GC-MS/O und sensorischen Verfahrenedoc.sub.uni-hamburg.de/haw/volltexte/2014/2752/pdf/MA_Khanitta... · GC-MS/O und sensorischen Verfahren . Masterstudiengang Food Science . ... 8.2

Masterthesis

Charakterisierung der Fruchtpulpa definierter

Kakao-Genotypen (Theobroma cacao L.) mittels HS-SPME-

GC-MS/O und sensorischen Verfahren

Masterstudiengang Food Science

Hochschule für Angewandte Wissenschaft Hamburg

Fakultät Life Science

1. Prüfer: Prof. Dr. Jan Fritsche

2. Prüfer: Dr. Daniel Kadow

Vorgelegt von Khanitta Ratprakhon

Matrikelnummer. 2086407

Hamburg, den 18. Juli 2014

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis .............................................................................................................................. I

Tabellenverzeichnis ................................................................................................................................ III

Formelverzeichnis .................................................................................................................................. IV

Anlagenverzeichnis ................................................................................................................................. V

Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................................................... VI

Danksagung........................................................................................................................................... VII

1. Einleitung ........................................................................................................................................ 1

2. Hintergrund der Arbeit..................................................................................................................... 2

3. Fragestellung und Ziel der Arbeit .................................................................................................... 3

4. Aufbau der Arbeit ............................................................................................................................ 4

5. Grundlagen ..................................................................................................................................... 6

5.1 Kakao ....................................................................................................................................... 6

5.1.1 Theobroma cacao L. ........................................................................................................ 6

5.1.2 Beschreibung der Kakaofruchte ...................................................................................... 8

5.1.3 Kakaoaromen .................................................................................................................. 9

5.2 Festphasen Mikroextraktion-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (SPME-GC-MS). 10

5.3 Gaschromatographie-Olfaktometrie ...................................................................................... 11

6. Material und Geräte ...................................................................................................................... 13

6.1 Kakaoproben ......................................................................................................................... 13

6.2 Substanzen ............................................................................................................................ 13

6.3 Geräte und Materialen ........................................................................................................... 14

7. Methoden ...................................................................................................................................... 15

7.1 Probenvorbereitung ............................................................................................................... 15

7.2 Analytische Methode ............................................................................................................. 15

7.2.1 HS-SPME-GC-MS ......................................................................................................... 15

7.2.2 GC-O ............................................................................................................................. 18

7.2.2.1 Detection frequency und Intensitätsbewertung ......................................................... 18

7.2.2.2 Flavor Score - Konzept .............................................................................................. 20

7.2.3 Auswahl der Markersubstanzen .................................................................................... 20

7.2.4 Methodenoptimierung mittels Box Behnken Design ...................................................... 21

7.2.5 Dotierung der Substanzen ............................................................................................. 22

7.2.6 Auswahl der internen Standards ................................................................................... 23

7.2.7 Quantitative Bestimmung mittels eines internen Standards .......................................... 26

7.2.8 Methodenvalidierung ..................................................................................................... 29

7.3 Sensorische Methode ............................................................................................................ 32

7.3.1 Grundschulung der Panellisten ..................................................................................... 32

7.3.2 Attributsammlung ........................................................................................................... 33

7.3.3 Training des Panels ....................................................................................................... 35

7.3.4 Profilprüfung .................................................................................................................. 37

7.3.5 Duo-Trio-Test ................................................................................................................. 38

7.4 Statistische Auswertungsmethode ........................................................................................ 39

7.4.1 Ausreißertest ................................................................................................................. 39

7.4.2 Signifikanzprüfung mittels t-Test ................................................................................... 40

7.4.3 Varianzprüfung mittels Produktcharakterisierung .......................................................... 41

7.4.4 Hauptkomponentenanalyse (HKA) ................................................................................ 41

7.4.5 Multiple Faktoranalyse ................................................................................................... 42

8. Ergebnisse .................................................................................................................................... 43

8.1 Markersubstanzen in Kakaopulpa ......................................................................................... 43

8.2 Optimierte SPME-Versuchsbedingungen mittels Design of Experiment............................... 45

8.3 Bestätigung durch dotierte Substanzen ................................................................................ 48

8.4 Ausgewählte interne Standard .............................................................................................. 52

8.5 Identifizierung der Kakaopulpa und Kakaonips mittel HS-SPME-GC-MS/O ......................... 55

8.6 Geruchsintensität der aromaaktiven Substanzen .................................................................. 66

8.7 Beurteilung der Aromaaktivität mittels Flavor Score ............................................................. 67

8.7.1 Kakaopulpa .................................................................................................................... 67

8.7.2 Kakaonips ...................................................................................................................... 71

8.7.3 Markersubstanzen ......................................................................................................... 73

8.8 Produktverteilung der Markersubstanzen .............................................................................. 74

8.9 Konzentrationsgehalte der volatilen Komponenten in Kakaopulpa und Kakaonips .............. 76

8.10 Sensorische Geruchs- und Geschmacksprofile .................................................................... 82

8.11 Verknüpfung zwischen Sensorik und Analytik ....................................................................... 87

9. Diskussion ..................................................................................................................................... 88

9.1 Potenzielle volatile Markersubstanzen in Edelkakao ............................................................ 88

9.2 Abschätzung anderer möglicher aromaaktiven Verbindungen mittels eines Flavor Score-

Modells .............................................................................................................................................. 95

9.3 Bewertung des Flavor Score-Modells und der HS-SPME-GC-MS/O zur Analyse von

aromaaktiven Verbindungen in der Kakaopulpa ............................................................................... 97

10. Zusammenfassung und Ausblick ............................................................................................... 99

Literaturverzeichnis ............................................................................................................................. 100

Anhang ................................................................................................................................................ 105

Eidesstattliche Erklärung ..................................................................................................................... 138

I

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit (Eigene Darstellung) ............................................................................. 5 Abbildung 2: Darstellung der Kakaofrucht und Kakaosamen des Genotyps SCA 6 (Eigene Darstellung)

................................................................................................................................................................. 7 Abbildung 3: Darstellung der Aufbau von Kakaosamen (Kleinert, 1997) ................................................ 9 Abbildung 4: Schematische Darstellung der Probennahme aus dem Kopfraum einer Probe (Rouseff et

al., 2001) ................................................................................................................................................ 10 Abbildung 5: Schematische Darstellung eines Gaschromatographen (Otto et al., 2011) ..................... 11 Abbildung 6: Schematische Darstellung eines Gaschromatographen mit Sniffing-Port (a.)

(resources.schoolscience.co.uk, o.J.) und Atmungswege zur olfaktometrischen Rezeptur (b.) (Small

und Prescott, 2005) ............................................................................................................................... 12 Abbildung 7: Standardisierte Kabinen zur sensorischen Prüfung (Eigene Darstellung) ....................... 14 Abbildung 8: Übersicht eines Chromatogramm-Gerätes (Eigene Darstellung) .................................... 15 Abbildung 9: Temperaturverlauf des Ofens in dem Gaschromatographen ........................................... 18 Abbildung 10: Sniff-Port und Regler zur Eingabe des Signals am GC-O (Eigene Darstellung) ........... 19 Abbildung 11: Graphische Darstellung des Box-Behnken-Plans für drei Faktoren (x1, x2,x3) mit den

drei kodierten Faktorstufen (-1, 0, 1) (Otto, 1997). ................................................................................ 21 Abbildung 12: Verhältnis der internen Standards in der Probenanalyse und der Kalibrierung (Kolb,

2011) ...................................................................................................................................................... 26 Abbildung 13: Vorgehensweise zur Bestimmung der Kalibrierfunktion mit Standardlösungen mit

internem Standard (chemgapedia, o.J.) ................................................................................................ 28 Abbildung 14: Versuchsplan der sensorischen Schulung und der Schulung am Gaschromatographie

Olfaktometrie (GC-O) ............................................................................................................................ 35 Abbildung 15: Beispielproben für die Profilprüfung der Kakaopulpa ..................................................... 38 Abbildung 16: Verkostungsplan für Duo-Trio-Test (Busch-Stockfisch, 2008) ....................................... 38 Abbildung 17: Beispiel Ergebnisse für einen DoE Modell-Plots der Variablen Extraktionszeit und

Equilibrierzeit bei 5 g Füllmenge (EET 62-Pulpa) für 2-Pentanol .......................................................... 45 Abbildung 18: Vergleich des Chromatogramms der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 vor- und nach

der Methodenoptimierung mittels HS-SPME-GC-MS (2-Heptanol acetat (IX) und β-cis-Ocimen können

mittels Ionen Extraktion getrennt werden) ............................................................................................. 47 Abbildung 19: Chromatogramm der dotierten 2-Pentanon (I) und 2-Pentanol (II) zur Kakaopulpa der

Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6................................................................................. 48 Abbildung 20: Chromatogramm der dotierten 2-Pentanol acetat (III) und 2-Heptanon (IV) zur

Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 ...................................................... 49 Abbildung 21: Chromatogramm der dotierten 2-Heptanol (V) und 2-Hexanol acetat (VI) zur

Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 ...................................................... 50 Abbildung 22: Chromatogramm der dotierten β-Myrcen (VII) und 2-Nonanon (XI) zur Kakaopulpa der

Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6................................................................................. 51 Abbildung 23: Chromatogramm des internen Standards (2-Butanon) und Referenzsubstanzen der

Gruppe Keton (2-Pentanon, 2-Heptanon und 2-Nonanon) mittels HS-SPME-GC-MS ......................... 52 Abbildung 24: Chromatogramm des internen Standards (1,3,6-Heptatrien, 5-methyl-) und

Referenzsubstanzen der Gruppe Monoterpen (β-Myrcen, β-trans-Ocimen und β-cis-Ocimen) mittels

HS-SPME-GC-MS ................................................................................................................................. 52 Abbildung 25: Chromatogramm des internen Standards (Benzaldehyd) und Referenzsubstanzen der

Gruppe alkoholischer Monoterpen (β-Linalool) mittels HS-SPME-GC-MS ........................................... 53 Abbildung 26: Chromatogramm des internen Standards (2-Butanol) und Referenzsubstanzen der

Gruppe Alkohol (2-Pentanol, 2-Heptanol und 2-Nonanaol) mittels HS-SPME-GC-MS ........................ 53 Abbildung 27: Chromatogramm des internen Standards (Ethyl acetat) und Referenzsubstanzen der

Gruppe Ester (2-Pentanol acetat, 2-Heptanol acetat und 2-Nonanaol acetat) mittels HS-SPME-GC-MS

............................................................................................................................................................... 53 Abbildung 28: Chromatogramm der 5 ausgewählten internen Standards und der Kakaopulpa

unbekannten Genotyps mittels HS-SPME-GC-MS (Rechts: die Unterscheidung der internen

Standards: 2-Butanon, 2-Butanol und Ethyl acetat mittels Ionen-Extraktion) ....................................... 54

II

Abbildung 29: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus der

Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R1 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-

23) .......................................................................................................................................................... 60 Abbildung 30: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus der





Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

............................................................................................................................................................... 63 Abbildung 33: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus

des Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf.

Anhang 21-23) ....................................................................................................................................... 64 Abbildung 34: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus

des Kakaonips des Genotyps EET103/399 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf.

Anhang 21-23) ....................................................................................................................................... 65 Abbildung 35: Geruchsintensität der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6,

SCA 6 bei DF ≥ 2 mit Intensitätsskala von 0 bis 5 (Substanzbeschreibung siehe Tabelle 23-26, ggf.

Anhang 21-23) ....................................................................................................................................... 66 Abbildung 36: Geruchsintensität der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 bei

DF ≥ 2 mit Intensitätsskala von 0 bis 5 (Substanzbeschreibung siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-

23) .......................................................................................................................................................... 66 Abbildung 37: Flavor Score der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und

SCA 6 mit FS ≥ 5 ................................................................................................................................... 68 Abbildung 38: Flavor Score der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 mit

Flavor Score FS ≥ 5 ............................................................................................................................... 71 Abbildung 39: Flavor Score der 13 Markersubstanzen der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1,

CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6 ......................................................................................................... 73 Abbildung 40: Flavor Score der 13 Markersubstanzen der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional

und EET 103/399 ................................................................................................................................... 74 Abbildung 41: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R4,

CATIE-R6, SCA 6, Arriba Nacional und EET 103/399 auf Achse F1 und F2 mittels

Hauptkomponenten-Analyse ................................................................................................................. 75 Abbildung 42: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R4,

CATIE-R6 und Arriba Nacional auf Achse F1 und F3 mittels Hauptkomponenten-Analyse ................. 75 Abbildung 43: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R1 und

SCA 6 auf Achse F2und F3 mittels Hauptkomponenten-Analyse......................................................... 76 Abbildung 44: Gehalte der aromaaktiven Markersubstanzen in Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1,

CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6 und EET62 (n.n.: nicht nachweisbar/nicht detektierbar; n.n.*:

nichtnachweisbar/unter der Nachweisgrenze; n.n.**: nicht nachweisbar aufgrund von Koelution) ...... 79 Abbildung 45: Gehalte der aromaaktiven Markersubstanzen in Kakaonips der Genotypen Arriba

Nacional und EET 103/399 (n.n.: nicht nachweisbar/nicht detektierbar; n.n.*: nichtnachweisbar/unter

der Nachweisgrenze) ............................................................................................................................. 80 Abbildung 46: Differenzierung der Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6 und EET 62)

und Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399) durch Konzentration der Markensubstanzen mittels

Hauptkomponentenanalyse ................................................................................................................... 81 Abbildung 47: Geruchs- und Geschmacksprofile der Pulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und

CATIE-R6 (Intensitätsskala von 0 bis 10) ............................................................................................. 82 Abbildung 48: Signifikante Geruchs- und Geschmacksprofile der Pulpa der Genotypen CATIE-R1,

CATIE-R4 und CATIE-R6 (Intensitätsskala von 0 bis 10) ..................................................................... 85 Abbildung 49: Produktverteilung der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 auf Achse F1

und F2 mittels Hauptkomponenten-Analyse ......................................................................................... 86 Abbildung 50: Zusammenhang zwischen den sensorischen und analytischen Daten (Flavor Score) der

Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 (Multiple Faktoranalyse, MFA) ............................... 87

III

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Die untersuchten Kakaoproben in verschiedenen Versuchen ............................................... 4 Tabelle 2: Morphologische Eigenschaften der CATIE-Genotypen.......................................................... 7 Tabelle 3: Anpassung der HS-SPME-GC-MS/O Kondition zwischen Universität Hamburg und HAW

Hamburg (noch nicht optimiert) ............................................................................................................. 16 Tabelle 4: Intensitätsskala (Szymanski, 2012) ...................................................................................... 19 Tabelle 5: Konzentration der Dotierlösung für Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und

CATIE-R6 .............................................................................................................................................. 22 Tabelle 6: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Ketone .................................. 23 Tabelle 7: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Monoterpene ........................ 24 Tabelle 8: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe alkoholischen Terpene ......... 24 Tabelle 9: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Alkohol .................................. 24 Tabelle 10: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Ester ................................... 25 Tabelle 11: Konzentration der internen Standards für Kakaopulpa mit unbekanntem Genotyp ........... 25 Tabelle 12: Konzentration der Standardlösung und der internen Standards (IS) zur Erstellung der

Kalibriergerade ...................................................................................................................................... 27 Tabelle 13: Durchgeführte Prüfungen für die Grundschulung nach DIN 10961 ................................... 32 Tabelle 14: Beschreibende Attribute der Kakaopulpa bei der Attributsammlung .................................. 33 Tabelle 15: Ausgewählte Attribute für die sensorische Schulung ......................................................... 33 Tabelle 16: Definition der Attribute für die sensorische Schulung......................................................... 34 Tabelle 17: Konzentrationen der Standardsubstanzen für die Schulung des Panels ........................... 36 Tabelle 18: Kriterien zur Beurteilung des Ausreißers nach Grubbs (Küster, 2002) .............................. 39 Tabelle 19: Kriterien zur Beurteilung der signifikanter Unterschied der Mittelwert mittels t-Test (Küster,

2002) ...................................................................................................................................................... 40 Tabelle 20: Nummerierung der Markersubstanzen und ihre Beschreibung (1/2) ................................. 43 Tabelle 21: Nummerierung der Markersubstanzen und ihre Beschreibung (2/2) ................................. 44 Tabelle 22: Ermittelte optimale Peakflächen durch DoE für Markersubstanzen in Kakaopulpa des

Genotyps EET 62 .................................................................................................................................. 46 Tabelle 23: Aromaaktive Substanzen in Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6

)und Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399) mit Detection Frequency DF ≥ 2 (1/4) ................ 56 Tabelle 24: Aromaaktive Substanzen in Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6



)und Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399) mit Detection Frequency DF ≥ 2 (4/4) ................ 59 Tabelle 27: Geruchsbeschreibung der relevanten Substanzen in Kakaopulpa (FS ≥ 5) der Genotypen

CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6 mittels Gaschromatographie Olfaktometrie (GCO) und

der Verglich mit der Literatur ................................................................................................................. 69 Tabelle 28: Geruchsbeschreibung der relevanten Substanzen in Kakaonips der Genotypen Arriba

Nacional und EET103/399 mittels Gaschromatographie Olfaktometrie (GCO) und der Vergleich mit der

Literatur .................................................................................................................................................. 72 Tabelle 29: Validierungsparameter zur quantitativen Bestimmung der Kakaopulpa ............................ 77 Tabelle 30: Validierungsparameter zur quantitativen Bestimmung der Kakaonips ............................... 77 Tabelle 31: Diskriminierung der Markersubstanzen mittel Produktcharakterisierung bei p = 0,05 ....... 80 Tabelle 32: Diskriminierung der Kakaoprodukte mittels angepasster Mittelwerte bei der

Produktcharakterisierung ....................................................................................................................... 81 Tabelle 33: Signifikante Attribute nach der Produktcharakterisierung (p = 0,05) .................................. 84 Tabelle 34: Faktorladungen mittels Hauptkomponenten-Analyse......................................................... 86 Tabelle 35: Ergebnis des Unterschiedstest der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und

CATIE-R6 mittels Duo-Trio-Test............................................................................................................ 86 Tabelle 36: Zusammenfassung der Markersubstanzen mit Konzentrationsgehalt, Flavor Score (FS)

und Beschreibung der GC-O-Panellisten .............................................................................................. 92 Tabelle 37: Sensorische Beschreibung und relevante aromaaktive Substanzen in der Kakaopulpa der

Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6................................................................................. 94

IV

Formelverzeichnis

Formel 1: Formel der Kalibrierfunktion .................................................................................................. 27 Formel 2: Formel zur Berechnung der unbekannten Konzentration in der Proben .............................. 28 Formel 3: Formel zur Berechnung der Reststandardabweichung (Küster, 2002) ................................. 29 Formel 4: Formel zur Berechnung der Verfahrensstandardabweichung (Küster, 2002) ...................... 30 Formel 5: Formel zur Berechnung der Varianzkoeffizient (Küster, 2002) ............................................. 30 Formel 6: Formel zur Berechnung der Nachweisgrenze (Küster, 2002) ............................................... 30 Formel 7: Formel zur Bestimmung der Bestimmungsgrenze (Küster, 2002) ........................................ 31 Formel 8: Formel zur Berechnung der Wiederfindungsrate (in Anlehnung von Küster, 2002) ............. 31 Formel 9: Ausreißertest nach Grubbs (Küster, 2002) ........................................................................... 39 Formel 10: Formel zur Signifikanzprüfung mittels t-Test (Küster, 2002) ............................................... 40

V

Anlagenverzeichnis

Anhang 1: Optimierungsparameter mittels Box Behnken Design (Design Expert 8.0) ....................... 105 Anhang 2: Konzentration der Referenzlösung und internen Standardlösung zur Auswahl der

geeigneten internen Standards ........................................................................................................... 105 Anhang 3: Prüfbogen zur Geruchsbeschreibungsprüfung der sensorischen Schulung ..................... 106 Anhang 4: Prüfbogen zur Geruchszuordnungsprüfung der sensorischen Schulung .......................... 107 Anhang 5: Prüfbogen zur Geruchserkennungsprüfung der sensorischen Schulung .......................... 108 Anhang 6: Prüfbogen zur Paarvergleichen Prüfung der sensorischen Schulung ............................... 109 Anhang 7: Prüfbogen zur Rangordnungsprüfung (Geruch) der sensorischen Schulung.................... 110 Anhang 8: Prüfbogen zur Rangordnungsprüfung (Geschmack) der sensorischen Schulung ............ 111 Anhang 9: Prüfbogen zur Skalenübung der sensorischen Schulung .................................................. 112 Anhang 10: Prüfbogen zur sensorischen Profilprüfung der Kakaopulpa ............................................ 114 Anhang 11: Prüfbogen zum Duo-Trio-Test der Kakaopulpa ............................................................... 118 Anhang 12: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 mittels eines HS-SPME-

GC-MS ................................................................................................................................................. 119 Anhang 13: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 mittels eines HS-

SPME-GC-MS ..................................................................................................................................... 120 Anhang 14: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R1 mittels eines HS-

SPME-GC-MS (Doppeltbestimmung) .................................................................................................. 121 Anhang 15: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R4 mittels eines HS-

SPME-GC-MS (Doppeltbestimmung) .................................................................................................. 122 Anhang 16: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R6 mittels eines HS-

SPME-GC-MS (Doppeltbestimmung) .................................................................................................. 123 Anhang 17: Identifizierte Substanzen in der Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional mittels eines

HS-SPME-GC-MS ............................................................................................................................... 124 Anhang 18: Identifizierte Substanzen in der Kakaonips des Genotyps EET 103/399 mittels eines HS-

SPME-GC-MS ..................................................................................................................................... 125 Anhang 19: Auswahl der Markersubstanzen der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 mittel HS-SPME-

GC-MS/O ............................................................................................................................................. 126 Anhang 20: Auswahl der Markersubstanzen der Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 mittel HS-SPME-

GC-MS/O ............................................................................................................................................. 127 Anhang 21: Berechnung der Flavor Score (FS = MW*DF) (1/3) ......................................................... 128 Anhang 22: Berechnung der Flavor Score (FS = MW*DF) (2/3) ......................................................... 129 Anhang 23: Berechnung der Flavor Score (FS = MW*DF) (3/3) ......................................................... 130 Anhang 24: Signifikante Unterschiede der Gehaltkonzentrationen der Kakaogenptypen CATIE-R1,

CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6, EET 62, Arriba Nacional und EET 103/399 mittels

Produktcharakterisierung (p-Wert = 0,05) ........................................................................................... 131 Anhang 25: Konzentrationsbestimmung der Kakaopulpa ................................................................... 132 Anhang 26: Konzentrationsbestimmung des Kakaonips ..................................................................... 133 Anhang 27: Korrelationstest der signifikante Geruch und Geschmack (XLSTAT) (1/3) ..................... 134 Anhang 28: Korrelationstest der signifikante Geruch und Geschmack (XLSTAT) (2/3) ..................... 135 Anhang 29: Korrelationstest der signifikante Geruch und Geschmack (XLSTAT) (3/3) ..................... 136 Anhang 30: Faktorladung der Multiple Faktoranalyse (MFA) .............................................................. 137

VI

Abkürzungsverzeichnis

CAS Nr. CAS-Registrierungsnummer (Chemical Abstracts Service)

CATIE Tropical Agricultural Research and Higher Education

Center

CV Variationskoeffizienten

FI Flavor Intensity, Geruchintensität

FS Flavor Score

GC Gaschromatogramm

GCO Gaschromatographie Olfaktometrie

Ger Geruch

Ges Geschmack

HKA/PCA Hauptkomponenten-Analyse

HS-SPME-GC-MS/O Headspace-Solidphase Microextraction-

Massenspectrometry Olfactometry

IS Interne Standard

MFA Multiple Faktoranalysis

MS Massenspektrometrie

MW Mittelwert

NB/LOQ Bestimmungsgrenze (Limit of Quantification)

n.d. nicht detektierbar

NG/LOD Nachweisgrenze (Limit of Detection)

n.i. nicht identifizierbar

PDMS/DVB Polydimethylsiloxan/Divinylbenzene

p-Wert Signifikanzwert

r Korrelationskoeffizient

RT Retentionszeit

SD Standardabweichung

Sgr Reststandardabweichung

VB Vertrauensbereich

WFR Wiederfindungsrate

α Alpha oder Signifikanzniveau

β Beta

γ Gamma

VII

Danksagung

Mein besonderer Dank gilt Prof. Dr. Jan Fritsche und Dr. Daniel Kadow für das spannende Thema in

der Kakaowelt sowie die gute Betreuung, die Anregungen und wertvollen Ratschläge.

Für die Bereitstellung der Proben möchte ich mich beim Tropical Agricultural Research and Higher

Education Center (CATIE) und bei Herrn Kadow für die Organisation bedanken.

Insbesondere danke ich Dr. Katharina D. Petersen für die Unterstützung bei der analytischen

Untersuchung, für die Laborbetreuung, die Hilfsbereitschaft und viele Ratschläge.

Für die Hilfe und Unterstützung der sensorischen Vorbereitung sowie bei die Erstellung der Fizz-

Sitzungen danke ich Frau Karoline Schacht und Herrn Ehrhard Köhn danke ich für die Beratung bei der

statistischen Auswertung.

Einen besonderen Dank richte ich an aller Panellisten an der HAW Hamburg, Frau Antje Dittrich, Frau

Verena Göbet, Frau Yvonne Haslauer, Herr Felix Sauthoff, Frau Jessica Thobe, Frau Tabea Böhler,

Frau Katharina Nitsche, Frau Lotta Schencking, Frau Tri Eka Purnama Tandjung und Frau Wanja

Wieber für ihre Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit.

Der Firma August Stock KG danke ich für die Bereitstellung der Referenzsubstanzen und der köstlichen

Schokolade für die Sensorik-Schulung. Bei der Firma Silesia Gerhard Hanke GmbH & Co. KG bedanke

ich mich für die Bereitstellung der Aromastoffe für die sensorische Schulung. Außerdem möchte ich

mich bei dem Institut für Lebensmittelchemie der Universität Hamburg für die Bereitstellung der

Referenzsubstanzen bedanken.

Meinen Freunden, Frau Sybille Merkle, Frau Katja Hauser, Frau Deborah Hartmeier, Frau Stephanie

Nottelmann danke ich für das Korrekturlesen meiner Arbeit.

Mein größter Dank gilt an Familie Ratprakhon und meinen Freunden für das Dabeisein und die

moralische Unterstützung. Außerdem möchte ich mich bei der thailändischen Regierung für die

finanzielle Unterstützung während meines Masterstudiums bedanken.

1

1. Einleitung

Die fermentierten und getrockneten Samen des Kakaobaumes (Theobroma cacao L.), häufig auch

als Kakaobohnen bezeichnet, sind der Schlüsselrohstoff für die Schokoladenherstellung. Heutzutage

wird der Kakaobaum in tropischen Regionen, wie beispielweise in Afrika, Asien, Zentral- und

Südamerika, weltweit angebaut. Mehr als 70% der Weltgesamtproduktion wird in Westafrika erzeugt.

Die Flavour-Charakteristika sind überwiegend von der Art des Kakaos abhängig (Jinap et al., 1995).

Bezugnehmend hierauf unterscheidet der Welthandel Kakaosamen in Abhängigkeit vom Genotyp in

Konsum- und Edelkakao (Ziegleder, 1990). Edelkakao macht nur knapp 5 % des weltweit

produzierten Kakaos aus (ICCO, 2007). Er unterscheidet sich vom Konsumkakao dadurch, dass er,

neben dem charakteristischen Schokoladen-Flavour, spezielle fruchtige blumige und auch nussige

Flavour entwickelt (Eskes et al., 2007 und Kadow et al., 2013). Diese werden in ihrer Gesamtheit

auch als Feinaromen bezeichnet. Edelkakao wird vielfach für dunkle Schokoladen von hoher Qualität

eingesetzt, während Konsumkakao für die Herstellung von Milchschokolade, Kakaobutter und

Kakaopulver verwendet wird (Lima et al., 2011). Daher erzielt Edelkakao einen höheren Preis als

Konsumkakao und gewinnt immer mehr an wirtschaftlicher Bedeutung.

Die Qualität des Rohkakaos, frisch geernteter Kakao, ist durch verschiedene Krankheiten sowie

mangelnden Umgang bei der Verarbeitung der Rohstoffe vermindert worden. Außerdem hat die

kontinuierliche Erneuerung der Plantage sowie die intensive Züchtung Einfluss auf die Ausbeute und

die genetische Veränderung des Kakaos (ggf. Kadow et al., 2013). Darüber hinaus erfolgen die

Nacherntebehandlung, insbesondere die Fermentation und die Trocknung, traditionell. Diese

bereiten dazu für die Unterscheidung zwischen Konsum- und Edelkakao mehr Schwierigkeiten. Es

wurde vermutet, dass die Qualität der Kakaopulpa und der Kakaosamen durch den Geschmack

beurteilt werden kann, was aber Spezialisten und Zeit erfordert (Eskes et al, 2007). Aufgrund dieser

Beschränkung ist eine Schnell-Methode zur Charakterisierung der Genotypen für die Kakaozüchtung

notwendig. Die Alternative wie zum Beispiel molekularbiologische Untersuchungen oder Flavour-

Qualität der Kakaosamen kommen zum Einsatz (Barthley, 2005; Motamayor et al., 2002; Lima et al.,

2011). Für viele Forscher ist die Differenzierung der Kakao- Feinaromen von Interesse. Die genaue

Entstehung der Fein-Flavour steht noch offen. Die Zusammensetzung der Falvour im Kakao ist

relativ komplex und hängt größtenteils von der Nacherntebehandlung ab (Counet et al., 2002). Die

Identifikation der Kakao-Fein-Flavor ist genotypspezifisch und können dadurch als Qualitäts-

Bewertungskriterien des Rohkakaos dienen.

.

2

2. Hintergrund der Arbeit

Mehr als 600 volatile Komponenten wurden im Kakao und in Schokolade identifiziert.

Überwiegend sind die Substanzen aus den Gruppen Aldehyde, Pyrazin, Ester, Furan, Amin und

Amid, Säure und Kohlenwasserstoff (Counet et al., 2002; Afoakwa et al., 2008). Die Qualität des

Schokolade-Aromas hängt überwiegend von der Kakaobohnen ab, welche sich in ihrem

charakteristischen Flavour von der Herkunft bzw. dem Genotypen unterscheiden (Jinap et al.,

1995). Die Kakaoaromen entstehen hauptsächlich bei den Nachbehandlungsprozessen, vor

allem bei der Fermentation, Trocknung und Röstung (Ziegleder und Biehl, 1988; ggf. Kadow et

al., 2013), Am Anfang besitzen frische unbehandelte Kakaosamen keine Aroma-Precousor,

welche wichtig für die Aromabildung in Kakaobohnen sind. Sie schmeckt aufgrund des hohen

Phenolgehalts adstringierend und entwickelt sich erst nach den Nachbehandlungsprozessen zu

dem typischen Schokolade-Flavor (Jinap, 2005; Frauendorfer und Schieberle, 2006; Kadow et

al., 2013). Bei der Fermentation werden die Essigsäure und Milchsäure in Zusammenhang mit

Hitzeentwicklung von den Bakterien produziert. Diese sind für die Auflösung der Kakaopulpa

verantwortlich, in dem sie in das Gewebe eindringen und dadurch zur Abtötung der Samen

führen. Die entstehenden Enzyme, die zusammen aus Peptiden, freien Aminosäuren und

reduzierenden Zuckern bestehen, führen zum Abbau des Speicherkohlenhydrats und des

Speicherproteins. Diese entsteht danach als Precusor-Verbindungen und entwickelt sich aus den

Samen zu Schokolade-Aromen. Danach folgt der Trocknungsprozess, welcher die Adstringenz

durch die Oxidation des Phenols vermindert. Diese Rohkakaos werden geröstet und zur

Herstellung von Schokolade verwendet. Auch die Röstung verleiht der Schokolade ein weiteres

charakteristisches Aroma (Schwan und Weals, 2004; Afoakwa et al., 2008; ggf. Kadow et al.,

2013).

Allerdings zeigte die sensorische Untersuchung von Eskes et al. (2007), dass die Komponenten

des für Edelkakao charakteristischen Flavours offenbar aus der Fruchtpulpa stammen. Dabei

wurde unter anderen der bekannte Edelkakao EET 62-Pulpa im Vergleich zu dem Konsumkakao

CCN 51-Pulpa untersucht. Die Unterschiede lagen daran, dass Edelkakao einen intensiv

fruchtigen und blumigen Geruch besitzt, während diese im Konsumkakao nicht vorhanden sind.

Außerdem deutete er darauf hin, dass die sensorische Beschreibung der Kakaopulpa stark von

den Genotypen abhängig ist. Kadow et al. (2013) hat diese Unterschiede bezüglich der volatilen

Komponenten sowohl in der Kakaopulpa wie auch in den nicht fermentierten Kakaosamen der

Genotypen EET 62, SCA 6 und CCN 51 mit Hilfe von einem Gaschromatographie-

Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert. Darüber hinaus wurde versucht, die Verbindung der

gefundenen Substanzen zu der sensorischen Beschreibung von Eskes et al. (2007) zu erstellen.

Die untersuchten Kakaoproben unterschieden sich deutlich in Bezug auf die aromaaktiven

Verbindungen. Es wurde festgestellt, dass sich der SCA 6-Kakaogenotyp durch die Monoterpene

β-Myrcen, β-trans-Ocimen, β-cis-Ocimen sowie β-Linalool charakterisiert, während sich der EET

62 Genotyp überwiegend durch die Substanzen 2-Heptanol, 2-Heptanol acetat, 2-Heptanon und

2-Nonanon auszeichnet. Außerdem besteht ein Beweis, dass Monoterpene, Methylketone sowie

3

sekundäre Alkohole eine bedeutende Rolle für die Zusammensetzung des Kakao-Fine-Aromas

spielen (Ziegleder, 1990; Counet et al., 2002; Bonvehí, 2005; Pino et al., 2010). Er bestätigt die

Behauptung von Eskes et al. (2007), dass die Fine-Aroma-Komponenten mit der fruchtigen und

blumigen Note bereits in frischen Samen entwickelt worden sind und während der Fermentation

in die Samen eindringen. Jedoch ist keine Zunahme der potentiellen Fine-Aroma-Substanzen

nach der Fermentation festzustellen. Die sensorische Beschreibung der einzelnen Substanzen

passen mit der Beschreibung von Eskes et al. (2007). Kadow et al. (2013) hat diese als die für

Fein-Flavour verantwortliche Komponenten eingestuft und könnten somit als Marker für die

Charakterisierung von Edelkakao genutzt werden. Bei der Untersuchung von Kadow et al. (2013)

handelte es sich ausschließlich um den Vergleich verschiedener Genotypen zu der

Referenzprobe, EET 62-Genotyp in Bezug auf volatile Komponenten, welche jedoch keine

quantitative Analyse darstellt. Außerdem steht die sensorische Bestätigung der Befunde von

Kadow et al. (2013) noch aus.

Bisherige Studien beschäftigten sich meistens mit der Aromaaktivität bei Fermentation,

Trocknung und Röstung sowie in der Kakaomasse, Schokolade oder anderen Kakao basierten

Produkten (Jinap et al., 1995; Schnermann und Schieberle, 1997; Counet et al., 2002; Luna et

al., 2002; Schwan und Wheals, 2004; Bonvehí, 2005; Frauendorfer und Schieberle, 2006; Camu

et al., 2008; Afoakwa et al., 2008 und 2009; Stoll, 2010; Lima et al., 2011). Nur wenige Studien

sind zur Untersuchung der aromaaktiven Komponenten in der Kakaopulpa bekannt (Ritter, 1999;

Eskes et al., 2007, Quijano und Pino, 2009; Pino et al., 2010; Kadow et al., 2013).

3. Fragestellung und Ziel der Arbeit

Die der Arbeit zu Grunde gelegten Fragestellungen lauten:

Welche volatilen Komponenten sind relevant für die Ausprägung des Fein-Flavours in

Edelkakao spezifischer Genotypen?

Welche Methode eignet sich zur Charakterisierung der Fein-Flavour-Verbindungen und

können diese Konzentration bestimmt werden?

Wie werden diese Markersubstanzen sensorisch beschrieben und gibt es eine

Verbindung zu der Beschreibung des Fein-Flavours in Edelkakao?

Gibt es einen statistisch beschreibbaren Zusammenhang zwischen den analytischen

Daten und den sensorischen Ergebnissen aus dem Panel?

Ziel dieser Arbeit ist es deshalb, die flüchtigen Komponenten der Kakaopulpa, die relevant für die

Ausprägung des Fein-Flavours in den von Kadow et al., (2013) untersuchten Kakaogenotypen

sind, über die qualitative und quantitative Bestimmung sowie sensorisch zu charakterisieren.

Dabei handelt es sich vor allem um die Analyse der aromaaktiven Verbindungen in frischer

Kakaopulpa (Fruchtfleischt) der definierten Edelkakaogenotypen, EET 62, SCA 6 sowie ihre

4

sensorischen Beschreibungen. Die Kakaopulpa der CATIE-R1-, CATIE-R4- und CATIE-R6-

Genotypen sind bisher wenig bekannt und sollen auf die Aromaaktivität untersucht werden.

