geruchsassoziationen zu den beiden Geruchsstoffklassen „angenehm“ und
„unangenehm“ zu objektivieren. Während die Substanzen 1,8-Cineol, Linalool
und Eugenol die Grundvoraussetzung der stofflichen Veränderung zwischen
zwei unterschiedlichen Geruchszuständen von vornherein nicht erfüllt hatten,
stand das stoffliche Verhalten von Methylmercaptan und Schwefelwasserstoff
mit allen, durch äußere Einflüsse erzielten makro-olfaktorischen Veränderungen
in Einklang. So nahmen beide Schwefelverbindungen während der Lagerzeit
und nach Wasserzusatz ab und konnten durch Säurezusatz aus P in
die Gasphase gedrängt werden. Der einzige Unterschied war, dass sich
Schwefelwasserstoff im Gegensatz zum Methylmercaptan besser mit Aktivkohle
als mit Kupfer aus P entfernen ließ. Die olfaktorisch eindrucksvolle Wirkung
des Kupfers und die dadurch bedingte unterschiedlich starke Abnahme
der beiden Fehlgeruchsstoffe zeigte, dass der Anteil des Methylmercaptans
am anfänglichen Fehlgeruch größer ist als der des Schwefelwasserstoffs. Eine
Beteiligung von Dimethylsulfid am Fehleindruck konnte nicht nachgewiesen
werden.
In Verbindung mit ihren für P ermittelten Geruchsschwellen von je 5 µg/l und
ihrem Autreten in Konzentrationen zwischen 10 und 50 µg/l direkt nach der
Herstellung lassen sich für beide Fehlgeruchsstoffe Aromawerte von 2 bis 10
ableiten. Damit ist auch die Bedingung erfüllt, dass die problemrelevanten
Verbindungen in P in Konzentrationen über der Geruchsschwelle vorliegen
- 139 -

Diskussion
müssen (vgl. Kapitel 3.6.4, S. 41). Werte in dieser Größenordnung sind im
Vergleich zu anderen bekannten Aromastoffen von Lebensmitteln eher gering.
Allerdings waren auch die ermittelbaren stofflichen Veränderungen bei makroolfaktorisch
registrierten Verbesserungen nicht sehr groß und lagen meist bei
einer Verringerung um 50 bis 80 %. Aufgrund dessen wird angenommen, dass
die ermittelten Aromawerte der Verbindungen zur Ausprägung des Fehleindrucks
ausreichen.
Der Zusatz von Wasser führte nicht nur zu einer Verschiebung des Gleichgewichts
der Fehlgeruchsstoffe in die flüssige Phase, sondern auch zu einer
Verschiebung der positiv empfundenen, produktprägenden Geruchsstoffe in
die Gasphase. Diese „aktive“ Unterstützung der wahrgenommenen Geruchsverbesserung
gibt Hinweise auf mögliche weitere Prozesse, die die Geruchsverbesserung
an P bedingen können. Hiermit im Zusammenhang stehen auch
die Geruchsbildveränderungen durch die erneute Destillation oder die Alkalisierung.
Die durch die Ausgrenzung der, aufgrund von Deprotonierung ihre
Flüchtigkeit einbüßenden Verbindungen, wie z.B. Eugenol, zu verzeichnende
Verfremdung des Geruchs von P, könnte den Missstand der nur unvollständig
gelungenen Rekonstruktion des Fehlgeruchs durch Zugabe der beiden
Schwefelverbindungen relativieren. Obgleich die vollständige Nachahmung
nicht gelang, wird daher und aufgrund des Geruchscharakters der beiden
Fehlgeruchstoffe, ihrer hohe Flüchtigkeit und Polarität davon ausgegangen,
dass beide den größten Teil des unangenehmen Geruchseindrucks an P verursachen.
Hinweise für die Bildung positiv empfundener Geruchsstoffe während
der Lagerperiode wurden nicht entdeckt. Eine Beteiligung wertbestimmender,
ätherischer Ölkomponenten an den beobachteten olfaktorischen Veränderungen
ist damit ausgeschlossen, was die Stabilität des Produktes unterstreicht.
Die Untersuchung der schwefelhaltigen Substanzen stellte hohe Anforderungen
an die Analysentechnik. Dies zeigte sich vor allem während der Optimierung
der Probenvorbereitung, speziell der GC-Aufgabetechnik. Dabei stellte
sich die direkte HS/GC-Kopplung für Methylmercaptan als das geeigneteste
Verfahren heraus. Für Screening-Untersuchungen, wie sie beim Vergleich von
Geruchsprofilen im Allgemeinen und speziell im vorliegenden Fall zunächst
unerlässlich waren, war diese Technik dagegen nicht geeignet. Schwerer
flüchtige Verbindungen wie z.B. 1,8-Cineol, Zimtaldehyd oder Eugenol konnte
nur schlecht oder gar nicht mehr erfasst werden (vgl. Kapitel 5.2.5.6, S. 82,
Abb. 5-15).
Insbesondere Methylmercaptan verhielt sich bei der Optimierung der Headspace-Aufgabetechnik
entgegengesetzt den Erwartungen bzw. dem Verhalten
anderer Substanzen. So nahm seine Nachweisbarkeit bei erhöhten Probentemperaturen
und größeren Analysenmengen im HS-Vial ab, wodurch die
- 140 -

