DE2010938A1 - Verfahren zur Kontrolle der Genußtauglichkeit eines Lebensmittels sowie ein Indikator hierfür - Google Patents

Description

AB RYFORSAN,

Södergatan 1*}, 211 ^k MALHÖ,

Schweden.

VERFAHREN ZUR KONTROLLE DER GENUSSTAUGLICHKEIT EINES LEBENSMITTELS

SOWIE EIN INDIKATOR HIERFÜR \

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Indikieren der Genusstauglichkeit von Lebensmitteln, vorzugsweise tiefgefrorenen oder gekühlten Lebensmitteln, sowie einen hierfür bestimmten Indikator. , JB/bs Es ist bekannt, dass die in Lebensmitteln auftretenden, mikrobiell bedingten Fäulniserscheinungen temperaturabhängig sind und sich bei abnehmender Temperatur verlangsamen, um bei Tempera-

^ türen unter z.B. -18 C ganz aufzuhören. Wird die Temperatur wieder

4> auf über ~18°C erhöht, beginnt der Fäulnisprozess von neuem.

"** Wenn eine tiefgefrorene Ware während längerer .oder

7* kürzerer Zeit Temperaturen über.%,B. «18°C. ausgesetzt wird - bei«

bei eimr vorübergehenden Vnt&rbpeGhw\& d©p-" S.troräaufiühr.

Sefriepanlage - so set st 4©j»'-<Jbäaßönannta Mnlnispvm®®& btnl fc Blau iiesen-Ppogesß W^$i&f!$u'£&ttQ&®&mt®n_o^ti?ä'&i& Ware ..

BADORiGfNAt.

genussuntauglich. Wird die Temperatta* dann wieder auf unter -18 C herabgesetzt, so hält der Fäulnisprosess auf.

An einer Ware, die einer solchen nachteiligen Temperaturänderung ausgesetzt gewesen ist und sich qualitätsmässig verschlechtert hat, sollte dieser Umstand in einfacher Weise vom Verbraucher festgestellt v/erden können, beispielsweise indem sich das Aussehen der Ware ändert. Da jedoch eine gefrierverpackte Ware nach dem obengenannten Verlauf keine sichtbaren Unterschiede aufweist, lässt es sich meistens nicht feststellen, ob die Ware für den Genuss tauglich ist oder nicht.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beseitigen, wodurch die Genusstauglichkeit eines Lebensmittels in einfacher und zuverlässiger Weise festgestellt werden kann. Der Erfindung liegt der Umstand zugrunde, dass biokatalytische Prozesse temperaturabhängig sind und unter einer gewissen Temperatur, beispielsweise -l8°C, sum Stehen gelangen, während sie bei steigender Temperatur einen zunehmenden Verlauf haben, der bei 37~^0 G seinen Höchstwert erreicht. Erfindungsgemäss wird die Genusstauglichkeit eines Lebensmittels unter Anwendung eines Hiokatalysators und eines Stoffes indikiert, der vom Katalysator unter Erzeugung eines Reaktionsprodukte?? beeinflusst wird, welches direkt oder mit Hilfe eines Indikators nachweisbar ifst.

Die Erfindung beav.^rec^v';, ein Verfahren r,ur Kontrolle der " Genusstauglichkeit eines Leben3vr.iti;e 1ε au schaffen, weichet* ohnet Verschlechterung bei Temperaturen unber- einer gewissen Lagerungaliöchsttetrreratur lagerun^nfl-M;.; ii; ;■ ^Vh ab ^r brj Tor-f.orcil-.r*-,·:;

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BAD ORIGINAL

sich dadurch aus, dass eine gewisse Menge eines Biokatalysators und eines Stoffes, der bei einer Umgebungstemperatur über der Lagerungshöchsttemperatur vom Biokatalysator beeinflusst-wird, so dass ein chemisches Reaktionsprodukt in einer Menge gebildet wird, deren Grosse vom Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Lagerungshöchsttemperatur sowie von der Reaktionszeit abhängig ist, von einem Zeitpunkt an, wo die Kontrolle der Genusstauglichkeit des Lebensmittels beginnen soll, denselben Umgebungsverhältnissen wie das Lebensmittel ausgesetzt wird, wobei das entstandene Reaktionsprodukt zur visuellen Indikierung der Genusstauglichkeit des Lebensmittels benutzt wird.