Zudem werden in dieser Arbeit andere volatile Verbindungen mit Hilfe von einem Flavor Score-

Konzept eingeschätzt. Die gerösteten Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET

103/399 werden zusätzlich zum Vergleich miteinbezogen. Die Entstehung bzw. die

Stoffwechselvorgänge der Substanzen werden in dieser Arbeit nicht behandelt.

4. Aufbau der Arbeit

Hierfür wird eine Schnellmethode aus Headspace-Festphasemikroextraktion-Gaschromato-

graphie-Massenspektrometrie und Olfaktometrie (HS-SPME-GC-MS/O) entwickelt. Die gaschro-

matographischen Untersuchungen (GC) sollen die Auftrennung der flüchtigen Bestandteile

erlauben und die einzelnen Aromastoffe unter Einsatz des menschlichen Geruchsinns bestimmt

(GCO-Technik) werden. Danach sollen diese Verbindungen mittels einer Massenspektrometrie

(MS) identifiziert werden. Der Versuchsplan ist in der Abbildung 1 dargestellt. Zu Beginn wird ein

Screening durchgeführt, in dem die relevanten Verbindungen in der Kakaopulpa mit Hilfe von HS-

SPME-GC-MS und GC-O erfasst werden. Parallel dazu soll die Untersuchungsmethode

angepasst werden, um eine optimale Ausrüstung zu gewährleisten. Zudem werden die

Markersubstanzen, die für die Kakaopulpa aromarelevanten Substanzen, ausgewählt. Danach

erfolgt die sensorische Schulung auf Geruch und Geschmack sowie die Sniffing-Schulung mittels

Gaschromatographie-Olfaktometrie. Gleichzeitig sollen die SPME Versuchsbedingungen

optimiert und validiert werden, sodass die untersuchten Substanzen bestmöglich identifiziert

werden können. Im nächsten Schritt soll unter Einsatz dieser Methode eine sensorische Profil-

prüfung des Geruchs und Geschmacks sowie eine Analyse der flüchtigen Verbindungen der

frischen Kakaopulpa und Kakaonips mit geschulten Panellisten mittels GC-O durchgeführt

werden. Zusätzlich soll die Konzentration der Markersubstanzen bestimmt werden. Anschließend

wird die Korrelation der beiden Daten statistisch ausgewertet. Je nach Verfügbarkeit sind die

Kakaoproben unterschiedlich analysiert. Die untersuchten Kakaoproben sind für die jeweiligen

Versuchsabschnitte in der Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1: Die untersuchten Kakaoproben in verschiedenen Versuchen

Versuchs-

abschnitte

CATIE-R1

(Pulpa)

CATIE-R4

(Pulpa)

CATIE-R6

(Pulpa)

SCA 6

(Pulpa)

EET 62

(Pulpa)

Arriba

Nacional

(Nips)

EET

103/399

(Nips)

Anzahl der

Panellisten n = 6 n = 6 n = 6 n = 8 - n = 7 n = 7

Sensorik X X X - - - -

GC-O X X X X - X X

Flavor Score X X X X - X X

Quantifizierung X X X X X X X

Produktverteilung X X X X - X X

5

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit (Eigene Darstellung)

6

5. Grundlagen

5.1 Kakao

5.1.1 Theobroma cacao L.

Der Kakaobaum Theobroma cacao L. zählt zu der Familien der Malvaceae (Malvengewächse),

die die größte wirtschaftliche Bedeutung für die Schokoladeherstellung hat (Pino et al., 2010). Die

Vielfalt der Art T. cacao L. kann abhängig vom Anbaugebiete in drei Gruppen klassifiziert werden,

nämlich in „Forastero“, „Criollo“ und ihre Kreuzmischung, „Trinitario“. Sie sind die

Hauptkakaosorten, die heutzutage weltweit angebaut werden (Bartley, 2005). Die Sorte „Criollo“

ist im Vergleich zu Forastero-Kakao weniger resistent gegenüber Umwelteinflüssen sowie

Schädlingen und erzielt niedrigere Erträge (Ziegleder, 1990, Kleinert, 1997). Aufgrund diesen

schlechten agronomischen Leistung und der Anfälligkeit für verschiedene Krankheiten wurden

viele neue Hybriden eingeführt. Forastero- und Criollo-Kakao sind die meist verbreitetsten

Kakaosorten, wobei nur Kakao aus Criollo und Trinitario aufgrund von besonderen aromatischen

Eigenschaften zu Flavor-Kakao zugeordnet werden (ICCO, 2013). Die Anbaugebiete befinden

sich in Venezuela, Trinidad, Ecuador (Arriba), Grenada, Java, Sri Lanka und Samoa (ggf.

Ziegleder, 1990). Neben dem Abbaugebiet haben der botanische Ursprung sowie die

Anbaubedingungen einen weiteren Einfluss auf die unterschiedliche Flavour-Zusammensetzung

des Kakaos. Criollo-Varietäten präsentieren sich durch eine milde, blumige und fruchtige Note

mit süßer Pulpa, während die Pulpa der Trinitario- und Forestero-Klone saurer schmecken

(Ziegelder, 1990; Eskes et al., 2007). Im Vergleich dazu zeigt der Konsum-Kakao einen stärkeren

Flavour auf (ggf. Afoakwa et al., 2008).

CATIE:

Die Genotyp CATIE gehören zu den besonders krankheitstoleranten Kakaosorten, die am CATIE

Forschungsinstitut (Tropical Agricultural Research and Higher Education Center) im Rahmen

einer „The CATIE´s Cacao Improvement Program (CCIP)“ in Costa Rica entwickelt wurden. Durch

die Bedrohung des Kakaobaumes durch Krankheiten in Süd- und Mittelamerika wurde der

selektierte Klon optimiert. Die verwendete Kakaopulpa stammt von den Genotypen CATIE-R1,

CATIE-R4 und CATIE-6, welche sich in ihren morphologischen Eigenschaften wie Blätter,

Blumen, Fruchte und Samen unterscheiden lassen (Tabelle 2). Ihre Qualität bezüglich der

chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie der Aromaprofile bei unterschiedlichen

Röstungs-temperaturen wurde bereits untersucht (Jens, 2011). Allerdings sind die Flavor-

Eigenschaften dieser Klone bisher wenig bekannt (Phillips-Mora et al., 2013).

7

Tabelle 2: Morphologische Eigenschaften der CATIE-Genotypen

Charakterisierung CATIE-R1 CATIE-R4 CATIE-R6

Farbe der Frucht (reif)

(Phillips-Mora et al., 2013)

Orange mit gelben

Abschnitten

Gelb mit orangen und

eventuell mit roten Flecken

Gelb mit orangen und

eventuell mit roten Flecken

Samen

(Phillips-Mora et al., 2013)

Rechteck mit dunkel Lila

Farbe Oval

Unregelmäßige Form mit

leicht Lila Farbe

Pulpa

(Eigene Darstellung)

Schale

(Jens, 2011) Schwaches Aroma Kräftiges Aroma Schwaches Aroma

Abgeschnitten Fruchte mit

Pulpa

(Eigene Darstellung)

SCA 6:

Der SCA 6 – Genotyp (Scavina Klone 6) hat sehr kleine, tiefviolette Samen (Turnbull und Hadley,

2014). Im Vergleich zu anderen Genotypen enthalten die SCA 6-Samen mehr Flüssigkeit

(Bartley, 2005). Ihre Pulpa zeichnet sich durch einen süßen und fruchtigen Geschmack auc

(Eskes et al., 2007; Bartley, 2005). Ihr Rohkakao wurde von Bartley (2005) als blumig

charakterisiert. Die Studie von Kadow et al., 2013 erklärt diese Eigenschaften der SCA 6 Pulpa

durch Monoterpen, β-Myrcen, β-trans-Ocimen, β-cis-Ocimen und β-Linalool. Ihre Anbaugebiete

befinden sich beispielweise in Brasilien, Kamerun, Kolumbien, Costa Rica, Ecuador, Ghana,

Honduras, Indian, Indonesien, Malaysia, Mexiko (Turnbull und Hadley, 2014).

Abbildung 2: Darstellung der Kakaofrucht und Kakaosamen des Genotyps SCA 6 (Eigene Darstellung)

8

EET 62:

Der EET 62-Genotyp (Estation Experimental Tropical Pichilingue Klone 62) gehört zu den Fine-

Kakao-Varianten. Sie stammt aus der Mischung der Grundsorten Nacional und Trinitario aus

Ecuador. Ihre Pulpa ist durch süße und intensive Aromen wie blumig und fruchtig charakterisiert,

wodurch die Beschreibung ähnlich dem typischen Arriba-Flavor ist (Eskes et al., 2007). Die

sekundären Alkohole wie 2-Heptanol, 2-Heptanol acetat und Methylketone 2-Heptanon und 2-

Nonanon wurden von Kadow et al. (2013) als charakteristische Fine-Flavour-Komponenten in

EET 62-Kakao gekennzeichnet. Diese Kakaosorte ist in Brasilien, Kolumbien, Costa Rica,

Ecuador, Guatemala, Honduras und Peru verbreitet (Turnbull und Hadley, 2014).

Arriba Nacional und EET 103/399:

Der Genotyp Arriba Nacional (auch Nacional Kakao) gehört zu den Forastero-Kakao, die ihren

Ursprung in Ecuador besitzen. Ausnahmsweise ist Arriba Nacional zu den Edelkakaosorten

zugeordnet (ICCO, 2013). Er unterscheidet sich von anderen Kakaogenotypen durch einen

blumigen und würzigen Geruch (Luna et al, 2002; Counet et al., 2002; ggf. Afoakwa et al., 2008).

Die Kakaogenotypen EET 103 und EET 399 gehören zu der Arriba-Sorte aus Ecuador, Brasilen,

Costa Rica, Dominikanische Republik und so weiter (Turnbull und Hadley, 2014). Gemäß ihrer

Herkunft zählen sie ebenfalls zu den Edelkakaosorten. In der unveröffentlichten Daten von Kadow

zeigte, dass die beiden Kakaosorten durch einen blumigen Geruch beschrieben sind. Jedoch

enthält die Kakaomischung aus den Genotypen EET 103 und EET 399 weniger Monoterpene-

Substanzen als der Arriba Nacional-Kakao.

5.1.2 Beschreibung der Kakaofruchte

Abhängig von der Sorte und des Reifezustands haben die Früchte unterschiedliche Farben von

gelb, gelbrot oder rot bis rotbraun. Die Früchte sind ca. 15- 25 cm lang in ovaler Form, die

zwischen 25 bis 50 Samen pro Kakaofrucht enthalten können (Kleinert, 1997; Lima et al., 2011).

Jeder Kakaosamen setzt sich aus zwei Kotyledonen (Keimblättern oder Nips) und kleiner

Embryoachse zusammen, die alle in der Testa (Samenschale) und Pulpa (Fruchtfleisch)

eingeschlossen sind (Lima et al., 2011) (Abbildung 3). Die Kakaopulpa bestehen hauptsächlich

aus 12% Mono- und Disacchariden, 2% Zitronensäure und anderen organischen Säuren, Estern,

Aldehyden, Methylketonen, Sekundären Alkoholen sowie Terpenen, welche ungefähr 40% des

gesamten Frischgewichts ausmachen (Quijano und Pino, 2010; Lima et al., 2011).

Bedingt durch klimatische Bedingungen in den Anbauländern gibt es zwei Erntezeiten für Kakao

pro Jahr (Kleinert, 1997). Die Haupternte findet zwischen Oktober bis März statt, während die

9

Nebenernte von Mai bis August läuft (Durry und Schiffer, 2012). Meistens wird die Kakaofrucht

voll reif, aber nicht überreif geerntet. Zur Bearbeitung werden die Kakaosamen (auch

Kakaobohnen) zusammen mit der Pulpa fermentiert, getrocknet und geröstet.

Abbildung 3: Darstellung der Aufbau von Kakaosamen (Kleinert, 1997)

5.1.3 Kakaoaromen

Der Flavour oder das Aroma in der Frucht ist die Kombination zwischen Geruch und Geschmack.

Gemäß der Definition von Heymann et al. (1993) ist ein Flavour oder Aroma „die biologische

Reaktion auf chemische Verbindung mit den Sinnen, die vom Gehirn durch menschliche

Erfahrungen interpretiert sind“ (ggf. Hui et al., 2010). Die Aromen in Kakaobohnen setzen sich

aus volatilen und nicht volatilen Komponenten zusammen. Die nicht volatilen Komponenten sind,

wie bekannt ist, durch Polyphenol, Methylxanthin und organische Säure charakterisiert, die

während der Fermentation und Röstungsprozess entstehen (Stark et al., 2006 aus Lima et al.,

2011). Dagegen sind volatile Komponenten vielfältiger. Sie sind wenig bekannt und stammen

vermutlich aus frischen Kakaosamen und anderen Substanzen, die während und nach dem

Nachbehandlungsprozess verloren gehen (Nijssen et al, 1996; Lima et al., 2011). Die flüchtigen

Substanzen sind für die Charakterisierung der Fruchtaromen von Bedeutung. Sie bestehen aus

vielen verschiedenen chemische Komponenten, die Konzentrationsschwankungen zwischen 102

und 10-6 ppm haben. Abhängig von ihrer Konzentration und den Geruchsschwellenwerten sind

sie für menschliche Nasen wahrnehmbar und haben Einfluss auf die Zusammensetzung der

Kakaoaromen (Hui et al., 2010). Aus diesem Grund ist die Bestimmung der flüchtigen

Komponenten relativ schwierig.

10

5.2 Festphasen Mikroextraktion-Gaschromatographie-

Massenspektrometrie (SPME-GC-MS)

Festphasen Mikroextraktion (Solidphase Microextraction - SPME) ist eine Probennahme-

Technik, welche im Jahr 1990 von Pawliszyn aufgrund des Bedarfs einer schnellen und

lösemittelfreien Probenvorbereitung entwickelt wurde (Yang und Peppard, 1994). Die Analyten in

der Probe werden direkt auf eine Faser extrahiert, die an der Außenseite mit einer geeigneten

stationären Phase beschichtet ist. Häufig wird die SPME-Methode in Kombination mit

Gaschromatographie (GC), GC-Massenspektrometrie (GC-MS), Hochleistungs-Flüssigkeits-

Chromatographie (HPLC) oder LC-MS verwendet (Kataoka et al., 2000). Die Stoffextraktion kann

mit Hilfe von verschiedenen Verfahren erfolgen. Die Headspace (HS)- Methode, die

Simultaneous Distillation-Extraction (SDE) – Methode und die Supercritical Fluid-Extraction (SFE)

- Methode werden beispielweise oft für die Aroma-Analyse bei Lebensmitteln eingesetzt (Hui et

al., 2010). In dieser Arbeit wird eine direkte Probenahme durch den Kopfraum, Headspace (HS)

verwendet, indem die Probe aus der Matrix des im Kopfraum erzeugten Dampfs extrahiert wird.

Diese Technik ist bereits in der Analyse von mehreren Kakaoproben benutzt worden (Counet et

al., 2002 und 2004; Pini et al., 2004; Humston et al., 2009; Quijano und Pino, 2009). Die Abbildung

4 stellt schematisch das Prinzip der SPME dar: Eine beschichtete Faser wird in einer Nadel durch

ein Septum in ein Probengefäß gestochen und nimmt die im Kopfraum befindlichen Stoffe je nach

Affinität zum Beschichtungsmaterial auf. Dabei wird ein Gleichgewicht zwischen Faser und

Kopfraum eingestellt, wodurch die aufgenommene Analyten-Menge von dessen Verteilungsko-

effizienten zwischen Probenmatrix und Faserbeschichtung abhängig ist (Rouseff et al., 2001).

Diese Probe wird in einem weiteren Schritt in den Injektor eines Gaschromatographen eingeführt.

Abbildung 4: Schematische Darstellung der Probennahme aus dem Kopfraum einer Probe (Rouseff et al., 2001)

11

Mit Hilfe der Gaschromatographie (GC) werden die einzelnen Komponenten nach ihren

Retentionszeiten getrennt, indem die Trennung auf unterschiedlichen Verteilungskonstanten der

verschiedenen Substanzen zwischen den Phasen beruht. Durch die Temperaturerhöhung

desorbieren die Analyten von der Faser und sie werden durch ein geeignetes Trägergas in die

Trennsäule transportiert. Die Trennsäule befindet sich in einem Ofen, die mit einem Detektor

verbunden ist. Durch die kontrollierte Temperierung trennen sich die Komponenten je nach ihren

Siedetemperaturen auf und werden mit einem geeigneten Detektor analysiert, in diesem Fall ein

Massenspektrometer (MS) (Abbildung 5). Die Auftragung eines Detektorsignals (y-Achse) wird in

der Chromatographie gegen die Trennzeit (x-Achse) aufgetragen, zu der die Stoffe von der Säule

eluiert sind. Diese wird Chromatogramm genannt. Die Identifizierung der Substanzen kann dabei

durch einen Vergleich der Moleküle mit der Referenzsubstanzen in der Datenbank erfolgen

(qualitative Information). Die Konzentration der Substanz lässt sich dagegen durch die Ableitung

der Signalintensität (Peakfläche) proportional zur Konzentration des bekannten Analyten

bestimmen (quantitative Information) (Matissek et al., 2010; Kolb, 2011; Otto et al., 2011; Gross

und Beifuss, 2013).

Abbildung 5: Schematische Darstellung eines Gaschromatographen (Otto et al., 2011)

5.3 Gaschromatographie-Olfaktometrie

Die Methode der Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) wird zunehmend zur Analyse der

Verbindungen zwischen chemischen Komponenten und der sensorischen Beschreibung

eingesetzt (Ruht und O’Connor, 2011). Während bei der Sensorik der Gesamteindruck eines

Lebensmittels untersucht wird, beschäftigt sich das „Sniffing“ am GC-O nur mit einzelnen

Verbindungen der flüchtigen Aromastoffe. Hierbei handelt es sich um die Verbindung einer

gaschromatographischen Trennung und einer Detektion der volatilen Bestandteile durch die

menschliche Nase (Delahunty et al., 2006). Die einzelnen Aromakomponenten werden über

einen Sniffing-Port mit einem geschulten Sniffing-Panel abgerochen. Dabei erfolgt das Einatmen

durch die Nase und das Ausatmen durch den Mund, damit der Geruch von den Panellisten über

einen olfaktrometrische Rezeptor bewertet werden kann (Abbildung 6.b). Gleichzeitig wird ein

anderer Teil der Substanz mittels einer Massenspektrometrie (MS) identifiziert.

12

Somit kann die sensorische Relevanz der geruchsaktiven Verbindung ermittelt werden (Chamber

und Koppel, 2013; d' Acampora Zellner et al., 2008). Delahunty et al. (2006) unterteilen diese

Techniken in detection frequenzy, dilution to theshold und direct intensity. Die Abbildung 6.a stellt

ein Aufbau eines Gaschromatographen mit Sniffing-Port dar.

a. b.

Abbildung 6: Schematische Darstellung eines Gaschromatographen mit Sniffing-Port (a.) (resources.schoolscience.co.uk, o.J.) und Atmungswege zur olfaktometrischen Rezeptur (b.) (Small und Prescott, 2005)

13

6. Material und Geräte

6.1 Kakaoproben

Kakaogenotypen Lieferanten/Herkunft Erntezeit bzw. Lieferungszeit

Anzahl

Unbekannt

Firma Faby Fruchtgroßhandel GmbH &Co. KG, Deutschland

November, 2013 27 frische Früchte

EET 62 CATIE, Costa Rica Mai, 2013 30 Vials, je 5 g

SCA 6 CATIE, Costa Rica März, 2014 8 frische Fruchte

CATIE-R1

CATIE, Costa Rica Dezember, 2013 Je 10 frische Früchte

CATIE-R4

CATIE-R6

Arriba Nacional August Stock KG, Deutschland

April, 2014 Je 30 g geröstete Nips

EET 103/399

6.2 Substanzen

Die Substanzen 2-Pentanol acetat, 2-Heptanol acetat und 2-Hexanol acetat werden frisch vor

der Analyse hergestellt. Dabei wird 1mL des Standards mit 1 mL Essigsäure gemischt. Zur

Stabilisierung wird 500 µL Schwefelsäure dazugegeben.

Substanznamen CAS. Nr. Angaben

2-Pentanon 107-87-9 Sigma-Aldrich

2-Pentanol 6032-29-7 Merck

2-Heptanon 110-43-0 Merck

2-Heptanol 543-49-7 Merck

2-Hexanol 626-93-7 98%, TH. Geyer

β-Myrcen 123-35-3 Sigma Aldrich

β-Ocimen 13877-91-3 ≥90%, Sigma-Aldrich

2-Nonanon 821-55-6 Merck

β-Linalool 78-70-6 Roth

2-Nonanol 628-99-9 Merck

Butanon /methylethyl ketone

78-93-3 TH. Geyer

1,3,6-Heptatriene, 5-methyl- 925-52-0 Sigma Aldrich

Benzaldehyde 100-52-7 Chlorfrei, Sigma Aldrich

2-Butanol 78-92-2 Standard für das GC, TH Geyer

Essigsäureethylester / ethyl acetate

78-92-2 99,8%, Sigma Aldrich

Propylenglykol/ 1,2-Propanediol 57-55-6 ≥99.5%, FCC, Sigma Aldrich

14

6.3 Geräte und Materialen

Geräte Angaben

Autosampler CONCEPT, PAS Technologies

Detektor “5975C VL MSD“, Agilent Technologie

GC-O Hewlett Packard HP 6890, Agilent, Waldbronn, Deutschland

GC-Säule HP-5-MS, Typ: 19091J-433, 30 m x 0.25 mm x 0.25 mm, Agilent, Waldbronn, Deutschland

Massenspektrometer Hewlett Packard HP 5973, Agilent, Waldbronn, Deutschland

Riechsteifen Silesia Gerhard Hanke GmbH & Co. KG

SPME-Faser PDMS/DVB, Stableflex 23 Ga, Mantel: 50/30 μm, Länge: 1 cm, Supelco, Sigma–Aldrich, Taufkirchen, Deutschland

Vial 20 mL

Septum PTFE/Silikon, Supelco, Sigma–Aldrich, Taufkirchen, Deutschland

Sniff-Port JAS - joint analytical systems, Moers, Germany

Software GC-O & MS HP ChemStation Software, Version A.03.00

Dichtscheiben LLG-Dichtscheiben N20, PTEF-blau/Gummi grau, 1,3 mm, Th. Geyer

Die Schulung sowie die weitere sensorische Verkostung in dieser Arbeit erfolgt unter

standardisierten Bedingungen, die nach der Mindestanforderung der DIN EN ISO 8589:2010-06

gestaltet ist (Abbildung 8).

Abbildung 7: Standardisierte Kabinen zur sensorischen Prüfung (Eigene Darstellung)

15

7. Methoden

7.1 Probenvorbereitung

Die frischen Kakaofrüchte werden direkt aufgeschnitten. Die Proben für die sensorischen

Untersuchungen sind in einem kleinen Glasgefäß mit Deckel dicht verschlossen. Um möglichst

die volatilen Aromaverbindungen zu erhalten, werden sie bei -70°C gelagert Im Unterschied dazu

wird von den Kakaosamen nur das Fruchtfleischt (Pulpa) entnommen und als Probenaterial für

analytische Versuche verwendet. Von der Pulpa werden ca. 5 g in ein Gals-Vails abgewogen und

danach mittels magnetischer Verschlusskappe und Septum versiegelt. Die Lagerung der Probe

erfolgt ebenfalls bei -70°C. Die Kakaonips werden vor der Untersuchung mit einem Mörser grob

zerkleinert und davon 2 g in ein Vails überführt und versiegelt.

7.2 Analytische Methode

7.2.1 HS-SPME-GC-MS

Headspace-Festphasen-Mikroextraktion-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (HS-

SPME-GC-MS) und Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) dienen als analytische Verfah-

ren in diesem Projekt. Zunächst erfolgt die Anpassung der Analysemethode von Kadow et al.

(2013) und der bestehende Methode in der Hochschule für angewandte Wissenschaft Hamburg.

Die Bedingungen sind in der Tabele 3 zusammengefasst.

Abbildung 8: Übersicht eines Chromatogramm-Gerätes (Eigene Darstellung)

16

Tabelle 3: Anpassung der HS-SPME-GC-MS/O Kondition zwischen Universität Hamburg und HAW Hamburg (noch nicht optimiert)

Eigenschaften Uni Hamburg (Kadow et al., 2013) HAW Hamburg

SPME-Fasertype PDMS/DVB:

geeignet für Polar Analyse (Supelco)

DVB/CAR/PDMS:

ideal für breite Polaritäten, insbesondere C3-C20 Bereich (Supelco)

GC-Anlage Agilent Technologies (6890N, Canada)

Agilent Technologies (HP 6890 Network GC System)

Trennsäule

A J&W DB-Wax:

Polar mit 0,25 µm Polyethylenglykol Beschichtung, 30m, 250 µm Durchmesser, Temp. Range von 20 bis 250/260℃

HP-5-MS:

Unpolar mit 0,25 µm 5% Phenyl, 95% dimethylpolysiloxane, Beschichtung, 30 m, 250 µm Durchmesser, Temp. Range von 60 bis 325/350

Vial 20 mL Glas 20 mL Glas

Proben-material 5 g 2,5 g

Equilibrie-rung 35℃, 30 min, Wasserbad 35℃, 30 min, Heizblock

Extraktion Headspace, 15 min Headspace, 20 min

Injektor Manuell, splitless

automatisch über Autosamler (CONCEPT, PAS Technologies), spiltless, 270℃

Desorption 270 ℃, 5 min

Trägergas Helium, 1mL/min Wasserstoff, 3,5 mL/min (mit Sniffport)

Temperatur-programm

40℃ 3 min

100℃ 3℃/min

150℃ 10℃/min

240℃ 15℃/min 5 min Gesamtzeit: 40.5 min

40 3 min

100 3℃/min

150 10℃/min

240 15℃/min 5 min

300 40℃/min Gesamtzeit: 40.5 min

Massenspek-trometer

5975C inert XL MSD (Agilent Technologies)

5975C VL MSD (Agilent Technologies)

MS (EI-mode) 70 eV 70 eV

Software (Auswertung)

Wiley W9N08 HP ChemStation Software (V.A.03.00)

Olfaktometrie (GCO)

ohne

Sniff-Port (JAS - joint analytical systems, Moers, Germany), Verhältnis 3:1, Befeuchtet mit Stickstoffgas

17

GC-Bedingungen

Im weiteren Verlauf dieses Versuches wird SPME-Fasern Material PDMS/DVB, eingesetzt

(Humston et al., 2009; Quijano et al., 2009). Zur Analyse der Proben wird eine GC-Anlage mit

HP-5 Säule (Länge 30 m, Durchmesser 25 mm, Beschichtungsdicke 25 μm), gekoppelt mit dem

Detektor zur Massenspektrumsanalyse eingesetzt, die automatisch über Autosampler gesteuert

wird. Zur Auswertung der GC-MS wird die HP ChemStation Software, Version A.03.00 verwendet.

HS-SPME Bedingungen:

Vor der Probennahme aus dem Kopfraum werden die Vials für 40 min. bei 35°C equilibriert, im

Anschluss wird ca. 20 Minuten aus dem Kopfraum der Proben mittel der PDMS/DVB Faser

extrahiert. Im Injektor erfolgt die Desorption bei 270°C für 5 min. Diese Bedingungen sind mittels

Design of Experiment (DoE) (Design Expert - Version 8.0), beschrieben in Abschnitt 7.2.4 ermittelt

worden.

MS-Bedingungen:

Die Detektion der Massenspektren erfolgt im electron impact (EI) mode mit 70 eV

Ionisationsenergie und vollem Scanbereich (35-350 Masse zu Ladungsverhältnis, m/z). Die

Ionenquellentemperatur beträgt 230°C. Die Aufzeichnung der Signale erfolgt über die HP

ChemStation Software.

Temperaturprogramm für GC:

Die Injektionstemperatur beträgt 270°C. Die Ofentemperatur startet mit 40°C und wird für 3

Minuten gehalten, danach erfolgt die Temperaturerhöhung von 3°C/min bis die Temperatur von

56°C erreicht wird. Diese erste Zieltemperatur wird noch weitere 4 Minuten gehalten. Dann erfolgt

erneut eine Erhöhung um 3°C/min auf 80°C und 15°C/min auf 120°C. Im weiteren Verlauf wird

die Temperatur um 40°C/min bis 200°C sowie um 18°C/min bis 260°C erhöht. Anschließend soll

die Temperatur um 30°C/min bis 300°C erhöht werden (Abbildung 9). Der gesamte Zeitverlauf

liegt bei knapp 30 min. Als Trägergas dient Wasserstoff mit einer Fließgeschwindigkeit von 3,5

ml/min.

18

Abbildung 9: Temperaturverlauf des Ofens in dem Gaschromatographen

7.2.2 GC-O

Das von der Trennsäule austretende Eluat wird im Verhältnis 3 zu 1 zum Sniff-Port geleitet. Dazu

strömt ein mit Wasser befeuchtetes Stickstoffgas, das vor Austrocknung der Nase schützen soll.

Der Sniff erfolgt durch das Einatmen durch die Nase, während die Ausatmung dagegen durch

den Mund erfolgt. Deshalb ist es erforderlich, mindestens eine halbe Stunde vor und während der

Messung keine stark gewürzten Speisen, Kaffee oder andere starke Getränke zu sich zu nehmen.

Das Auftragen von stark riechenden Kosmetika ist ebenfalls zu vermeiden, weil die Riechleistung

dadurch beeinträchtigt werden kann. Außerdem ist zu beachten, dass pro Prüfer nicht länger als

10 min pro Lauf sniffen soll.

Ein Vergleich mit Referenzproben sowie mit verschiedener Konzentration ist hier nicht möglich.

Somit muss die Bewertung durch eine ausgeprägte Erinnerungsfähigkeit unverzüglich erfolgen,

welche durch Intensitätstraining und Attributstraining (Abschnitt 7.3.3) gewährleistet werden

kann. Im Anschluss soll die Relevanz von geruchsaktiven Verbindungen mit Hilfe von

olfaktometrischer Wahrnehmung eingeschätzt werden.

7.2.2.1 Detection frequency und Intensitätsbewertung

Detection frequency gehört neben Dilution to threshold und Direct intensity zu GC-O Techniken,

die die Häufigkeit der Wahrnehmung ermittelt (Delahunty et al., 2006). Dabei sniffen alle Prüfer

dasselbe Extrakt und geben durch Verschiebung der Regler ein Signal, wenn sie ein Aroma am

Sniff-Port wahrnehmen können (Abbildung 11). Darüber hinaus kann die Dauer des Geruchs

bestimmt werden, in dem die Prüfer den Regler solange verschieben halten bis die Gerüche nicht

mehr wahrnehmbar sind.

19

Zur Auswertung des Signals wird die Häufigkeit des Geruchseindrucks zur selben Retentionszeit

gezählt und diese als Detecton Frequency (DF) - Werte gekennzeichnet. In diesem Versuch wird

mindestens 40% der gesamten Panellisten als Noise Level (Schwellenwert) festgelegt. Das heißt

mindestens zwei von sechs Panellisten müssen zeitgleich eine Wahrnehmung haben, sodass

diese Bestimmung als bedeutungsvoll betrachtet werden kann.

Abbildung 10: Sniff-Port und Regler zur Eingabe des Signals am GC-O (Eigene Darstellung)

Diese GC-O Methode fordert keine Schulung von einem Panel und keine Mindestanzahl der

Messwiederholung am Gaschromatographen, da sie bereits bei geringer Anzahl an Messungen

mit ungeschulten Prüfern reproduzierbare Ergebnisse aufweist. Jedoch hat sie den Nachteil, dass

die tatsächliche Geruchsintensität nicht ermittelt werden kann (Delahunty et al., 2006). Daher wird

zusätzlich eine 5-Punkte-Intensitätsskala verwendet (Tabelle 4), über die später die

Geruchintensität (Flavor Intensity; FI) ermittelt wird. Das beutet, wenn ein Prüfer eine aromaaktive

Verbindung erkennt, soll er den Regler je nach Dauer des Geruchs schieben und parallel die

Intensität nach 5-Punkte-Skala bewerten sowie die wahrgenommenen Gerüche beschreiben.

Dieser Vorgang soll parallel erfolgen, was nur durch regelmäßige Schulung erzielt werden kann.

Tabelle 4: Intensitätsskala (Szymanski, 2012)

Skalapunkt 1 2 3 4 5

Intensität schwach etwas mittel ziemlich sehr

Wahrnehmung schwer klar eindeutig

20

7.2.2.2 Flavor Score - Konzept

Das Vorhandensein von Verbindungen geben allein keine Information über deren Aromarelevanz

aus. Somit wurde einen Flavor Score (FS) – Modell von Petersen et al. (2013) zur Einschätzung

der Relevanz von geruchsaktiven Verbindungen in Lebensmittel entwickelt- Dabei wird sowohl

die Häufigkeit des Geruchseindrucks (DF) als auch die Geruchsintensität (FI) mitberücksichtigt:

Flavor Score FSi = DFi * FIi

Haben zwei Substanzen annähernd die gleiche Retentionszeit, können sie auf dem

Chromatogramm nur teilweise oder schwer voneinander getrennt werden. Die Anwendung des

Flavor Score-Konzeptes soll darüber hinaus zur Absicherung bzw. Sortierung der aromaaktiven

Verbindungen unterstützen.

7.2.3 Auswahl der Markersubstanzen

Ziele dieses Versuchs ist es, die volatilen Komponenten zu finden, die möglichst relevant für die

Ausprägung des Feinaromas in Kakaopulpa sind. Darüber hinaus sollen sie als Markersub-

stanzen zur Optimierung der SPME-Parameter (Abschnitt 7.2.4) dienen.

Dieser Vorversuch erfolgt mit Hilfe der HS-SPME-GC-MS/O-Methode, die für die HAW Hamburg

in der Tabelle 3 beschrieben ist. Zur Untersuchung wird die Kakaopulpa der Genotypen EET 62

und SCA 6 eingesetzt. Die Teilnehmer der GC-O sind teilweise geschulte Prüfer, die bereits

Erfahrungen mit Sniffing haben (n = 8).

Folgende Kriterien sind für die Auswahl der Markersubstanzen festgelegt:

Die Substanzen sind anhand der eingesetzten Methode detektierbar und identifizierbar.

Die Substanzen sind sowohl in der Kakaopulpa der Genotypen EET 62 als auch der

Genotypen SCA 6 vorhanden.

Die Substanzen sind vergleichbar mit den Ergebnissen von Kadow et al, 2013.

Mehr als die Hälfte der Panellisten (n ≥ 4) können die Substanzen am GC-O

wahrnehmen.

Die Standardsubstanzen sind verfügbar.

Die Standardsubstanzen sollen keine akute toxikologische Gefahr für den Menschen

darstellen.

21

7.2.4 Methodenoptimierung mittels Box Behnken Design

Viele Faktoren spielen eine wichtige Rolle bei der Identifizierung der Substanzen. Insbesondere

ist die SPME-Methode relativ stark von den Experimentbedingungen abhängig. Sogar kleine

Änderungen in den Bedingungen können die Sensitivität sowie die Reproduzierbarkeit der

Ergebnisse beeinflussen (Yang und Peppard, 1994). Mögliche Einflussgrößen sind Fasertyp,

Probenvolumen, Temperatur und Extraktionszeit, Extraktionsmodus und Desorption der Fasern

(Wardencki et al., 2004). Da in der Regel nicht alle denkbaren Faktoren untersucht werden

können, beschränkt man sich auf die Auswahl der wichtigsten und versucht, die verbleibende

Faktoren konstant zu halten.

In diesem Versuch sind drei Parameter, nämlich Füllmenge, Equilibrierzeit und Extraktionszeit zu

optimieren. Ein mathematisches Modell wird eingesetzt, um den Einfluss verschiedener

Parameter bei möglichst minimalem experimentellem Aufwand zu überprüfen. Dafür ist ein

computerunterstützter Versuchsplan, Box-Behnken-Design (Design Expert 8.0) gut geeignet. Es

handelt sich hierbei um dreistufige Versuchspläne bzw. Response Surface Design, bei denen mit

wenigstens drei Faktorstufen experimentiert wird (Otto, 1997).

Das Box-Behnken-Design ist ein quadratisches Design, das durch die Reduktion von den

vollfaktorielle 3n-Plännen abgeleitet ist (Nist, o.J.). Für jeden Faktor sind drei Stufen zu

untersuchen. Die zu untersuchenden Kombinationen liegen grundsätzlich in gleichem Abstand

vom Zentrum entfern und befinden sich wie in der Abbildung 12 als Versuchspunkte im

Mittelpunkt der Seiten sowie in der Mitte des Prozessraums. Jedoch hat dieser Versuchsplan eine

begrenzte Fähigkeit zur orthogonalen Darstellung und beibehaltet somit keine Versuchspunkte

an den Eckpunkten des Würfels. Um die Orthogonalität zu gewährleisten, ist eine zusätzliche

Dreifachmessung im Zentrum notwendig (Otto, 1997).

Abbildung 11: Graphische Darstellung des Box-Behnken-Plans für drei Faktoren (x1, x2,x3) mit den drei kodierten Faktorstufen (-1, 0, 1) (Otto, 1997).

