elektronische zintuigen Jeroen Lammertyn MeBioS K.U.Leuven

BIOSYST-MeBioS

www.biw.kuleuven.be

Van smaakpapillen tot elektronische zintuigen Jeroen Lammertyn MeBioS – K.U.Leuven

Algemeen kader

BIOSYST-MeBioS MeBioS

Voedselkwaliteit en -veiligheid

Kwaliteitscontrole in de biologische productieketen

Sensortechnologie

Voedselkwaliteit en -veiligheid Kwaliteit en veiligheid Organoleptisch


Uitzicht Textuur Smaak Aroma

Nutritioneel Vitamines, vezels

Functioneel Anti-oxidantia

Gebruiksgemak Verpakking

Besmetting en fraude Pathogenen Mycotoxins Pesticiden


Snelle en goedkope high-throughput technieken voor implementatie in kwaliteitscontrolesystemen Kwaliteitslabels Flandria, Certus, Meritus, …

Bewaarfysiologie


Kwaliteit / sensoriek

Inkomend materiaal Bewaartechnologie

Transport

Menselijke smaakperceptie


Smaakzin Geurzin Mondgevoel ‘Flavour’

Menselijke smaakperceptie Smaak


Zoet – Zuur – Bitter – Zout – Umami

Menselijke smaakperceptie Aroma Veel complexer


Benzaldehyde – Eugenol – Vaniline – N-amylacetaat – Putrescine – R-Limoneen - …


Smaakmetingen

Traditionele smaakmetingen Smaak en aroma HPLC GC-MS Sensorische panels


Voordelen Nauwkeurig Referentietechnieken

Nadelen Duur Uitvoerige staalvoorbereiding Getrainde operatoren Onderhoud

Biomimetische sensoren Een biomimetische sensor bootst de menselijke smaak en aroma-perceptie na


Elektronische neus Elektronische tong

Cerebral hemisphere

Recognition tool Sensors

Receptors (10 milion, 100 different type) Nose

PC and statistical software Array of sensors

Control T, H, Filtering,… Sampling system


Elektronische neus

X

X

M

X

X

COATING KRISTAL

Electrodes

Elektronische neus Complexe data-analyse

Delta F (Hz)


Cleaning

Delta F

Measurement

Time (s)


Elektronische neus Complexe data-analyse

Toepassing: botanische oorsprong en adulteratie van honing CV2

15

cane

7.5

carrot clover


mint CV1 0 -15

-7.5

beet

0

7.5

black locust orange blossom -7.5

buckwheat

-15

15

Toepassing: Origine van koffiebonen

4

Arabica Arabica-Robusta mengsel

3 Robusta

1 CAN1 (92%)

0 -8

-6

-4

-2

0

2

-1 -2 -3

CAN2 (8%)


2

4

6

8

10


Elektronische tong

Toepassing: Smaakbepaling in tomaat


HPLC

E-tong

Toepassing: Kwaliteitscontrole smaak bieren

20

PC2 Chimay W

Westmalle Orval

10


Chimay R 0

Rochefort

-10

West-Vleteren 12° West-Vleteren 8°

-20

-30

PC1

La Trappe -60

-40

-20

0

20

40

60

Sensorfusie Relatie tussen sensorisch panel en biomimetische sensoren Tong + Neus Correlatie = 0.99 Tong en Neus Correlatie = 0.99 5.6

Predicted V o o rs p e ld earoma a ro m a -sscore c o re .


5.1

NeusCorrelatie Correlatie = 0.67 Neus = 0.67

4.6 4.1 3.6 3.1

TongTong Correlatie Correlatie== 0.64 0.64 2.6 3.1

3.6

4.1

4.6

Aroma score panel Aroma-score proefpanel

5.1

5.6

Fingerprinting technieken


Headspace fingerprint massaspectrometrie of MSE-Neus



GC-MS

MSE-Neus



Nabij-infraroodspectroscopie Absorption Diffuse reflectance Specular reflectance


Incident radiation

Transmission


Infraroodspectroscopie

glucose


fructose

sucrose


Absorptiespectrum van appel en tomaat


Toename in glucose concentratie 0.0125 tot 50mg/ml


Toepassing: groepering van tomatencultivars op basis van hun smaakprofiel


High-throughput screening FTIR

1.2 Fructose - HPLC (g/l)


Enzymatische biosensorarray Suikers en zuren

y = 0.9735x + 0.0056 2 R = 0.9908

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

Fructose - Biosensor (g/l)

1

1.2

Innovatie


Bio-elektronische neus

Innovatie


Lab-on-a-chip

http://www.nature.com/embor/journal/v6/n10/fig_tab/7400545_f1.html

Uitdaging Instrumentele en sensorische data te koppelen

Consumenten appreciatie


Sensorisch panel

Instrumentele metingen

Besluit


Smaak is een complex gegeven Er is een nood aan snelle, goedkope alternatieve technieken om smaak en aroma routinematig te kunnen meten Biomimetische sensoren Fingerprinting technieken Bio-analytische systemen – Lab-on-chip Menselijke smaakgewaarwording is moeilijk instrumenteel te evenaren en bijgevolg blijven sensorische panels zeer belangrijk


Contact Prof. Jeroen Lammertyn Katholieke Universiteit Leuven BIOSYST - MeBioS (Mechatronics, Biostatistics and Sensors) Willem de Croylaan 42, B-3001 Leuven, Belgium Tel: +32 16 32 14 59 Fax: + 32 16 32 29 55 e-mail: [email protected]

elektronische zintuigen Jeroen Lammertyn MeBioS K.U.Leuven

Recommend Documents