Die Erfindung bezweckt auch, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, und diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus einem Körper besteht, der eine gewisse Menge eines Biokatalysators und eines Stoffes enthält, der bei Temperaturen über der Lagerungshöchsttemperatur des Lebensmittels vom Biokatalysator beeinflusst wird, so dass ein chemisches Reaktionsprodukt gebildet wird, dessen Menge vom Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Lagerungshöchsttemperatur sowie von der Reaktionszeit abhängig ist, und ausserdem einen Indikator, welcher imstande ist, durch visuelle Veränderung die Anwesenheit des Reaktionsproduktes anzuzeigen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung, welche eine an einem Lebensmittel befestigte Vorrichtung zur Kontrolle der Genusstaüglichkeit des Lebensmittels veranschaulicht, im folgenden näher beschrieben. .

Das erfindungsgemässe Verfahren wird zweckmässigerweise so ausgeführt, dass man an dem zu kontrollierenden Lebensmittel 1

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V BADORtQlNAt

2Ö10938

oder in dessen Nähe einen Behälter 2 befestigt, beispielsweise eine durchsichtige Kapsel aus Kunststoff oder Glas, welche einen Körper enthält, bestehend aus einer bestimmten Menge von teils einem Biokatalysator, teils einem vom Biokatalysator unter Bildung eines Reaktionsproduktes beeinflussten Stoff und teils einem auf das Reaktionsprodukt reagierenden Indikator. Da sich die Menge Biokatalysator während der Indikierungsperiode nicht ändert, erhält man einen einfachen Zusammenhang zwischen der Menge des gebildeten Reaktionsproduktes und dem Temperatur-Zeitverlauf während der Indikierungsperiode. per Behälter 2 wird von dem Zeitpunkt an am Lebensmittel 1 angebracht, wo die Kontrolle beginnen soll, beispielsweise wird er bei der Herstellung des tiefgefrorenen Lebensmittels an der fertigen Ware befestigt und folgt dann dem Lebensmittel 1 während des gesamten späteren Temperatur-Zeitverlaufs. Bei Temperaturen unter -18 C ist der Eiokatalysator unwirksam, aber bei Temperaturerhöhungen, beispielsweise auf Zimmertemperatur, setzt der biokatalytische Prozess ein, und die dabei entstehenden Reaktionsprodukte werden visuell mittels des Indikators indikiert, zweckmässigerweise in der Form eines Farbumschlags. Da dieser Prozess irreversibel ist, bo wird ein Farbumschlag des Indikators nicht durch ein ev. erneutes Gefrieren geändert. In dieser Weise kann man in einfacher, schneller und zuverlässiger Weise entscheiden, ob ein Lebensmittel genusstauglich ist oder nicht.

Damit Lebensmittel, die gegen falsche Temperaturmedien verschieden empfindlich sind, in der geeignetsten Weise kontrolliert werden können, kann man - wenn die Indikierung pH-abhängig ist - · Püfferlösungen variierender Leistung zusetzen, so dass die Zeit vor dem Indikierungsumschlag geändert wird. Bei einer Verwendung von

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BAD ORlQJNM.

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pH-Indikatoren können auch Indikatoren mit Farbumschlag innerhalb verschiedener pH-Intervalle benutzt werden.

Als Beispiele von Biokatalysatoren, die sich für die vorliegende Erfindung als zweckdienlich erwiesen haben, seien erwähnt:

Urease, die bei Einwirkung auf Harnstoff Ammoniak und Kohlendioxyd gemäss der Formel ·

Urease
•C = 0 + H₂O > 2IiH₃ + CO₂ -

bildet, wobei das .Reaktionsprodukt (Ammoniak) mit Nesslers Reagens indikiert werden kann;

Amulase, welche mit Jod blaugefärbte Stärke zum farblosen Endprodukt Glukose spaltet, die in Anwesenheit von Jod farb.los ist

"'""" "~~· Stärke + JQd₇ Amylase Glukose + Jod blaugefärbt . -

Die Reaktion verläuft.wie folgt: Stärke-—^Amylodextrih-—>. Erythrodextrin—=?Acrodextrin—^ilaltose··—2Glukose. Die Farbreaktion mit· Jod hört eigentlich bei Acrodextrin auf;

Alkoholdehydrpgenase (NAPD - Alkohol -■ Oxidoreduktase") ,,..' die Alkohol zu Aldehyd dehydriert gemäss .·

Äthylalkohol +IiAPD"—* Aldehyd + NAPDH₂, . Wobei die Reduktion einen Farbumschlag mit Aldehydreagens ergibt^ b#ispielsv/eise Fehlingsche Lösung von blau auf rot« ■ j

Wenn der biokatalytasche Prosesß eine Veränderung des j>H*4fertes bedeutet, können zv/eckmässigerweise die folgenden tagen 'benutzt, v/erden; -Br'oiiikresolpurpur-^/Umschlag .bei. pH 5_ή0· I Hethylrot^-yrasflhlag'bei pH 6_s3^w|l_s2- (geXb-rofc.Jj.

kresolgrün, Umschlag bei pH 5,^-3,8 (blau-gelb); Methylorange, Umschlag bei pH ^,^-3,1 (gelb-rot); sowie Bromchlorphenolblau, Umschlag bei pH 4,6-3,0 (blau-gelb).