22

Die Kanten des Würfels stellen die drei Einflussgrößen (Faktoren) auf die betrachtete Zielgroße

dar. Die Eckpunkte und der Mittelpunkt des Würfels zeigen die mit -1, 0, 1 kodierten Stufen der

jeweiligen Einflussgröße. Hierbei entspricht die -1 dem kleinsten, die 0 dem mittleren und die 1

dem größten Wert der Einflussgrößen (Schlegelmilch, 2008).

Die zu untersuchenden Bereiche sind folgendermaßen festgelegt:

Equilibrierungszeit: 20 – 40 min

Extraktionszeit: 15 – 25 min

Füllmenge: 2– 5 g

Nach Box-Behnken-Design (Design Expert 8.0) ergeben sich insgesamt 17 Versuchsreihen. Der

detaillierte Versuchsplan ist im Anhang 1 aufgelistet. Die Durchführung erfolgt mit Kakaopulpa

des Genotyps EET 62 in Doppeltbestimmung bei einer Extraktionstemperatur von 35ºC. Zur

Auswertung wird die Antwort der Zielgroße, nämlich der Mittelwert der Peakfläche ausgewertet

und grafisch dargestellt (Otto, 1997).

7.2.5 Dotierung der Substanzen

Ziel dieser Dotierung ist die Absicherung der Substanzen durch Zugabe von bekannten

Standardsubstanzen. Die dotierten Lösungen sind so herzustellen, dass sie eine höhere

Konzentration als in den Referenzproben haben. Sind die Substanzen in den Proben vorhanden,

ist eine Erhöhung der Peakfläche zu erkennen. Zur Verdünnung der Standardsubstanzen wird

Methanol eingesetzt. Die Dotierlösung ist eine Mischung aus 13 Standardsubstanzen mit

folgenden Konzentrationen:

Tabelle 5: Konzentration der Dotierlösung für Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

Substanzen Konzentration (µg/µL)

2-Pentanon 2

2-Pentanol 0,2

2-Pentanol acetat 10

2-Heptanon 0,2

2-Heptanol 0,25

2-Hexanol acetat 5

β-Myrcen 0,25

β-Ocimen 5

2-Heptanol acetat 8

2-Nonanon 0,3

β-Linalool 30

2-Nonanol 0,25

23

100 µL der Substanzmischung wird jeweils zu 5 g Kakaopulpa der Genotypen EET 62 und SCA

6 dotiert. Anschließend wird diese mit Hilfe des HS-SPME-GC-MS untersucht. Zur Auswertung

wird gegen die Referenzproben derselben Kakaofrucht verglichen.

7.2.6 Auswahl der internen Standards

Ein interner Standard ist eine Probe ähnlicher Verbindung, die zur quantitativen Analyse der

relevanten Substanzen eingesetzt wird. Sie soll den physikalischen und chemischen

Eigenschaften der Proben sehr ähnlich sein, jedoch nicht identisch. Außerdem soll sie nicht in

der Referenzprobe vorhanden sein, damit das nicht zur Änderung der Konzentration der Analyt

und Referenzstandard führt. Es ist ebenfalls wichtig, dass der interne Standard nicht die gleiche

Retentionszeit wie die Proben hat. Das weiteren wird auf die Verfügbarkeit des internen

Standards geachtet. Wenn möglich, soll er höchste Reinheit haben. (Gross und Beifuss, 2013;

Wieling, 2002; Kolb, 2011).

Die zu quantifizierenden Substanzen sind nach ihren chemischen Eigenschaften in fünf Gruppen

eingeteilt: Ketone, Monoterpene, alkoholische Terpene und Ester. Für die jeweilige Gruppe ist ein

interner Standard nach oben beschriebenen Kriterien auszuwählen. Die Substanzen der fünf

Gruppen sowie der ausgewählte interne Standard sind in den Tabellen 6 bis 10 zusammengefasst

und zur Kontrolle wird zu jeweiligen Gruppen der Referenzstandard zu pipettiert. Die pipettierten

Konzentrationen sind in Anhang 2 zu finden.

Tabelle 6: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Ketone

Substanz-namen

Standardsubstanzen Interne

Standard

2-Pentanon 2-Heptanon 2-Nonanon 2-Butanon

Chemische Formel

C5H10O C7H14O C9H18O C4H8O

Chemische Struktur1

Masse 43, 86, 41, 58,

71, 39, 27, 42, 44, 15

43, 58, 71, 41,

27, 59, 29, 39, 42, 55

43, 58, 41, 57, 71, 59,

27, 29, 39, 42

43, 72, 29, 27,

57, 15, 28, 42, 44, 39

1pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, Fett gedrückte Masse sind charakteristisch zur Ionen Extraktion

24

Tabelle 7: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Monoterpene

Substanz-namen

Standardsubstanzen Interne Standard

β-Myrcen β-trans-Ocimen β-cis-Ocimen 1,3,6-Heptatriene,

5-methyl

Chemische Formel

C10H16 C10H16 C10H16 C8H12

Chemische Struktur1

Masse 41, 93, 69, 39, 79,

69, 91, 27, 77, 68

93, 91, 92, 79, 77,

41, 39, 53, 105, 80

93, 91, 79, 80,

77, 41, 92, 39, 53, 105

93, 77, 91, 79, 39,

41, 80, 27, 53, 55

1pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, Fett gedrückte Masse sind charakteristisch zur Ionen Extraktion

Tabelle 8: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe alkoholischen Terpene

Substanz-namen

Standardsubstanzen Interne Standard

β-Linalool Benzaldehyde2

Chemische Formel

C10H18O C7H6O

Chemische Struktur1

Masse 71, 93, 55, 43, 41, 69, 80,

121, 67, 39

77, 106, 105, 51, 50, 78,

52, 74, 107, 39

1pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, 2Ziegleder, 1990; Fett gedrückte Masse sind charakteristisch zur Ionen Extraktion

Tabelle 9: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Alkohol

Substanz-namen


Standard

2-Pentanol 2-Heptanol 2-Nonanol 2-Butanol

Chemische Formel

C5H12O C7H16O C9H20O C4H10O

Chemische Struktur1

Masse 45, 55, 43, 27, 29, 44, 39, 41,

73, 42

45, 55, 41, 43, 44, 83, 29, 39, 27, 56

45, 69, 41, 55, 43, 56, 57,

70, 29, 44

56, 31, 41, 43,

27, 42, 29, 55, 39, 28

1 pubchem.ncbi.nlm.nih.gov; Fett gedrückte Masse sind charakteristisch zur Ionen Extraktion

25

Tabelle 10: Ausgewählte interne Standards für Substanzen der Gruppe Ester

Substanz-namen


Standard

2-Pentanol acetat

2-Hexanol acetat 2-Heptanol acetat Essigsäure-

ethylester/Ethylacetat

Chemische Formel

C7H14O2 C8H16O2 C9H18O2 C4H8O2

Chemische Struktur1

Masse

43, 87, 70, 55, 42, 41,

27, 39, 29, 15

43, 41, 42, 27, 29 55, 56, 87, 84, 39

43, 41, 56, 55, 87, 29, 27,

57, 98, 69

43, 61, 45, 29, 70, 88, 27, 15,

73, 42

1 pubchem.ncbi.nlm.nih.gov; Fett gedrückte Masse sind charakteristisch zur Ionen Extraktion

Zusätzlich werden diese fünf internen Standards mit folgenden Konzentrationen zu der

Kakaopulpa von unbekannten Genotypen als Kontroller pipettiert.

Tabelle 11: Konzentration der internen Standards für Kakaopulpa mit unbekanntem Genotyp

Interne Standard Konzentration (µg/µL)

2-Butanon 30,18

2-Butanol 44,13

Etyl acetat 39,74

1,3,6-Heptatrien, 5-methyl- 7,07

Benzaldehyd 23,12

26

7.2.7 Quantitative Bestimmung mittels eines internen Standards

Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit der Standardsubstanzen wird anschließend nur der

Konzentrationsgehalt der 13 Markersubstanzen quantifiziert. Für jede Komponente müssen die

Kalibrierfunktionen hergestellt werden. Ziel der Kalibrierung ist es, einen Zusammenhang

zwischen dem Detektorsignal (Peakfläche) und der Konzentration eines bekannten Stoffes,

herzustellen, die anschließend die Bestimmung der unbekannten Konzentrationen in den Proben

ermöglicht. Ein interner Standard aus Standardlösungen wird hier eingesetzt, da innerhalb der

Kakaopulpa desselben Genotyps hohe Schwankungen entstehen. Es handelt sich hierbei um

eine zusätzliche Zugabe einer probenfremden Komponente, interner Standard, in definierter

Konzentration. Durch den Vergleich der Peakfläche des Probenpeaks zu einem internen

Standardpeak soll als relative Bezugsgröße soll die Berechnung der Konzentration ermöglichen.

Ändert sich die Konzentration des internen Standards, wird angenommen, dass sich die

Konzentration der Analyten ähnlich verhalten (Abbildung 13) (Otto, 2011; Kolb, 2011).

Abbildung 12: Verhältnis der internen Standards in der Probenanalyse und der Kalibrierung (Kolb, 2011)

Zu Beginn werden eine Mischung der internen Standards und eine Standardlösung verschiedener

Konzentrationen (13 Substanzen) hergestellt (Tabelle 12). Jeweils 50 µL der internen

Standardmischung werden zu 100 µL jeder Konzentration der Standardsubstanzmischung

hinzugefügt und jeweils in Dreifachbestimmung mittels HS-SPME-GC-MS analysiert. Danach

wird das Verhältnis zwischen Peakarea des internen Standards und der Standradlösung

berechnet und gegen das dazugehörige Konzentrationsverhältnis aufgetragen (Abbildung 14).

Mit Hilfe einer linearen Regression lassen sich die Kalibrierfunktion sowie das Bestimmtheitsmaß

(r2) für die jeweilige Substanz ermitteln. Dazu wird der Ausreißer mittels Residualplot und

Ausreißer Test nach Grub geprüft und eliminiert. Beim Integrieren der Peakfläche soll

sichergestellt werden, dass Peakbeginn und Peakende richtig bestimmt werden. Zusätzlich kann

das Selektieren durch Ionenextraktion unterstützt werden.

27

Tabelle 12: Konzentration der Standardlösung und der internen Standards (IS) zur Erstellung der Kalibriergerade

Substanzen Hergestellte Konzentration (µg/µL)

2-Pentanon 0,02; 0,50; 1,00; 2,00

2-Pentanol 0,02; 0,10; 0,15; 0,20

2-Pentanol acetat 0,05; 0,50; 5,00; 10,00; 20,00

2-Heptanon 0,02; 0,10; 0,15; 0,20; 2,00

2-Heptanol 0,05; 0,10; 0,15; 0,25; 1,00

2-Hexanol acetat 0,10; 0,50; 1,00; 3,00; 5,00; 15,00

β-Myrcen 0,10; 0,15; 0,20; 0,25

β-trans-Ocimen 0,01; 0,10; 0,15; 0,25

2-Heptanol acetat 0,10; 1,00; 5,00; 8;00; 20,00

β-cis-Ocimen 0,15; 0,35; 1,5; 2,50; 3,50

2-Nonanon 0,01; 0,03; 0,15; 0,30; 2,00

β-Linalool 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 15,00; 20,00; 25,00;

30,00; 40,00

2-Nonanol (1): 0,05; 0,10; 0,15; 0,25

und (2): 005; 0,22; 2,00; 10,00

2-Butanon (IS) 46

2-Butanol (IS) 170

Etyl acetat (IS) 150

1,3,6-Heptatrien, 5-methyl- (IS) 0,04

Benzaldehyd (IS) 0,50

Der lineare Zusammenhang der Kalibrierfunktion lautet:

Formel 1: Formel der Kalibrierfunktion

𝒚𝑨

𝒚𝒊 = 𝒂 + 𝒃 ∗ 𝒄𝑨

𝒚𝑨 = Antwortfläche (Peakarea) des Analyten (Standardlösung)

𝒚𝒊 = Antwortfläche (Peakarea) des internen Standards

𝒄𝑨 = Konzentration des Analyten

𝒂 = Achsenabschnitt

𝒃 = Steigung, Empfindlichkeit des Verfahrens

28

Abbildung 13: Vorgehensweise zur Bestimmung der Kalibrierfunktion mit Standardlösungen mit internem Standard (chemgapedia, o.J.)

Anschließend wird ebenfalls 50 µL der internen Standardmischung zur 5 g Kakaopulpa gegeben

und mittels HS-SPME-GC-MS untersucht. Die Konzentration der gesuchten Substanzen (𝑐𝑝)

lässt sich aus folgende Formel berechnen:

Formel 2: Formel zur Berechnung der unbekannten Konzentration in der Proben

𝒄𝑨 = (𝒚𝑨

𝒚𝒊− 𝒂)

𝒃 → 𝒄𝑷 =

𝒄𝑨 ∗ 𝑽

𝒎

𝒄𝑨 = Konzentration der Analyt (Standardlösung) (µg/µL)

𝒄𝑷 = Konzentration des Substanz in der Probe (µg/g)

𝒚𝑨 = Peakfläche der Analyt (Standardlösung)

𝒚𝒊 = Peakfläche des internen Standards

𝒂 = Achsenabschnitt

𝒃 = Steigung (Empfindlichkeit)

V = Volumen der gesamten in die Proben dazu addierte Lösungen (µL);

hier = 150 µL

m = Menge der Probe (g)

29

7.2.8 Methodenvalidierung

Zur Beurteilung der Methodenqualität sind mehrere Kenngrößen zu berücksichtigen. Es soll

sichergestellt werden, dass die Analyseverfahren zur Bestimmung des Gehaltes an

Markersubstanzen gut geeignet sind und anschließend zu reproduzierbaren und zuverlässigen

Ergebnissen führen. Dazu gehören die Richtigkeit und Präzision der Analyse. Zur Überprüfung

der Richtigkeit dienen die Berechnung der Standardabweichung und der Variationskoeffizient,

während zur Präzision-Überprüfung die Nachweisgrenze sowie Bestimmungsgrenze berechnet

werden (Otto, 2011; Kromidas, 1999). Die Berechnung dieser Kenngrößen erfolgt nach der

folgenden Formel:

Reststandardabweichung (Sgr):

Die Reststandardabweichung ist ein Maß für die Streuung der Messwerte um die Kalibriergerade.

Sie ist vergleichbar mit der Standardabweichung. Je größer die Steigung und je kleiner die

Reststandardabweichung, desto effizienter ist die Methode. Der Akzeptanzbereich der Sgr liegt

bei kleiner 1,5 bis 2% (Kromidas, 1999).

Formel 3: Formel zur Berechnung der Reststandardabweichung (Küster, 2002)

Sgr = √𝑄𝑦 −𝑏 ∗ 𝑄𝑥𝑦

𝑛 −2;

Sgr = Reststandardabweichung

Qy = ∑ (𝑦𝑖 − �̅�)2𝑛𝑖=0 , �̅� =

1

𝑛 ∗ ∑ 𝑦𝑖

𝑛𝑖=0

Qxy = ∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2 ∗ (𝑦𝑖 − �̅�)2 𝑛𝑖=0

b = Steigung der Geraden

n = Anzahl der Messwerte

oder mit Hilfe der Excel-Funktion: STFEHLERYX

Verfahrensstandardabweichung (Sx):

Die Verfahrensstandardabweichung ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen Kalibrierpräzision

(Reststandardabweichung) und Empfindlichkeit des Verfahrens (Steigung). Sie dient als Parame-

ter zur Beurteilung der Wirksamkeit der Methode (Kromidas, 1999).

30

Formel 4: Formel zur Berechnung der Verfahrensstandardabweichung (Küster, 2002)

𝑆𝑥 = 𝑆𝑔𝑟

𝑏

𝑆𝑥 = Verfahrensstandardabweichung

𝑆𝑔𝑟 = Reststandardabweichung

Variationskoeffizient (VK oder CV):

Der Varianzkoeffizient oder die relative Standardabweichung ist ein quantitatives Maß für die

relative zufällige Abweichung der Einzelwerte vom Mittelwert. Er wird meistens in Prozent

angegeben.

Formel 5: Formel zur Berechnung der Varianzkoeffizient (Küster, 2002)

CV = 𝑆𝑥

�̅�∗ 100%

Sx = Standardabweichung der Konzentration

�̅� = Mittelwert der verwendeten Konzentration

Nachweisgrenze (NG) bzw. Limit of detection (LOD):

Die Nachweisgrenze eines analytischen Verfahrens ist die Konzentration eines Analyten, die

unter Verwendung der ermittelten Kalibrierfunktion dem kritischen Wert der Messgröße

zuzuordnen ist, d.h. bei vorgegebener statistischer Sicherheit qualitativ gerade noch

nachgewiesen werden kann (Küster, 2002).

Formel 6: Formel zur Berechnung der Nachweisgrenze (Küster, 2002)

NG = 𝑠𝑥 ∗ 𝑡(𝑓, 𝛼) ∗ √1

𝑛+

1

𝑚+

�̅�2

𝑄𝑥

Sx = Standardabweichung der Konzentration

t(ƒ,α) = , t-Faktor für zweiseitigen Test, Signifikanzschranke der t-Verteilung für

ƒ (Freiheitsgrad) = n – 2 und

α = Irrtumswahrscheinlichkeit (vorgegebene statistische Sicherheit)

n = Anzahl der Kalibrierstandards

m = Anzahl der Parallelbestimmungen der Kalibrierstandards (hier = 3)


Qx = ∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2𝑛𝑖=0 , �̅� =

1

𝑛 ∗ ∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=0

oder mit Hilfe der Excel-Funktion: SUMQUADABW

31

Bestimmungsgrenze (BG) bzw. Limit of quantitation (LOQ):

Die Bestimmungsgrenze eines analytischen Verfahrens entspricht dem Gehalt einer Probe, der

unter Zugrundelegung einer festgelegten statistischen Sicherheit quantitativ gerade noch

bestimmt werden kann (Küster, 2002).

Formel 7: Formel zur Bestimmung der Bestimmungsgrenze (Küster, 2002)

BG = 𝑘 ∗ 𝑠𝑥 ∗ 𝑡(𝑓, 𝛼) ∗ √1

𝑛+

1

𝑚+

(𝑘 ∗ 𝑥𝑛−�̅�)2

𝑄𝑥

k = 1/k relative Ergebnisunsicherheit, Quotient aus der Ergebnisunsicherheit und dem

zugehörigen Gehalt (k wird vorgegeben)

t(ƒ,α) = t-Faktor für zweiseitigen Test, Signifikanzschranke der t-Verteilung für

ƒ (Freiheitsgrad) = n – 2 und α = Irrtumswahrscheinlichkeit

(vorgegebene statistische Sicherheit)

n = Anzahl der Kalibrierproben (Anzahl der Level)

m = Anzahl der Wiederholmessungen pro Kalibrierprobe (hier = 3)


Qx = ∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2𝑛𝑖=0 , �̅� =

1

𝑛 ∗ ∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=0

oder mit Hilfe der Excel-Funktion: SUMQUADABW

Wiederfindungsrate (WFR):

Die Widerfindungsrate beschreibt „das Verhältnis des unter Wiederholbedingungen gemessene

Mittelwertes zum richtigen Wert des Analyten in der Probe“ (Kromidas, 1999). Sie wird zur

Beurteilung der Richtigkeit der gesamten Methode eingesetzt. Dabei wird die Richtigkeit durch

Soll- und Ist-Werte nach folgende Formel berechnet.

Formel 8: Formel zur Berechnung der Wiederfindungsrate (in Anlehnung von Küster, 2002)

𝑾𝑭𝑹 = 𝒚𝒊𝒔𝒕

𝒚𝒔𝒐𝒍𝒍 𝟏𝟎𝟎%

𝑊𝐹𝑅 = Wiederfindungsrate

𝑦𝑖𝑠𝑡 = Istwert der gefundenen Peakfläche in der Kalibrierlösung

𝑦𝑠𝑜𝑙𝑙 = Sollwert der Peakfläche (ermittelt über Kalibrierfunktion)

32

7.3 Sensorische Methode

7.3.1 Grundschulung der Panellisten

Unter der Bezeichnung Panel versteht man „eine Gruppe von Prüfpersonen, die an einer

sensorischen Prüfung teilnehmen“ (Deutsches Institut für Normung e.V, 2009). Die Panellisten

sind 10 Studenten (22-28 Jahre, 9 weiblich und 1 männlich) an der Hochschule für Angewandte

Wissenschaften Hamburg und verfügen über unterschiedliche Erfahrungen mit Sensorik. Somit

ist es erforderlich, alle Panellisten vor der Schulung auf den gleichen Stand zu bringen. Dabei

wird eine Grundschulung nach DIN 10961 (Schulung von Prüfpersonen für sensorische

Prüfungen, 1996) durchgeführt. Diese Schulung bestehen aus unterschiedlichen Tests wie in der

Tabelle 13 zusammengefasst ist.

Tabelle 13: Durchgeführte Prüfungen für die Grundschulung nach DIN 10961

Prüfungen Ziele

Erkennen der 5 Grundgeschmacksarten

DIN 10961: 1996-08

Erkennen der 5 Grundgeschmacksarten:

süß, sauer, salzig, bitter, umami

Bestimmung der Geschmacksempfindlichkeit/

Schwellenprüfung E DIN 10959: 2005

Ermittlung der Erkennungsschwellen (Empfindl

ichkeit) von Geschmack: süß, salzig, sauer, bit

ter, umami, metallisch

Rangordnungsprüfung DIN 10 963 Erkennen von Intensitätsunterschiede

Paarweise Vergleichsprüfung DIN 10 954 Prüfung auf Unterschiede bestimmter Attribute

Dreieckstests DIN ISO 4120: 2007 Prüfung auf Unterschiede

Duo-Trio-Test Prüfung auf Unterschiede (Abschnitt 7.3.5)

Geruchserkennungsprüfung Erkennen von standardisierten Gerüchen (Aro

mastoffen)

Einfachbeschreibende Prüfung

DIN 10964: 1996-02

Beschreibung der qualitative und quantitative

Eigenschaften der Produkten: Aussehen, Geru

ch, Geschmack Textur, Nachge-

schmack, Findung der passenden Begriffe, Def

inierung/Beschreibung der Intensität

Nähere Beschreibungen der jeweiligen Prüfungen sind in der DIN 10961 und in dem Buch von

Busch-Stockfisch, 2008 zu finden.

33

7.3.2 Attributsammlung

Ziel der Attributsammlung ist es die sensorischen Eigenschaften der Produkte kennen zu lernen

und parallel die möglichen charakteristischen und relevanten Begriffe zur qualitativen Beschrei-

bung der Kakaopulpa zu finden. Eine beschreibende Prüfung wird hier eingesetzt. Bei der

Untersuchung wird der ganze Fruchtsamen in den Mund genommen und etwa 30 Sekunde

abgelutscht. Die Auswahl der Attribute ist von den Panellisten frei wählbar. Zum Neutralisieren

werden Kaffeebohnen für den Geruch und Matzenbrot für den Geschmack verwendet. Folgende

Attribute (Tabelle 14) sind als Begriffe zur Beschreibung von Geruch und Geschmack der

Kakaopulpa gesammelt worden.

Tabelle 14: Beschreibende Attribute der Kakaopulpa bei der Attributsammlung

Geruchsattribute Geschmacksattribute

Frisch sauer/süß

Fruchtig – Mango, Melone/Honigmelone Citrus

Citrus Sauer Fruchtig -frisch

Süßlich Süß Fruchtig-Litschi, Honigmelone

Säuerlich/Zitronensäure Alkoholisch

Obstig Grün-unreife Birne

Gärig/ Leicht Alkoholisch/Überreift Verflüchtig/nicht langanhalten

Blutig/Blumig (sauer/süß)

Aromatisch Citrus

Gurke Sauer Fruchtig -frisch

Grün, grasig

Heu (getrocknete Gras)

Eisbonbon

Lösungsmittel/Nagellackentferne

Verflüchtig/nicht langanhalten

Im Anschluss werden diese in der Gruppe diskutiert und auf Relevanz sowie Redundanz

reduziert. Ausgewählt sind die aufgelisteten Attribute in der Tabelle 15. Zum einheitlichen

Verständnis der Attribute wird als nächstes eine Definitionsliste mit Beispiel - Referenzprodukten

erstellt (Tabelle 16).

Tabelle 15: Ausgewählte Attribute für die sensorische Schulung

Geruchsattribute Geschmacksattribute

fruchtig Süß

balsamisch/süßlisch Sauer

Citrus Citrus

Blumig Fruchtig

Eisbonbon Alkoholisch

34

stechend Grün

grün, grasig Adstringierend

Gurke

Muffig

fermentiert

überreif

alkoholisch

verflüchtig

Tabelle 16: Definition der Attribute für die sensorische Schulung

Attribute Definition* Referenzen*

Aceton Charakteristische Geruch für Ketone, insbesondere Aceton

Nagellackentferner, Aceton

Alkoholisch

Geruch: Charakteristische Geruch für

chemische Substanzen, insbesondere Ethanol Geschmack: alkoholhaltig

Ethanol, Wodka, Rum

Aromatisch Viele verschiedene Aromen

Adstringierend Chemisches Gefühl auf der Zunge oder andere Stelle im Mund: trocken, zusammenziehen

Tee, Wein

Balsamisch/ süßlich

Süßliche Aroma mit Vanille Note und leicht holzige Geruchshintergrund

Honigmelone, Zuckerwatte

Blumig Süßliche Aroma in Verbindung mit Blumen Rose, Jasmine, Nelken

Citrus Geruch in Verbindung mit Citrus Frucht Zitronenschale

Eisbonbon kühlendes, erfrischendes Geruch, ähneln Nagellackentferne mit süße und fruchtige Hintergrund

Eisbonbon

Stechend Geruch in Verbindung mit Essigsäure Essig

Fermentiert (Stufe 2)

Typisches Geruch von faulem Obst Überreife Ananas

Fruchtig Geruch in Verbindung mit vielen verschiedenen Früchten (kein citrus!)

Fruchtsaft, Kaugummi

Grün Typisches Geruch für bestimmtes grünes Frucht oder unreifes Frucht

Unreife Birne

Gurke Typisches Geruch für frische Gurke Frische Gurke

Muffig Leicht faul, modrig Nasse Kleidung

Überreif (Stufe 1)

Eine Stufe vor Fermentation Überreife Banane/Birne

Verflüchtig

Geruch: Nur die Hälfte des Geruchs erkennbar

in einem Atemzug Geschmack: schnell verschwinden

*selbst modifiziert nach Civille und Leyon, 1996

35

7.3.3 Training des Panels

Die Trainingsmethode erfolgt nach Szymanski, 2012, die in der Anlehnung der DIN 10961

(Deutsches Institut für Normung e.V., 1996) für ein Sniff-Panel bei Gaschromatographie-

Olfaktometrie (GC-O) entwickelt wurde. Die Schulung für Sensorik und die Schulung am GC-O

sollen möglichst parallel und regelmäßig während der Untersuchung stattfinden. Darüber hinaus

ist es wichtig nach jeder Schulung mit den Panellisten zu diskutieren. Nur dadurch kann ein

Lerneffekt gewonnen werden. Die Abbildung 15 zeigt den Verlauf dieses Training.

Bei der sensorischen Schulung wird sowohl der Geruch als auch der Geschmack trainiert. Dazu

gehören die Geruchsbeschreibung, die Geruchszuordnung und die Geruchserkennung zum

Attributstraining, während die Paarvergleichsprüfung, die Rangordnungsprüfung und die Skalen-

übung zu Intensitätsübungen zählen. Ebenfalls werden bei der Sniff-Übung am GCO die Intensi-

tät der Skalen und die Atmungstechnik trainiert. Weitere Beschreibungen der Methode sind in

den folgenden Kapiteln beschrieben. Die Unterlagen zur jeweiligen Schulung sind in Anhang 3

bis 9 zu finden.

Abbildung 14: Versuchsplan der sensorischen Schulung und der Schulung am Gaschromatographie Olfaktometrie (GC-O)

36

Zur Verdünnung der Standardsubstanzen wird Propylenglykol verwendet, da sie geruchlos und

von der DIN 10961 empfohlen wird. Die Konzentrationen der Standardsubstanzen sind wie in

Tabelle 17 aufgeführt herzustellen und werden jeweils mit 50 µL auf das Riechstäbchen

übertragen.

Tabelle 17: Konzentrationen der Standardsubstanzen für die Schulung des Panels

Prüfungen Hergestellte Konzentration

Geruchsbeschreibung 10%

Geruchszuordnung 10%

Geruchserkennung 10%

Paarvergleichsprüfung 10% und 20%

Rangordnungsprüfung 2,5%, 5%, 10% und 15%

Geruchsbeschreibung

Zunächst sollen die Panellisten verschiedene Gerüche aus den Standardsubstanzen, die

charakteristisch für Kakaopulpa sind, mit ihren eigenen Worten beschreiben. Da die meisten

Substanzen sehr ähnlich sind, werden die Ergebnisse zusammen diskutiert und nach Priorität

sortiert. Anschließend werden die Attribute mit vorhandener Literatur verglichen und die

Merkmale für die jeweiligen Substanzen ausgesucht. Es soll gewährleistet werden, dass ein

gemeinsamer Wortschatz Verwendung findet. Diese Übung kann wiederholt werden, so dass der

einheitliche Wortschatz von jedem einzelnen Prüfer gleichermaßen zur Beschreibung der

Produkte verwendet wird (Anhang 3).

Geruchszuordnung oder Geruchsmemory

Bei der Geruchszuordnung erhalten die Panellisten einer Reihe von Riechsteifen mit

Standardsubstanzen, die sich zu zueinander gehörenden Paaren ordnen lassen. Die Proben sind

mit einer dreistelligen Zufallszahl codiert. Dabei sollen die Panellisten die gleichen Proben

untereinander zuordnen und zusätzlich beschreiben (Anhang 4).

Geruchserkennung

Umgekehrt werden bei der Geruchserkennung die Beschreibungen der Substanzen bekannt

gegeben und die Panellisten sollen die passenden Riechstreifen finden. Ziel ist hierbei, die

Wiedererkennung der Gerüche sicherzustellen (Anhang 5).

Paarvergleichsprüfung

Die Prüfer sollen dabei die Intensitätsunterschiede erkennen. Sie erhalten zwei Proben mit

unterschiedlicher Intensität und sollen herausfinden, welche Proben die intensivere ist. Zusätzlich

kann die Beschreibung der Produkte angegeben werden. Sowohl Geruch als auch Geschmack

wird in dieser Übung aufgebaut (Anhang 6).

37

Rangordnungsprüfung

Ebenfalls sollen die Panellisten bei der Rangordnungsprüfung die Intensität der Proben

unterschieden. Sie erhalten Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen von der schwächsten

bis zur stärksten Intensität. Damit sollen die Probe in eine Rangfolge sortiert werden. Die

eingesetzten Proben sind zum Beispiel Riechstreifen unterschiedlicher Standardsubstanzen,

Apfelmus mit Zitronenschale, Banane unterschiedenen Reifengrads, Orangensaft, Tee, Kakao

(Anhang 7 und 8).

Skalenübung

Wenn die Panellisten mit den Attributen vertraut sind, wird die Skalenübung in der Schulung

miteingebaut. In der Sensorik reichen die Intensitätsskalen von 0 bis 10 (keine – stark). Im

Anschluss wird die Kakaopulpa von unterschiedlicher Genotypen zum Trainieren dieser Skala

eingesetzt. Die Bewertung erfolgt für die jeweiligen Geruchs- und Geschmacksattribute, die

bereits am Anfang geschult worden sind. Zusätzlich können hierbei mehreren Proben

gegeneinander verkostet werden, um einen besseren Vergleich zu haben. Diese Übung kann

dazu dienen, weitere Attribute zu reduzieren. Die Prüfbögen sind in Anhang 9 zu finden.

Im Unterschied dazu werden die Wahrnehmungen am GCO mit einer Intensitätsskala von 1 bis

5 (schwach – sehr) bewertet. Die Gerüche am Sniff-Port sind eindeutig schwächer und benötigen

somit regelmäßige Schulung. Zur Schulung werden sowohl Standardsubstanzen als auch

Kakaopulpa verschiedener Genotypen benutzt. Die Panellisten sollen solange trainiert werden,

bis sie die Geruchsbeschreibung innerhalb der kurzen Zeit sicher vornehmen und bewerten

können.

7.3.4 Profilprüfung

Die Profilprüfung gehört zu den deskriptiven Verfahren, die die sensorische Wahrnehmung

quantitativ bestimmbar machen. Dabei wird die Intensität des Geruchs und des Geschmacks

eines Produktes bestimmt, sodass die charakteristischen Eigenschaften und Produktprofile

erstellt werden können (Busch-Stockfisch, 2008).

Der Ablauf dieser Methode erfolgt nach DIN 10967-1 „Sensorische Prüfverfahren - Teil 1:

Konventionelles Profil“ (Deutsches Institut für Normung e.V.,1999) mit mindestens 6 geschulten

Panellisten. Nach dem Training des Panels (Abschnitt 7.3.3) wird die Attributliste der zu

überprüfenden Geruchs- und Geschmackseigenschaften erstellt und von jedem Prüfer die

Intensität für das jeweilige Attribut auf der Skala von 0 (keine) bis 10 (stark) bewertet. Die drei

Produkte, Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1 CATIE-R4 und CATIE-R6, werden mit

dreistelligen Zufallszahlen codiert und direkt gegeneinander verglichen (Abbildung 16).

38

Insgesamt sind 3 Wiederholungen nach standardisierten Bedingungen zu messen. Die Durch-

führung der Profilprüfung erfolgt mit einem Sensorik-Programm, FIZZ, welches später bei der

Auswertung die Diskriminierfähigkeit der einzelnen Panellisten aufzeigen kann. In Anhang 10 ist

ein ähnlicher Aufbau der Prüfbogen am Computer zu finden. Die Ergebnisse der Profilprüfung

werden anschließend mittels Produktcharakterisierung sowie Hauptkomponentenanalyse (HKA)

mit der Software XLSTAT (Version 2014) analysiert und grafisch dargestellt.

Abbildung 15: Beispielproben für die Profilprüfung der Kakaopulpa

7.3.5 Duo-Trio-Test

Beim Duo-Trio-Test handelt es sich um eine Diskriminierungsprüfung, die häufig bei kleinen

Unterschieden eingesetzt wird. Es wird geprüft, ob sich die Produkte signifikant unterscheiden.

Der Duo-Trio-Test soll zur Unterstützung der Profilprüfung eingesetzt werden. Allerdings kann im

Unterschied zur Profilprüfung keine Aussage über bestimmte Unterschiede treffen, da allgemein

ohne Verwendung von Attribute untersucht wird.

Zur Durchführung werden jeweils drei Prüfproben vorgelegt. Eine davon ist die Referenzprobe

(R), die zuerst als Standard verkostet wird. Danach wird sie jeweils gegen eine der beiden Proben

(A und B) verglichen (Abbildung 17). Zur Aufstellung der Proben sind im Wechsel zwei Optionen

möglich:

RA A B

RA B A

Die Prüfung erfolgt als Doppelbestimmung und der Prüfbogen ist in Anhang 11 zu finden.

Abbildung 16: Verkostungsplan für Duo-Trio-Test (Busch-Stockfisch, 2008)

39

7.4 Statistische Auswertungsmethode

7.4.1 Ausreißertest

Ist ein Einzelwert nicht zufällig vom Mittelwert abweichend, wird er als Ausreißer bezeichnet. Er

ist nicht repräsentativ für die Grundgesamtheit und kann die Ergebnisse verfälschen. Somit muss

er überprüft und herausgenommen werden (Kromidas, 1999). Zur Prüfung auf Ausreißer werden

ein Ausreißertest nach Grubbs und ein Residualplot eingesetzt. Der Test nach Grubbs lässt sich

aus folgender Formel berechnen:

Formel 9: Ausreißertest nach Grubbs (Küster, 2002)

𝑷𝑮 = |𝒙∗ − 𝒙|

𝒔

PG = Prüfgröße

𝑥∗ = Ausreißer verdächtiger Wert

�̅� = Mittelwert, berechnet aus allen Werten der Messreihen

s = Standardabweichung, berechnet aus allen Werten der Messreihen

Anschließend wird die Prüfgröße (PG) mit den Werten in Tabelle 18 verglichen. Diese Werte sind

abhängig von der Anzahl der Einzelwerte des ausreißerverdächtigen Wertes und dem

Signifikanzniveau festzustellen.

Tabelle 18: Kriterien zur Beurteilung des Ausreißers nach Grubbs (Küster, 2002)

Kriterien bei n = 3 und p = 0,1 Auswertung

PG < 1,148 Der Messwert ist kein Ausreißer

1,148 ≤ PG < 1,153 Der Messwert ist wahrscheinlich ein Ausreißer

1,153 ≤ PG < 1,155 Der Messwert ist signifikant ein Ausreißer und ist zu entfernen

PG ≥ 1,155 Der Messwert ist hoch signifikant ein Ausreißer und ist zu entfernen

Alternativ zur Prüfung des Ausreißers bietet eine visuelle Prüfung durch Residualplot. Dabei wird

ein Zusammenhang zwischen dem Antwortsignal (Peakfläche) und der Konzentration auf

Linearität geprüft. Ein Residuum zeichnet sich durch eine Abweichung zwischen dem Messwert

einer Kalibrierung (y) und dem berechneten Wert aus der Regressionsfunktion (y*) aus

(Kromidas, 1999). Mit Hilfe einer grafischen Darstellung lässt sich der Arbeitsbereich (x-Achse)

gegen die Abweichung der Messwerte (y-y*) (y-Achse) abbilden. Hat ein Messwert große

vertikale Abstände von der Regressionskurve, wird er als Ausreißer bezeichnet und aus den

Messdaten eliminiert (Küster, 2002).