Diskussion
Analyse nur auf Kosten der Nachweisempfindlichkeit anderer, auch der oben
genannten Verbindungen durchgeführt werden konnte.
Die objektiv, instrumentell-analytische Identifizierung von Schwefelwasserstoff
im unteren µg/kg-Bereich war noch schwieriger und konnte erst durch den
Einsatz eines hochauflösenden Massenspektrometers realisiert werden.
Schwefelwasserstoff zeigte sich zudem als überaus instabil. Eine Halbwertszeit
von nur neun Stunden in kleinen Volumina von P verdeutlicht die Flüchtigkeit
bzw. Reaktivität dieser Verbindung und die Schwierigkeiten, diese sicher
nachweisen bzw. quantifizieren zu können.
Sowohl die Dampfraum(Headspace)-Analyse als auch die destillative Anreicherung
stellten sich als relativ schonende Verfahren zur Konzentrierung der
beschrieben Schwefelverbindungen heraus. Anreicherungsverfahren wie die
Festphasen-Mikroextraktion (SPME), extraktive Anreicherungen mit unpolaren
Lösemitteln oder die Kondensation in Kühlfallen waren dagegen für die Fraktion
der niedermolekularen Schwefelverbindungen nicht geeignet. Das Ergebnis
der flüssig-flüssig Extraktion von P mit n-Pentan im Vorfeld der Untersuchungen
war z.B. besonders richtungsweisend. Die Tatsache, dass sich der
Fehleindruck nicht mit unpolaren Lösemitteln anreichern ließ, war sowohl für
die Nichtheranziehbarkeit der meisten Literaturangaben über ätherische Öldrogen
als auch für den anfänglichen Widerspruch zwischen der vermuteten
hohen Flüchtigkeit potentieller Fehlgeruchssubstanzen und der durch die Extraktion
nachgewiesenen Polarität maßgeblich verantwortlich. Allgemein kann
bestätigt werden, dass alle Anreicherungsverfahren und Aufarbeitungsschritte
bei der Analyse von Geruchsprofilen ein hohes Verfälschungspotential beinhalten.
Die beobachteten Unterschiede zwischen den Analysenergebnissen der
AEVA und der HS/GCO führten zum Bewerten der Anwendbarkeit beider
Verfahren bei der Untersuchung von Geruchsprofilen bzw. leichtest flüchtigen
Verbindungen. Obwohl Methylmercaptan mit der direkt gekoppelten HS/GCO
bei nahezu jeder sensorisch negativ aufgefallenen Probe mikro-olfaktorisch
wahrgenommen werden konnte, galt dies nicht für den typischen, leicht zu erkennende
Geruch von 1,8-Cineol. Damit muss aber auch die Bedeutung aller
schwerer flüchtigen Geruchsstoffe für die Untersuchung des Geruchsphänomens
an P, die nach der Flüssiginjektion und Verdampfung bei der AEVA sowohl
positiv als auch negativ empfunden wurden, in Frage gestellten werden.
Obwohl die erhaltenen hohen Verdünnungsfaktoren eine Brauchbarkeit der direkten
Flüssiginjektion der Labormuster signalisierten, scheint die Technik der
AEVA mit Flüssiginjektion für leichtest flüchtige Aromastoffe (z.B. mit einem
Siedepunkt unter 10 °C) wenig geeignet zu sein. Da sich der bei P anfangs
bestehende Verdacht, der Fehlgeruch könnte der Kopfnote des Aromas zugeordnet
werden, bestätigt hat, scheint die AEVA bei der Aufklärung von Angerüchen
nur eingeschränkt anwendbar zu sein.
- 141 -