Ausser dem obengenannten Indikator in der Form eines durchsichtigen Behälters kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch die Form eines am Lebensmittel anbringbaren Streifens haben, auf dem die genannten, zur Indikierung erforderlichen Stoffe vorgesehen sind. Beispielsv/eise kann man an einem aus einem selbsthaftenden Klebstreifen bestehenden Körper eine Schicht anbringen, die den Biokatalysator, den beeinflussbaren Stoff und den Indikator enthält. Auf dieser Schicht wird dann eine durchsichtige Schutzschicht angebracht. Der Indikator kann dann in Rollen aufgewickelt verwahrt werden, wobei man für den Gebrauch nur die erforderliche Länge Indikierungsstreifen absieht, diese Länge abtrennt und sie mittels des selbsthaftenden Klebstreifens am Lebensmittel anbringt.

Die Erfindung ist im folgenden noch anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiel 1

Eine wässrige Lösung von Harnstoff (beeinflussbarem Stoff) und Neselers Reagens (Indikator) wurde auf etwa -35 C gefroren. Ebenso der Biokatalysator Urease. Die Eisstücke der Komponenten wurden gemahlen und in geeigneten Mengenverhältnissen vermischt. Das Gemisch wurde in kleinen Einheiten aus durchsichtigem Kunststoff verpackt und an einer gefrorenen- Lebensmittelverpacliung befestigt. Beim Auftauen auf Zimmertemperatur wurde das infolge des Prozesses entstandene _; Ammoniak als Arnrnoniumi ο η init !Jesslcr,: !.-..-ageM:- in nⁿ ■· !Ό/;;>. -liner Gelbfärbung innerhalb von 10 pin an., * 'Ja ^: "idik:i.erun£,r>prozerr· ist irreversibel ur<:. clic b^/M;-."■■·■'■! ;:.. :vd den benutzten ' >:·:■..;;, ar.

BAD ORlQINAl.

atoxisch. "-■-■■■ ;":'..-Beispiel 2

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ging man von einer Flüssigkeitsphase der folgenden Zusammensetzung aus:

Zitronensäure (CgHgO H₂O) 1,13 g

Natriumphosphat (Na₂HPOi₁VSH₂O) 1,66 g

Destilliertes .'Wasser- 100,00 ml (gibt pH 4,6)

Harnstoff 3,00 g

Glutathion . 0,10 mg :

Bromkresolpurpur 12,5 mg

und eine trockene Phase, die aus Filtrierpapier (etwa 10 χ 50 ram) bestand, das mit einer Lösung von Urease (Merck, 250 000 E/g) in destilliertem Wasser zu einer Stärke von 0*16. mg/ml angefeuchtet und dann gefriergetrocknet worden war. ..

Man liess die Trockenphase, d.h. das Filtrierpapier,
etwa 0,8 ml Flüssigkeitsphase aufsaugen,wonach das Ganze unmittelbar zwischen zwei Objektgläsern eingeschlossen wurde, die an den Kanten wasserdicht zusammengefügt wurden. Damit begann der Indikierungsprozess. Zwei solche Indikatoren wurden in jedem der folgeiuen Medien eingeschlossen:

a)' Tiefkühltruhe -20⁰C

b) Kühlschrank + i\°C

c) Z immer· temp er at ür +20⁰C Ein.Umschlag von gelber Farbe auf Purpur erfolgte in c) nach 3 h und in b) nach kB h^ während in a) noch nach 120 h keine Veränderung stattgefunden hatte« Die Indikatoren in a) wurden bei Zimmertempe^ra*- tür aufbewahrt, vmbei der Farbumschlag nach 3 h eintrat. - -.'." Bei einer vergleichenden Untersuchunc wurde die

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BAD ORiGfNAt - *

des pH-Wertes registriert, die bei obiger Indikierung stattfand. Wie oben, wurde eine mit Urease (0,16 mg/ml) versetzte Flüssigkeitsphase benutzt, und zwei Temperaturbereiche wurden gewählt, und zwar 0 C und +23 C. Die Verschiebung des pH-Wertes wurde mit an schreibende Instrumente geschalteten Glaselektroden registriert, wobei eine Verschiebung von 4,3 auf 5,2 registriert wurde, Die Zeit der pH-Verschiebung betrug I36 h bei O⁰C bzw. 7,5 h bei +23⁰C.