40

7.4.2 Signifikanzprüfung mittels t-Test

Mit Hilfe von t-Tests (oder Student‘sche t-Test) sollen die Mittelwerte von zwei unterschiedlichen

Stichproben miteinander verglichen und die Unterschiede auf Signifikanz überprüft werden

(Küster, 2002). Damit wird angenommen, dass die Mittelwerte zweier Datensätze unterschiedlich

sind und ein Test wird für zwei Stichproben durchgeführt. Nach folgender Formel wird eine

Prüfgröße (PG) bestimmt und danach mit Hilfe der Entscheidungskriterien in Tabelle 19

verglichen. Diese Methode wird zur Analyse der Aromaintensität (FI) verwendet.

Formel 10: Formel zur Signifikanzprüfung mittels t-Test (Küster, 2002)

𝑃𝐺 = |𝑥1̅̅̅ − 𝑥2̅̅ ̅|

𝑠𝑑√

𝑛1 ∗ 𝑛2

𝑛1 + 𝑛2 𝑚𝑖𝑡 𝑠𝑑 = √

(𝑛1 − 1)𝑠12 + (𝑛2 − 2)𝑠2

2

𝑛1 − 𝑛2 − 2

𝑛 = Anzahl der Messwerte

�̅� = Mittelwert

𝑠 = Standardabweichung:

Tabelle 19: Kriterien zur Beurteilung der signifikanter Unterschied der Mittelwert mittels t-Test (Küster, 2002)

Kriterien bei Signifikanzniveau

α = 0,5 bei zweiseitiger t-Verteilung Auswertung

PG < t(5%) Zwischen 𝑥1̅̅ ̅ und 𝑥2̅̅ ̅ besteht nur ein

zufälliger Unterscheid

T(5%) ≤ PG < t(1%) Ein systematische Unterscheid

zwischen 𝑥1̅̅ ̅ und 𝑥2̅̅ ̅ ist wahrscheinlich

T(1%) ≤ PG < t(0,1%) Der Unterschied zwischen 𝑥1̅̅ ̅ und 𝑥2̅̅ ̅

ist signifikant

PG ≥ (0,1%) Der Unterschied zwischen 𝑥1̅̅ ̅ und 𝑥2̅̅ ̅

ist hoch signifikant

41

7.4.3 Varianzprüfung mittels Produktcharakterisierung

Die Produktcharakterisierung ist ein statistisches Tool, das die sensorische Hauptcharakteristiken

von Produkten ermittelt und dadurch die Produkten hilft voneinander zu unterscheiden. Die

Durchführung beruht hauptsächlich auf der ANOVA (Varianzanalyse). Sie wird für die Profil-

prüfung eingesetzt, um die signifikanten von den nicht signifikanten Attributen zu unterscheiden.

Außerdem soll der Einflussfaktor der Varianz identifiziert und quantifiziert werden. Dabei wird der

geschätzte Mittelwert für jedes Attribut der Produkte erfasst und auf signifikante Unterschiede

geprüft. Dieses erfolgt durch Aufstellung einer Hypothese. Es wird angenommen, dass bei der

Nullhypothese H0 die Proben sich nicht unterscheiden, während bei der Alternativhypothese HA

ein sensorischer Unterschied zwischen den Proben vorliegt. Dazu wird ein Signifikanzniveau von

α = 0,05 festgelegt. Das bedeutet, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % oder mit einer

Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % die H0- oder HA-Hypothese abzulehnen bzw. anzunehmen ist.

Anschließend wird das Signifikanzniveau mit dem p-Wert verglichen. Ist der resultierende p-Wert

kleiner oder kleiner gleich dem festgelegten Signifikanzniveau (p ≤ 0,05), wird die Nullhypothese

verworfen und die Alternativhypothese angenommen. Dies bedeutet, dass die Mittelwerte sich

statistisch signifikant unterscheiden (Neas et al., 2011; Quadt et al., 2009; xlstat.com, o.J.).

Die Berechnung der Produktcharakterisierung erfolgt mit Hilfe von XLSTAT (Mx-Funktion), eine

Statistik- und Datenanalysesoftware, die zur Unterstützung der analytischen Kapazität von Excel

eingesetzt wird (xlstat.com, o.J.).

7.4.4 Hauptkomponentenanalyse (HKA)

Die Hauptkomponentenanalyse erlaubt es, die Korrelation zwischen Komponenten zu

untersuchen und die Unterschiede wie auch Ähnlichkeiten der Attribute und der Produkte in einem

zwei- oder dreidimensionalen Raum darzustellen. Nur die nach der Produktcharakterisierung

signifikanten Attribute werden zur Hauptkomponentenanalyse eingesetzt. Die Mittelwerte pro

Attribut werden zunächst zentriert. Danach erfolgt die Beurteilung der Zusammenhänge zwischen

Attributen mittels einer Korrelationsmatrix. Die hoch korrelierenden Variablen in den Haupt-

komponenten werden mit Hilfe der Linearkombinationen mit größtmöglicher Varianz in den Daten

erfasst und zusammen als Biplot Diagramm dargestellt. Jeder Faktor erklärt nur einen Teil der

Gesamtvarianz (Quadt et al., 2009; xlstat.com, o.J.).

Zur Interpretation der Ergebnisse ist es notwendig durch Betrachtung der Eigenwerte oder deren

graphische Darstellung, Scree-plot zu entscheiden, wie viele Faktoren erforderlich sind. Die

Eigenwerte ergeben sich aus der „Summe der quadrierten Faktorladungen eines Faktors über

alle Variablen“ und dienen als „Maß für die durch den jeweiligen Faktor erklärte Varianz“ (Quadt

et al., 2009). Die Faktoren nach Kaiser-Kriterium mit Eigenwerten größer als 1 oder mindestens

70% erklärte Gesamtvarianz werden mitberücksichtigt.

42

Der Zusammenhang zwischen den Variablen und Faktoren wird durch die Faktorladung bewertet,

während die Unterscheidung zwischen Merkmalen auf Biplots zurückzuführen ist. Dabei gilt:

Je kürzer die Distanz verschiedener Produkte in der graphischen Darstellung, desto

ähnlicher sind sie sich bezüglich der untersuchten Variablen.

Liegen die Produkte graphisch weit auseinander, unterscheiden sie sich umso mehr in

ihren Eigenschaften.

Befinden sich die Produkte graphisch in unmittelbarer Nähe von bestimmten Attributen,

dann zeichnen sich diese Produkte durch die entsprechenden Attribute aus.

Je weiter ein Produkt vom Ursprung entfernt ist, desto stärker wird es von der

Hauptkomponente beeinflusst und desto stärker lässt es sich von den in unmittelbarer

Nähe liegenden Variablen charakterisieren.

Sind mehrere Variablen in unterschiedlichen Abständen in Richtung des Produkts (vom

Ursprung aus) positioniert, ist eine Reihenfolge der Variablen nach deren Ausprägungen

einzuhalten.

Liegen Attribute auf einem Biplot in entgegengesetzter Richtung bzw. im

entgegengesetzten Quadranten, besteht eine negative Korrelation (Quadt et al., 2009).

Ebenfalls wird die Hauptkomponentenanalyse mit Hilfe der XLSTAT Programm durchgeführt.

7.4.5 Multiple Faktoranalyse

Die multiple Faktoranalyse (MFA) erlaubt die Beziehung zwischen den quantitativen und

qualitativen Beobachtungen grafisch darzustellen. Die Durchführung der MFA basiert auf die

Verknüpfung zwischen die Multiple Korrespondenzanalyse (MFA) und die Hauptkomponenten-

analyse (HKA). Zuerst werden die Daten mittels Hauptkomponentenanalyse analysiert. Um die

quantitativen und qualitativen Daten vergleichbar zu machen, wird diese danach durch die

Häufigkeit der Modalitäten auf die Grundgesamtheit der Daten gewichtet (xlstat.com, o.J.).

Die Ergebnisse zwischen zwei Beobachtungen werden durch Gesamtheit der Variablen als

Teilwolke beschrieben. Die Teilwolken stellen die Projektionen und ihre relativen Abstände der

Beobachtungen dar (Escofier und Pagès, 1994). Die Berechnung der Multiplen Faktoranalyse

kann mit Hilfe einer Mx-Funktion in XLSTAT erfolgen.

43

8. Ergebnisse

8.1 Markersubstanzen in Kakaopulpa

Die Auswahl der Markersubstanzen erfolgt bei Kakaopulpa der Genotypen EET 62 und SCA 6 mit Hilfe von HS-SPME-GC-MS/O (n=8). Gemäß der

Auswahlkriterien in Abschnitt 7.2.6 sind insgesamt 13 Substanzen zu treffen. Die Substanz 2-Hexanol acetat ist zusätzlich nach dem Screening mit

Kakaopulpa des Genotyps CATIE einbezogen worden. Detaillierte Daten sind in Anhang 19 und 20 aufgeführt. Diese Referenzsubstanzen werden mit

römischen Zahlen (I bis XII) im Verlauf dieses Versuchs beschriftet. In Tabelle 20 sind die 13 ausgewählten Substanzen mit relevanten Eigenschaften

aufgelistet.

Tabelle 20: Nummerierung der Markersubstanzen und ihre Beschreibung (1/2)

Nr. Substanz-

namen (chem. Formel)

Reten-tionszeit

(min) Synonyme (Datenbank)

Masse (Molekular gewicht)

Geruchsschwellen in

Luft

Geruchs-beschrei-

bung (Lübke, 2011)

Geruchsbeschreibung

(flavornet.org)

Geruch-sbeschrei-

bung (Rychlik et al., 2008)

Eigenschaften

I 2-Pentanon (C5H10O)

1,435

-Ethyl acetone -Methyl n-propyl ketone/Methyl propyl ketone/-Propyl methyl ketone -Pentan-2-one

43, 86, 41, 58, 71, 39, 27, 42, 44, 15 (MW: 86)

0,11-0,15 mg/L1

fruchtig mäßig in Wasser löslich (43 g/L bei 20 ºC)

II 2-Pentanol (C5H12O)

1,534

-sec-Amyl alcohol -sec-Pentanol -Methylpropyl-carbinol -1-Methyl-1-Butanol/1-Methylbutanol -2-Pentyl alcohol

45, 55, 43, 27, 29, 44, 39, 41, 73, 42 (MW: 88)

Nicht verfügbar

grün wasserlöslich (45 g/L), löslich in Ethanol, Diethyl Ether, Carbon tetrachloride, Chloroform

III 2-Pentanol acetat (C7H14O2)

4,045

-1-Metylbutyl acetate -2-Acetoxypentane -2-Pentylacetate -Acetic acid, 2-Pentyl ester

43, 87, 70, 55, 42, 41, 27, 39, 29, 15 (MW: 130)

Nicht verfügbar

orange saftig, muffig, grün, unreif, fruchtig (Mosciano et al., 2009)

leicht wasserlöslich

IV 2-Heptanon (C7H14O)

5,270

-n-Amyl methyl ketone/Amylmethyl ketone -n-Pentyl methyl ketone -Butylacetone -Heptan-2-one

43, 58, 71, 41, 27, 59, 29, 39, 42, 55 (MW: 114)

1300 ng/L

Banane, leicht würzig (Maarse, 1991)

seifig fruchtig, seifig

leicht wasserlöslich (4.3 g/l), löslich in Alkohol, Propylen Glykol, Ether

1o.A. b, 1989

44

Tabelle 21: Nummerierung der Markersubstanzen und ihre Beschreibung (2/2)

Nr. Substanz-namen (chem. Formel)

Reten-tionszeit

(min) Synonyme

Masse (Molekular gewicht)

Geruchsschwellen in

Luft (Rychlik et al., 2008)

Geruchsbeschreibung

(Lübke, 2011)

Geruchsbe

schreibung (flavornet.o

rg)

Geruchsbesc

hreibung (Rychlik,

2008)

Eigenschaften

V 2-Heptanol (C7H16O)

5,667 - 2-Hydroxyheptane - 2-Heptyl alcohol - Heptan-2-ol

45, 55, 41, 43, 44, 83, 29, 39, 27, 56 (MW: 116)

Nicht verfügbar

citrus-fruchtig, blumig, Zitronengrass

Kräuter leicht wasserlöslich (3.3 g/L), löslich in Ethanol, Diethyl Ether

VI 2-Hexanol acetat (C8H16O2)

7.257 -1-Methylpentyl acetate - hexan-2-yl acetate - 2-Hexyl acetate

43, 41, 42, 27, 29, 55, 56, 87, 84, 39 (MW: 144)

Nicht verfügbar

leicht wasserlöslich

VII β-Myrcen (C10H16)

9,143 -1,6-Octadiene, 7-methyl-3-methylene -Myrcene

41, 93, 69, 39, 79, 69, 91, 27, 77, 68 (MW: 136)

41 ng/L spicy-citrus, balsamisch, pfeffrig

balsamisch, muffig, gewürzartig

metallisch wasserunlöslich, löslich in Alkohol, Chloroform, Ether, Essigsäure

VIII β-trans-Ocimen (C10H16)

11,712 -1,3,6-Octatriene, 3,7-dimethyl-,(E)- -(E)-Ocimene

93, 91, 92, 79, 77,

41, 39, 53, 105, 80 (MW: 136)

Nicht verfügbar

blumig-süß Kräuter

IX 2-Heptanol acetat (C9H18O2)

12,360

-1-Methylhexyl acetate 43, 41, 56, 55, 87, 29, 27, 57, 98, 69 (MW:158)

Nicht verfügbar

brown-fruchtig, Bockshornklee (eng. Fenugreek)

X β-cis-Ocimen (C10H16)

12,475 -1,3,6-Octatriene, 3,7-dimethyl-,(2)- 93, 91, 79, 80, 77,

41, 92, 39, 53, 105 (MW: 136)

Nicht verfügbar

Kräuter wasserunlöslich, löslich in normale organische Lösungen

XI 2-Nonanon (C9H18O)

15,430 -Heptyl methyl ketone/Methy heptzl ketone -Nonan-2-one

43, 58, 41, 57, 71, 59, 27, 29, 39, 42 (MW: 142)

75-1700 ng/L

fruchtig-frisch, süß, Kräuter

heiße Milch, seifig, grün

fruchtig, seifig wasserlöslich (14 g/l)

XII β-Linalool (C10H18O)

16,003 -1,6-Octadien-3-ol, 3,7-dimethyl- 71, 93, 55, 43, 41,

69, 80, 121, 67, 39 (MW: 154)

0,036-2,9 ng/L

blumig-citrus, süß

Blumig, lavendel

blumig schwer wasserlöslich (1.589 g/l

XIII 2-Nonanol (C9H20O)

16,149 -2-Nonadecanol -1-Methyl-1-Octanol

45, 69, 41, 55, 43, 56, 57, 70, 29, 44 (MW: 144)

Nicht verfügbar

Gurke schwer wasserlöslich (0,259 g/l), löslich in Alkohol

45

8.2 Optimierte SPME-Versuchsbedingungen mittels Design of

Experiment

Zur Ermittlung der optimalen Versuchsbedingungen der SPME wird eine statistische Versuchs-

planung, das Box-Behnken-Design verwendet. Die Variablen Füllmenge, Equilibrierzeit und Ex-

traktionszeit werden für 2-Pentanon (I), 2-Pentanol (II), 2-Pentanol acetat (III), 2-Heptanon (IV),

2-Heptanol (V), 2-Hexanol acetat (VI), β-Myrcen (VII), β-trans-Ocimen (VIII), 2-Heptanol acetat

(IX), β-cis-Ocimen (X), 2-Nonanon (XI), β-Linalool (XII) und 2-Nonanol (XIII) der Kakaopulpa des

Genotyps EET 62 bestimmt. Die Extraktionstemperatur ist konstant bei 35 ºC. Das Ziel ist dabei

eine optimale Bedingung mit maximaler Peakfläche für die ausgewählten Markersubstanzen zu

finden. Die Ergebnisse sind in 2-Dimensionen wie beispielweise in der Abbildung 17 dargestellt.

Abbildung 17: Beispiel Ergebnisse für einen DoE Modell-Plots der Variablen Extraktionszeit und Equilibrierzeit bei 5 g Füllmenge (EET 62-Pulpa) für 2-Pentanol

Auf der x- Achse ist die Equilibrierzeit (20 – 40 min) und auf der y-Achse die Extraktionszeit (20

– 30 min) aufgetragen. Die Farben zeigen die Werte der Antwortfläche auf, welche von Blau

(minimal) nach Rot (maximal) codiert ist. Die optimale Bedingung liegt im roten Bereich des

Flächenplots und ist für jede Substanz zu bestimmen. In Tabelle 22 ist der ermittelte optimale

Bereich zusammengefasst. Die Parameter der Markersubstanzen sind für 5 g Füllmenge bei 35ºC

Extraktionstemperatur, 40 min Equilibrierung und 20 min Extraktion am besten geeignet.

2-Heptanon kann unter diesen Versuchsbereich nur minimal nachgewiesen werden. Die

Abbildung 18 zeigt ein Chromatogramm-Vergleich der EET-62-Kakaopulpa vor- und nach der

Methodenoptimierung. 2-Heptanol acetat (IX) und β-cis-Ocimen (X) zeigen trotz langsamerem

Temperaturverlauf und optimierte Bedingungen eine ungenügende Trennung auf. Die

Unterscheidung erfolgt hauptsächlich mit Hilfe von Ionen Extraktion.

46

Tabelle 22: Ermittelte optimale Peakflächen durch DoE für Markersubstanzen in Kakaopulpa des Genotyps EET 62

Nr. Substanzen RT

(min) Extraktionszeit (min)

Equilibrierzeit (min)

Füll menge

(g) Optimale Parameter

I 2-Pentanon 1,44 20-23 35 -40 2,5 - 5

Extraktionszeit: 20 min

Equilibrierzeit:

40 min

Fühlmenge: 5 g

bei 35 ℃

Extraktions-temperatur

II 2-Pentanol 1,53 20 – 22 /25 - 30

30 -40 4,3 - 5

III 2-Pentanol acetat

4,05 20 - 22 35 - 40 4 -5

IV 2-Heptanon 5,17

V 2-Heptanol 5,53 21 20 - 40 4,7 - 5

VI 2-Hexanol acetat

7,26 20 - 30 20 - 40 2,5 - 5

VII β-Myrcen 8,98 20 - 30 20 - 40 2,5 - 5

VIII β-trans-Ocimen

11,63 25 - 26 20 – 22/ 38 - 40

2,5 - 5

IX 2-Heptanol acetat

12,47 20 -23 35 - 40 2,5 – 2,8

X β-cis-Ocimen 12,52 25 - 26 20 – 22/ 38 - 40

2,5 - 5

XI 2-Nonanon 15,27 20 - 22 35 - 40 5

XII β-Linalool 15,69 28 - 30 20 - 40 4,7 - 5

XIII 2-Nonanol 15,93 20 - 30 20 - 40 2,5 - 5

47

Abbildung 18: Vergleich des Chromatogramms der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 vor- und nach der Methodenoptimierung mittels HS-SPME-GC-MS (2-Heptanol acetat (IX) und β-cis-Ocimen können mittels Ionen Extraktion getrennt werden)

48

8.3 Bestätigung durch dotierte Substanzen

Ziel dieses Versuchs ist, die 13 ausgewählten Substanzen mit dotierten Standardsubstanzen

sicher zu stellen. Die untersuchten Kakaoproben sind aus den Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4

und CATIE-R6. Mit Hilfe der Ionen Extraktion lassen sich die Markersubstanzen in der

Kakaopulpa und der dazu dotierten Standardsubstanzen vergleichen. Minimale Verschiebungen

sind in den GC/MS Chromatogrammen zu erkennen und nicht alle Substanzen sind mit der

Dotierung erfolgreich.

Der Nachweis der Substanzen β-trans-Ocimen (VIII), 2-Heptanol acetat (IX), β-cis-Ocimen (X),

β-Linalool (XII) und 2-Nonaol (XIII) sind aufgrund der geringeren Konzentration nicht möglich. In

Abbildung 19 bis 22 sind die Ergebnisse abgebildet.

Abbildung 19: Chromatogramm der dotierten 2-Pentanon (I) und 2-Pentanol (II) zur Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

I II

I II

I II

49

Abbildung 20: Chromatogramm der dotierten 2-Pentanol acetat (III) und 2-Heptanon (IV) zur Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

III

III

III

IV

IV

IV

50

Abbildung 21: Chromatogramm der dotierten 2-Heptanol (V) und 2-Hexanol acetat (VI) zur Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

V

V

V

VI

VI

VI

51

Abbildung 22: Chromatogramm der dotierten β-Myrcen (VII) und 2-Nonanon (XI) zur Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

VII

VII

VII

XI

XI

XI

52

8.4 Ausgewählte interne Standard

Um die Quantifizierung der Markersubstanzen zu ermöglichen, werden geeignete interne

Standards ausgesucht. Insgesamt sind 5 Substanzen entsprechend der Anforderung in Abschnitt

6.2.6 bestimmt. Als interner Standard der Keton Gruppe (2-Pentanon, 2-Nonanaon, 2-Heptanon)

dient 2-Burtanon, während 2-Butanol für alkoholische Markersubstanzen (2-Pentanol, 2-

Heptanol, 2-Nonanol) gut geeignet ist. 1,3,6-Heptatrien, 5-methyl- tritt zur Gehaltsbestimmung

von Monoterpen (β-Myrcen, β-trans-Ocimen und β-cis-Ocimen) und Ethyl acetat der Ester

Gruppe ein (2-Pentanol acetat, 2-Heptanol acetat, 2-Hexanol acetat). Zur Quantifizierung des

alkoholischen Monoterpens (β-Linalool) unterstützt hingegen der interne Standard Benzaldehyd.

Die GC/MS Chromatogramme der Markersubstanzen und ihre dazugehörigen internen Standards

sind in Abbildung 23 bis 27 dargestellt. Das Chromatogramm durch Hinzufügen der internen

Standards zu Kakaopulpa ist in Abbildung 28 zu finden. Dabei sind ungenügende Trennungen

der Substanzen 2-Butanon, 2-Butanol und Ethyl acetat festgestellt worden. Somit erfolgt die

Differenzierung ausschließlich mit charakteristischer Masse durch Ionen-Extraktion.

Abbildung 23: Chromatogramm des internen Standards (2-Butanon) und Referenzsubstanzen der Gruppe Keton (2-Pentanon, 2-Heptanon und 2-Nonanon) mittels HS-SPME-GC-MS

Abbildung 24: Chromatogramm des internen Standards (1,3,6-Heptatrien, 5-methyl-) und Referenzsubstanzen der Gruppe Monoterpen (β-Myrcen, β-trans-Ocimen und β-cis-Ocimen) mittels HS-SPME-GC-MS

53

Abbildung 25: Chromatogramm des internen Standards (Benzaldehyd) und Referenzsubstanzen der Gruppe alkoholischer Monoterpen (β-Linalool) mittels HS-SPME-GC-MS

Abbildung 26: Chromatogramm des internen Standards (2-Butanol) und Referenzsubstanzen der Gruppe Alkohol (2-Pentanol, 2-Heptanol und 2-Nonanaol) mittels HS-SPME-GC-MS

Abbildung 27: Chromatogramm des internen Standards (Ethyl acetat) und Referenzsubstanzen der Gruppe Ester (2-Pentanol acetat, 2-Heptanol acetat und 2-Nonanaol acetat) mittels HS-SPME-GC-MS

54

Abbildung 28: Chromatogramm der 5 ausgewählten internen Standards und der Kakaopulpa unbekannten Genotyps mittels HS-SPME-GC-MS (Rechts: die Unterscheidung der internen Standards: 2-Butanon, 2-Butanol und Ethyl acetat mittels Ionen-Extraktion)

55

8.5 Identifizierung der Kakaopulpa und Kakaonips mittel HS-SPME-GC-

MS/O

Die Kakaoproben werden mit der HS-SPME-GC-MS/O Methode analysiert. Die Identifizierung

der Substanzen erfolgt mit Hilfe der Massenspektrometrie und wird anschließend mit der Daten-

bank verglichen, die in der Auswertung als prozentuale Wahrscheinlichkeit angegeben wird

(Anhang 12-18). Zur Untersuchung wird zunächst die Kakaopulpa des CATIE-Genotyps (CATIE-

R1, CATIE-R4, CATIE-R6) und danach die SCA 6-Pulpa und Kakaonips des Genotyps Arriba

Nacional sowie EET 103/399 untersucht. Ab 17 Minuten wird keine GCO bei SCA 6-Pulpa und

Kakaonips durchgeführt. Daher erfolgt die Auswertung ausschließlich bis 17 Minuten.

Relevant sind die Substanzen, die zur gleichen Zeit mindestens von zwei Panellisten geruchlich

wahrgenommen werden. Die 13 Markersubstanzen sind mit römischen Zahlen von I bis XIII

beschriftet. Die anhand der GC/MS identifizierbaren Substanzen sind mit den Zahlen von 1 bis

45 und die unbekannten Substanzen mit den Buchstaben A bis Z gekennzeichnet. Die

Ergebnisse sind in der Tabellen 23 bis 26 zu finden. Zusätzlich stellen die Abbildungen 29 bis 34

die Chromatogramme und die dazugehörigen Detection Frequency (DF) der einzelnen Proben

dar. Aufgrund der Lesbarkeit werden die weiteren Zuordnungen der Detection Frequency im

Anhang 21-23 aufgeführt.

Insgesamt können ungefähr 76 Verbindungen sowohl in der Kakaopulpa wie auch in den

Kakaonips geruchlich mittels GC-O detektiert werden. Zur Auswertung werden nur die relevanten

Substanzen genommen, welche die Detection Frequency (DF) über dem Noise Level (n ≥ 2)

haben. Am häufigsten können aromaaktive Verbindungen in den Kakaonips des Genotyps EET

103/399 identifiziert werden (37 Substanzen). Gefolgt von 28 Substanzen in Kakaonips des

Genotyps Arriba Nacional. In Kakaopulpa sind ungefähr die gleichen Anzahlen an olfaktometrisch

erkennbaren Substanzen nachgewiesen, zwischen 20 und 25 Substanzen.

56

Tabelle 23: Aromaaktive Substanzen in Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6 )und Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399) mit Detection Frequency DF ≥ 2 (1/4)

Beschrif-tung*

Beschreibungen Wahrscheinlichkeit (%)

Retentions-zeit (min)

DF ≥ 2, Identifizierbar in

CATIE-R1 CATIE-R4 CATIE-

R6 SCA6

Arriba Nacio-

nal

EET 103/399

1 Acetic acid, cyano- 70,8 0,68 X X

2 Ethanol 39,4 0,78 X

3 Acetic acid, methyl ester 77,2 0,85 X

4 Propanal, 2-methyl- 37,3 0,90 X

5 3-Buten-2-ol, 2-methyl- 60,5 1,05 X

6 Acetic acid 79,1 1,20 X X

8 Butanal, 3-methyl- 62 1,24 X

I 2-Pentanon 83,9 1,44 X X X

II 2-Pentanol 56,2 1,51 X X

10 2-Butanone, 3-Hydroxy 59,8 1,60 X X

11 1-Butanol, 3-methyl 44,9 1,88 X

A n.i. 2,22 X

12 Toluene 51 2,23 X X X

13 2,3-Butanediol 47,6 2,47 X X

14 2-Hexanone 47,7 2,64 X X

15 Hexanal 37,5 2,79 X

C n.i. 3,13 X

D n.i. 3,31 X X X

16 Cyclohexane, hexamethyl- 88,7 3,41 X X

E n.i. 3,62 X X

17 4-Penten-2-ol, acetate 42,5 3,72 X

** B, 7, 9 und B haben DF < 2, n.i.: nicht identifizierbar

57


Beschrif-tung

Beschreibungen Wahrscheinlichkeit

(%)




R6 SCA6

Arriba Nacio-

nal

EET 103/399

III 2-Pentanol acetat 73,4 4,00 X X X X

F n.i. 4,09 X X

18 Pentanoic acid 10,2 4,15 X

H n.i. 4,30 X

K n.i. 4,35 X X

L n.i. 4,61 X

19 1-Butanol, 2-methyl-acetate 83,9 4,85 X X

M n.i. 5,04 X X X

IV 2-Heptanon 78 5,18 X X

20 3-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl- 14,2 5,35 X X

V 2-Heptanol 56,1 5,56 X X X

21 Butyrolactone 41,6 5,83 X X X

N n.i. 5,92 X X

22 Oxime-, methoxy-phenyl- 77,3 6,10 X X X

O n.i. 6,45 X X

24 Octane, 2,6-dimethyl- 35,8 6,65 X X

25 12-Crown-4 15,2 6,87 X X X X

26 2-Pentanol, propanoate 28,1 7,02 X X X

27 1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)- 11,2 7,10 X X

VI 2-Hexanol acetat 46,4 7,27 X X X X

*G und 23 haben DF < 2; n.i.: nicht identifizierbar

58


Beschrif-tung





R6 SCA6

Arriba Nacio-

nal

EET 103/399

28 Benzaldehyde 40,1 7,51 X X

P n.i. 7,52 X

29 5-Decene, (E)- 8,04 7,61 X X

30 2-Octene, 3,7-dimethyl, (Z)- 21,8 8,04 X X X

Q n.i. 8,50 X X X

31 2-Octene, 2-methyl-6-methylene- 29,3 8,68 X X X

32 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene 33,7 8,79 X X X

R n.i. 8,89 X X

VII β-Myrcen 9,006 17,2 X X X X

33 1,3-Heptadiene, 3-ethyl-2-methyl- 11,9 9,33 X

S n.i. 9,48 X

34 Hexanoic acid, ethyl ester 35,2 9,56 X X X X X

35 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 80,8 9,95 X X X

T n.i. 10,19 X

U n.i. 10,73 X X

W n.i. 11,27 X

VIII β-trans-Ocimen 15,5 11,69 X X X X

IX 2-Heptanol acetat 59,6 12,17 X X X

X β-cis-Ocimen 6,07 12,26 X X X

36 Avetophenone 20,7 13,16 X

Y n.i. 13,78 X X X

*23 ist Fehlermeldung, n.i.: nicht identifizierbar

59


Beschrif-tung




CATIE-R1

CATIE-R4 CATIE-

R6 SCA6

Arriba Nacio-

nal

EET 103/399

Z n.i. 14,15 X X

37 Pyrazine, tetramethyl- 75,4 14,61 X X

38 cis-Linalool Oxide 12,3 14,75 X X X

XI 2-Nonanone 27,6 15,27 X X

XII β-Linalool 4,88 15,68 X X X

39 1,2-Benzisothiazol-3-amine tbdms 34,2 15,72 X X

XIII 2-Nonanol 16,04 X X X

40 Phenylethyl Alcohol 57,7 16,22 X X

41 2,4-Diacetoxypentane 94,3 17,00 X X

42 1,5,5-Trimethyl-6-methylene-cyclohexene

15,3 17,42 X X

43 Citronellyl formate 7,71 17,80 X X X

44 2,3-Butanedioldiacetate 13,6 19,01 X

45 1H-Naphthalen-2-one,3,4,5,6,7,8-hexahydro-4a,8a-dimethyl-

7,38 19,31 X X X

DF-Summe der gesamten Lauf bis 17 Min (evtl. 22 min) 20 (24) 22 (25) 25 (29) 22 27 37

n.i.: nicht identifizierbar

60

Abbildung 29: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus der Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R1 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

61


62


63

Abbildung 32: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus der Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

64

Abbildung 33: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus des Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

65

Abbildung 34: GC/MS Chromatogramm und Detection Frequency der flüchtigen Komponenten aus des Kakaonips des Genotyps EET103/399 (Substanzbeschreibungen siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

66

8.6 Geruchsintensität der aromaaktiven Substanzen

Die Intensität der Substanzen ist mit einer Skala von 0 (keine) bis 5 (sehr stark) zu bewerten.

Der Intensitätsmittelwert liegt sowohl in Kakaopulpa als auch in Kakaonips im mittleren Bereich

zwischen Intensitätsskala 1 (schwach) und 3 (mittel) (Abbildung 35 und 36). Die CATIE-R4-

Kakaopulpa weist eine ziemlich hohe Geruchintensität bei Cyanessigsäure (1) und Toluen (12)

auf, während CATIE-R1-Pulpa eine hohe Intensität bei 2-Hexanol acetat (VI) zeigt. Jedoch

unterscheiden sich die Substanzen in Kakaopulpa wie auch in Kakaonips bei einem

Signifikanzniveau von α = 0,05 nicht signifikant untereinander.

Abbildung 35: Geruchsintensität der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6 bei DF ≥ 2 mit Intensitätsskala von 0 bis 5 (Substanzbeschreibung siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

Abbildung 36: Geruchsintensität der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 bei DF ≥ 2 mit Intensitätsskala von 0 bis 5 (Substanzbeschreibung siehe Tabelle 23-26, ggf. Anhang 21-23)

67

8.7 Beurteilung der Aromaaktivität mittels Flavor Score

Zur Einschätzung der sensorischen Relevanz der einzelnen Aromaverbindungen wird ein Flavor

Score Konzept eingesetzt. Dabei werden die Substanzen, die von zwei oder mehr Panellisten

(DF ≥ 2) identifiziert werden, im Zusammenhang mit dem Mittelwert der Geruchsintensität (FI)

berücksichtigt. Nur die Verbindungen mit Flavor Score (FS) größer und gleich 5 von insgesamt

30 (1,6%) sind für die Aromaaktivität von Bedeutung. Der maximale Flavor Score liegt bei 30

Punkten. Eingesetzt wird die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1. CATIE-R4, CATIE-R6 und

SCA 6 sowie die Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399.

8.7.1 Kakaopulpa

In der Kakaopulpa zeigen 25 Substanzen die Aromaaktivität bei Flavor Score FS ≥ 5. Davon sind

4 unbekannte Substanzen vorhanden, die mit Hilfe von GC/MS nicht identifizierbar sind. Die

bekannten Substanzen sind in der Abbildung 37.und der Tabelle 27 dargestellt.

Die Pulpa des Genotyps CATIE-R1 enthält 2-Heptanol acetat (IX) mit einem Flavor Score von 8

Punkten, gefolgt von Cyclohexane, hexamethyl- (16), cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene (32) mit 6

Punkten und 1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)- (27) und 2-Octene, 2-methyl-6-methylene- (31)

mit 5 Punkten. Die CATIE-R4-Pulpa zeichnet sich dagegen durch cis-Linalool Oxide (38: FS = 8),

cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene (32: FS = 6), Ethylhexanoat (34: FS = 6), 2,3-Butanediol (13: FS

= 5), Octane, 2,6-dimethyl- (24, FS = 5), Cyclotetrasiloxane, octamethyl- (35: FS =5) und β-trans-

Ocimen (VIII: FS = 5) aus. Die Markensubstanzen: β-Myrcen (VII), β-Linalool (XII) und 2-Nonanol

(XIII) zeigen eine Aromaaktivität bei CATIE-R6-Pulpa mit FS = 8 Punkten. Zusätzlich weisen

Oxime-, methoxy-phenyl- (22), 2-Pentanol, propanoat (26) und 2-Heptanol acetat (IX) mit 6

Punkten des Flavor Scores auf. Hexanal (15), 2-Pentanol acetat (III), Octane, 2,6-dimethyl- (24)

sowie 2-Octene, 3,7-dimethyl, (Z)- (30) sind ebenfalls relevant für die Kakaopulpa des Genotyps

CATIE-R6 (FS = 5). Wie die Pulpa des CATIE-R4-Genotyps, zeichnet sich die SCA 6-Pulpa durch

cis-Linalool Oxide (38) aus, welche mit 9 Punkten den höchsten Flavor Score hat. Danach folgt

2-Pentanon (I) und β-trans-Ocimen (VII) mit einem Flavor Score von 7 Punkten; dann 1,6-

Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)- (27), 2-Nonanaol (XIII) mit Flavor Score von 6 Punkte und

anschließend cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene (32), Hexanoic acid, ethyl ester (34), β-cis-Ocimen

(X) sowie β-Linalool (XII) mit einem Flavor Score von 5 Punkten (Abbildung 37).

68

Abbildung 37: Flavor Score der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6 mit FS ≥ 5

69

Tabelle 27: Geruchsbeschreibung der relevanten Substanzen in Kakaopulpa (FS ≥ 5) der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6 mittels Gaschromatographie Olfaktometrie (GCO) und der Verglich mit der Literatur

Besc

hrift

ung

Substanzen Chem.

Formel

Geruchsbeschreibung durch

Panellisten

Geruchbeschreibung in

der Literatur

(flavornet.org, o.J.)