Diskussion
8.2 Herkunft und Genese der Fehlgeruchsstoffe
Viele bekannte Fehlgeruchsstoffe, darunter auch Schwefelwasserstoff und
Methylmercaptan, entstehen in Lebensmitteln aufgrund von mikrobiologischen
oder thermisch indizierten Reaktionen (vgl. Kapitel 6.4, S. 130). Da bei P mikrobiologische
Prozesse aufgrund der hohen Ethanolkonzentration ausgeschlossen
werden konnten, mussten andere Mechanismen während der
Destillation zur Freisetzung dieser Verbindungen aus dem eingesetzten Pflanzenmaterial
führen.
Da sich bereits beim Erwärmen wässrig-alkoholischer Lösungen von Cystein
ein Geruch nach Schwefelwasserstoff wahrnehmen läßt, müssen neben den
Mechanismen der MAILLARD-Reaktionen (Bildung von N-Glykosiden und
daraus resultierenden Umlagerungs- und Folgereaktionen) noch andere
Fragmentierungswege des Moleküls existieren. Eine mechanistische Modellvorstellung
könnte hier die Bildung des ß-Lactons 3-Amino-oxetan-2-on sein,
bei dessen Bildung durch eine intramolekulare Austauschreaktion (Nachbargruppeneffekt)
HS - als nucleofuge Abgangsgruppe durch den Angriff der Carboxylatgruppe
auf das ß-C-Atom des Cysteins verdrängt wird (vgl. FIESER
und FIESER, 1972, S. 375):
H 3N
H
Cystein
"Oxetan" Schwefelwasserstoff
O
S
H 2N
HO
O
Serin
O
OH
?
H 2O
H 2N O
- 142 -
O
H 2C C H NH 2
+
C 2H 5OH +
H S H
+ CO 2
NH 3
Ethanol Ammoniak
Abb. 8-1:
Mögliche Abbauwege
von Cystein
in wässriger
Lösung

Diskussion
ß-Lactone sind stabiler als entsprechende dreigliedrige Verbindungen und
stellen nicht notwendigerweise nur Übergangsstufen dar. Unter Erwärmung ist
aber eine Decarboxylierung wahrscheinlich (EICHER und HAUPTMANN,
1994, S. 40), wobei hypothetisch Vinylamin im Übergangsstadium entstehen
müsste. Dieses Enamin würde aber sofort zu Ethanol und Ammoniak hydrolisieren.
Auch eine Ringöffnung zu Serin kann diskutiert werden.
Bei Methionin würde analog aufgrund des beschriebenen Nachbargruppenef-
fekts ein γ-Lacton unter Freisetzung von Methylmercaptan gebildet werden.
Die zusätzliche Methylengruppe schwächt den Nachbargruppeneffekt aber ab,
was die gefundene verzögerte Freisetzung erklären könnte.
In Gegenwart des Pflanzenmaterials sind Reaktionen, die durch eine N-Glykosidbildung
initiert werden, als möglich einzustufen. Auch der Mechanismus
der ß-Eliminierung läuft nach TRESSL et. al. (1994, S. 226/227) selbst bei pH-
Werten von 5 bis 6 ab. Für alle postulierten Reaktionswege sind die beobachteten
Einflüsse des pH-Wertes jedenfalls erklärbar. So läuft die
MAILLARD-Reaktion bekanntermaßen, die ß-Eliminierung durch Verlust der
Base bei niedrigen pH-Werten verlangsamt ab. Für die Lactonbildung würde
eine Protonierung der Carboxylatgruppe eine Verschlechterung des nucleo-
philen Angriffs auf das ß- bzw. γ-C-Atom bedeuten.
Die Untersuchungen der beiden Aminosäuren L-Methionin und L-Cystein, die
in P im unteren µmol/kg-Bereich frei vorhanden nachgewiesen werden konnten,
belegen die Möglichkeit der thermisch bedingten Freisetzung sowohl von
Schwefelwasserstoff aus L-Cystein als auch die von Methylmercaptan aus L-
Methionin. Wird die Einsatzmenge an Drogen sowie die Ausbeute an P zugrundegelegt,
würde bei vollständigem Abbau aus dem freien Methionin etwa
100 µg/l Methylmercaptan und aus dem freien Cystein etwa 15 µg/l Schwefelwasserstoff
freigesetzt werden. Da der Gesamtschwefelgehalt der Drogen mit
ca. 1 % S (ca. 280 mmol Schwefel/kg) physiologisch nicht ungewöhnlich ist
(vgl. VOET und VOET, 1992, S. 22), ist die Annahme berechtigt, dass die beiden
betrachteten Aminosäuren in weitaus höheren Konzentrationen im Pflanzenmaterial
vorliegen als durch die methanolische Extraktion erfasst und mittels
HPLC analysiert werden konnte (vgl. Kapitel 6.2, S. 129). Obgleich in
Peptiden andere Fragmentierungsmechanismen gelten müssen, bleibt festzustellen,
dass eine Freisetzung der beiden Fehlgeruchsstoffe in den beschriebenen
Konzentrationen durch thermischen Abbau von L-Cystein und L-
Methionin als möglich und wahrscheinlich anzusehen ist.
- 143 -