Die obigen Indikierungszeiten können gekürzt oder verlängert we'rden, indem die Pufferleistung innerhalb des pH-Bereiches Jj,4~5,O (Ausgangs-pH) geändert tidrd.
Beispiel 3

Bei einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung wurde der eiweissspaltende Biokatalysator Pepsin benutzt. Eine 50 mm lange Kapillare aus durchsichtigem Werkstoff und mit einen Innendurchmesser von 2-3 rom wurde mit Hühnereiweiss gefüllt, das durch Kochen ■ zum Koagulieren gebracht x\rurde. Die Kapillare wurde dann in einen Behälter mit einer l#-igen Lösung von Pepsin in V/asser eingebracht, welche Lösung HCl und NaCl in einer solchen Menge enthielt, dass der pH-Wert zwischen 1,6 und 2,¹I lag. Das Eiweiss in der Kapillare wurde dabei von den Enden der Kapillare mit einer temperaturabhängigen Geschwindigkeit digeriert. Bei der Digerierung werden vom Eiweiss Peptone gebildet, welche wasserunlöslich und somit bei Inaugenscheinnahme im Gegensatz eum koagulierten Eiweiss unsichtbar sind.

Schliesslich sei hervorgehoben, dass die Erfindung nicht auf tiefgefrorene oder gekühlte Waren beschränkt ist; es Bind auch andere Verwendungsgebiete denkbar, wo die temperatur-eeit-empfindliche, irreversible Indikierung des Prosesses geeignet ist, beispielsweise als Indikator in KUhlrÄumen, um zu zeigen, dass diese

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__ BAD ORIGINAL

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bei unbekannten Gelegenheiten keine zu hohen Temperaturen erreicht . haben _r

Claims (1)

1. - 10 -

   PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur Kontrolle der Genusstauglichkeit eines Lebensmittels, welches ohne Verschlechterung bei Temperaturen unter einer gewissen Lagerungshöchsttemperatur lagerungsfähig ist, sich aber bei Temperaturen über der Lagerungshöchsttemperatur durch temperatur- und zeitabhängige Abbaureaktionen verschlechtert, dadurch gekennzeichnet, dass eine gev/isse Menge eines Biokatalysators und eines Stoffes, der bei einer Umgebungstemperatur über der Lagerungshöchsttemperatur vom Biokatalysator beeinflusst wird, so dass ein chemisches Reaktionsprodukt in einer Menge gebildet wird, deren Grosse vom Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Lagerungshöchsttemperatur sowie von der Reaktionszeit abhängig ist, von einem Zeitpunkt an, wo die Xontrolle der Genusstauglichkeit des Lebensmittels beginnen soll, denselben Umgebungsverhältnissen wie das Lebensmittel ausgesetzt wird, wobei das entstandene Reaktionsprodukt zur visuellen Indikierung der Genusstauglichkeit des Lebensmittels benutzt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biokatalysator und der beeinflussbare Stoff am Lebensmittel angebracht werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Reaktionsprodukt mittels eines mit visueller Änderung auf das Produkt reagierenden Indikators nachgewiesen wird»

   Ί. Verfahren nach einer, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Biokatalysator und dem beeinflussbaren Stoff ein Puffer zugesetzt wird.

   5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie au»

   fet. . SADORiGfNAL ;

   einem Körper besteht, der eine gewisse-Menge eines Biokatalysators ' und eines Stoffes enthält, der bei Temperaturen über der Lagerungshöchsttemperatur des Lebensmittels vom Biokatalysätor beeinflusst • wird, so dass ein .chemisches Reaktionsprodukt gebildet wird, dessen Menge vom Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Lagerungshöchsttemperatur sowie von der Reaktionszeit abhängig ist·, und ausserdem einen Indikator, welcher imstande ist, durch visuelle Veränderung die Anwesenheit des Reaktionsproduktes anzuzeigen.

   .6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ausserdem einen Puffer enthält. .

   7· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Biokatalysator Urease ist, dass der von der Urease beeinflusste Stoff Harnstoff ist, und dass der Indikator Kesslers Reagens ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Biokatalysator Amyläse ist, dass dei^ von der Amylase beeinflusste Stoff Stärke ist, und dass der Indikator Jod ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Biokatalysator Alkoholdehydrogenase ist, dass der von der Alkoholdehydrogenase beeinflusste Stoff Äthylalkohol . iat_# und dass der Indikator Pehlingsche Lösung ist.

   009841/1138, BAD ORIGIfWL

   Le e rs e i t e