Auftreten in

(thegoodscentscompany, o.J.) Kakao Studien

I 2-Pentanon C5H10O blumig, süßlich, seifig

süß, fruchtig, fermetierte

Bananen (Mosciano et

al., 1995)

Apfelsaft, Banane, Karotten,

Käse, Kakao, Kaffee, Rum,

Erdbeeren1

Kadow et al, 2013; Pino

et al, 2010; Quijano und

Pino, 2009; Fadel et al.,

2006; Ritter, 1999

13 2,3-Butanediol C4H10O2 blumig, süßlich, wachsig, leicht

stechend fruchtig, cremig, Butter

Pflaume, Himbeere, Essig,

Wine1

Fadel et al., 2006; Counet

et al., 2002; Ritter, 1999;

Schnermann und

Schieberle, 1997

15 Hexanal C6H12O ranzig, muffig, würzig, künstlich,

Plastik, leicht süßlich

grasig, Fettsäure, fettig,

fruchtig, holzig

Apfel, Banane, Karotten,

Bergamottöl, Weißbrot1

Lima et al., 2011;

Afoakwa et al., 2008;

Ritter, 1999; Schnermann

und Schieberle, 1997

16 Cyclohexane, hexamethyl- C12H24 süßlich, blumig, fruchtig, überreif nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

III 2-Pentanol acetat C7H14O2 süßlich, blumig, seifig, etwas

chemisch, künstlich

Orange saftig, muffig,

grün, unreif, fruchtig

(Mosciano et al., 2009)

Aprikose, Banane, Birne1 Kadow et al, 2013

22 Oxime-, methoxy-phenyl- C8H9NO2 blumig, seifig, fruchtig, leicht

säuerlich, gärig nicht verfügbar Nicht verfügbar nicht verfügbar

24 Octane, 2,6-dimethyl- C10H22 wachsig, grün. Grasig, unreif,

künstlich, Bittermandel nicht verfügbar

Natürliche Substanzen und

Extrakt1 nicht verfügbar

26 2-Pentanol, propanoate

oder 2-pentyl propionate C8H16O2

süßlich, leicht blumig, fruchtig,

schwefelig, grün nicht verfügbar

Natürliche Substanzen und

Extrakt1 Kadow et al., 2013

27

1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-,

(S)-

oder (S)-Citronellene

C10H18 leicht blumig, seifig, chemisch,

Plastik, etwas grün, Gurke nicht verfügbar Natürliche Substanzen nicht verfügbar

30 2-Octene, 3,7-dimethyl, (Z)- C10H20 fruchtig, süßlich, seifig, etwas

grün, unreif nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

31 2-Octene, 2-methyl-6-

methylene- C10H18 süßlich, blumig, seifig nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

32 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene C10H18

fruchtig, süßlich, Kleber, leicht

blumig, citrus, Lösungsmittel,

stechend, Essig, schwefelig

nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

VII β-Myrcen C10H16 fruchtig, citrus, sauer, grün,

unreif, etwas blumig, süßlich

pfeffrig, würzig, Kunststoff

(Lübke, 1988); Citrus,

fruchtig (Mosciano et al,

2000)

Basilikum, Blutorangenöl,

Sellerie, Kamillenöl, Zimt,

Kaffee1

Kadow et al., 2013; Pino

et al., 2010; Quijano und

Pino, 2009; Ritter, 1999;

Ziegleder, 1990

70

Be

sch

rif

tung

Substanzen Chem.

Formel

Geruchsbeschreibung durch

Panellisten

Geruchbeschreibung in

der Literatur


Auftreten in

(thegoodscentscompany, o.J.) Kakao Studien

34 Hexanoic acid, ethyl ester

oder ethyl hexanoate C8H16O2

blumig, süßlich, leicht

Lösungsmittel

Apfelschale, fruchtig;;

fruchtig-süßen Ananas,

wachsig, grüne Banane

(Lübke, 1990)

Apfelsaft, Banane, Käse, Kakao, Johannisbeere, Kiwi, Orangensaft

Quijano und Pino, 2009;

Bonvehí, 2005; Ritter,

1999

35 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- blumig, süßlich, chemisch nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

VIII β-trans-Ocimen C10H16 blumig, süßlich, seifig, unreif süß, Kräuter Lavendelöl, Grapefruit Öl,

Zitronengras Öl

Pino et al., 2010; Quijano

und Pino, 2009

IX 2-Heptanol acetat C9H18O2 blumig, Parfümisch, süßlich,

alkoholisch, Lösungsmittel nicht verfügbar Nicht verfügbar Kadow et al., 2013

X β-cis-Ocimen C10H16

süßlich, leicht blumig, chemisch,

Lösungsmittel, alkoholisch,

stechend

blumig, Kraut, süß

(Lübke, 1985)

Lavendelöl, Petersille,

Thymianöl, Basilikum Öl

Kadow et a., 2013; Pino

et al., 2010, Quijano und

Pino, 2009; Ziegleder,

1990

38 cis-Linalool Oxide

oder Furanoid C10H18O2

Lösungsmittel, alkoholisch, reif,

süßlich, fruchtig

blumig; erdig, süß,

blumig, holzig

Rosenöl, Lavendelöl,

Zitronengrass Öl,

Orangenschale Öl

Pino et al., 2010; Quijano

und Pino, 2009; Ritter,

1999; Ziegleder, 1991

XII β-Linalool C10H18O fruchtig, reife Banane, künstlich,

blumig, seifig, wachsig

Blumig, lavendel; blumig-

citrus, süß (Lübke, 2011)

Apfelsaft, Aprikose,

Cinnamomum, Koriander,

Cumin, Grapefruit Öl

Kadow et al., 2013;

Quijano und Pino, 2009;

Fadel et al., 2006; Counet

et al., 2002; Ghizzoni et

al., 1995; Ziegleder,

1990; Maniere und

Dimick, 1979

XIII 2-Nonanol C9H20O Süßlich, Karamell, blumig,

chemisch

Wachs, grün, cremig,

Citrus Orange, Käse,

fruchtig (Mosciano,

Gerard, 1990)

Spargel, Banane, Nelken,

Kokos

71

8.7.2 Kakaonips

Ähnlich wie bei der Kakaopulpa sind 24 Substanzen geruchlich relevant für Kakaonips (FS ≥ 5).

Allerdings können nur 13 Substanzen mittels GC/MS identifiziert werden, welche unten in der

Tabelle 28 aufgelistet sind.

Die Kakaonips aus dem EET 103/399 Genotyp zeigen deutlich mehr Volatile Verbindungen im

Vergleich zu den Arriba Nacional auf (Abbildung 38). Die Aromaaktivität der EET 103/399-

Kakaonips hängt zum größten Teil von 3-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl- (20: FS = 12) und β-Myrcen

(VII: FS = 10) ab. Außerdem spielen 2-Butanone, 3-Hydroxy (10: FS = 7,5), 2-Hetanol (V),

Pyrazine, tetramethyl- (37) (FS = 6) und 1-Butanol, 2-methyl-acetate (19), Oxime-, methoxy-

phenyl- (22), 12-Crown-4 (25), 2-Hexanol acetat (VI), 5-Decene, (E)- (29) sowie Hexanoic acid,

ethyl ester (34) (FS = 5) bei EET 103/399-Kakaonips ebenfalls eine große Rolle.

Im Unterschied dazu sind die Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional ausschließlich durch 1,2-

Benzisothiazol-3-amine tbdms (39, FS = 6), Toluen (12: FS = 5) und 12-Crown-4 (25: FS = 5)

charakterisiert.

Abbildung 38: Flavor Score der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 mit Flavor Score FS ≥ 5

72

Tabelle 28: Geruchsbeschreibung der relevanten Substanzen in Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET103/399 mittels Gaschromatographie Olfaktometrie (GCO) und der Vergleich mit der Literatur

Beschriftung Substanzen Chem. Formel

(NIST,o.J.)

Geruchsbeschreibung durch Panellisten

Geruchsbeschreibung in der Literatur


Vorkommen in (thegoodscentscompany, o.J.)

Kakao Studien

10 2-Butanone, 3-Hydroxy oder Acetonin

C4H8O2 erdig, unreif, grün, süßlich, Vanille

Butter In der Natur nicht verfügbar

12 Toluene oder Methylbenzene

C7H8 leicht erdig, muffig, chlorartig, chemisch

Lack, süß Dill Öl, Lavendelöl Lima et al., 2011; Afoakwa et al., 2009; Counet et al., 2002

19 1-Butanol, 2-methyl-acetate oder 2-Methylbutylacetat

C7H14O2 blumig, süßlich, chemisch Süße, Banane, fruchtig, reif (Mosciano, 1998)

Apfelsaft, Aprikose, Banane, Bier, Kakao, Feige, Melone, Birne, Ananas, Pflaume

Quijano und Pino, 2009

20 3-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl- süßlich, fruchtig, Lösungsmittel nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

V 2-Heptanol C7H16O süßlich, blumig, Lösungsmittel, fruchtig

Zitronengras Kräuter süßen blumigen fruchtigen grün

Banane, Bier, Käse, Nelken, Kaffee, Haselnuss

Pino et al., 2010; Afoakwa etal., 2009; Counet et al., 2002; Ritter, 1999

22 Oxime-, methoxy-phenyl- süßlich, leicht gärig, muffig nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

25 12-Crown-4 oder 1,4,7,10-tetraoxacyclododecane

C8H16O4 Rose, etwas Waldboden, metallisch, süßlich, creamig, fettig, Gebäck

nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

VI 2-Hexanol acetat oder 2-hexyl acetat

C8H16O2 blumig, Lösungsmittel, leicht parfümisch

nicht verfügbar In der Natur Pino und Quijano, 2010

29 5-Decene, (E)- C10H20 blumig, süßlich, chemisch nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

VII β-Myrcen C10H16 parfümisch, leicht blumig, süßlich Banane

Siehe Tabelle 27

34 Hexanoic acid, ethyl ester oder ethyl hexanoate oder Capronsäure Ethylester

C8H16O2 fruchtig, süßlich, leicht blumig Siehe Tabelle 27

37 Pyrazine, tetramethyl- C8H12N2 blumig, leicht süßlich, erdig, chemisch

Muffig, nussig, Vanille, Schokolade, Kaffee Kakao Sojaschmalz verbrannt (Mosciano, 1997)

Kakaoprodukte, Milchprodukte, Haselnuss, Fleisch, Tee, Kaffee

Lima et el., 2011; Fadel et al., 2006; Counet et al., 2002; Ziegleder, 1991

39 1,2-Benzisothiazol-3-amine tbdms C7H6N2S blumig, seifig, Abgas, schwefelig nicht verfügbar nicht verfügbar nicht verfügbar

73

8.7.3 Markersubstanzen

Um die Relevanz der Markersubstanzen abzuschätzen, werden zusätzlich ihre einzelnen Flavor

Scores (FS) betrachtet. Die Bewertung wird ebenfalls bei Flavor Score (FS) größer und gleich 5

Punkte als wichtig eingestuft. Am meisten enthält die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R6 und

SCA 6 die Referenzsubstanzen entsprechend der genannten Auswertungskriterien. Sie zeichnen

sich gleichermaßen durch β-Myrcen (VII: FS = 8 und 7), β-Linalool (XII: FS = 8 und 5) und 2-

Nonanol (XIII: FS = 8 und 6) aus. Darüber hinaus sind 2-Heptanol acetat (IX, FS = 6) und 2-

Pentanol acetat (III: FS = 5) für CATIE-R6-Pulpa sowie 2-Pentanon (I: FS = 7) und β-cis-Ocimen

(X: FS = 5) für SCA 6 mit FS ≥ 5 von Bedeutung. Als nächstes folgen die Kakaonips des Genotyps

EET 103/399, die das höchste Flavor Score (FS = 10) an β-Myrcen (VII) und 2-Hexanol acetat

(VI: FS = 5) besitzt. Die CATIE-R1- und CATIE-R4-Pulpa haben bedeutsame Flavor Scores

jeweils bei 2-Heptanol acetat (IX: FS = 8) und β-trans-Ocimen (VIII: FS = 5). Ausnahmsweise

zeigen die Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional keine relevante Aromaaktivität durch

ausgewählte Markersubstanzen, da sie ausschließlich ein Flavor Score kleiner 5 Punkte enthält.

Abbildung 39: Flavor Score der 13 Markersubstanzen der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6

74

Abbildung 40: Flavor Score der 13 Markersubstanzen der Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399

8.8 Produktverteilung der Markersubstanzen

Zur Sortierung der Markersubstanzen zu den Kakaoprodukten, CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-

R6, SCA 6, Arriba Nacional und EET 103/399, wird eine statistische Hauptkomponentenanalyse

eingesetzt. Als Antwortsignal wird die Peakfläche der zu quantifizierten Substanzen genommen.

Alle Markersubstanzen unterscheiden sich signifikant untereinander (α = 0,05) und werden somit

für die Analyse verwendet (Anhang 24). Das Ziel dabei ist die Verteilung der relevanten Substan-

zen zur Kakaopulpa grafisch darzustellen.

In den Abbildungen 41 bis 43 werden die Produkte auf den Achsen F1-F3 in das Koordinaten-

system aufgeteilt. Die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R4, CATIE-R6. SCA6 sowie die Kakao-

nips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 können in der Abbildung 41 erklärt werden,

während die CATIE-R1-Pulpa besser in der Abbildung 43 erklärbar ist. Es kann festgestellt

werden, dass die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R4 und CATIE-R6 ähnlich sind und sich

durch die Substanzen 2-Pentanon (I), 2-Pentanol (II), 2-Pentanol acetat (III), 2-Hexanol acetat

(VI), 2-Heptanol acetat (IX) und β-Linalool (XII) auszeichnen. Die SCA 6-Pulpa unterscheidet sich

deutlich zu den anderen untersuchten Kakaoproben und ist durch die Verbindungen der β-Myrcen

(VII), β-trans- und –cis-Ocimen (VIII und X) charakterisiert. Die Substanzen 2-Heptanon (IV) und

2-Nonanon (XI) korrelieren miteinander und charakterisieren die beiden Kakaonips, Arriba

Nacional- und EET 103/399-Genotypen. Im Unterschied dazu lässt sich die CATIE-R1-Pulpa

durch 2-Heptanol (V) beschreiben.

75

Abbildung 41: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6, Arriba Nacional und EET 103/399 auf Achse F1 und F2 mittels Hauptkomponenten-Analyse

Abbildung 42: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R4, CATIE-R6 und Arriba Nacional auf Achse F1 und F3 mittels Hauptkomponenten-Analyse

76

Abbildung 43: Verteilung der Markersubstanzen zu den Kakaoproben der Genotypen CATIE-R1 und SCA 6 auf Achse F2und F3 mittels Hauptkomponenten-Analyse

8.9 Konzentrationsgehalte der volatilen Komponenten in Kakaopulpa und

Kakaonips

Die Konzentrationsgehalte der 13 relevanten Substanzen sowohl in frischer Kakaopulpa (CATIE-

R1, CATIE-R4, CATIE-R6 und SCA 6) als auch in Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399)

werden mittels des internen Standards bestimmt. Zusätzlich wird die Kakaopulpa der Genotypen

EET 62 mitquantifiziert, jedoch können aufgrund der Zeitbegrenzung und Verfügbarkeit des

Probenmaterials keine sensorischen und olfaktometrischen Analysen durchgeführt werden. Die

zu quantifizierenden Substanzen sind 2-Pentanon, 2-Pentanol, 2-Pentanol acetat, 2-Heptanon,

2-Heptanol, 2-Hexanol acetat, β-Myrcen, β-trans- und -cis-Ocimen, 2-Heptanol acetat, 2-

Nonanon, β-Linalool und 2-Nonanol. Die Kalibrierungsbereiche, das Bestimmtheitsmaß (r2), die

Nachweisgrenze (LOD), die Bestimmungsgrenzen (LOQ), der Varianzkoeffizient (CV), die

Reststandardabweichung (Sgr), die Verfahrensstandardabweichung (Sx) sowie die Wiederfin-

dungsrate (WFR) der Kakaopulpa und Kakaonips sind in der Tabelle 29 und 30 zusammen-

gefasst.

Mit Hilfe von GC/MS kann die Ionen-masse der β-Myrcen (VII) identifiziert werden. Jedoch liegen

ihre zu quantifizierenden Konzentrationsintervalle sehr nah beieinander, wodurch keine optimale

Kalibriergerade erstellt werden kann. Aufgrund dessen ist die Bestimmung der Nachweisgrenze

und der Bestimmungsgrenze für β-Myrcen nicht möglich.

77

Tabelle 29: Validierungsparameter zur quantitativen Bestimmung der Kakaopulpa

Nr. Substanzen

Kalibrie-rungsbe-

reiche (µg/g)

r2 LOD (µg/g)

LOQ (µg/g)

CV (%)

Sgr Sx WFR (%)

I 2-Pentanon 0,6 - 60 0,99 3,21 10,66 0,08 0,007 0,061 92-100

II 2-Pentanol 0,6 - 60 0,87 1,69 4,81 0,26 0,148 0,029 41-100

III 2-Pentanol acetat 1,5 - 598,8 0,95 88,37 259,25 0,37 2,139 1,900 6,5-100

IV 2-Heptanon 0,6 - 60 1,00 1,86 5,81 0,09 0,065 0,041 100

V 2-Heptanol 1,5 - 30,6 0,99 1,46 4,49 0,16 0,039 0,033 99-100

VI 2-Hexanol acetat 3 - 150 0,98 24,72 75,76 0,21 0,038 0,584 38-100

VII β-Myrcen 3 - 7,2 0,98 n.n.. n.n. 0,05 0,687 0,007 -

VIII β-trans-Ocimen 0,3 - 5,37 0,98 0,91 3,00 0,13 5,750 0,016 72-100

IX 2-Heptanol acetat 3 - 601,2 0,98 47,44 147,39 0,18 0,038 1,068 100

X β-cis-Ocimen 4,2 - 4,97 0,96 13,27 41,56 0,19 8,811 0,281 100

XI 2-Nonanon 0,3 - 56,7 0,97 5,40 16,28 0,27 0,036 0,127 49-100

XII β-Linalool 15 - 900 0,91 191,44 571,64 0,34 0,314 4,779 99-100

XIII 2-Nonanol (1) 1,5 - 7,5 0,94 1,48 4,61 0,17 0,022 0,022 46-100

2-Nonanol (2) 1,5 - 299,4 0,98 27,06 82,52 0,21 0,362 0,562 80-100

Tabelle 30: Validierungsparameter zur quantitativen Bestimmung der Kakaonips

Nr. Substanzen Kalibrierungsbereiche

(µg/g) r2

LOD (µg/g)

LOQ (µg/g)

CV (%)

Sgr Sx WFR (%)

I 2-Pentanon 1,5 - 150 0,99 8,01 26,66 0,08 0,007 0,061 92-100

II 2-Pentanol 1,5 - 15 0,87 4,24 12,01 0,26 0,148 0,029 41-100

III 2-Pentanol acetat 3,75 - 1497 0,88 220,94 648,13 0,37 2,139 1,900 6,5-100

IV 2-Heptanon 1,5 - 150 0,99 4,64 14,52 0,09 0,065 0,041 100

V 2-Heptanol 3,75 - 76,5 0,99 3,63 11,22 0,16 0,039 0,033 99-100

VI 2-Hexanol acetat 7,5 - 375 0,98 61,80 189,40 0,21 0,038 0,584 38-100

VII β-Myrcen 7,5 - 18 0,98 n.n. n.n. 0,05 0,687 0,007 -

VIII β-trans-Ocimen 0,75 - 13,43 0,98 2,28 7,51 0,13 5,750 0,016 72-100

IX 2-Heptanol acetat 7,5 - 1503 0,98 118,60 368,48 0,18 0,038 1,068 100

X β-cis-Ocimen 10,5 - 187,43

0,96 33,18 103,91 0,19 8,811 0,281 100

XI 2-Nonanon 0,75 - 141,75

0,97 13,49 40,69 0,27 0,036 0,127 49-100

XII β-Linalool 37,5 - 2250 0,91 478,60 1429,09 0,34 0,314 4,779 99-100

XIII 2-Nonanol 3,75 - 18,75 0,94 3,70 11,51 0,17 0,022 0,022 46-100

78

Die Abbildung 44 zeigt den ermittelten Gehalt der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-

R4, CATIE-R6, SCA 6 und EET 62 auf. Die Substanzen, die mit Hilfe von HS-SPME-GC-MS nicht

detektierbar (n.n.) sind sowie die nach dieser Quantifizierungsmethode unterhalb der Nachweis-

grenze liegen (n.n*), werden als nicht nachweisbar angegeben. Zusätzlich kann 2-Heptanol

acetat (IX) aufgrund der Koeluation für EET62-Pulpa nicht quantifiziert werden und wird ebenfalls

als nicht nachweisbar gekennzeichnet (n.n.**). Eine ausführliche Angabe des Gehaltes ist im

Anhang 25 zu finden. Hohe Standardabweichung bei der Quantifizierung deutet auf großen

Schwankungen in der Proben.

2-Pentanol acetat (III) ist in allen Kakaopulpa-Genotypen am höchsten quantifizierbar. 2-Pentanol

(II) und 2-Heptanon (IV) sind sowohl in allen untersuchten Kakaopulpa vorhanden, jedoch sind

deren Konzentrationen sehr gering. Im Unterschied dazu sind Monoterpen, β-Myrcen (VII), β-

trans-Ocimen (VIII und X) sowie β-Linalool (XII) in Pulpa aller fünf Genotypen mit Hilfe von HS-

SPME-GC-MS nicht nachweisbar.

Die Pulpa der CATIE-R1 weist einen hohen Gehalt an 2-Heptanol acetat (IX: 408 µg/g) auf,

gefolgt von 2-Pentanol acetat (III: 280 µg/g), 2-Hexanol acetat (VI: 28 µg/g), 2-Heptanon (IV: 8

µg/g), 2-Pentanon (I: 6 µg/g), 2-Pentanol (II: 4 µg/g) und β-Myrcen (2,4 µg/g). Die CATIE-R4-

Pulpa zeigt eine höchste Konzentration von ca. 570 µg/g bei 2-Pentanol acetat (III) und 366 µg/g

bei 2-Heptanol acetat (IX:). Dazu kann 2-Hexanol acetat (VI: 33 µg/g), 2-Pentanon (9 µg/g), 2-

Nonanon (XI: 7 µg/g), 2-Heptanon (IV: 3,5 µg/g), 2-Pentanol (II: 2,6 µg/g) und 2-Nonanol (XIII: 2

µg/g) nachgewiesen werden. Im Vergleich zu anderen Kakaopulpa hat die CATIE-R6 Genotyp

nur etwa ein Viertel der 2-Pentanol acetat (III: 94 µg/g) und kann am geringsten der relevanten

Substanzen quantifiziert werden. Hauptsächlich enthält sie 2-Nonanon (XI), 2-Pentanol (II) und

2-Heptanon (IV) bei Konzentrationsgehalten von weniger als 5 µg pro ein Gramm Kakaopulpa.

Ebenfalls hat die Pulpa des Genotyps SCA einen hohen Gehalt an 2-Pentanol acetat (III), jedoch

sind diese im Vergleich zu den anderen Genotypen relativ gering (58 µg/g). Außerdem kann 2-

Nonanon (XI: 6 µg/g), 2-Pentanol (II: 5 µg/g), 2-Nonanol (XIII: 4 µg/g) und 2-Heptanon (IV: 3 µg/g)

in SCA 6-Pulpa ermittelt werden. Am meistens können die Markersubstanzen in der EET62-Pulpa

bestimmt werden. Sie weist eine hohe Konzentration von 2-Pentanol acetat (III: 305 µg/g), 2-

Hexanol acetat (VI: 194 µg/g), 2-Nonanol (XIII: 64 µg/g), 2-Nonanon (XI: 38 µg/g), 2-Heptanol (V:

29 µg/g), 2-Heptanon (IV: 13 µg/g) sowie geringe Konzentrationen an 2-Pentanon (I: 4 µg/g) und

2-Pentanol (II: 2 µg/g) auf (Abbildung 44).

79

Abbildung 44: Gehalte der aromaaktiven Markersubstanzen in Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6 und EET62 (n.n.: nicht nachweisbar/nicht detektierbar; n.n.*: nichtnachweisbar/unter der Nachweisgrenze; n.n.**: nicht nachweisbar aufgrund von Koelution)

Im Unterschied dazu kann nur die Konzentration der Substanzen 2-Pentanol (II), 2-Heptanon (IV)

und 2-Heptanol (V) in Kakaonips bestimmt werden, welche weniger als 10 µg pro ein Gramm

Kakaonips ist. Die Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional und EET 103/399 weisen ähnliche

Konzentration sowohl an 2-Pentanol (II: ca. 6 µg/g) als auch an 2-Heptanon (IV: ca. 7 µg/g) auf.

Allerdings zeigt die EET 103/399-Nips etwa die doppelte Menge an 2-Heptanol (V) auf (Abbildung

45). Möglicherweise können die Kakaonips wie die Kakaopulpa eine hohe Konzentration an 2-

Pentanol acetat (III: mehr als 100 µg/g) und 2-Heptanol acetat (IX: ca. 50 µg/g) enthalten. Jedoch

können diese aufgrund der hohen Nachweisgrenze nicht nachgewiesen werden (Anhang 25 und

26).

Anschließend kann festgestellt werden, dass die Markersubstanzen in den Kakaonips wesentlich

geringe als in der Kakaopulpa nachweisbar sind. Die Substanzen 2-Pentanol (II) und 2-Heptanon

(IV) sind in allen untersuchten Kakaoproben vorhanden, während 2-Pentanol acetat (III) nur

bedingt in Kakaopulpa nachgewiesen werden kann.

80

Abbildung 45: Gehalte der aromaaktiven Markersubstanzen in Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional und EET 103/399 (n.n.: nicht nachweisbar/nicht detektierbar; n.n.*: nichtnachweisbar/unter der Nachweisgrenze)

Mit Hilfe von einer Varianzanalyse mittels Produktcharakterisierung wird der Signifikanz-

unterschied der ermittelten Konzentrationen untersucht. Die Substanzen unterscheiden sich

signifikant bei p = 0,05 (Tabelle 31). Die Substanzen β-Myrcen (VII), β-trans- und cis-Ocimen (VII

und X) sowie β-Linalool (XII) werden herausgenommen, da sie bei der Quantifizierung nicht

nachweisbar sind. Dazu kann in der Tabelle 32 entnommen werden, welche Substanzen sich

voneinander unterscheiden. Die blau markierten Felder zeigen einen signifikant positiven Effekt

der Substanzen auf das Produkt, während die pink markierten Felder umgekehrt einen signifikant

negativen Effekt der Substanzen auf das Produkt darstellen.

Tabelle 31: Diskriminierung der Markersubstanzen mittel Produktcharakterisierung bei p = 0,05

Nr. Deskriptoren Testwerte p-Werte

I 2-Pentanon 5,893 0,000

II 2-Pentanol 2,428 0,008

III 2-Pentanol acetat 4,827 0,000

IV 2-Heptanon 3,995 0,000

V 2-Heptanol 4,584 0,000

VI 2-Hexanol acetat 2,947 0,002

IX 2-Heptanol acetat 5,288 0,000

XI 2-Nonanon 6,315 0,000

XIII 2-Nonanol 4,080 0,000

*p<0,05 ist signifikant

81

Tabelle 32: Diskriminierung der Kakaoprodukte mittels angepasster Mittelwerte bei der Produktcharakterisierung

Substanzen I II III IV V VI IX XI XIII

CATIE-R1

(Pulpa) 6,229 4,121 280,848 8,277 0,000 27,933 408,395 0,000 2,420

CATIE-R4

(Pulpa) 8,812 2,605 572,753 3,494 0,000 33,462 366,179 7,171 2,022

CATIE-R6

(Pulpa) 0,000 4,059 86,297 3,308 0,000 0,000 0,000 5,552 0,000

SCA6 (Pulpa) 0,000 4,456 58,194 2,980 0,000 0,000 0,000 6,353 3,609

EET 62

(Pulpa) 4,387 2,026 304,600 12,666 29,411 194,371 0,000 37,809 63,457

Arriba

Nacional

(Nips)

0,000 6,451 0,000 6,776 5,278 0,000 0,000 0,000 0,000

EET103/399

(Nips) 0,000 6,419 0,000 7,005 9,014 0,000 0,000 0,000 0,000

*balu markierte Felder = signifikant positiv und pink markierte Felder = signifikant negativ

Anschließend kann anhand des grafisch dargestellten Diagramms in der Abbildung 46 festgestellt

werden, dass die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R6 und SCA 6 ähnliche Substanzen

nachweisen. Ebenso zeichnen sich beide Kakaonips durch vergleichbare Markersubstanzen aus.

Die CATIE-R1- und CATIE-R4-Pulpa sind abweichend von den anderen Kakaoproben, während

die Kakaopulpa des Genotyps EET 62 sich eindeutig unterscheiden lässt.

Abbildung 46: Differenzierung der Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6 und EET 62) und Kakaonips (Arriba Nacional und EET 103/399) durch Konzentration der Markensubstanzen mittels Hauptkomponentenanalyse

82

8.10 Sensorische Geruchs- und Geschmacksprofile

Ziel dieser Prüfung ist die Eigenschaften der Produkte zu identifizieren und zu quantifizieren. Es

kann mit Hilfe von der sensorischen Profilierung festgestellt werden, dass die untersuchte

Kakaopulpa des Genotyps CATIE eine Vielfalt an Aromen besitzt. Allerdings sind diese Gerüche

nicht langanhaltend. Die Pulpa der CATIE-R1 ist durch den sauren, süßen und schwachen citrus,

fruchtigen, grünen Geschmack charakterisiert. Außerdem riecht sie blumig, leicht fruchtig,

süßlich, und etwas grün. Die CATIE-R4-Pulpa riecht schwach blumig, grün und muffig und

schmeckt süßlich, fruchtig. Dagegen zeichnet sich die Pulpa der CATIE-R6 durch einen

fruchtigen, blumigen, leicht süßlichen Geruch und einen süßen, fruchtigen Geschmack aus

(Abbildung 47).

Abbildung 47: Geruchs- und Geschmacksprofile der Pulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 (Intensitätsskala von 0 bis 10)

83

Die Geschmacksattribute sauer, adstringierend, süß, grün, fruchtig, verflüchtig, citrus sowie die

Geruchsattribute blumig und Gurke haben einen Signifikanzwert (p-Wert) kleiner 0,1 und zeigen

somit signifikante Unterschiede innerhalb der drei Produkte (Tabelle 33). Die untersuchten

Proben CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 unterscheiden sich in den Geruchsbeschreibungen

aromatisch, fruchtig, süßlich, citrus, Eisbonbon, stechend, grün, muffig, fermentiert, überreif,

alkoholisch und verflüchtig nicht signifikant. Ebenfalls zeigen die Gerüche des alkoholischen

Geschmacks keine signifikanten Unterschiede. Diese Attribute haben eine geringere Ausprägung

auf die Beschreibung von Kakaopulpa (Abbildung 47).

Dazu wird ermittelt, ob die Korrelationen zwischen den untersuchten Attributen signifikant sind.

Eine negative Korrelation bedeutet einen gegenläufigen, eine positive Korrelation einen

gleichsinnigen Zusammenhang zwischen den Variablen. Unterscheiden sich die Attribute

signifikant durch den Korrelationstest, kann dies bedeuten, dass diese Attribute trotzt

unterschiedlicher Formulierung eine ähnliche Bedeutung haben oder sie in den Proben

gleichermaßen vorhanden sind (Anhang 27-29).

Die Korrelationen sind so zu interpretieren, dass

die Pulpa mit grünem Geschmack einen sauren und alkoholischen Geschmack hat

(positiv) und somit nicht süß schmeckt (negativ), wobei der alkoholische Geschmack

nicht gleich fruchtig ist (negativ).

die Pulpa, die einen citrus Geschmack aufweist oft mit einem gurkenähnlichen Geruch

assoziiert wird (positiv).

die Pulpa mit blumigem Geruch auch nach Zitrone riecht (positiv), die jedoch einen

umgekehrten Zusammenhang mit grünem grasigem Geruch aufzeigt.

die Pulpa mit balsamischem Geruch einen Bezug zu fermentiertem Geruch aufweist

(positiv).

Die Pulpa mit stechendem Geruch häufig muffig riecht (positiv), jedoch nicht mit dem

fruchtigem Geruch korreliert.

84

Tabelle 33: Signifikante Attribute nach der Produktcharakterisierung (p = 0,05)

Produkte

CATIE-R1 CATIE-R4 CATIE-R6

Geschätz-ter Mittelwert

p-Wert Geschätz-ter

Mittelwert p-Wert

Geschätz-ter Mittelwert

p-Wert

Ger_blumig 3,571 0,035 4,000 0,212 4,810 0,593

Ges_fruchtig 3,714 0,038 4,952 0,154 4,857 0,447

Ges_verflüchtig 3,476 0,041 4,429 0,430 4,048 0,977

Ges_citrus 4,095 0,053 3,190 0,542 2,857 0,895

Ger_Gurke 2,095 0,786 1,571 0,004 1,333 0,002

Ger_balsamisch /süßlich

3,857 0,222 3,238 0,910 3,714 0,517

Ger_verflüchtig 4,905 0,464 5,286 0,977 4,857 0,782

Ger_überreif 2,333 0,496 2,857 0,367 2,524 0,187

Ger_citrus 1,619 0,516 1,810 0,812 2,190 0,583

Ger_muffig 2,857 0,531 3,667 0,414 2,524 0,498

Ger_aromatisch 5,238 0,540 5,095 0,653 5,429 0,796

Ger_Eisbonbon 0,381 0,639 0,333 0,864 0,857 0,692

Ger_fermetiert 0,905 0,751 1,714 0,907 1,048 0,789

Ger_alkoholisch 1,286 0,766 1,667 0,913 1,286 0,801

Ger_grün, grasig 3,476 0,822 3,238 0,367 2,810 0,345

Ger_stechend 1,238 0,958 1,667 0,985 1,000 0,965

Ger_fruchtig 3,714 0,966 2,810 0,520 4,238 0,470

Ges_sauer 5,429 0,000 3,048 0,535 2,619 0,263

Ges_adstringie-rend 1,667 0,000 0,429 0,778 0,714 0,062

Ges_süß 2,571 0,001 4,952 0,358 5,238 0,616

Ges_grün 3,714 0,002 2,143 0,017 2,000 0,144

Ges_alkoholisch 1,333 0,863 1,095 0,293 1,095 0,200

*markierte Felde sind signifikante Attribute

Die Abbildung 48 stellt die Attribute dar, die sich innerhalb der Pulpa des Genotyps CATIE

signifikant unterscheiden. Die Pulpa der Genotypen CATIE-R4 und CATIE-R6 schmecken mehr

fruchtig und zeigen im Vergleich zu Genotyp CATIE-R1 einen deutlich süßeren Geschmack auf.

Die Pulpa der CATIE-R1 charakterisiert sich dagegen durch einen sauren, citrus, grünen sowie

adstringierende Geschmack und gurke ähnlichem Geruch. Im Gegensatz dazu riecht die CATIE-

R4-Pulpa blumig und hat den am schnellsten verflüchtigen Geschmack.

85

Abbildung 48: Signifikante Geruchs- und Geschmacksprofile der Pulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 (Intensitätsskala von 0 bis 10)

Die Achse F1 im Koordinationssystem stellt den Geschmack grün, sauer, citrus und

adstringierend sowie den gurkenähnlichen Geruch dar. Die Skala der Attribute sind von kein (0)

bis sehr stark (10) definiert. Dagegen erklärt die Achse F2 den Geschmack fruchtig, süß,

verflüchtig (leicht – stark) und den Geruch blumig (Tabelle 34). Dabei lässt sich aufgrund der

Faktorladung erkennen, dass die Ergebnisse nur durch eine Dimension, nämlich die Achse F1

(91,60%) erklärbar sind.

Die Abbildung 49 zeigt die Verteilung der signifikanten Attribute zu den jeweiligen Produkten des

Genotyps CATIE. Im Vergleich zu der Pulpa des Genotyps CATIE-R1 sind diese der CATIE-R4

und CATIE-R6 ähnlich, da sie entlang der Achse F1 nahe zusammen liegen. Die Ergebnisse des

Duo-Trio-Tests (Tabelle 35) bestätigt diese Aussage. Ebenfalls ist zu erkennen, dass die Pulpa

der CATIE-R1 adstringierend, grün, sauer, citrus schmeckt und Gurke ähnlich riecht. Während

sich die CATIE-R6-Pulpa durch einen blumigen Geruch charakterisiert, zeigt die Pulpa der

CATIE-R4 ein schnell verschwundener Geschmack auf. Sowohl CATIE-R4- als auch CATIE-R6-

Pulpa besitzen gleichermaßen einen süßen und fruchtigen Geschmack.