Diskussion
8.3 Abbau der Fehlgeruchssubstanzen
Die Abnahme der beiden Fehlgeruchsstoffe Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan
während der Lagerzeit kann vielfältig begründet sein. So können
beide z.B. durch Oxidation ihre Flüchtigkeit verlieren oder mit Metallen, Ethanol
oder anderen Substanzen zu geringer flüchtigen oder anders riechenden
Verbindungen (z.B. Ethanthiol, Dimethyldisulfid, CuS u.a.) reagieren. Sie können
aber auch physikalisch bedingt ausgasen. Die hohe Flüchtigkeit und die
Beobachtung der schnellen Geruchsverbesserung an kleinen Volumina von P
sprechen für eine solche Möglichkeit. Da aber für keine dieser Möglichkeiten
in Laborexperimenten eine eindeutige Bestätigung gefunden werden konnte,
können die genauen Mechanismen der Gehaltsabnahmen der beiden Fehlgeruchsstoffe
während der Lagerperiode nicht abschließend benannt werden.
Bei der Analyse der Destillationsfraktionen wurde festgestellt, dass Methylmercaptan
und vor allem Schwefelwasserstoff erst relativ spät im Destillationsprozess
übergingen. Dieses Verhalten konnte auch im Labor simuliert
werden. Hieraus folgte, dass eine Herabsetzung des Gehaltes der Fehlgeruchsstoffe
in P durch Veränderung des Destillationsprozesses, z.B. im Sinne
einer Abtrennung eines Vorlaufes, nicht möglich ist. Auch eine nachgewiesene
Reduktion der Freisetzung durch pH-Wert-Absenkung wäre aus herstellungstechnischen
Gründen nicht praktikabel.
Eine makro-olfaktorisch wirksame Reduzierung des unangenehmen Geruchseindrucks
und damit die Möglichkeit der Verkürzung der Reifezeiten und Verringerung
der Lager- und Bearbeitungskosten gelang dagegen durch die
Kontaktkatalyse mit metallischem Kupfer. Da weder der Destillationsrückstand
noch das Destillat mit Kupfer in Berührung kommen sollten, um eine Kontamination
mit Kupfer zu vermeiden (vgl. Kapitel 7, S. 135), wird die Gehaltsreduktion
der Schwefelverbindungen im Dampfraum während der Destillation vorgeschlagen.
Obwohl die Aktivkohle-Filtration auf die Reduzierung des Schwefelwasserstoffgehalts
einen größeren Einfluss als der Kupferzusatz hatte, wird ein vollständiger
Ersatz der Aktivkohle-Filtration aus ökonomischen wie olfaktorischen
Gründen für möglich gehalten, da sich die Einflüsse auf die Reduzierung
des olfaktorisch bedeutenderen Methylmercaptans genau umgekehrt
darstellen.
Nebenwirkungen dieser Behandlung auf andere Inhaltsstoffe von P sind bisher
nicht bekannt. Diese Aussage ist allerdings bei der großtechnischen Umsetzung
erneut zu überprüfen, um die bisher nachweisbare Stabilität von P
nicht zu gefährden.
- 144 -