86

Abbildung 49: Produktverteilung der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 auf Achse F1 und F2 mittels Hauptkomponenten-Analyse

Tabelle 34: Faktorladungen mittels Hauptkomponenten-Analyse

Attribute F1 F2

Ges_süß 1,000 0,004

Ges_fruchtig 0,987 -0,162

Ges_verflüchtig 0,876 -0,482

Ger_blumig 0,822 0,569

Ges_adstringierend -0,950 0,311

Ger_Gurke -0,977 -0,215

Ges_citrus -0,986 -0,169

Ges_sauer -0,999 -0,048

Ges_grün -1,000 0,019

Tabelle 35: Ergebnis des Unterschiedstest der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 mittels Duo-Trio-Test

Proben CATIE-R1

vs. CATIE-R4 CATIE-R1

vs. CATIE-R6 CATIE-R4

vs. CATIE-R6

richtige Antwort 13 13 11

signifikanter Unterschied Ja Ja Nein

x = Mindestanzahl der Antworten

12

n=Anzahl von Prüfpersonen 14

α = Signifikanzniveau 0,01

87

8.11 Verknüpfung zwischen Sensorik und Analytik

Zur Analyse des Zusammenhangs zwischen instrumentell-analytischen Daten und sensorischen

Daten wird eine Multiple Faktoranalyse (MFA) eingesetzt. Nur die Pulpa der CATIE Genotypen

sind sowohl sensorisch als auch analytisch untersucht worden und können somit mittels der

Verknüpfung untersucht werden. Für die Auswertung werden alle ermittelten Substanzen mit den

sensorischen Attributen analysiert, die nach der Produktcharakterisierung als relevanter Geruch

und Geschmack identifiziert wurden.

Abbildung 50 stellt der Zusammenhang zwischen sensorischen und analytischen Ergebnissen

der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 dar. Es ist zu erkennen,

dass die drei Produkte bezüglich ihrer sensorischen Ergebnisse nur entlang der Achse F1

differenzierbar sind, während sie bezüglich ihrer analytischen Ergebnisse zusätzlich noch entlang

der Achse F2 unterschieden werden können. CATIE-R4 und CATIE-R6 zeigen ähnliche

sensorische Eigenschaften und unterscheiden sich von CATIE-R1. Mit Hilfe von HS-SPME-

GC/MS und GC-O ist die Differenzierung aller drei Kakaogenotypen möglich. Anhand der

sensorischen Untersuchung sind die Produkte CATIE-R1 von den Produkten CATIE-R4 und

CATIE-R6 zu unterscheiden. Jedoch können alle drei Produkte mit Hilfe der Analytik besser

differenziert werden.

Abbildung 50: Zusammenhang zwischen den sensorischen und analytischen Daten (Flavor Score) der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6 (Multiple Faktoranalyse, MFA)

88

9. Diskussion

9.1 Potenzielle volatile Markersubstanzen in Edelkakao

Mehr als 70% der Markersubstanzen der Kakaopulpa bestehen aus Ester, 2-Pentanol acetat (III),

2-Hexanol acetat (VI) und 2-Heptanol acetat (IX). Die CATIE-R4-Pulpa zeichnet sich durch die

höchste Konzentration an 2-Pentaol acetat (III) (ca. 570 µg/g) aus. Dies entspricht der

zweifachen Konzentration der CATIE-R1- und SCA 6-Pulpa, der vierfachen Konzentration der

CATIE-R6-Pulpa sowie der achtfachen Konzentration der SCA 6-Pulpa. Rechnerisch enthält die

EET-62-Pulpa etwa sechsmal mehr 2-Pentanol acetat als die SCA 6-Pulpa. Diese Angabe stimmt

nicht mit den Literaturangaben aus Kadow et al., 2013 überein. Seine Ergebnisse zeigen

hingegen die doppelte Konzentration in der SCA 6-Pulpa als in der EET 62-Pulpa auf. Trotz dem

hohen Gehalt an 2-Pentanol acetat (III) kann mittels des Flavor Score-Konzeptes keine Relevanz

der Aromen nachgewiesen werden (FS < 5), außer bei der CATIE-R6-Pulpa. Die CATIE-R4-

Pulpa enthält mehr 2-Pentanol acetat. Es kann jedoch kein signifikanter Unterschied bezüglich

des Flavor Scores zu CATIE-R6 festgestellt werden. 2-Pentanol acetat (III) ist sowohl in der

Kakaopulpa (CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6, EET-62) als auch in den Kakaonips

(Arriba Nacional und EET 103/399) bestimmbar. Der genauere Konzentrationsvergleich ist

ausgeschlossen, da die Nachweisgrenze der 2-Pentanol acetat in den Kakaonips zu hoch ist (ca.

221 µg/g) und ihre ermittelte Konzentration darunter liegt. Trotzdem weisen die beiden Kakaonips

hohe Mengen an 2-Pentanol acetat (III) und 2-Heptanol acetat (IX: NG = 118 µg/g) auf.

Die höchste Konzentration von 2-Heptanol acetat (IX) ist in Kakaonips der Genotypen CATIE-

R1 sowie CATIE-R4 zu finden (ca. 400 µg/g). Diese liegt etwa 100-fach höher als die

Konzentration in der CATIE-R6-Pulpa, welche knapp unter der Nachweisgrenze liegt (Anhang 25

und 26). Bei dem Flavor Score-Konzept zeigt nur die CATIE-R1 und CATIE-R6 eine Aroma-

aktivität von 2-Heptanol acetat auf (FS = 8 und 6), obwohl die CATIE-R4-Pulpa (FS = 4) ungefähr

die gleiche Konzentration wie die Pulpa der CATIE-R1 enthält. Überraschend ist bei CATIE-R6-

Pulpa, dass sie trotz der geringen Konzentration an 2-Heptanol acetat einen höheren Flavor

Score als CATIE-R4-Pulpa aufweist. Die Unterschiede sind zudem nicht signifikant (α = 0,05).

Die Pulpa des Genotyps EET 62 zeigt eine hohe Menge an 2-Heptanol acetat (IX) auf, kann

jedoch aufgrund einer Koeluation nicht quantifiziert werden. Mit Hilfe der Gaschromatographie-

Olfaktometrie (GC-O) zeichnet sich 2-Heptanol acetat (IX) durch einen blumigen, süßlichen und

Lösungsmittel ähnlichen Geruch aus, welcher dagegen von Kadow et al. (2013) als fruchtig

beschrieben wurde. Die Aussage von Kadow et al. (2013) stimmt mit der Beschreibung von Lübke

(2011) als braun-fruchtig überein. Im Vergleich zu den beiden Estern ist 2-Hexanol acetat (VI)

deutlich weniger vorhanden (zehnfach), außer in der EET 62-Pulpa (ca. 194 µg/g). Die Menge in

der Pulpa des Genotyps EET 62 entspricht in etwa dem Sechsfachen der Konzentration in der

CATIE-R1- sowie der CATIE-R4-Pulpa. Außerdem sind sie nur in Spuren bei der CATIE-R6- und

SCA 6-Pulpa identifizierbar. Die Relevanz der volatilen Substanzen in der EET 62-Pulpa wurde

89

nicht untersucht. 2-Hexanol acetat (VI) ist in beiden Kakaonips der Genotypen Arriba Nacional

und EET 103/399 nicht nachweisbar (< NG: 62 µg/g), zeigt aber potenzielle Aromaaktivität (FS =

5) auf. Diese Substanz wurde bei Kadow et al. (2103) nicht identifiziert, jedoch konnte etwa 0,6

% in der Arbeit von Pino und Quijano (2010) nachgewiesen werden.

Während 2-Pentanon (I) und 2-Nonanon (XI) nur in Kakaopulpa nachweisbar sind, sind 2-

Heptanon (IV) sowohl in der Kakaopulpa wie auch in den Kakaonips vorhanden. Die Pulpa des

Genotyps EET 62 weist eine ca. 1,6-fach höhere Konzentration an 2-Heptanon (IV) auf als in der

CATIE-R1-Pulpa, Arriba Nacional- und EET 103/399-Kakaonips sowie 4-fach zu SCA 6-, CATIE-

R4- und CATIE-R6-Pulpa. Auch bei Kadow et al. (2013) wurde die doppelte Menge an 2-

Heptanon (IV) in EET 62-Pulpa als in der SCA 6-Pulpa festgestellt. Ihre Geruchsbeschreibung

stimmt mit der Literatur (Tabelle 20) und der Arbeit von Kadow et al. (2013) fruchtig, süßlich, leicht

blumig überein. Die EET 62-Pulpa zeigt ebenfalls einen hohen 2-Nonanon (XI) -Gehalt auf (ca.

38 µg/g), während sich diese in anderen Proben nur in Spuren identifizieren lässt (< 7 µg/g). In

Arriba Nacional – und EET 103/399-Kakaonips liegt die 2-Nonanon Substanz (XI) unter der

Nachweisgrenze (NG: 13,49 µg/g). Kadow et al. (2013) hat 2-Nonanon als eine der wichtigen

volatilen Substanzen in EET 62-Kakao gekennzeichnet. Jedoch zeigen alle quantifizierten

Substanzen aus der Gruppe Methylketon (2-Pentanon, 2-Heptanon und 2-Nonanon) einen

geringen Flavor Score (FS <5) auf, bis auf die Substanz 2-Pentanon in SCA 6-Pulpa (FS = 7),

obwohl sie wie in CATIE-R6-Pulpa nur in Spuren bestimmt werden kann (< 3,2 µg/g). Die

Geruchsbeschreibung, fruchtig, süßlich und blumig schließt die Literatur von Kadow et al. (2013)

mit ein.

Der sekundäre Alkohol, 2-Nonanol (XIII) konnte nur in der Kakaopulpa, in der CATIE-R6-Pulpa

identifiziert werden. Überwiegend ist er in der EET 62-Pulpa zu finden (ca. 63 µg/g), in der er

ungefähr die dreißigfache Konzentration der anderen Kakaopulpa beträgt. Diese wurde in Kadow

et al. (2013) nicht nachgewiesen. Mit einem Flavor Score von sechs Punkten weist die Pulpa des

Genotyps SCA 6 (3,6 µg/g) einen blumigen, süßlichen Geruch auf, während die CATIE-R6-Pulpa

trotz ihres nicht nachweisbaren Gehaltes an 2-Nonanol (XIII) (NG: 1,48 µg/g) einen Flavor Score

von acht Punkten zeigt. Mosciano und Gerad (1990) haben diese hingegen als wachsig, grün,

citrus und fruchtig beschreiben (flavornet.org). Sowohl Kakaopulpa als auch Kakaonips enthalten

die Substanz 2-Pentanol (II), wobei die Kakaonips, Arriba Nacional und EET 103/399 eine höhere

Konzentration aufzeigen (6,4 µg/g). Sie entsprechen der 1,6-fachen Konzentration der CATIE-

R1-, CATIE-R6- und SCA 6-Pulpa sowie der dreifachen Konzentration der CATIE-R4- und EET

62-Pulpa. Das Ergebnis von Kadow et al. (2013) bestätigt, dass die Samen des Genotyps SCA 6

mehr 2-Pentanol (II) als EET 62-Pulpa haben. Allerdings kann anhand dieses Versuchs das

Gegenteil nachgewiesen werden. Ein weiterer Unterschied ist in der sensorischen Beschreibung

zuerkennen. Mit Hilfe von GC-O wird 2-Pentanol (II) durch einen schwachen blumigen, seifigen,

fruchtigen Geruch beschrieben, während es bei Kadow et al. (2013) als fermentiert und

alkoholisch bezeichnet ist. Weder die Kakaopulpa noch die Kakaonips zeigen 2-Pentanol (II) mit

einem Flavor Score über fünf Punkten auf. In der Pulpa der CATIE-Genotypen wird kein 2-

90

Heptanol (V) detektiert. Im Gegensatz dazu weist dieser Genotyp ca. 30 µg/g in der EET 62-

Pulpa und nur Spurenmengen in der SCA 6-Pulpa (< NG: 1,46 µg/g) auf. In den Kakaonips ist 2-

Heptanol (V) weniger vorhanden. Im Vergleich dazu hat EET 62 eine etwa sechsfach höhere

Konzentration als in der Arriba Nacional und eine dreifach höhere als in der EET 103/399. Die

Beschreibungen blumig, süßlich, Lösungsmittel und fruchtig passen mit der von Kadow et al

(2013) und der von weiteren Literaturangaben (Lübke, 2011; flavornet.org, o.J.) als fruchtig

Zitronengrass und blumig überein. Darüber hinaus zählt Kadow et al. (2013) 2-Heptanol (V) zur

charakterisierenden Substanz des EET 62 Genotyps. Die EET103/399-Kakaonips zeigen

ausschließlich einen Flavor Score von größer 5 Punkten auf (FS = 6).

Die Monoterpen Verbindungen, β-Myrcen (VII), β-trans-Ocimen (VIII), β-cis-Ocimen (X) und β-

Linalool (XII) sind in den Kakaopulpa-Proben in minimaler Konzentration vorhanden oder können

nicht nachgewiesen werden. Die Substanzen β-trans- und –cis-Ocimen lassen sich nur im

Spurenbereich bestimmen, welche schließlich unter der Nachweisgrenze liegt (NG: 0,91 und

13,27 µg/g). Dazu zeigt β-trans-Ocimen (VIII) einen blumigen, seifigen und süßlichen Geruch,

während sich β-cis-Ocimen (X) durch die Beschreibungen süßlich, alkoholisch und

Lösungsmittel erklärt. Ähnliche Geruchswahrnehmungen sind in Kadow et al. (2013) und Lübke

(2011) zu finden. Nur die CATIE-R4- und SCA 6-Pulpa haben im Flavor Score fünf Punkte. β-

Myrcen (VII) ist weder in der Kakaopulpa noch in den Kakaonips identifizierbar. Jedoch weisen

diese in der Pulpa der CATIE-R6- und SCA 6-Genotypen eine Geruchrelevanz von acht und

sieben Punkte des Flavor Scores und sogar zehn Punkte in den EET 103/399-Kakaonips auf.

Ihre Beschreibungen, fruchtig, citrus, sauer, grün, etwas süßlich und blumig stimmen mit den von

Kadow et al. (2013) wie auch von Lübke (2011), Mosciano et al. (2000) und Rychlik et al. (2008)

überein. Auch β-Linalool (XII) kann in allen Kakaoproben nicht nachgewiesen werden. Durch

eine wachsige, seifige, reife Banane, künstliche, fruchtige Geruchswahrnehmung zeichnet sich

die Relevanz von β-Linalool (XII) in CATIE-R6-Pulpa mit einem Flavor Score von acht Punkten

aus. Kadow et al. (2013), Rychlik et al. (2008) und Lübke (2011) beschreiben diese als blumig,

citrus und süß.

Innerhalb der Kakaofrucht gleicher Genotypen sind große Schwankungen deutlich zu erkennen,

insbesondere der Kakao aus den neu entwickelten CATIE-Genotypen. Zur Quantifizierung des

Linalool Gehaltes muss die Konzentration der Kalibriergerade möglichst breit hergestellt werden,

so dass der zu quantifizierende Konzentrationsbereich abgedeckt ist. Daher liegt die

Nachweisgrenze so hoch (Pulpa: 191 µg/g und Nips 479 µg/g) und die Substanzen sind aufgrund

dessen nicht nachweisbar. Höhere Schwankungen des β-Linalool sind auf die leicht flüchtigen

Eigenschaften der Substanz zurückzuführen. Außerdem werden die Pulpaproben nicht direkt

analysiert und es bestehen bei der Aufbereitung Möglichkeiten, die schließlich zum

Substanzverlust führen können. Im Vergleich dazu sind andere Monoterpene, β-Ocimen und β-

Myrcen überwiegend in minimalen Mengen vorhanden und die Konzentration dieser Substanzen

können in der Kalibriergerade nur im unteren Bereich mit geringen Abstände erstellt werden. Da

die Konzentration des internen Standards unabhängig von der Analyten-Konzentration konstant

91

gehalten werden soll, kann dies zu einer nicht linearen Kalibration führen, welche zusätzlich

schwierig für die Quantifizierung sein kann (Wieling, 2002). Zusammen mit der Kapazitäts-

begrenzung der Methode ist die Quantifizierung mittels HS-SPME-GC-MS bedenklich. Zusätzlich

können die Unterschiede der gleichen Kakaoproben von der Faseraffinität abhängen und durch

die Konkurrenzbindung an der Faser mit anderen volatilen Substanzen erklärt werden (Kadow et

al., 2013).

Allgemein lässt sich sagen, dass die Ester - Verbindungen, vor allem 2-Pentanol acetat (III) und

2-Heptanol acetat (IX) sowie 2-Hexanol acetat (VI) für die Edelkakaopulpa des Genotyps EET 62

charakteristisch sind, sowie die Substanzen 2-Nonanol (XIII), 2-Nonanon (XI), 2-Heptanol (V) und

2-Heptanon (V). Quijano und Pino (2010) zeigen, dass 2-Heptanol acetat und 2-Pentanol acetat

für mehr als 50% der gesamten volatilen Komponenten in der Kakaopulpa verantwortlich sind.

Dies bestätigt ebenfalls die Aussage von Kadow et al. (2013), wobei die Substanzen 2-Hexanol

acetat (VI) und 2-Nonanol (XIII) durch diese Arbeit ergänzt werden. Eskes et al. (2007) beschreibt

die Edelkakao EET 62-Pulpa als fruchtigen, blumigen und süßlichen Geruch, welcher

vergleichbar mit der Beschreibung der relevanten Substanzen ist. Im Unterschied dazu zeichnet

sich die Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 durch 2-Pentanol acetat (III), 2-Nonanon (XI), 2-

Pentanol (II), 2-Nonanol (XIII) und 2-Heptanon (IV) aus. Dagegen zeigt Kadow et al. (2013), dass

sich die Monoterpene β-Myrcen (VII), β-trans- und –cis-Ocimen (VIII/X) sowie β-Linalool (XII)

durch relevante volatile Verbindungen in SCA 6 sowohl in der Pulpa als auch in den frischen

Samen auszeichnet. Diese Monoterpene, außer β-cis-Ocimen, sind in dieser Arbeit für SCA 6-

Pulpa mittels der HS-SPME-GC-MS-Methode nicht nachweisbar. Quijano und Pino (2010)

weisen ein ähnliches Ergebnis nach. Diese Monoterpene sind in der Kakaopulpa weniger als 1

% der gesamten volatilen Komponenten vorhanden. Im Vergleich zu anderen aromaaktiven

Verbindungen sind sie durch die Relevanz des GC-O bzw. Flavor Score erkennbar. Ein Grund

dafür kann in ihrer geringen Konzentration der Geruchsschwellen liegen. Eskes et al. (2007)

erwähnt bereits, dass das typische Trockenfrucht- und das blumige Aroma der SCA 6 durch die

Substanz 2-Pentanol acetat entsteht (Kadow et al., 2013), welches hier bei der Quantifizierung in

der höchsten Menge in der SCA 6-Pulpa gefunden wurde. Ihre anhand der GC-O beschriebenen

Gerüche blumig und süßlich passen ebenfalls zur Beschreibung von SCA 6. Zusätzlich tragen

die Substanzen 2-Nonanon (XI), 2-Pentanol (II), 2-Nonanol (XIII) und 2-Heptanon (IV) mit einem

fruchtigen Geruch zur Charakterisierung der SCA 6-Pulpa bei.

Hauptsächlich besteht die Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R4 aus den Ester-Verbindungen 2-

Pentanol acetat (III), 2-Heptanol acetat (IX) und 2-Hexanol acetat (VI). Die Substanz-

beschreibungen mittels der GC-O sind blumig, süßlich, seifig und fruchtig, welche vergleichbar

mit der sensorische Geruchsbeurteilung sind. Die Fruchtpulpa zeichnet sich in der Sensorik als

schwach blumig aus, wodurch ein grüner Geruch assoziiert wird. Zusätzlich hat sie einen muffigen

Geruch, der jedoch nicht zur Beschreibung der Markensubstanzen gehört. Dieser kann hierbei

durch andere volatile Substanzen oder eine Oxidation der Proben während der Lagerung

entstehen. Im Gegenteil dazu schmeckt ihre Pulpa süß und fruchtig.

92

Tabelle 36: Zusammenfassung der Markersubstanzen mit Konzentrationsgehalt, Flavor Score (FS) und Beschreibung der GC-O-Panellisten

Nr. Substanzen

CATIE-R1 (Pulpa) CATIE-R4 (Pulpa) CATIE-R6 (Pulpa) SCA 6 (Pulpa) EET 62 (Pulpa)

Arriba Nacional (Nips) EET 103/399 (Nips)

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS

GCO-Beschreibun

g

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS

GCO-Beschreib

ung

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS GCO-

Beschreibung

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS

GCO-Beschreibung

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS

GCO-Beschreibung

Konz

(µg/g)

Pro-zen-tual

FS

GCO-Beschreibu

ng

I 2-Pentanon

6,23 0,84 4 Blumig, süß 8,81 0,88 1 n.n* 0,00 1 n.n.* 0,00

6,99

Blumig, grün, seifig

4,39 0,68 n.n. 0,00 0 n.n. 0,00 4 Muffig, pilzig

II 2-Pentanol 4,12 0,56 0 2,60 0,26 3 Blumig, seifig, chemisch

4,06 3,81 3 4,74 6,25 2 Blumig, fruchtig 2,03 0,31 6,45 34,8

6 1 6,42

28,61

0


280,85

38,04

1 572,75

57,48

4

Süßlich, blumig, künstlich, chemisch

93,59

87,87

5 Seifig, süßlich 58,1

9 76,7

0 3 Blumig, süß

304,60

46,95

n.n.* 0,00 4 n.n.* 0,00 2 Blumig

IV 2-Heptanon

8,28 1,12 0 3,49 0,35

3,99

Fruchtig, leicht süßlich, balsamisch, rauchig,

3,31 3,11 0 Süßlich, blumig

2,98 3,93 1 12,6

7 1,95 6,78

36,62

0 7,01 31,2

2 3 süßlich

V 2-Heptanol n.n. 0,00 4 Seifig, blumig, fruchtig, süß

n.n. 0,00 2 Stechend, schwefelig

n.n. 0,00 1 blumig

n.n.*

0,00 1 blumig 29,4

1 4,53 5,28

28,52

0 9,01 40,1

7 6

Blumig, süßlich, Lösungsmittel

VI 2-Hexanol acetat

27,93

3,78 4 Chemisch, Plastik

33,46

3,36 4

Süßlich, fruchtig, etwas blumig

n.n.* 0,00 3,99 Süßlich, blumig, fruchtig

0,00 2 seifig 194,37

29,96

n.n.

0,00 3 blumig

n.n.

0,00

5,01

Lösungsmittel, parfü-misch

VII β-Myrcen n.n. 0,00 4 Citrus, etwas blumig

n.n. 0,00 2 blumig n.n. 0,00 8,01 n.n, 0,00

6,99

Seifig, blu-mig, unreif, grün, süß-lich, fruchtig

n.n. 0,00 0,00 0 0,00 10

Süßlich, parfümisch, blumig, Banane


n.n.* 0,00 3 seifig n.n.* 0,00 5 Blumig, süßlich

n.n.*

0,00 3 Künstlich, unreif

n.n.*

0,00 2 Blumig, süßlich n.n.* 0,00 0,00 3 Leicht blumig

0,00 2 Herb, leicht grün

IX 2-Heptanol acetat

408,40

55,32

8

Blumig, süßlich, par-fümisch, alko-holisch, che-misch

366,18

36,75

4 Blumig, süßlich, seifig

0,00 6

Blumig, süß-lich, Lösungs-mittel, muffig, rauchig

0,00 1 n.n.*

* 0,00 n.n.* 0,00 2

Süßlich, blumig

n.n. 0,00 1 seifig

X β-cis-Ocimen

n.n*.

0,00 0 Süßlich, alkoholisch, chemisch

n.n.* 0,00 0 0,00 4 Lösungsmittel, chemisch

0,00 5 Leicht blumig, seifig, stechend, chemisch

n.n.* 0,00 n.n. 0,00 3 Unreif, grün

n.n. 0,00 4

blumig, rosig, Lösungsmittel, fruchtig,

XI 2-Nonanon

0,00 1 7,17 0,72 4 Blumig, süßlich, grasig

5,55 5,21 4 Wachsig, chemisch, seifig

6,35 8,37 2 fruchtig 37,8

1 5,83 n.n.* 0,00 1 n.n.* 0,00 2 chemisch

XII β-Linalool n.n. 0,00 2 n.n. 0,00 1 fruchtig

n.n.

0,00 8

Wachsig, seifig, künstlich, chemisch, fruchtig, reife Banane,

n.n. 0,00 5 Blumig, seifig n.n. 0,00

n.n.

0,00 4

Blumig, seifig, leicht citrus

n.n.

0,00 1

XIII 2-Nonanol 2,42 0,33 2 rauchig 2,02 0,20 3 0,00 8 Blumig, süßlich, Karamell

3,61 4,76 6 Blumig, süßlich, chemisch

63,46

9,78 0,00 3

Brennend, stechend

0,00 1

Summe 738,22

100 996,50

100 106,50

100 75,8

7 100

648,73

100 18,5

1 100

22,44

100

n.n.: nicht nachweisbar/nicht detektierbar; n.n.*: nicht nachweisbar/unter der Nachweisgrenze; n.n.**: nicht nachweisbar aufgrund Koeluti

93

Neben den drei Ester-Verbindungen zeichnet sich die CATIE-R1-Pulpa durch die Ketone, 2-

Heptanon (IV) und 2-Pentanon (I) aus. Sie werden mittels GC-O als blumig, süßlich beschrieben,

während diese bei der Profilprüfung durch einen blumigen, süßlichen, etwas fruchtigen grünen

Geruch charakterisiert sind. In Übereinstimmung mit der Beschreibung aus der Literatur (Rychlik

et al., 2008; flavornet.org, o.J.) kann der fruchtige Geruch möglicherweise aus den Substanzen

2-Pentanol acetat (III), 2-Heptanol acetat (V), 2-Heptanon (IV) und 2-Pentanon (I) stammen.

Zudem schmeckt die CATIE-R1-Pulpa sauer, etwas adstringierend, schwach citrus fruchtig und

grün. Der adstringierende Geschmack im Kakao stammt aus dem Polyphenol Gehalt (Kim und

Keeney, 1984; Wollgast und Anklam, 2000; ggf. aus Lima et al., 2011).

Die Charakterisierung der Pulpa des CATIE-R6-Genotyps kann dagegen durch die Substanzen

2-Pentanol acetat (III), 2-Pentanol (II) sowie durch die Ketone 2-Nonanon (XI) und 2-Heptanon

(V) ermöglicht werden. Die GC-O-Geruchbeschreibungen, süßlich, blumig, seifig und wachsig

passen mit den Beschreibungen aus der Literatur und der Sensorik-Analyse fruchtig, blumig und

etwas süßlich zusammen. Diese süßlichen, fruchtigen Beschreibungen finden sich in dem

Geschmack der Fruchtpulpa wieder, welche ähnlich wie die CATIE-R4-Pulpa schmeckt.

In Bezug auf die Markersubstanzen weist die CATIE-R6-Pulpa ähnliche Eigenschaften wie die

SCA 6-Pulpa auf, welche den Edelkakao Varianten zugeordnet ist. Die Pulpa der Genotypen

CATIE-R1 unterscheiden sich von CATIE-R4 und CATIE-R6 sowohl durch die Markersubstanzen

wie auch durch die sensorische Prüfung signifikant voneinander (α = 0,05). Anhand der

sensorischen Prüfung kann in der Pulpa der verschiedenen CATIE-Genotypen nur ein minimaler

Unterschied bezüglich des Geruchs festgestellt werden, jedoch unterscheiden sie sich deutlich

im Geschmack. Die Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R4 und CATIE-R6 ähneln sich durch

einen fruchtigen, blumigen Geruch und fruchtigen, süßen Geschmack, während sich die

abweichende CATIE-R1-Pulpa durch den Geschmack sauer, citrus, grün und adstringierend

darstellt. Die Beschreibung der CATIE-R1-Pulpa als schwacher Gurke ähnlichen Geruch, welcher

durch einen sauren sowie citrus Geschmack assoziiert wird, führt somit zur Differenzierung der

beiden CATIE-Kakaogenotypen. Zudem kann hinsichtlich der fehlenden 2-Nonanon (XI)

Substanz zum einen der schwache fruchtige Geruch in CATIE-R1-Pulpa erklärt werden. Laut dem

Bericht des CATIE-Forschungszentrums (2013) sollen die CATIE-R1-, CATIE-R4- und CATIE-

R6- Kakaogenotypen nach 5 Tagen Fermentation intensiv nach Trockenfrucht und Holz riechen.

94

Tabelle 37: Sensorische Beschreibung und relevante aromaaktive Substanzen in der Kakaopulpa der Genotypen CATIE-R1, CATIE-R4 und CATIE-R6

Kakaopulpa Sensorische Beschreibung Potenzielle relevante Substanzen

CATIE-R1

Geruch: blumig, süßlich, etwas

fruchtig und grün Geschmack: saurer, etwas

adstringierend, schwach citrus, fruchtig und grün

2-Heptanol acetat (IX), 2-Pentanol acetat (III), 2-Hexanol acetat (VI), 2-Heptanon (IV), 2-Pentanon (I)

CATIE-R4

Geruch: blumig, fruchtig, grün,

muffig Geschmack: süß, fruchtig

2-Heptanol acetat (IX), 2-Pentanol acetat (III), 2-Hexanol acetat (VI)

CATIE-R6

Geruch: fruchtig, blumig, etwas

süßlich Geschmack: süß, fruchtig

2-Pentanol acetat (III), 2-Nonanon (XI), 2-Pentanol (II), 2-Heptanon (IV)

Im Vergleich zu der Kakaopulpa sind deutlich weniger Markersubstanzen in den Kakaonips zu

finden, welche bereits durch die Nachbehandlungsprozesse wie Fermentation, Trocknung und

Röstung behandelt worden sind. Die beiden Kakaonips der Edelkakao-Varianten Arriba

Nacional und EET 103/399 charakterisieren sich durch die Monoterpene 2-Pentanol acetat (III)

und 2-Heptanol acetat (IX), die Methylketone 2-Heptanon (IV) sowie die sekundären Alkohol-

Verbindungen 2-Pentanol (II) und 2-Heptanol (V). Von den Substanzen 2-Pentanol acetat und 2-

Heptanol acetat können aufgrund höherer Nachweisgrenzen keine genaueren Konzentrationen

bestimmt werden. Sie zeigen in den beiden Kakaonips tendenziell hohe Mengen auf, vor allem

2-Pentanol acetat (III), welches darüber hinaus mehr als in der CATIE-R4-, CATIE-R6- und SCA

6-Pulpa vorhanden ist. Auch die Substanz 2-Pentanol kann vermehrt in den Kakaonips ermittelt

werden. Mit Hilfe von GC-O zeichnen sich die Arriba Nacional und EET 103/399 durch einen

blumigen süßlichen Geruch aus. Ähnliche Geruchbeschreibungen lassen sich ebenfalls von

Kadow et al. beweisen (unveröffentlichte Arbeit). Allerdings zeigte er, dass die EET 103/399 aus

vielen Terpen-Verbindungen besteht, während diese weniger in Arriba Nacional zu finden sind.

Mittels der HS-SPME-GC-MS-Methode können Monoterpene weder in den EET 103/399- noch

in den Arriba Nacional-Nips nachgewiesen werden. Bei der Quantifizierung der Marker-

substanzen in den Kakaonips wurde der gleiche Konzentrationsbereich wie in der Kakaopulpa

verwendet, welcher schließlich zu einer höheren Nachweisgrenze führte. Eine genauere

Konzentrationsbestimmung kann durch eine passende Kalibriergerade gewährleistet werden.

Darüber hinaus ist die Kalibrierung mittels Standardadditionsverfahren zu empfehlen, weil es hier

nur minimale Abweichungen der Substanzen innerhalb der gleichen Genotypen gibt. In der Arbeit

von Kadow et al. (2013) sind die Markersubstanzen, 2-Heptanon (IV) und 2-Heptanol (V)

ebenfalls in den Samen des EET 62-Genotyps zu finden. Jedoch konnte keine Zunahme der

Markersubstanzen nach der Fermentation festgestellt werden. Des Weiteren sind die Substanzen

2-Hexanol acetat (VI) und 2-Nonanol (XIII), die in hohen Mengen in der Kakaopulpa des EET 62-

Genotyps bestimmbar sind, in den Kakaonips nicht nachzuweisen.

95

9.2 Abschätzung anderer möglicher aromaaktiven Verbindungen

mittels eines Flavor Score-Modells

Bei den Kakaonips, Arriba Nacional und EET 103/399 kann mehr Aromaaktivität als bei der

Kakaopulpa detektiert werden. Zusammen mit ihrer Geruchsintensität (FI) ergeben sich heraus

unterschiedliche Flavor Score (FI). Die meistens Substanzen beschreiben sich durch einen

blumigen und süßlichen Geruch mittels der Gaschromatographie-Olfaktometrie. Insgesamt

wurden 21 Substanzen die einen Flavor Score von größer als 5 Punkten besitzen, als zusätzliche

mögliche relevanten aromaaktiven Komponenten in Kakaopulpa und Kakaonips abgeschätzt. Zu

den 12 Substanzen, unter anderen Cyclohexane, hexamethyl- (16); 3-Cyclohexen-1-ol, 1- methyl-

(20); Oxime-, methoxy-phenyl- (22); Octane, 2,6-dimethyl- (24); 1,4,7,10-tetraoxacyclododecane

(25); 1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)- (27); (E)-5-Decene (29); (Z)-2-Octene, 3,7-dimethyl (30);

2-Octene, 2-methyl-6-methylene- (31); cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene (32); Cyclotetrasiloxane,

octamethyl- (35) und 1,2-Benzisothiazol-3-amine tbdms (39), bestehen keine grundlegenden

Nachweise bezüglich der Kakaountersuchung sowie keine Literaturangaben zu geruchaktiven

Eigenschaften. Die Substanzen 2-Butanone, 3-Hydroxy oder Acetonin (10) zeichnen sich durch

einen erdigen, grünen, Vanille süßlichen Geruch aus, welcher als ein buttrigen Geruch in der

Literatur beschrieben ist. Jedoch konnte dieser bisher nicht als Bestandteile von Kakao

nachgewiesen werden. Andere flüchtige Komponenten gehören zu der Acetate-Gruppe 2-

Methylbutylacetat (19), die sowohl in der Kakaopulpa der CATIE-Genotypen als auch in den

Kakaonips identifizierbar sind. Sie lassen sich mit Hilfe von einem GC-O als blumig, süßlich

beschreiben und sind vergleichbar mit den Literaturangaben als süß, Banane, reif und fruchtig

(flavornet.org, o.J.). Das Furan, cis-Linalooloxid oder Furanoid (38) sind Oxidationsprodukte

aus Linalool (Maarse, 1991). Kadow et al. (2013) vermuten, dass sie aus dem Pulpasaft

stammen. Pino und Quijano (2010) wiesen die cis-Linalooloxid mit etwa 3,4% in der T. cocoa

Pulpa nach, wie auch in der Arbeit von Ritter (1999). Diese Substanz wird von den Panellisten

als Lösungsmittel, alkoholisch, reif, süßlich, fruchtig beschrieben, die annähernd der

Beschreibung aus der Literatur als süß, blumig, erdig, holzig beschrieben (Maarse, 1999;

flavornet.org, o.J.). Eine weitere Substanz ist der Alkohol 2,3-Butanediol (13), welcher ebenfalls

in der T. cocoa Pulpa sowie in der Kakaomasse und Kakaobutter nachgewiesen wird (Ritter,

1999; Schnermann und Schieberle, 1997; o.A.a, 1994). Zudem wird vermutet, dass er von

verschiedenen Mikroorganismen produziert wird (o.A. a, 1994). Laut der Literatur besitzt diese

Substanz einen fruchtigen, cremigen und buttrigen Geruch (flavornet.org, o.J.), während sie

mittels GC-O als blumig, süßlich, wachsig und leicht stechend wahrgenommen wird. Auch die

Substanzen Ethyl hexanoate (34) und Hexanal (15) zeigen ein aromaaktives Potenzial auf. In

Arbeit von Ritter (1999) wird bereits von der Anwesenheit dieser Substanzen in der T. cocoa

Pulpa berichtet. Die Hexansäureethylester (34) zeichnen sich durch einen blumigen, süßlichen

Geruch aus. Bonvehí (2005) beschreibt diese Substanz als fruchtig, Apfel und Banane mit einer

Geruchsschwelle von 1,9 µg/L. Dagegen kann Hexanal (15) als ranzig, muffig, würzig identifiziert

96

werden. Es entsteht durch die Oxidation von Linolsäure (Hui et al., 2010) und ist außerdem in

Milchschokolade, rohen-, fermentierten-, und gerösteten Kakaobohnen nachzuweisen

(Schnermann und Schieberle, 1997; Afoakwa et al., 2008; Lima et al., 2011). Ihre

Geruchbeschreibung ist in den Literaturangaben grün, grasig, Fettsäure, fettig, fruchtig und holzig

(Schnermann und Schieberle, 1997; flavornet.org, o.J.).