Zusammenfassung
9. Zusammenfassung
Der an dem aus offizinalen Öldrogen gewonnenen, wässrig-alkoholischen
Heilkräuterdestillat direkt nach der Herstellung aufgetretene und sich während
einer mehrwöchigen Lager- und Reifeperiode sich abbauende, unangenehme
Geruchseindruck kann auf die Gegenwart der Fehlgeruchsstoffe Schwefelwasserstoff
und Methylmercaptan zurückgeführt werden. Beide Verbindungen
kommen direkt nach der Herstellung des Destillats in Konzentrationen von 10
bis 50 µg/l vor. Ihre Geruchsschwelle im Produkt liegt bei 5 µg/l.
Es wurde gezeigt, dass die Konzentration der beiden Fehlgeruchsstoffe im
Destillat während einer Reifeperiode abnimmt. Beide Verbindungen konnten
zudem durch Aktivkohlefiltration, Zusätze metallischen Kupfers und Erhöhung
des Wasseranteils nachhaltig aus dem Dampfraum über dem Untersuchungsobjekt
entfernt werden.
Das Auftreten beider Verbindungen kann durch thermische Abbauprozesse
der im eingesetzen Pflanzenmaterial nachgewiesenen Aminosäuren L-Cystein
und L-Methionin bei der Herstellung des Destillats erklärt werden.
Das produkttypische Aroma wird durch die Verbindungen 1,8-Cineol, Linalool
und Eugenol geprägt. Für eine Zunahme der Konzentration dieser als angenehm
empfundenen oder anderer, den Geruch aktiv verbessernder Stoffe
während der Reifung konnten keine Hinweise gefunden werden.
Es wurde beschrieben, wie mit Hilfe der Gaschromatographie-Olfaktometrie
(GCO) und der Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) sensorisch relevante
Verbindungen aus dem Vielstoffgemisch des Destillats identifiziert und
Geruchszuständen zugeordnet wurden. Gehaltsunterschiede dieser geruchsaktiven
Verbindungen zwischen unterschiedlichen Geruchszuständen des
Heilkräuterdestillats wurden instrumentell-analytisch ermittelt. In Verbindung
mit der ermittelten Geruchsschwellenkonzentration dienten diese Daten der
stofflichen Veränderung der Bestätigung der Geruchsstoffzuordnung.
Die Optimierung und Vorzüge der artefaktarmen Headspace-Analyse in Kombination
mit GC/MS und GCO für die Untersuchung leichtest flüchtiger Verbindungen
wurden gegenüber anderen Anreicherungstechniken und der Flüssiginjektion
von Aromaextrakten dargestellt und erläutert.
Es wurde ein Verfahren beschrieben, mit dem sich auf der Basis der Kontaktkatalyse
mit metallischem Kupfer die beiden schwefelhaltigen Fehlgeruchssubstanzen
während der industriellen Fertigung aus dem Produkt entfernen
lassen.
- 145 -

Anhang I
Anhang I
Verkostungsprotokoll A, Trio-Vergleichstest
Artikel: Charge: Tank:
Nr
1
Nr
2
Geruch der
unverdünnten
Probe
Geruch der
verdünnten
Probe
Geschmack der
verdünnten
Probe
Geruch der
unverdünnten
Probe
Geruch der
verdünnten
Probe
Geschmack der
verdünnten
Probe
(Fortsetzung nächste Seite)
krautig nicht krautig entspricht der Norm
streng mild entspricht weitgehend,
noch i.O.
nicht abgerundet abgerundet entspricht nicht
muffig nicht muffig Bemerkung:
krautig nicht krautig
streng mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
krautig nicht krautig
scharf mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
Beigeschmack kein Beigeschmack
Nachbrennen kein Nachbrennen
krautig nicht krautig entspricht der Norm
streng mild entspricht weitgehend,
noch i.O.
nicht abgerundet abgerundet entspricht nicht
muffig nicht muffig Bemerkung:
krautig nicht krautig
streng mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
krautig nicht krautig
scharf mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
Beigeschmack kein Beigeschmack
Nachbrennen kein Nachbrennen
- 146 -

Anhang I
Nr
3
Geruch der
unverdünnten
Probe
Geruch der
verdünnten
Probe
Geschmack der
verdünnten
Probe
krautig nicht krautig entspricht der Norm
streng mild entspricht weitgehend,
noch i.O.
nicht abgerundet abgerundet entspricht nicht
muffig nicht muffig Bemerkung:
krautig nicht krautig
streng mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
krautig nicht krautig
scharf mild
nicht abgerundet abgerundet
muffig nicht muffig
Beigeschmack kein Beigeschmack
Nachbrennen kein Nachbrennen
Prüfer: Datum: Unterschrift:
- 147 -

Anhang I
Verkostungsprotokoll B
Prüfer:_______________________Datum:__________________
Aufgabenstellung:
Bitte riechen Sie am Inhalt der vor Ihnen stehenden Reihe an Verkostungsgläsern.
Fangen Sie mit dem Glas Nr. 1 am linken Ende an und gehen Sie dann
Glas für Glas nach rechts weiter.
Bei welchem Glas merken Sie im Vergleich zum vorherigen Glas eine Geruchsänderung?
Versuchen Sie diese Geruchsänderung zu beschreiben.
Bei welchem Glas können sie die Geruchsänderung eindeutig identifizieren?
Wiederholungen sind nicht erlaubt, riechen Sie an jedem Glas nur einmal.
Glas-Nr. Beschreibung/Anmerkung
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
- 148 -

Anhang I
Verkostungsprotokoll C
Prüfer:_______________________Datum:__________________
Aufgabenstellung:
Vor Ihnen stehen 3 x 3 Verkostungsgläser. Bitte heben Sie nach gelegentlichem
Umschwenken den Deckel und riechen Sie einmal vorsichtig aber bestimmt
am Inhalt. Achten Sie dabei auf einen unangenehmen, schwefeligen,
faulig, kohligen Geruch. Bitte vergleichen Sie in den unten angegeben Gruppen
den Geruch und vergeben Sie Noten (1 = ohne Fehlgeruch bis 3 = mit
Fehlgeruch).
Versuchen Sie den Geruch der schlechtest riechenden Probe zu beschreiben.
Glas Note Glas Note Glas Note
31 ➜32 ➜33
21 ➜22 ➜23
11 ➜12 ➜13
- 149 -
Glas Note Glas Note Glas Note
31 32 33
21 22 23
11 12 13

Anhang II
Anhang II
Im Folgenden sind die Ergebnisse der MS-Spektren-Vergleiche von P mit Bibliotheksspektren
für alle wesentlichen olfaktorischen Verbindungen aufgeführt.
Das obere Spektrum ist jeweils das Probenspektrum, das untere das der
Referenz. Ein Maß für die Übereinstimmung und damit für die Wahrscheinlichkeit
der Gegenwart der betreffenden Verbindung in P ist durch den „Reverse
fit factor [REV]:“ in der rechten Ecke oben gegeben. 1000 würde eine
maximale Übereinstimmung zwischen Referenz- und Probenspektrum bedeuten.
Massenspektrum von Schwefelwasserstoff
Sample ID: # 945 247 unfiltriert dest 10:1
DEST04 50 (2.750) Rf (6,3.000)
100
%
0
100
%
32
34
40
55 57 5870
R:969 NIST 19: HYDROGEN SULFIDE
32
34
1 36
85 89
- 150 -
101 133
105 131 147
Acquired on 18-Jun-1997 at 23:47:00
Reverse fit factor [REV]: 969
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Massenspektrum von Methylmercaptan
Sample ID: # 945 247 unfiltriert dest 10:1
DEST04 102 (3.530) Cm (102-(99+105))
100
%
0
100
%
0
32 33
44
47
48
45
49
72
2.89e3
Hit 1
Acquired on 18-Jun-1997 at 23:47:00
Reverse fit factor [REV]: 976
R:976 WILEY 197: METHANETHIOL (CAS) $$ MERCAPTOMETHANE $$ METHYL MERCAPTAN
33 34
44
45
47
48
49
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
1.51e4
m/z
Hit 1
m/z

Anhang II
Massenspektrum von Dimethylsulfid
Sample ID: # 945 247 unfiltriert dest 10:1
DEST04 158 (4.371) Cm (158-(154+164))
100
%
0
0
- 151 -
Acquired on 18-Jun-1997 at 23:47:00
Reverse fit factor [REV]: 991
R:991 WILEY 594: METHANE, THIOBIS- (CAS) $$ 2-THIAPROPANE $$ DMS $$ METHYLTHIOMETHANE $$ METHYL SULFIDE
100
47
Hit 1
62
%
29
35
35
37
44
45
45
47
61
48
57 58
61
62
63
6.04e4
34
37
44
49 57 58
63
m/z
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
Massenspektrum von 1,8-Cineol
Sample ID: # 945 247 unfiltriert
DEST03 1165 (19.476) Cm (1165-(1159+1172))
100
%
0
100
%
0
39
29 31
41
43
R:993 ETHERIC 10: 1,8-CINEOL
43
81
51
55
53 58
69 71
68
72
65 79
84
93 96
85
91
108
107
111
121
125
Acquired on 18-Jun-1997 at 22:42:24
Reverse fit factor [REV]: 993
39
41
44
55
53
58
69
68
71
77
81
84
93 96
79 85
91 97
108 111
121
125
139
136
140
154
155
m/z
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
136
139
2.98e5
154
140 155
Hit 1