Neben den Kakaonips, Arriba Nacional und EET 103/399 sind die Substanzen Toluen (12) und

Tetramethylpyrazin (37) in der Dunkelschokolade sowie in fermentierten- und gerösteten

Kakaobohnen bestimmbar (Counet et al., 2002; Lima et al., 2011). Das Tetramethylpyrazin (37)

tritt im Vergleich zu anderen Pyrazinen am meisten auf. Es kennzeichnet sich gemäß Counet et

al. (2002) durch einen Milchschokolade, Mocha und röstigen wie durch einen muffigen, nussigen,

Vanille, Schokolade und verbrannten Geruch aus (flavornet.org, o.J.). Bonvehí und Coll (2002)

zeigen, dass Pyrazine während der Kakaoröstung, abhängig von Röstungsgrad, entstehen

Außerdem gehören diese Substanzen zu einer nicht polaren Komponente, die möglicherweise

während der Extraktion in der Fettphase hängen bleiben kann. Somit ist die Extraktionsmethode

weiterhin für die Pyrazine-Bestimmung von Bedeutung (Fadel et al., 2006). Toluen (12) hat einen

leicht erdigen, muffigen, chlorartigen Geruch am GC-O und weicht von der Beschreibung als

Farbgeruch und süßlich aus der Literatur ab (flavornet.org, o.J). Nach der Beschreibung von den

Panellisten riecht 2-Pentanol propanoat (26) süßlich, leicht blumig, fruchtig, schwefelig und

grün, was ebenfalls von Kadow et al. (2013) in der Kakaopulpa nachgewiesen wird. Darüber

hinaus zeigt er, dass die Substanzen Acetophenol, Perillen, α-Farnesen und 2-Undecanon

möglicherweise eine bedeutende Rolle für die Aromazusammensetzung in der Kakaopulpa der

Genotypen EET 62 und SCA 6 spielen könnten. Zudem sind sie nur als Spurenmengen mit kleiner

als 1 % der gesamten volatilen Komponenten vorhanden. In dieser Arbeit konnte 2-Undecanon

ebenfalls in der EET 62- und SCA 6-Kakaopulpa nachgewiesen werden (Anhang 12 und 13). Bei

dem Screening wurde es mit Hilfe der GC-O als blumig, seifig, süßlich, Karamell und nussig

beschrieben. Mosciano (1991) beschreibt diesen Geruch als fruchtig und Maase (1991) als süß

und Pfirsich ähnlichen Geruch. Es wird vermutet, dass es durch die Lipidoxidation entsteht (ggf.

Maase, 1991). In der Arbeit von Quijano und Pino (2010) wird gezeigt, dass 2-Undecanon für

etwa 0,1 % der gesamten volatilen Komponenten der Theobroma cacao L.- Pulpa verantwortlich

ist. Außerdem konnte 2,4-Diacetoxypentan von Kadow et al. (2013) in Kakaopulpa detektiert

werden, die in dieser Arbeit ausschließlich in den CATIE-Kakaogenotypen zu finden ist (Anhang

14-16). Es wurde von den Panellisten als süßlich, blumig, Lösungsmittel, chemisch

wahrgenommen. Eine genauere Konzentration der Substanzen kann aufgrund der Verfügbarkeit

der Standardsubstanzen nicht durchgeführt werden. Die Substanzen Acetophenol, Perillen und

α-Farnesen sind in allen Kakaopulpa nicht nachweisbar. Auch 1-phenylethyl acetat und isoamyl

benzoat, die in hohen Menge von Quijano und Pino (2010) gefunden wurden, können hier nicht

bestimmt werden.

Zur Abschätzung der Relevanz der aromaaktiven Verbindungen liegt das höchste Flavor Score

(FS) bei 12 Punkten, welche im Vergleich zu den maximalen 30 Punktzahlen jedoch sehr wenig

97

ist. Eine regelmäßige Schulung der Panelliste ist hiermit nicht zu unterschätzen, da eine präzise

Geruchsbeschreibung die Trennung der Verbindungen unterstützen kann. Die vorgeschlagenen

Verbindungen von der Datenbank können möglichweise durch Kontaminationen des SPME-

Fasermaterials und der GC-Säulenmaterial entstehen. Daher ist die Überprüfung des

biologischen Ursprungs der Verbindungen zu empfehlen.

9.3 Bewertung des Flavor Score-Modells und der HS-SPME-GC-MS/O zur

Analyse von aromaaktiven Verbindungen in der Kakaopulpa

Die Markersubstanzen und hier - vor allem die Monoterpene zeigen in allen Kakaoproben trotz

nicht nachweisbarer oder minimaler Konzentrationsgehalte eine Relevanz der Aromaaktivität auf

(FS ≥ 5 Punkten), außer bei der CATIE-R1-Pulpa und den Arriba Nacional-Nips. Größtenteils

stimmt die Beschreibung der Substanzen mit der Literatur überein. Dies kann auf die bessere

Sensitivität der menschlichen Nase mittels Gaschromatographie- Olfaktometrie (GC-O) im

Vergleich zur analytischen Gaschromatographie- Massenspektrometrie (GC-MS) zurückgeführt

werden. Es wäre möglich, dass die Substanzen in geringeren Konzentrationen vorhanden sind.

Jedoch liegt sie oberhalb der Schwellenwerte (Threshold Level) oder umgekehrt trotz hoher

Konzentration unterhalb der Schwellenwerte, ab welchem sie für den Menschen sensorisch

wahrnehmbar sind. β-Myrcen hat einen Schwellwert von 41 ng/L in Luft, während β-Linalool

bereits ab 0,036 – 2,9 ng/L geruchsaktiv ist.

Andererseits kann die Auswertung mittels eines Flavor Score Modells auch nur durch Zufall

entstehen wie zum Beispiel bei der Substanz 2-Heptanol acetat (III) in CATIE-R4-Pulpa, welche

trotz 100-fach höherer Konzentration überraschend einen geringeren Flavor Score als die CATIE-

R4-Pulpa hat. Die Ursache kann daran liegen, dass die Substanzen trotz ihrer geringeren

Intensität von mehreren Panellisten olfaktometrisch wahrgenommen werden können und dadurch

zu einem hohen Flavor Score beitragen. Im Allgemeinen haben die detektierten Substanzen in

allen Kakaoproben eine relativ geringe Intensität. Sie liegen durchschnittlich in den

Intensitätsskalen von 1 (schwach) und 3 (mittel). Zudem erfolgt die Bewertung der Aromaaktivität

mittels GC-O innerhalb weniger Sekunden und benötigt eine gute Geruchsgedächtnis, welche

leicht durch Zufall verfälscht werden kann. Abhängig von der Konzentration kann die Geruchsnote

derselben Verbindungen unterschiedlich auslösen. Diese kann durch eine abweichende

Geruchsbeschreibung erklärt werden (Legrum, 2011).

Darüber hinaus kann die Signifikanzprüfung des Flavor Scores nicht direkt erfolgen. Das Flavor

Score ergibt sich aus der Multiplikation der konstanten Faktoren, Detection Frequency (DF) und

Intensitätsmittelwert (FI). Die Berechnung der Streuung, die für die Prüfung des signifikanten

Unterschieds von Bedeutung sind, ist daher nicht möglich, wodurch andere Bias, wie

beispielweise die Müdigkeit des Panels, nicht ausgeschlossen werden kann. Die

98

Signifikanzprüfung der Flavor Scores erfolgt schließlich über die Werte der Detection Frequency

(DF), die indirekt mit der Substanzkonzentration in dem Produkt vergleichbar sind (Delahunty et

al., 2006). Schließlich können keine signifikanten Unterschiede des ermittelten Flavor Scores in

den Proben festgestellt werden (α = 0,05). Um eine effektive Relevanzabschätzung der

aromaaktiven Verbindungen mittels eines Flavor Score-Modells zu gewinnen, sind mehr

Panellisten mit mehreren Versuchswiederholungen zu empfehlen. Van Ruth und O’Connor

(2001) zeigen eine gute Korrelation zwischen sensorischen Ergebnissen und den Ergebnissen

der GC-O-Methode mittels Detection Frequency Technik mit einer Panel-Größe von mehr als 8

Personen (ggf. Chamber und Koppel, 2013). Im Vergleich zu den gelagerten Kakaoproben haben

die frisch aufgeschnittenen Früchte einen deutlich intensiveren Geruch und Geschmack. Aus

diesem Grund sollten die Proben, wenn möglich direkt nach dem Aufschneiden untersucht

werden.

Durch einen Vergleich mit der Datenbank weisen manche Verbindungen eine relativ geringe

prozentuale Wahrscheinlichkeit zu den identifizierten Substanzen auf. Da mehrere Substanzen

gleichzeitig aus dem gleichen Gerät eluiert werden und viele für das gleiche Aroma verantwortlich

sind, besteht während einem Heizschritt in dem Gaschromatographen die Möglichkeit, dass die

hitzelabilen Komponenten falsch identifiziert werden können (Chamber und Koppel, 2013). Somit

ist es erforderlich weitere Analysen zur Identifizierung der Substanzen durchzuführen. Die

Absicherungsmethode kann beispielweise durch eine Dotierung mit den Standardsubstanzen

oder durch das Verwenden von anderen Säulen, welche eine andere Polarität besitzen, erfolgen.

Eine verbesserte Identifizierung und erhöhte Auflösung kann darüber hinaus durch eine

zweidimensionale Gaschromatographie (2D-GC) gewährleistet werden. Die Analyten in der

Probe sollten selektiert auf zwei unterschiedlichen Trennsäulen getrennt werden und dadurch zu

einer besseren Trennung beitragen. In der modernen Analyse wird diese oft in einer Kombination

mit Massenspektrometrie zur Trennung von komplexen flüchtigen Aromakomponenten

eingesetzt. Mit Hilfe von GCxGC-MS kann die Koeluation der Substanzen und das Rauschen

minimiert werden, wodurch eine Detektion der Verbindungen im Spurenbereich möglich ist

(Meinert und Meierhenrich, 2012; Ociai und Sasamoto, 2010).

99

10. Zusammenfassung und Ausblick

Mit Hilfe von HS-SPME-GC-MS/O ist die Unterscheidung zwischen Kakaopulpa und Kakaonips

unterschiedlicher Genotypen deutlich erkennbar. Die generierten Daten sind gut geeignet um

einen quantitativen und qualitativen Überblick über eine Vielzahl von leichtflüchtigen Verbindun-

gen zu geben. Die Pulpa der CATIE-R4 und CATIE-R6 sind durch ähnliche aroma-aktive Sub-

stanzen charakterisiert, welche sich aus der Pulpa der CATIE-R1 differenzieren lässt. Zusätzlich

differenzieren sie sich durch den Pulpageschmack. Während die Kakaopulpa der Genotypen

CATIE-R4 und CATIE-R6 fruchtig und süß schmeckt, stellt sich die CATIE-R1-Pulpa als sauren,

citrus, grünen und adstringierenden Geschmack dar. Darüber hinaus zeigt die Pulpa des Geno-

typs CATIE-R6 bezüglich der Markensubstanzen 2-Pentanol, 2-Pentanol acetat, 2-Nonanon und

2-Heptanon ähnliche Eigenschaften wie die SCA 6-Kakaopulpa. Im Unterschied dazu charak-

terisiert sich die Kakaopulpa des Genotyps EET 62 durch Ester-Verbindungen, vor allem 2-

Pentanol acetat, 2-Heptanol acetat und 2-Hexanol acetat; sekundäre Alkohole - 2-Nonanol und

2-Heptanol sowie Methylketone - 2-Nonanon und 2-Heptanon. Die Kakaonips des Genotyps

Arriba Nacional und EET 103/399 zeigen minimale Unterschiede auf und es kann mehr Aroma-

aktivität als bei der Kakaopulpa detektiert werden. Die volatilen Substanzen aus den Monoterpen-

en, 2-Pentanol acetat und 2-Heptanol acetat, dem Methylketon 2-Heptanon sowie den sekundä-

ren Alkohol-Verbindungen 2-Pentanol und 2-Heptanol sind nach der Fermentation und Röstung

in den Kakaonips zu finden und zeichnen dadurch die Arriba Nacional- und EET 103/399-

Kakaonips aus. Die Monoterpene β-Myrcen, β-cis-Ocimen und β-Linalool zeigen mit Hilfe von

einem Flavor Score-Konzept eine Aromarelevanz in der CATIE-R6- und SCA 6-Kakaopulpa.

Die ausgewählten Markensubstanzen sind gut geeignet zur Beurteilung der Aromaaktivität in der

Kakaopulpa. Die Beschreibungen dieser Substanzen aus der Gaschromatographie-Olfaktometrie

(GC-O) stimmen zum größten Teil mit den sensorischen Beschreibungen überein. Allerdings

weisen alle aromaaktiven Verbindungen in allen Kakaoproben eine schwache Intensität auf, was

dazu führt, dass die Bewertung mittels eines Flavor Score-Modells als bedenklich eingestuft

werden kann. Weitere Durchführungen mit mehr Panellisten, mehr Messwiederholungen sowie

intensiveren Schulungen der Panellisten sind für die Analyse der Kakaoaromen erforderlich,

sodass sie zur effektiven Relevanzabschätzung der volatilen Komponenten führen kann. Eine

Vergleichsmessung einer Pulpa der Konsumkakao-Genotypen mit dieser entwickelten Methode

kann zu einer besseren Aussage über potenzielle Substanzen für Edelkakao beitragen. Zudem

wäre es sinnvoll für das praktische Nutzen, diese Markersubstanzen entlang der Kakaoproduktion

zu analysieren, um eine Empfehlung für den Anbau zu gewinnen, wenn ein bestimmtes Aroma

im Rohkakao erreicht bzw. verstärkt werden soll. Allgemein lässt sich sagen, dass sowohl der

Geruch als auch Geschmack einen Einfluss auf die gesamte sensorische Bewertung der

Kakaoproben hat. Eine Schnell-Methode mit Hilfe von HS-SPME-GC-MS/O stellt sich als

potenzielle Alternative dar, welche zur besseren Einordnung der Kakao-Genotypen sowie zur

Verbesserung der Kakaoqualität beitragen könnte.

100

Literaturverzeichnis

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105

Anhang

Anhang 1: Optimierungsparameter mittels Box Behnken Design (Design Expert 8.0)

Run

Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3

Fühlmenge (g) Equilibrierzeit (min) Extraktionszeit

(min)

1 3,75 20 30

2 2,5 20 25

3 3,75 20 20

4 5 20 25

5 3,75 30 25

6 3,75 30 25

7 3,75 30 25

8 2,5 30 30

9 5 30 20

10 2,5 30 20

11 3,75 30 25

12 3,75 30 25

13 5 30 30

14 2,5 40 25

15 5 40 25

16 3,75 40 20

17 3,75 40 30

Anhang 2: Konzentration der Referenzlösung und internen Standardlösung zur Auswahl der geeigneten internen Standards

Referenzsubstanzen Konzentration (µg/µL) Interne Standard Konzentration

(µg/µL)

2-Pentanon 72

2-Butanon 138 2-Heptanon 244

2-Nonanon 340

2-Pentanol 324

2-Butanol 104 2-Heptanol 306,67

2-Nonanol 54,67

β-Linalool 576,67 Benzaldehyd 440

β-Myrcen 34,89

1,3,6-Heptatriene, 5-methyl

7,11 β-trans-Ocimen 1,80

β-trans-Ocimen 25,20

2-Pentanol acetat 390

Ethyl acetat 212,5 2-Hexanol acetat -

2-Heptanol acetat 565

106

Anhang 3: Prüfbogen zur Geruchsbeschreibungsprüfung der sensorischen Schulung

Einfach beschreibende Prüfung

Name:

Platznummer:

Datum:

Prüfen Sie die vorgelegten Prüfbogen durch Riechen und beschreiben Sie den Geruch, und

benennen Sie gegebenenfalls die erkannte Prüfprobe.

Probe-Nr. Beschreibung des Geruchs Auswertung

richtig/falsch

107

Anhang 4: Prüfbogen zur Geruchszuordnungsprüfung der sensorischen Schulung

Geruchsmemory

Name:

Platznummer:

Datum:

Auf dem Prüfplatz befinden sich 10 Röhrchen mit unterschiedlichen Riechstreifen.

Darunter befinden sich 5 Paare. Versuchen Sie die zueinander gehörenden Paare

zu erkennen, zuzuordnen und zu beschreiben.

Proben Nr. Proben Nr. Geruchsbeschreibung richtig/falsch

108

Anhang 5: Prüfbogen zur Geruchserkennungsprüfung der sensorischen Schulung

Geruchserkennungsprüfung - Standardsubstanzen

Name:

Platznummer:

Datum:

Prüfen Sie die vorgelegten Prüfproben durch Riechen und Versuchen Sie den Geruch zu

erkennen und dem dazugehörigen Attribut zuzuordnen. Zur Neutralisation stehen Kaffeebohnen

bereit.

Beschreibung des Geruchs Prüfprobe Nr. Substanzen

1 Blumig, seifig, citrus

β-Linalool

2 Eisbonbon, süß, leicht blumig, pilzig

2-Heptanon

3 Würzig, pilzig, frisch, Waldboden, muffig, leicht herb

2-Heptanol

4 Süß, leicht fruchtig, stechend, Lösungsmittel, gärig

2-Heptanol acetate

5 Süßlich, stechend, chemisch, esterartig, leicht fruchtig, Klebstoff

2-Pentanon

6 Medizinisch, chemisch alkoholisch, leicht blumig

2-Pentanol

7 Kleber, Essig, Lösungsmittel

2-Pentanol acetate

8 Süßlich, fruchtig, Lösungsmittel, Birne, cremig, karottig, Citrus, parfümistisch

2-Nonanon

9 Blumig, seifig

2-Nonanol

10 Metallisch, Waldboden, leicht citrus, grün

β-Myrcen

11 Abgas, Schwefel, pilzig

β-Ocimen

109

Anhang 6: Prüfbogen zur Paarvergleichen Prüfung der sensorischen Schulung

Paarvergleiche Prüfung

Name:

Platznummer:

Datum:

Ihnen liegen Probensatze mit jeweils fünf Probenpaaren vor. Vergleichen Sie die Probenpaar

durch sniffen/schmecken und finden die intensivere Probe. Die dreistellige Zufallszahl der

entsprechenden Probe ist in die Spalte "Antworten" mit Geruchsbeschreibung einzutragen. Zur

Neutralisation stehen Kaffeebohnen und Matzenbrot bereit.

Frage: Welche Probe riecht intensiver?

Prüfnr. Probenpaar Antwort Probe Beschreibung

1 / ……..

2 / ……..

3 / ……..

4 / ……..

5 / ……..

110

Anhang 7: Prüfbogen zur Rangordnungsprüfung (Geruch) der sensorischen Schulung

Rangordnungsprüfung mit Skala

Name:

Platznummer:

Datum:

Auf dem Prüfplatz sind 5 Proben mit unterschiedlichen Intensitäten. Ordnen Sie die Rangfolge

der Intensitäten und beschreiben Sie Ihren Geruchseindruck

Zur Neutralisation stehen Kaffeebohnen bereit.

Probereihe 1:

Geruchsbeschreibung………………………………………………………………………

Intensitäts-

skala

1 sehr

schwach

2 schwach

3 mittelstark

4 stark

5 Sehr stark

Proben Nr.

…… …… …… …… ……

richtig/falsch

Probereihe 2:

Geruchsbeschreibung………………………………………………………………………

Intensitäts-

skala

1 sehr

schwach

2 schwach

3 mittelstark

4 stark

5 Sehr stark

Proben Nr.

…… …… …… …… ……

richtig/falsch

111

Anhang 8: Prüfbogen zur Rangordnungsprüfung (Geschmack) der sensorischen Schulung

Rangordnungsprüfung:

Name: Platznummer:

Datum: Prüfgut: Apfelmus

Es sind Prüfproben unterschiedlicher Intensität in eine Rangfolge zu bringen.

Das Merkmal "Geschmack" ist zu beurteilen. Zunächst ist die Rangreihenfolge der Probe zu ordnen

und die entsprechenden Prüfprobennummern einzutragen. Rückkosten ist erlaubt.

Anschließend sind die Intensitäten (10 Punkte-Skala) der Produkte für das abgefragte Attribut durch

Ankreuzen festzustellen (siehe Intensitätsskale).

Bitte bewerten Sie die Intensität: citrus

-Rangfolge-Probenkennzeichnung-

geringste Intensität größte

Intensität

…..

…..

…..

Intensitätsskale:

schwach mittel stark

Proben Nr. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

…….. □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

…….. □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

…….. □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

112

Anhang 9: Prüfbogen zur Skalenübung der sensorischen Schulung

Intensitätsprüfung:

Name:

Platznummer:

Datum:

Auf dem Prüfplatz befinden sich Kakaoproben in geschlossenen Glasdosen. Zuerst ist die

Beurteilung des Geruchs und danach die Beurteilung des Geschmacks zu beurteilen. Bewerten

Sie die Intensitäten der vorgegeben Kriterien für die unterschiedlichen Prüfproben und kreuzen

Sie die entsprechende Intensität von 0 (keine) bis 10 (stark) an.

Beim Geschmack wird die ganze Frucht in den Mund genommen. Durch Ablutschen soll die

Kakaopulpa für ca. 30 Sekunde bewertet werden. Zur Neutralisation liegen Matzen Brot und

Kaffeebohnen bereit.

Beurteilung des Geruchs:

Bewertungs-kriterien


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fruchtig

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

balsamisch/

süßlich

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

blumig □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Eisbonbon

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Essig/ stechend

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

grün, grasig

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Gurke □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

muffig □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

113

Beurteilung des Geruchs:



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fermentiert □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

überreif □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

alkoholisch □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Aceton □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

verflüchtig □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

aromatisch

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Beurteilung des Geschmacks:



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

süß □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

sauer □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

citrus/ Zitronenartig

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

fruchtig □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

alkoholisch □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

grün

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

adstringierend □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

verflüchtig □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

114

Anhang 10: Prüfbogen zur sensorischen Profilprüfung der Kakaopulpa

Intensitätsprüfung:

Name:

Platznummer:

Datum:

Auf dem Prüfplatz befinden sich 2 Kakaoproben in geschlossenen Glasdosen. Zuerst ist die

Beurteilung des Geruchs und danach die Beurteilung des Geschmacks zu beurteilen. Bewerten

Sie die Intensitäten der vorgegeben Kriterien für die unterschiedlichen Prüfproben gegeneinander

und kreuzen Sie die entsprechende Intensität von 0 (keine) bis 10 (stark) an.

Beim Geschmack wird die ganze Frucht in den Mund genommen. Durch Ablutschen soll die

Kakaopulpa für ca. 30 Sekunde bewertet werden. Zur Neutralisation liegen Matzen Brot und

Kaffeebohnen bereit.

Beurteilung des Geruchs (1/3):

aromatisch schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

fruchtig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Beschreibung: …………………………………………………………………………

balsamisch/ süßlich


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

citrus schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

115


blumig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Eisbonbon schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

stechend schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

grün, grasig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Gurke schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

muffig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

116



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

fermentiert schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Überreif schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

alkoholisch schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

verflüchtig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Beurteilung des Geschmacks (1/2):

süß schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

sauer schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

117

Beurteilung des Geschmacks (2/2):

citrus/ zitronen-

artig


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Fruchtig schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

alkoholisch


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

grün (unreife Birne)


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

adstringierend

Schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

verflüchtig Schwach mittel stark

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probe 1 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

Probe 2

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □

118

Anhang 11: Prüfbogen zum Duo-Trio-Test der Kakaopulpa

Duo-Trio-Test

Name:

Datum:

Vor Ihnen stehen 3 Proben für jeweiligen Test.

R ist die Referenzprobe, die zwei anderen sind die Analysenproben. Prüfen Sie zuerst die

Referenzprobe (R) und danach die beiden Analysenproben. Kreuzen Sie die Zufallszahlen der

Analysenproben, die R entspricht

Rückkosten ist erlaubt. Wenn Sie den unterschied nicht sicher erkennen, müssen Sie raten.

R

302

075 612

Bemerkungen:

R

914

234 165

Bemerkungen:

R

490

715 602

Bemerkungen:

119

Anhang 12: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 mittels eines HS-SPME-GC-MS

RT (min) Substanz Namen Wahrscheinlichkeit (%)

0,81 n.i.

1,052 n.i.

1,165 Amylene Hydrate 53,1

1,433 2-Pentanone 45,2

1,464 n.i.

1,509 2-Pentanol 40,5

4,063 2-Pentanol, acetate 77,4

5,171 2-Heptanone 70,9

5,52 2-Heptanol 14,9

5,827 4-Pentenal, 2,2-dimethyl- 11

6,119 2-Octene, 2,6-dimethyl- 9,23

6,66 Octane, 2,6-dimethyl- 48,4

7,083 1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)- 12,9

7,254 trans-3-Decene 7,17

7,525 2-Octene, 2,6-dimethyl- 9,89

7,614 cis-3-Decene 11,2

8,05 2-Octene, 2,6-dimethyl- 15

8,668 2-Octene, 2-methyl-6-methylene- 24,5

8,807 2,6-Octadiene, 2,6-dimethyl- 23,7

9,009 beta-Myrcene 11

9,338 1,3-Heptadiene, 3-ethyl-2-methyl- 8,18

9,898 1,3-Hexadiene, 3-ethyl-2,5-dimethyl- 6,75

11,64 n.i.

12,181 2-Heptanol, acetate 78

15,295 2-Nonanone 47,2

15,632 β-Linalool 5,89

15,922 n.i.

16,956 3-Buten-2-ol, 3-methyl- 10,2

17,424 n.i.

17,747 6-Octen-1-ol, 3,7-dimethyl- 8,02

19,025 Propanesulfonylacetonitrile 11,2

22,309 2-Trifluoroacetoxydodecane 7,36

23,266 2-Undecanone 70,7

23,368 n.i.

23,719 n.i.


24,143 1-Butanol, 3-methyl-, benoate 22,4

24,179 n.i.

24,25 n.i.


24,693 1,2-Ethanediol, monobenzoate 24,8

24,783 n.i.

25,083 n.i.

25,393 n.i.

25,532 n.i.

120

Anhang 13: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 mittels eines HS-SPME-GC-MS

RT (min) Substanz Namen Wahrschein- lichkeit (%)

1,163 n.i.

1,431 2-Pentanone 36,5

1,51 n.i.

2,813 n.i.

3,335 n.i.



5,522 2-Heptanol 23,8

6,644 Octane, 2,6-dimethyl- 38,1

7,257 2-Hexanol, acetate 34,7

8,04 trans-3-Decene 10,1

12,476 2-Heptanol, acetate 88,3

15,642 3-Octanol, 3,7-dimethyl-/Linalool tetrahydride 23,5

16,953 3-Buten-2-ol, 3-methyl- 7,11

17,741 2-Octen-1-ol, 3,7-dimethyl- 13,7


19,014 Propanesulfonylacetonitrile 10,3

22,306 2-Acetoxydodecane 7,18

23,341 n.i.

24,143 n.i.

25,082 n.i.

25,395 n.i.

25,529 n.i.

25,561 n.i.

121

Anhang 14: Identifizierte Substanzen in der Kakaopulpa des Genotyps CATIE-R1 mittels eines HS-SPME-GC-MS (Doppeltbestimmung)

RT (min)

Substanzen Wahrschein- lichkeit (%)

RT (min) Substanzen Wahrschein- lichkeit

0,684 Cyanoacetic acid 56,1 0,669 Cyanoacetic acid 47,8

n.n.

0,77 n.i.

n.n.

0,819 n.i. 0,8 Isopropyl Alcohol 54,6

0,86 n.i. 0,837 Dimethyl sulfide 33,4

0,968 n.i.

1,006 Oxirane, 2,3-dimethyl- 22

1,081 3-Buten-2-ol 65,5 1,04 3-Buten-2-ol, 2-methyl- 51,4

1,201 2-Butanol, 2-methyl- 77,2 1,152 2-Butanol, 2-methyl- 70,7

1,235 n.n.

1,272 Butanal, 3-methyl- 34,3 1,283 n.n.

1,325 Butanal, 2-methyl- 27

1,463 2-Pentanone 73,3 1,418 2-Pentanone 83,9

1,448 Silanediol, dimethyl- 75

1,546 2-Pentanol 32,3 1,497 2-Pentanol 48,9

1,598 n.i.

1,883 1-Butanol, 3-methyl 52,7 1,842 n.i.

1,92 Silanediol, dimethyl- 85,1

2,194 Acetic acid, 1-methylpropyl ester 47,3 2,146 Acetic acid, 1-methylpropyl ester

59,8

2,254 Toluene 18,9 2,213 Toluene 15,3

2,408 n.i.

2,64 2-Hexanone 21,7 2,588 2-Hexanone 38,7

2,831 Octadecane, 3-ethyl-5-(2-ethylbuthyl)-

12,9 2,768 n.i.

2,839 Furan, 2-ethyl-5-methyl- 73,2 2,798 n.i.

3,364 n.i. 3,311 n.i.

3,686 4-Penten-2-ol, acetate 42,5 3,641 n.i.

4,102 2-Pentanol acetate 75,9 4,087 2-Pentanol acetate 78,2

4,437 n.i. 4,398 n.i.

4,818 n.i.

5,182 2-Heptanone 52,9 5,133 2-Heptanone 72,7

5,369 n.i. 5,309 3-Penten-2-one, 3,4-dimethyl- 22,9

5,564 n.i. 5,501 2-Heptanol 29,9

6,258 Oxime-, methoxy-phenyl- 78,1 5,909 n.i.

6,989 n.i. 6,936 n.i.

7,09 n.i.

7,289 2-Hexanol, acetate 55,3 7,236 2-Hexanol, acetate 68,7

7,555 n.i.

8,046 n.i.

8,837 n.i.

8,913 n.i.

9,002 n.i.

9,931 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 90,7 9,883 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 80,8

10,27 n.i.

10,711 n.i.

11,626 n.i. 11,69 n.i. (beta-trans-ocimen?)

12,132 2-Heptanol, acetate 50,5 12,09 2-Heptanol, acetate 59,6

14,621 n.i.

14,786 n.i.

15,318 n.i. 15,27 n.i.

15,574 n.i.

15,758 n.i. 15,66 n.i.

16,008 Nonanal 15,98 n.i.

16,338 n.n.

16,958 2,4-Diacetoxypentane 93,1 16,92 2,4-Diacetoxypentane 94,3

17,7 n.i.

19,018 2,3-Butanedioldiacetate 19,3 18,98 2,3-Butanedioldiacetate 13,6

19,318 1H-Naphthalen-2-one,3,4,5,6,7,8-hexahydro-4a,8a-dimethyl-

4,52 19,28 1H-Naphthalen-2-one,3,4,5,6,7,8-hexahydro-4a,8a-dimethyl-

6,01

19,798 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS

24,1 19,76 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS

35,8

21,726 n.i.

122


RT (min)


RT (min)


0,68 Cyanoacetic acid 40 0,68 Cyanoacetic acid 65

0,79 n.i. 0,766 n.i.

0,82 n.i. 0,781 3,6-Octadecadiynoic acid, methyl ester

8,3

0,85 Cyclopropane, 1,2-dimethyl-, cis- 20 0,856 Cyclopropane, 1,2-dimethyl-, trans-

22

1,04 n.i.

1,06 n.i. 1,073 3-Buten-2-ol, 2-methyl- 58

1,17 2-Butanol, 2-methyl- 86 1,186 2-Butanol, 2-methyl- 77



1,44 2-Pentanone 74 1,448 2-Pentanone 66

1,52 2-Pentanol 30 1,531 2-Pentanol 30

1,587 3-Pentenoic acid, 2-methyl-, anhydride

20

1,688 Silanediol, dimethyl- 88

1,868 1-Butanol, 3-methyl 45

1,86 n.i. 1,909 n.n.

2,17 n.i.

2,24 Toluene 30 2,243 Toluene 46

2,62 2-Hexanone 17 2,629 2-Hexanone 48

2,81 n.i. 2,805 2-Myristynoyl pantetheine 17

2,835 Furan, 2-ethyl-5-methyl- 80

3,35 n.i. 85 3,356 n.i.

3,68 n.i.

4,12 2-Pentanol acetate 78 4,05 2-Pentanol acetate 75

4,44 n.i. 4,436 Xylene 13

5,07 n.i.

5,12 n.i.

5,17 2-Heptanone 70 5,182 2-Heptanone 67

5,36 n.i. 5,362 3-Penten-2-one, 3,4-dimethyl- 8,7

5,55 2-Heptanol 33 5,564 2-Heptanol 2,2

5,99 Oxime-, methoxy-phenyl- 69 6,104 Oxime-, methoxy-phenyl- 71

6,66 Octane, 2,6-dimethyl- 22 6,663 Octane, 2,6-dimethyl- 17

6,98 2-Pentanol, propanoate 53

7,29 2-Hexanol, acetate 51 7,3 n.i.

7,54 n.i. 7,559

7,62 n.i. 7,634

8,05 trans-3-Decene 9,1 8,057 trans-3-Decene 11

8,48 n.i.

8,68 n.i. 8,683 2,6-Octadienal, 3,7-dimethyl-, (Z)-

6,3

8,82 n.i. 8,822 2,6-Octadienal, 3,7-dimethyl- 5,7

9 n.i. 9,006 beta-Myrcen 6,9

9,53 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene 5,4 9,538 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene 11

9,94 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 83 9,954 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 81

10,3 n.i.

11,8 6 Messung 11,69 Ociemen 3,1

12,2 2-Heptanol, acetate 46 12,17 n.i.

13 n.i. 13,06 n.i.

13,1 n.i. 13,16 n.i.

13,8 n.i.

14,8 cis-Linalool Oxide 10 14,8 cis-Linalool Oxide 12

15,3 2-Nonanone 15 15,34 2-Nonanone 11

15,6 6-Methyl-2-(2-oxiranyl)-2-heptanol 34 15,58 n.i.

15,7 n.i. 15,74

16,3 n.i.

17 2,4-Diacetoxypentane 95 16,98 2,4-Diacetoxypentane 19

17,4 n.i.

17,8 n.i.

19 2,3-Butanedioldiacetate 14 19,03 2,3-Butanedioldiacetate 14



4,7

19,8 n.n. 19,83 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS

47

21 Benzenemethanol, alpha-methyl-, acetate

21,01 Hydrazine, (2-methylphenyl)- 11

21,26 Octadecane, 6-methyl- 12

123


RT (min)


RT (min)


0,687 Cyanoacetic acid 59 0,687 Cyanoacetic acid 70,8

0,77 n.i.

0,789 n.i.

0,826 Oxirane, trimethyl- 43,9 0,826 n.i.

0,864 Cyclopropane, 1,2-dimethyl-, trans- 13,3 0,86 n.i.

1,088 3-Buten-2-ol, 2-methyl- 60,5 1,085 3-Buten-2-ol, 2-methyl- 60,5

1,197 2-Butanol, 2-methyl- 80,5 1,197 2-Butanol, 2-methyl- 82,9

1,271 Butanal, 3-methyl- 46,5 1,272 n.i.

1,325 Butanal, 2-methyl- 25,9 1,321 n.i.

1,358 n.i.

1,463 2-Pentanone 87,7 1,463 2-Pentanone 86,9

1,55 2-Pentanol 29,7 1,557 2-Pentanol 32

1,831 Silanediol, dimethyl- 93,3 1,812 Silanediol, dimethyl- 83,8

1,891 n.i. 1,887 n.i.

2,202 Acetic acid, 1-methylpropyl ester 57,1

2,266 Toluene 17,6 2,262 Toluene 24,3

2,656 2-Hexanone 24,2 2,648 2-Hexanone 44,1

2,828 Octane 52 2,824

2,854 n.i.

3,398 n.i. 3,383 n.i.

3,716 4-Penten-2-ol, acetate 23,7 n.i.

4,196 2-Pentanol acetate 78,9 4,114 2-Pentanol acetate 78,6

4,458 o-Xylene 19,5

4,931 n.i.

5,107 4-Methyl-5-hexen-2-ol 52,4

5,223 2-Heptanone 74 5,208 2-Heptanone 78

5,396 5-Hepten-2-one 35,1 5,388 3-Cyclohexene-1-ol, 1-methyl- 8,89

5,576 2-Heptanol 55,7 5,568 2-Heptanol 56,1

6,217 Oxime-, methoxy-phenyl- 77,1 6,187 Oxime-, methoxy-phenyl- 77,3

6,693 Octane, 2,6-dimethyl- 30,2 6,685 Octane, 2,6-dimethyl- 17,4

7,019 2-Pentanol, propanoate 73,6 7,015 2-Pentanol, propanoate 28,1

7,131 n.i. 7,128 n.i.

7,319 2-Hexanol, acetate 41,8 7,322 2-Hexanol, acetate 46,4

7,577 n.i. 7,574 n.i.

7,656 n.i.

8,087 2-Octene, 2,6-dimethyl- 10,9 8,08 trans-3-Decene 6,87

8,713 2-Octene, 2-methyl-6-methylene 8,08 8,698 n.n.

8,856 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene 14 8,856 n.n.

9,043 beta-Myrcen 9,53 9,043 n.i.

9,283 n.i. 9,257 n.i.

9,377 n.i.

9,572 cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene 28,8 9,568 n.i.

9,647 n.i.

9,984 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 84,1 9,976 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 79,2

10,318 n.i. 10,34 n.i.

10,558 n.i. 10,55 n.i.

10,756 beta-Terpinyl acetate 13,3 10,722 n.i.

11,21 n.i.

11,708 beta-trans-Ocimen 8,11 11,735 n.i.

12,211 2-Heptanol, acetate 53,7 12,199 2-Heptanol, acetate 32,8

12,447 n.i. beta-cis-Ocimen

12,749 n.i.

13,167 Avetophenone 20,7 13,174 n.n.

13,811 n.i. 13,793

n.i. 14,1

14,681 n.i.

14,827 cis-Linalool Oxide 67,2 14,82 cis-Linalool Oxide 42,7

15,36 2-Nonanone 17,8 15,352 2-Nonanone 7,85

15,626 n.i. 15,611 n.i.