Anhang II
Massenspektrum von Linalool
Sample ID: # 945 247 unfiltriert
DEST03 1979 (31.687) Cm (1978:1980-(1974+1990))
100
%
0
100
%
0
39
29 38
29
39
41
41
43
53
55
56
43
55
53
69
67
69
67
56
71
80
77
R:986 ETHERIC 79: (±)-LINALOOL
71
91
93
93
94
121
107 136
80
72 83 94
107
121
136
- 152 -
Acquired on 18-Jun-1997 at 22:42:24
Reverse fit factor [REV]: 986
40 60 80 100 120 140 160 180 200
Massenspektrum von Eugenol
Sample ID: # 945 247 unfiltriert
DEST03 2838 (44.572)
100
%
0
77 103 131 149
55
91
45
39
29 32
65 78 94 105 121
147
66
150
5.33e4
Hit 1
m/z
Acquired on 18-Jun-1997 at 22:42:24
Reverse fit factor [REV]: 982
R:982 WILEY 36300: PHENOL, 2-METHOXY-4-(2-PROPENYL)- (CAS) $$ EUGENOL $$ 1-(2-PROPENYL)-4-HYDROXY-3-METHOXYBENZENE
100
164
Hit 1
%
0
29
39
51 55
77
91
65 78
66 81
103
105
131
121
149
147 150
165
166
m/z
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
164
165
166
1.99e6

Literaturverzeichnis
Literaturverzeichnis
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Lebenslauf
Name Marc D. Lucas
geboren 28. Januar 1971 in Berlin-Schmargendorf
Schulische Ausbildung
September 1976 – Juli 1977 Vorschule an der Ludwig-Heck-Grundschule,
Berlin-Mariendorf
September 1977 – Juli 1983 Ludwig-Heck-Grundschule
August 1983 – Juni 1990 Askanisches Gymnasium, Berlin Tempelhof
Juni 1990 Abitur
Studium
September 1990 – September 1992 Studium der Chemie und Botanik an der
Technischen Universität Berlin.
Oktober 1992 Diplom-Vorprüfung am Fachbereich Chemie der
TU Berlin.
Oktober 1992 – September 1994 Hauptstudium der Lebensmittelchemie am Fachbereich
Lebensmittelwissenschaften der TU Berlin.
November 1994 – 15. Januar 1995 Teil A der Hauptprüfung für Lebensmittelchemiker.
21. Januar 1995 – Juli 1995 Praktikant der Lebensmittelchemie, Analytik von
Fumonisinen in Getreide im Arbeitskreis von Dr. R.
Weber am Bundesinstitut für Veterinärmedizin und
gesundheitlichen Verbraucherschutz (BgVV).
August 1995 Werksvertrag am BgVV Untersuchung von Ochratoxin
A in Kaffee.
September 1995 - Februar 1996 Fertigarzneimittelprüfung, Entwicklung und Validierung
von Analysenverfahren in der Abteilung für
Qualitätssicherung der Firma Almed GmbH.
März 1996 – Oktober 1996 Praktikum und Teil B der Hauptprüfung für Lebensmittelchemiker
am Institut für Lebensmittel,
Arzneimittel und Tierseuchen (ILAT) im Berliner
Betrieb für Zentrale Gesundheitliche Aufgaben
(BBGes) und am Staatliche Veterinär- und Lebensmitteluntersuchungsamt
Potsdam.
Berufliche Tätigkeiten
November 1996 – Februar 1999 Mitarbeit bei der Nachzulassung von Arzneimitteln
und bei der Produktneuentwicklung bei der Firma
Divapharma-Knufinke GmbH, Beginn der Promotion.
seit März 1999 Mitarbeit in der Qualitätssicherung im Bereich
Rohstoffe bei der Firma Divapharma-Knufinke
GmbH.
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