15,761 Linalool tetrahydride 50 15,772

16,076 n.i. 16,072

124

16,402 n.i.

17,028 2,4-Diacetoxypentane 95,2 17,005 2,4-Diacetoxypentane 90,7

17,493 n.i. 17,493

17,804 Citronellyl formate 7,71 17,807 n.i.

19,074 2,3-Butanedioldiacetate 15,8 19,067 2,3-Butanedioldiacetate 12,8



7,38

19,858 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS

28,2 19,85 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS

41,3

20,611 n.i.

21,031 Acetic acid, 1-®-phenlethzl ester 31,8 21,039 Hydrazine, (2-methylphenyl)- 5,62

n.i. 21,271 n.i.

21,436 n.i.

Anhang 17: Identifizierte Substanzen in der Kakaonips des Genotyps Arriba Nacional mittels eines HS-SPME-GC-MS

RT (min) Substanzen Wahrscheinlichkeit (%)

0,672 n.n.

0,85 Acitic acid, hydrazide 77,2

0,9 Propanal, 2-methyl- 37,3

1,204 Acetic acid 79,1


1,294 Butanal, 2-methyl- 50,5

1,437 Mercaptamine 12,6


1,515 2-Pentanol 38,1

1,59 2-Butanone, 3-hydroxy- 60,1

1,774 n.n.

1,8 n.n.

1,842 1-Butanol, 3-methyl- 69

1,883 1-Butanol, 2-methyl- 30,4

2,366 Acetic acid, 2-methylpropyl ester 73

2,558 2,3-Butanediol 40,6

2,61 n.n.


3,334 Cyclotrisiloxane, hexamethyl- 85


4,106 n.n.

4,207 Pentanoic acid 10,2

4,784 1-Butanol, 3-methyl, acetate 77

4,859 1-Butanol, 2-methyl, acetate 65,2

4,98 n.n.

5,02 n.n.

5,096 n.n.


5,365 n.n.

5,53 2-Heptanol 54,2

5,691 n.n.

5,83 Butyrolactone 33,1

5,999 Oxime-, methoxy-phenyl-

6,584 1-Methoxy-2-propyl acetate 19,8

6,869 12-Crown-4 15,2

7,506 Benzaldehyde 40,1

8,049 Acetic acid, N'-(3-(1-hydroxy-1-penylethyl)phenyl)hydrazide

23,2

9,564 Hexanoic acid, ethyl ester 35,2

9,935 Cyclotrisiloxane, octamethyl- 76,7

12,113 2-Heptanol acetat

12,15 n.n. Ocimen???

14,613 Pyrazine, tetramethyl- 30,1

15,314 Z,Z,Z-4,6,9-Nonadecatriene 8,14

15,685 1,2-Benzisothiazol-3-amine tbdms 34,2

16,011 9-Oxabicyclo(6,1,0)nonan-4-ol 7,53

16,218 Phenylethyl Alcohol 46,1

19,325 9-Eicosyne 4,82

19,824 4-Hydroxymandelic acid, ethyl ester, di-TMS 31,7

21,252 Octanoic acid ester 42,1

125

Anhang 18: Identifizierte Substanzen in der Kakaonips des Genotyps EET 103/399 mittels eines HS-SPME-GC-MS

RT (min) Substanzen Wahrscheinlichkeit %

0,683 n.n.

0,766 n.n.

0,856 Acetic acid, methyl ester 46

0,908 Propanal, 2-methyl- 34,4

0,979-1,294 Acetic acid 73

1,242 n.n.

1,287 n.n.

1,44 n.n.

1,523 2-Pentanol 33


1,605 2-Butanone, 3-Hydroxy 59,8

1,68 n.n.

1,778 n.n.



2,363 Acetic acid, 2-methylpropyl ester 75,5


2,625 n.n.


3,334 Cyclohexane, hexamethyl- 86,7

3,51 n.n.

4,008 2-Pentanol acetat 74,3

4,222 n.n.

4,792 1-Butanol, 3-methyl, acetate 77,9

4,863 1-Butanol, 2-methyl-acetate 83,9

4,98 n.n.


5,339 3-Hydroxy-2-butanone, acetate 51,6

5,534 2-Heptanol 54,2

5,834 Butyrolactone 41,6

6,055 Oxime-, methoxy-phenyl- 72

6,617 2-Butanone, 3-hydroxy- 18,7

6,914 1-Methoxy-2-propyl acetate 43,6

6,97 n.n.

7,086 n.n.

7,277 n.n.

7,51 Benzaldehyde 36,9

7,615 n.n.

8,053 Acetic acid, N'-(3-(1-hydroxy-1-phenylethyl)phenyl)hydrazide

29,2

8,644 n.n.

8,803 n.n.

8,99 β-Myrcen 12,3

9,541 4-Cyclopropylcarbonyloxytridecane 7,82

9,935 Cyclohexane, octamethyl- 89

11,18 n.n.

11,622 Ocimen 4,94

12,147 2-Heptanol, acetate 7,09

13,005 n.n.

13,114 4-Benzoyloxy-1-morpholinocyclohexene 7

13,746 9-Octadecen-12-ynoic acid, methyl ester 12,4

14,591 Pyrazine, tetramethyl- 75,4

14,763 6-Hydroxy-9-(trtrahydro-2H-pyran-2-yl)-9H-purine 17,6

15,322 Z,Z,Z-4,6,9-Nonadecatrien 10,8

15,558 β-Linalool??

16,011 2-Nonanol??

16,218 Phenylethyl Alcohol 57,7

19,82 4-Hydroxymandeli acid, ethyl ester, di-TMS 34,7

126

Anhang 19: Auswahl der Markersubstanzen der Kakaopulpa des Genotyps EET 62 mittel HS-SPME-GC-MS/O

Substanznamen Verfügbarkeit/

Hersteller Retentionszeit

(min)

EET 62

Peak vorhan

-den

Detection frequency

(n=8)

Intensität (MW)

Geruchsbeschreibung Kadow et al.

(2013) (Anteil in %)

2-Pentanon Sigma-Aldrich 1.415 X 0 - -

2-Pentanol Merck 1.486 X 2 2 grün, seifig, blumig

2-Pentanol acetat Merck 3.982 X 4 1,75 süß, grün, blumig, orange,

seifig, Apfel X

2-Heptanon Merck 5.167 X 1 3 süß X

2-Heptanol Merck 5.501 X 1 3 blumig, Zitronen X

Octane,2,6-dimethyl - 6.61 X 2 2,5 citrus, blumig

1-Pentamine oder 9-Octadecnoic acid (Z)-, hexl ester

- 7.229 X 2 3 süß, süßlich

2-Octene, 2,6-dimethyl- oder trans-3-Decene

- 8.009 X 3 2,67 blumig, fruchtig, süß, Gebäck

β-Myrcen Aldrich 8.961 - 3 1,33 blumig

cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene - 9.47 X 3 1,33 fruchtig, süßlich

1,3-Heptadiene, 3-ethyl-2-methyl- - 9.838 - 2 2 fruchtig, blumig

β-trans-Ocimen Sigma-Aldrich 11.555 - 2 1 blumig

2-Heptanol acetat Merck 12.068 X 5 2,6 süß, citrus, nüssig, seifig,

blumig X

β-cis-Ocimen Sigma-Aldrich 12.221 - 0 - -

2-Nonanon Merck 15.225 X 4 1,5 süß, metalisch, blumig X

3,7-dimethyl-3-Octanol/Tetrahydrolinalool

Roth 15.652 X 2 1,5 blumig X

2-Octen-1-ol, 3,7-dimethyl- oder 6-Octen-1-ol, 3,7-dimethyl-

- 17.661 X 3 1,33 blumig, faulig

2-Undecanon - 20.28 - 4 2,25 seifig, grün, süß, Karamelle,

nussig

127

Anhang 20: Auswahl der Markersubstanzen der Kakaopulpa des Genotyps SCA 6 mittel HS-SPME-GC-MS/O

Substanznamen Verfügbarkeit/

Hersteller Retentionszeit

(min)

SCA 6

Peak vorhan

-den

Detection frequency

(n=8)

Intensität (MW)

Geruchsbeschreibung Vorhanden in Kadow et al.,

2013

2-Pentanone Sigma-Aldrich 1.415 X 0 - -

2-Pentanol Merck 1.486 X 1 1 -

2-Pentanol acetat Merck 3.982 X 0 - - X

2-Heptanon Merck 5.167 X 0 - -

2-Heptanol Merck 5.501 X 0 - -

2-Octene, 2,6-dimethyl- oder

trans-3-Decene - 8.009 X 1 3 -

β-Myrcen Aldrich 8.961 - 1 2 süß X

1,3-Heptadiene, 3-ethyl-2-methyl- - 9.838 X 1 1 -

β-trans-Ocimen Sigma-Aldrich 11.555 X 0 - - X

2-Heptanol acetat Merck 12.068 X 2 2,5 nussig X

β-cis-Ocimene Sigma-Aldrich 12.211 - 0 - - X

2-Nonanon Merck 15.225 X 0 - -

3,7-dimethyl-3-Octanol/Tetrahydrolinalool

Roth 15.652 - 0 - - X

2-Undecanon - 20.2264 X 1 1 blumig

128

Anhang 21: Berechnung der Flavor Score (FS = MW*DF) (1/3)

Nr.

Beschrei-bungen

RT (min)

CATIE-R1 (Pulpa)

CATIE-R4 (Pulpa)

CATIE-R6 (Pulpa)

SCA6 (Pulpa)

Arriba Nacional

(Nips)

EET103/399 (Nips)

MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS

1 Acetic acid, cyano-

0,68 2 1 2 4 1 4 0 0 0 1,33

3 3,99

1 1 1 1 2 2

2 Ethanol 0,78 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5 2 3 0 0 0 1 1 1

3 Acetic acid, methyl ester

0,85 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,33

3 3,99

1 1 1

4 Propanal, 2-methyl-

0,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,33

3 3,99

0 0 0

5 3-Buten-2-ol, 2-methyl-

1,05 0 0 0 0 0 0 2 2 4 3 1 3 0 0 0 0 0 0

6 Acetic acid 1,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5 2 3 1,33

3 3,99

7 2-Butanol, 2-methyl-

1,18 2 1 2 3 1 3 1 1 1 0 0 0 2 1 2 0 0 0

8 Butanal, 3-methyl-

1,24 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 3 1 3 3

9 Butanal, 2-methyl-

1,29 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 1 2

I 2-Pentanon 1,44 2 2 4 1 1 1 1 1 1 2,33

3 6,99

0 0 0 2 2 4

II 2-Pentanol 1,51 0 0 0 1,5 2 3 1,5

2 3 2 1 2 0 0 0 0 0 0

10

2-Butanone, 3-Hydroxy

1,6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5 2 3 1 1 1 2,5 3 7,5

11

1-Butanol, 3-methyl

1,88 1,5

2 3 2 1 2 1 1 1 0 0 0 2 1 2 0 0 0

A n.i. 1 1 1 2 1 2 3 1 3 0 0 0 0 0 0 2,5 2 5

12

Toluene 2,23 1 1 1 4 1 4 0 0 0 1 2 2 2,5 2 5 1,5 2 3

13

2,3-Butanediol

2,56 2 2 4 2,5 2 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 2

B n.i. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 2

14

2-Hexanone 2,61 0 0 0 2 1 2 0 0 0 1 1 1 1,5 2 3 1 2 2

15

Hexanal 2,79 0 0 0 0 0 0 2,5

2 5 1 1 1 1 1 1 2 1 2

C n.i. 0 0 0 3 1 3 0 0 0 1 1 1 2 1 2 2 2 4

D n.i. 2 2 4 0 0 0 1,5

2 3 2 1 2 2,5 2 5 0 0 0

16

Cyclohexane, hexamethyl-

3,33 2 3 6 3 1 3 2 1 2 1 1 1 2 2 4 0 0 0

E n.i. 0 0 0 0 0 0 1,

5 2 3 1 1 1 0 0 0 2 3 6

17

4-Penten-2-ol, acetate

3,69 3 1 3 0 0 0 1,5

2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0


4 1 1 1 2 2 4 2,5

2 5 1,5 2 3 2 2 4 2 1 2

F n.i. 0 0 0 2 2 4 2 1 2 1,5 2 3 1,5 2 3 0 0 0

18

Pentanoic acid

4,2 1 1 1 0 0 0 0 0 0 2 2 4 1 1 1 0 0 0

G n.i. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1 1 1

H n.i. 1 1 1 2 1 2 0 0 0 2 1 2 1,5 2 3 0 0 0

K n.i. 0 0 0 1 1 1 3 1 3 0 0 0 1,7 3 5,1 1,5 2 3

L n.i. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1,5 4 6

19

1-Butanol, 2-methyl-acetate

4,85 1,5

2 3 0 0 0 0 0 0 3 1 3 3 1 3 2,5 2 5

M n.i. 3 2 6 0 0 0 2,5

2 5 4 1 4 0 0 0 2,5 2 5

IV

2-Heptanon 5,18 0 0 0 1,33

3 3,99

0 0 0 1 1 1 0 0 0 1,5 2 3

129


Nr.

Beschrei-bungen

RT (min)

CATIE-R1 (Pulpa)

CATIE-R4 (Pulpa)

CATIE-R6 (Pulpa)

SCA6 (Pulpa) Arriba

Nacional (Nips)

EET103/399 (Nips)

MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS

20

3-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl-

5,35 0 0 0 0 0 0 1,5

2 3 1 1 1 0 0 0 3 4 12

V 2-Heptanol 5,56 2 2 4 1 2 2 1 1 1 1 1 1 0 0 0 2 3 6

21

Butyrolactone

5,83 1 2 2 0 0 0 0 0 0 2 2 4 1,5 2 3 0 0 0

N n.i. 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2 3 6 1 2 2 0 0 0

22

Oxime-, methoxy-phenyl-

6,1 1 2 2 2 1 2 3 2 6 0 0 0 1 1 1 2,5 2 5

O n.i. 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1,5 2 3 3 2 6 0 0 0

23

1-Methoxy-2-propyl acetate

6,58 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

24

Octane, 2,6-dimethyl-

6,65 0 0 0 1,67

3 5,01

2,5

2 5 2 1 2 0 0 0 0 0 0

25

12-Crown-4 6,87 3 1 3 1,5 2 3 1,33

3 3,99

0 0 0 2,5 2 5 1,67

3 5,01

26

2-Pentanol, propanoate

7,02 1 1 1 1 1 1 3 2 6 1,5 2 3 2 1 2 1 2 2

27

1,6-Octadiene, 3,7-dimethyl-, (S)-

7,1 2,5

2 5 0 0 0 0 0 0 2 3 6 0 0 0 0 0 0

VI

2-Hexanol acetat

7,27 4 1 4 2 2 4 1,33

3 3,99

1 2 2 3 1 3 1,67

3 5,01

28

Benzaldehyde

7,51 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 4 1,5 2 3 1 1 1

P n.i. 2 1 2 1,5 2 3 3 1 3 1 1 1 0 0 0 0 0 0

29

5-Decene, (E)-

7,61 0 0 0 2 2 4 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2,5 2 5

30

2-Octene, 3,7-dimethyl, (Z)-

8,04 1,67

3 5,01

2 1 2 1,67

3 5,01

0 0 0 0 0 0 1 2 2

Q n.i. 2 1 2 2,5 2 5 0 0 0 3 1 3 2,5 2 5 1,5 2 3

31

2-Octene, 2-methyl-6-methylene-

8,68 2,5

2 5 1 1 1 2 1 2 3 1 3 1,5 2 3 1 2 2

32

cis-2,6-Dimethyl-2,6-octadiene

8,79 1,5

4 6 3 2 6 2 1 2 1,67

3 5,01

0 0 0 0 0 0

R n.i. 0 0 0 0 0 0 2 1 2 0 0 0 1 2 2 2,5 2 5

VII

β-Myrcen 17,2 2 2 4 2 1 2 2,67

3 8,01

2,33

3 6,99

0 0 0 2,5 4 10

33

1,3-Heptadiene, 3-ethyl-2-methyl-

9,33 0 0 0 1 2 2 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0

S n.i. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5 2 3 0 0 0

34

Hexanoic acid, ethyl ester

9,56 1,5

2 3 3 2 6 1 1 1 1,67

3 5,01

2 2 4 1,67

3 5,01

35

Cyclotetrasiloxane, octamethyl-

9,95 1 1 1 1,67

3 5,01

1 1 1 2 1 2 1,33

3 3,99

1,5 2 3

T n.i. 2 1 2 1,5 2 3 3 1 3 1 1 1 1 1 1 0 0 0

U n.i. 2,5

2 5 2 1 2 1 1 1 0 0 0 2,5 2 5 0 0 0

W n.i. 0 0 0 0 0 0 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1,5 2 3

130


Nr.

Beschrei-bungen

RT (min)

CATIE-R1 (Pulpa)

CATIE-R4 (Pulpa)

CATIE-R6 (Pulpa)

SCA6 (Pulpa)

Arriba Nacional

(Nips)

EET103/399 (Nips)

MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS MW

DF

FS

VIII

β-trans-Ocimene

11,69 1,5

2 3 2,5 2 5 1,5

2 3 2 1 2 3 1 3 1 2 0

IX

2-Heptanol, acetate

12,17 2 4 8 2 2 4 3 2 6 1 1 1 2 1 2 1 1 1

X β-cis-Ocimen 12,26 3 1 3 0 0 0 2 2 4 2,5 2 5 3 1 3 2 2 4

36

Avetophenone

13,16 1 1 1 2 1 2 1,5

2 3 2 1 2 0 0 0 1 1 1

Y n.i. 0 0 0 2 1 2 2 2 4 1,5 2 3 2 1 2 2,25

4 9

Z n.i. 2 2 4 1 1 1 1 2 2 0 0 0 1 1 1 0 0 0

37

Pyrazine, tetramethyl-

14,61 2 1 2 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1,5 2 3 1,5 4 6

38

cis-Linalool Oxide

14,75 2 1 2 2 4 8 2 1 2 2,25

4 9 0 0 0 2 2 4

XI

2-Nonanone 15,27 0 0 0 2 2 4 2 2 4 2 1 2 1 1 1 2 1 2

XII

β-Linalool 15,68 0 0 0 1 1 1 2 4 8 2,5 2 5 2 2 4 1 1 1

39

1,2-Benzisothiazol-3-amine tbdms

15,72 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 3 2 6 1 2 2

XIII

2-Nonanol 16,04 2 1 2 1,5 2 3 2 4 8 2 3 6 3 1 3 1 1 1

40

Phenylethyl Alcohol

16,22 0 0 0 2 1 2 0 0 0 0 0 0 1 2 2 1 2 2

41

2,4-Diacetoxypentane

17 1 2 2 3 1 3 1,5

2 3 0 0 0

42

1,5,5-Trimethyl-6-methylene-cyclohexene

17,42 2 1 2 1 2 2 2,5

2 5 0 0 0

43

Citronellyl formate

17,8 1,5

2 3 2 3 6 2 2 4 0 0 0

44

2,3-Butanedioldiacetate

19,01 2 2 4 1 1 1 2 1 2 0 0 0

45

1H-Naphthalen-2-one,3,4,5,6,7,8-hexahydro-4a,8a-dimethyl-

19,31 2 2 4 1,33

3 3,99

1,5

2 3 0 0 0

131

Anhang 24: Signifikante Unterschiede der Gehaltkonzentrationen der Kakaogenptypen CATIE-R1, CATIE-R4, CATIE-R6, SCA 6, EET 62, Arriba Nacional und EET 103/399 mittels Produktcharakterisierung (p-Wert = 0,05)

Produkte CATIE-R1 (Pulpa) CATIE-R4 (Pulpa) CATIE-R6 (Pulpa) SCA6 (Pulpa) EET 62 (Pulpa) Arriba Nacional

(Nips) EET103/399 (Nips)

Substanzen Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

Geschätz-

te MW p-Wert

2-Pentanon 6,23 < 0,0001 8,81 < 0,0001 0,00 < 0,0001 0,00 < 0,0001 4,39 0,001 0,00 < 0,0001 0,00 < 0,0001

2-Pentanol 4,12 0,794 2,60 0,030 4,06 0,727 4,46 0,830 2,03 0,006 6,45 0,009 6,42 0,010

2-Pentanol

acetat 280,85 0,015 572,75 < 0,0001 86,30 0,011 58,19 0,002 304,60 0,004 0,00 0,000 0,00 0,000

2-Heptanon 8,28 0,031 3,49 0,003 3,31 0,002 2,98 0,001 12,67 < 0,0001 6,78 0,604 7,01 0,426

2-Heptanol 0,00 0,006 0,00 0,006 0,00 0,006 0,00 0,006 29,41 < 0,0001 5,28 0,621 9,01 0,170

2-Hexanol

acetat 27,93 0,726 33,46 0,900 0,00 0,154 0,00 0,154 194,37 < 0,0001 0,00 0,154 0,00 0,154

2-Heptanol

acetate 408,40 < 0,0001 366,18 < 0,0001 0,00 0,001 0,00 0,001 0,00 0,001 0,00 0,001 0,00 0,001

2-Nonanon 0,00 < 0,0001 7,17 0,365 5,55 0,026 6,35 0,106 37,81 < 0,0001 0,00 < 0,0001 0,00 < 0,0001

2-Nonanol 2,42 0,153 2,02 0,135 0,00 0,069 3,61 0,221 63,46 < 0,0001 0,00 0,069 0,00 0,069

*markierte Felde ist signifikant

132

Anhang 25: Konzentrationsbestimmung der Kakaopulpa

Nr. Substan-

zen

Kalibrierung

Range

(µg/g)

r2 LOD

(µg/g)

LOQ

(µg/g)

CATIE-R1 CATIE-R4 CATIE-R6 SCA6 EET62

MW Konz

(µg/g)

SD FS MM

Konz

(µg/g)

SD FS MW

Konz

(µg/g)

SD FS MW

Konz

(µg/g)

SD FS MW

Konz

(µg/g)

SD

I 2-Pentanon 0,6 - 60 0,994

8 3,21

10,66

6,23 1,359

4 8,81 0,27

6 1 2,95 0,308 1 2,10 0,257

6,99

4,39 1,206

II 2-Pentanol 0,6 - 60 0,869

7 1,69 4,81

4,12 0,449

0 2,60 1,82

0 3 4,06 0,290 3 4,74 0,015 2 2,03 0,569

III 2-Pentanol

acetat 1,5 - 598,8

0,8774

88,37

259,25

280,85

50,424

1 572,7

5 38,284

4 93,59 0,829 5 58,19 2,412 3 304,60 149,77

3

IV 2-Heptanon 0,6 - 60 0,997

2 1,86 5,81

8,28 0,050

0 3,49 0,05

3 3,99

3,31 0,289 0 2,98 0,120 1 12,67 3,840

V 2-Heptanol 1,5 - 30,6

0,9866

1,46 4,49 n.n. 4 n.n. 2 n.n. 1 1,57 0,002 1 29,41 9,249

VI 2-Hexanol

acetat 3 - 150

0,9786

24,72

75,76

27,93 7,02

1 4 33,46

24,808

4 12,30 8,434 3,99

13,66 3,783 2 194,37 112,79

8

VII β-Myrcen 3 - 7,2 0,981 n.i. n.i. n.n. 4 n.n. 2 n.n. 8,01

n.n. 6,99

n.n.


0,3 - 5,37

0,9776

0,91 3,00 0,43 0,00

0 3 0,45

0,000

5 0,43 0,000 3 0,45 0,001 2 0,48 0,018

IX 2-Heptanol

acetat 3 -

601,2 0,977

2

47,44

147,39

408,40

116,357

8 366,1

8 20,593

4 46,98 4,744 6 44,44 8,118 1 n.n.*

X β-cis-

Ocimen 4,2 - 4,97

0,9604

13,27

41,56

6,91 0,09

2 0 6,91

0,172

0 6,73 0,104 4 6,93 0,074 5 6,71 0,211

XI 2-Nonanon 0,3 - 56,7

0,9732

5,40 16,2

8 4,68

0,676

1 7,17 0,04

6 4 5,55 0,974 4 6,35 1,232 2 37,81 5,033

XII β-Linalool 15 - 900 0,909

5

191,44

571,64

n.n. 2 n.n. 1 n.n. 8 n.n. 5 n.n.

XIII

2-Nonanol (1)

1,5 - 7,5 0,939

3 1,48 4,61 2,42

0,689

2 2,02 0,59

4 3 n.n. 8 3,61 0,171 6

2-Nonanol (2)

1,5 - 299,4

0,9823

27,06

82,52

63,46 25,448

Die markierten Feldern liegen unterhalb der Nachweisgrenze

133

Anhang 26: Konzentrationsbestimmung des Kakaonips

Nr. Substanzen Kalibrierung

Range

(µg/g)

r2 LOD

(µg/g)

LOQ

(µg/g)

Arriba Nacional (Nips) EET103/399 (Nips)

MW Konz

(µg/g) SD FS

MW Konz

(µg/g) SD FS

I 2-Pentanon 1,5 - 150 0,9948 8,01 26,66 n.n. 0 n.n. 4

II 2-Pentanol 1,5 - 15 0,8697 4,24 12,01 6,45 2,161 1 6,42 1,487 0

III 2-Pentanol acetat 3,75 - 1497 0,8774 220,94 648,13 124,17 1,616 4 132,91 4,423 2

IV 2-Heptanon 1,5 - 150 0,9972 4,64 14,52 6,78 0,149 0 7,01 0,069 3

V 2-Heptanol 3,75 - 76,5 0,9866 3,63 11,22 5,28 1,114 0 9,01 1,784 6

VI 2-Hexanol acetat 7,5 - 375 0,9786 61,80 189,40 n.n. 3 n.n. 5,01

VII β-Myrcen 7,5 - 18 0,981 1,63 6,68 n.n. 0 n.n. 10

VIII β-trans-Ocimen 0,75 - 13,43 0,9776 2,28 7,51 n.n. 3 n.n. 2

IX 2-Heptanol acetat 7,5 - 1503 0,9772 118,60 368,48 41,15 3,524 2 68,42 17,963 1

X β-cis-Ocimen 10,5 - 187,43 0,9604 33,18 103,91 n.n. 3 n.n. 4

XI 2-Nonanon 0,75 - 141,75 0,9732 13,49 40,69 6,26 0,296 1 6,14 0,063 2

XII β-Linalool 37,5 - 2250 0,9095 478,60 1429,09 n.n. 4 n.n. 1

XIII 2-Nonanol 3,75 - 18,75 0,9393 3,70 11,51 n.n. 3 n.n. 1

Die markierten Felden liegen unterhalb der Nachweisgrenze

134

Anhang 27: Korrelationstest der signifikante Geruch und Geschmack (XLSTAT) (1/3)

Variablen Ges_sauer Ges_adstrin-

gierend Ges_süß Ges_grün Ger_blumig Ges_fruchtig Ges_verflüchtig Ges_citrus Ger_Gurke

Ges_sauer 1 0,934 -0,999 0,998 -0,849 -0,978 -0,852 0,993 0,986

Ges_astringend 0,934 1 -0,949 0,956 -0,605 -0,988 -0,983 0,885 0,862

Ges_süß -0,999 -0,949 1 -1,000 0,824 0,986 0,875 -0,986 -0,977

Ges_grün 0,998 0,956 -1,000 1 -0,811 -0,990 -0,885 0,982 0,972

Ger_blumig -0,849 -0,605 0,824 -0,811 1 0,719 0,446 -0,906 -0,925

Ges_fruchtig -0,978 -0,988 0,986 -0,990 0,719 1 0,943 -0,945 -0,929

Ges_verflüchtig -0,852 -0,983 0,875 -0,885 0,446 0,943 1 -0,783 -0,752

Ges_citrus 0,993 0,885 -0,986 0,982 -0,906 -0,945 -0,783 1 0,999

Ger_Gurke 0,986 0,862 -0,977 0,972 -0,925 -0,929 -0,752 0,999 1

Ger_balsamisch/süßlich 0,568 0,824 -0,604 0,621 -0,046 -0,728 -0,915 0,464 0,422

Ges_verflüchtig -0,276 -0,601 0,319 -0,340 -0,274 0,472 0,738 -0,158 -0,111

Ger_überreif -0,681 -0,897 0,713 -0,728 0,190 0,819 0,963 -0,587 -0,549

Ger_citrus -0,841 -0,593 0,816 -0,803 1,000 0,709 0,434 -0,900 -0,920

Ger_muffig -0,094 -0,442 0,138 -0,160 -0,447 0,301 0,601 0,027 0,074

Ger_aromatisch -0,222 0,139 0,179 -0,157 0,704 0,013 -0,321 -0,339 -0,383

Ger_Eisbonbon -0,551 -0,217 0,513 -0,494 0,909 0,364 0,033 -0,648 -0,683

Ger_fermetiert -0,521 -0,791 0,558 -0,577 -0,010 0,688 0,890 -0,414 -0,370

Ger_alkoholisch -0,372 -0,679 0,413 -0,434 -0,175 0,559 0,803 -0,257 -0,212

Ger_grün, grasig 0,855 0,614 -0,831 0,819 -1,000 -0,727 -0,457 0,911 0,930

Ges_alkoholisch 0,990 0,975 -0,995 0,997 -0,765 -0,998 -0,918 0,966 0,952

Ger_stechend -0,021 -0,376 0,066 -0,088 -0,511 0,231 0,541 0,100 0,146

Ger_fruchtig 0,011 0,366 -0,055 0,078 0,520 -0,220 -0,532 -0,110 -0,157

Werte in Fettdruck sind von Null verschieden mit einen Signifikanzniveau von alpha=0,05

135


Variablen Ger_balsa-

misch/süß-lich Ges_verflüch-

tig Ger_über-

reif Ger_citrus

Ger_muffig

Ger_aroma-tisch

Ger_Eisbon-bon

Ger_fermen-tiert

Ger_alkoho-lisch

Ges_sauer 0,568 -0,276 -0,681 -0,841 -0,094 -0,222 -0,551 -0,521 -0,372

Ges_astringend 0,824 -0,601 -0,897 -0,593 -0,442 0,139 -0,217 -0,791 -0,679

Ges_süß -0,604 0,319 0,713 0,816 0,138 0,179 0,513 0,558 0,413

Ges_grün 0,621 -0,340 -0,728 -0,803 -0,160 -0,157 -0,494 -0,577 -0,434

Ger_blumig -0,046 -0,274 0,190 1,000 -0,447 0,704 0,909 -0,010 -0,175

Ges_fruchtig -0,728 0,472 0,819 0,709 0,301 0,013 0,364 0,688 0,559

Ges_verflüchtig -0,915 0,738 0,963 0,434 0,601 -0,321 0,033 0,890 0,803

Ges_citrus 0,464 -0,158 -0,587 -0,900 0,027 -0,339 -0,648 -0,414 -0,257

Ger_Gurke 0,422 -0,111 -0,549 -0,920 0,074 -0,383 -0,683 -0,370 -0,212

Ger_balsamisch/süßlich 1 -0,948 -0,989 -0,032 -0,873 0,676 0,374 -0,998 -0,975

Ges_verflüchtig -0,948 1 0,892 -0,288 0,983 -0,875 -0,650 0,964 0,995

Ger_überreif -0,989 0,892 1 0,176 0,793 -0,563 -0,236 0,980 0,933

Ger_citrus -0,032 -0,288 0,176 1 -0,460 0,715 0,915 -0,024 -0,189

Ger_muffig -0,873 0,983 0,793 -0,460 1 -0,950 -0,779 0,899 0,959

Ger_aromatisch 0,676 -0,875 -0,563 0,715 -0,950 1 0,936 -0,717 -0,822

Ger_Eisbonbon 0,374 -0,650 -0,236 0,915 -0,779 0,936 1 -0,426 -0,569

Ger_fermetiert -0,998 0,964 0,980 -0,024 0,899 -0,717 -0,426 1 0,986

Ger_alkoholisch -0,975 0,995 0,933 -0,189 0,959 -0,822 -0,569 0,986 1

Ger_grün, grasig 0,059 0,262 -0,203 -1,000 0,436 -0,696 -0,904 -0,003 0,163

Ges_alkoholisch 0,679 -0,410 -0,778 -0,756 -0,234 -0,082 -0,427 -0,636 -0,500

Ger_stechend -0,835 0,967 0,747 -0,523 0,997 -0,970 -0,823 0,865 0,936

Ger_fruchtig 0,829 -0,964 -0,740 0,532 -0,997 0,973 0,829 -0,859 -0,932


136


Variablen Ger_grün,

grasig Ges_alkoholisch Ger_stechend Ger_fruchtig

Ges_sauer 0,855 0,990 -0,021 0,011

Ges_astringend 0,614 0,975 -0,376 0,366

Ges_süß -0,831 -0,995 0,066 -0,055

Ges_grün 0,819 0,997 -0,088 0,078

Ger_blumig -1,000 -0,765 -0,511 0,520

Ges_fruchtig -0,727 -0,998 0,231 -0,220

Ges_verflüchtig -0,457 -0,918 0,541 -0,532

Ges_citrus 0,911 0,966 0,100 -0,110

Ger_Gurke 0,930 0,952 0,146 -0,157

Ger_balsamisch/süßlich 0,059 0,679 -0,835 0,829

Ges_verflüchtig 0,262 -0,410 0,967 -0,964

Ger_überreif -0,203 -0,778 0,747 -0,740

Ger_citrus -1,000 -0,756 -0,523 0,532

Ger_muffig 0,436 -0,234 0,997 -0,997

Ger_aromatisch -0,696 -0,082 -0,970 0,973

Ger_Eisbonbon -0,904 -0,427 -0,823 0,829

Ger_fermetiert -0,003 -0,636 0,865 -0,859

Ger_alkoholisch 0,163 -0,500 0,936 -0,932

Ger_grün, grasig 1 0,773 0,500 -0,509

Ges_alkoholisch 0,773 1 -0,163 0,152

Ger_stechend 0,500 -0,163 1 -1,000

Ger_fruchtig -0,509 0,152 -1,000 1


137

Anhang 30: Faktorladung der Multiple Faktoranalyse (MFA)

Beschriftung F1 F2 Beschriftung F1 F2 Beschriftung F1 F2 Beschriftung F1 F2

XII 1,000 -0,006 M 0,485 0,875 F -0,323 -0,946 Q -0,878 -0,479

E 0,990 -0,138 II 0,375 -0,927 XI -0,323 -0,946 34 -0,878 -0,479

20 0,990 -0,138 P 0,375 -0,927 27 -0,375 0,927 37 -0,927 -0,375

25 0,990 -0,138 T 0,375 -0,927 9 -0,375 0,927 1 -0,927 -0,375

42 0,990 -0,138 41 0,375 -0,927 18 -0,375 0,927 45 -0,989 0,147

5 0,990 -0,138 24 0,374 -0,928 19 -0,375 0,927 H -0,990 0,138

O 0,990 -0,138 D 0,138 0,990 21 -0,375 0,927 VI -0,990 0,138

R 0,990 -0,138 IX 0,138 0,990 11 -0,586 0,810 32 -0,990 0,138

W 0,990 -0,138 2 0,000 0,000 I -0,587 0,810 13 -0,999 -0,051

AC 0,990 -0,138 4 0,000 0,000 16 -0,587 0,810

15 0,990 -0,138 6 0,000 0,000 U -0,587 0,810

22 0,990 -0,138 8 0,000 0,000 7 -0,615 -0,789

VII 0,981 0,193 10 0,000 0,000 C -0,615 -0,789

26 0,964 0,267 B 0,000 0,000 35 -0,615 -0,789

XIII 0,957 -0,291 G 0,000 0,000 VIII -0,615 -0,789

AA 0,946 -0,323 L 0,000 0,000 38 -0,615 -0,789

K 0,891 -0,455 23 0,000 0,000 14 -0,615 -0,789

Y 0,891 -0,455 28 0,000 0,000 IV -0,615 -0,789

AD 0,891 -0,455 33 0,000 0,000 N -0,615 -0,789

A 0,789 -0,615 S 0,000 0,000 29 -0,615 -0,789

36 0,789 -0,615 3 0,000 0,000 39 -0,615 -0,789

X 0,786 0,618 Z -0,051 0,999 40 -0,615 -0,789

30 0,615 0,789 44 -0,051 0,999 AB -0,622 -0,783

17 0,615 0,789 31 -0,142 0,990 V -0,658 0,753

III 0,544 -0,839 43 -0,323 -0,946 12 -0,786 -0,618

138

Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erkläre ich, dass ich die von mir eingerichtete Masterarbeit mit dem Title

„Charakterisierung der Fruchtpulpa definierter Kakao-Genotypen (T. cacao L.) mittels HS-

SPME-GC-MS/O und sensorischen Verfahren“ selbständig verfasst und ausschließlich die

angegebenen Hilfsmittel und Quellen verwendet habe. Wörtlich oder dem Sinn nach aus anderen

Werken entnommene Stellen sind unter Angabe der Quellen kenntlich gemacht.

Hamburg, den 18.Juli 2014

Khanitta Ratprakhon

Documents

GC-MS/O und sensorischen Verfahrenedoc.sub.uni-hamburg.de/haw/volltexte/2014/2752/pdf/MA_Khanitta... · GC-MS/O und sensorischen Verfahren . Masterstudiengang Food Science . ... 8.2