1. Universität Bonn
AG Sensorik, Spurengas- und Geruchsmessung:
Priv.-Doz. Dr. rer.nat. Peter Boeker
Messung von Ebergeruchskomponenten
ohne Aufbereitung mit Thermodesorption
und GC-Time-of-Flight Massenspektrometer
Markes Int. GmbH
Antrittsworkshop
23. 10. 2013

2. Universität Bonn
Arbeitsgruppe Geruchs- und Spurengasmessungen:
Elektronische Nasen, Olfaktometrie
Analytische Messungen
- Thermodesorption (online, offline)
- Gaschromatographie
- Massenspektrometrie (Time-of-flight MS)

3. Was ist ‚Ebergeruch‘
• Problem im Zusammenhang mit dem
‚Kastrationsverzicht‘ bei männlichen
Ferkeln ab 2018 EU-weit
• Geschlechtsspezifischer Fehlgeruch
von Fleisch/Fett
• verursacht durch Skatol, Indol und
Androstenon und weitere unbekannte
Komponenten

4. Ebergeruchsstoffe
Eberpheromone
Heterocyclische aromatische Amine
Androstenon
(urinartig, nach Schweiß)
ehem. Grenzwert (D): 0,5mg/kg
Skatol
(fäkalisch)
Grenzwert (DK): 0,25mg/kg
3α-Androstenol
(moschus)
3β-Androstenol
(moschus)
Indol
(fäkalisch)
4

5. Was ist Riechen / Geruch?
• Sinneskanal für gasförmige
Signalstoffe
– Nahrung, Gefahren, soziale Signale
• bewußte Wahrnehmung
– abhängig von Aufmerksamkeit,
Gesundheit, genetischer Ausstattung
• komplexe Bedingungen
– Maskierung, Verstärkung, Adaptation
– sehr unterschiedliche Geruchsschwellen

6. Aspekte der Ebergeruchsmessung
sensorische
Beurteilung
Flüchtige
Geruchsstoffe:
Verteilungskoeffizienten ?
Geruchsstoffgehalte:
-Androstenon
-Skatol
-? ? ?
Maskierung, Verstärkung
Mischungseffekte
Veränderung der
Zusammensetzung
chemischanalytische
Bestimmungen
gaschemische
SpurengasMessungen
Erwärmung,
Erhitzung

7. Ziele des Ebergeruchsvorhabens
Zur Zeit wird versucht, die drei bekannten Hauptverursacher von Ebergeruch
im Fett zu messen
Konzentrationen im Fett
Indol
14 – 750,7 ng/g
Skatol
23 – 1100 ng/g
(0,14-7,5 ppmW)
Geruchsschwellen
0,3 ppb
0,0056 ppb
(0,23-11 ppmW)
Androstenon
50 – 4200 ng/g
0,0009 ppb
(0,50-42 ppmW)
Nagata
Datensatz

8. Konventionelle Messung mit
Extraktion und SPME
Quelle: Fischer et al. Anal. Chem. 2011
8

9. Headspace Anreicherung Skatol
frühe Abschätzung
Gasprobe
1 ppb Skatol
in Luft
5,5 pg Skatol
Adsorbens
Auslaß
V=1 ml
Tabs
Meßsystem
Tprobe
Trägergas
Helium
f=2 ml/min
tdes~10 sec
Auslaß
Adsorbens
Tdes>>Tabs
Geruchsschwelle Skatol~1,2 ppb
Meßsystem
5,5 pg in
0,33 ml

10. Bestimmung der Messempfindlichkeit
ToF
GC
Unity 2
Des. tube
Indol
Skatol
Androstenon
1600000
100000
2500000
1400000
80000
1500000
1000000
Signalstärke in #
1200000
Signalstärke in #
Signalstärke in #
2000000
1000000
800000
600000
60000
40000
400000
20000
500000
200000
0
0
0
50
100
150
Substanzmenge in pg
200
250
0
0
50
100
150
200
Substanzmenge in pg
Detektionsgrenzen liegen im Bereich
zwischen ~12 und ~15 pg.
0
50
100
150
200
250
Substanzmenge in pg
-10-

11. Messaufbau für Headspace-Messungen
Sample preparation
Sampling
Separation
Unity
ToF
GC
Self constructed
dynamic headspace
Analysis

12. Varianten der Probenahme
Druckaufbau im Vial durch
Trägergaszufuhr
Equilibrierung
Aufbringung des Probengas
auf die Cold-Trap
Dynamischer
Headspace
(Bubbler)
Dynamischer Headspace + Tube
Statischer
Headspace
Dynamischer
Headspace
(Rührfisch)
Dynamischer
Headspace
Unity 2 GC
Coldtrap
Trägergas
ToF
Glastube
Trägergas +
Probengas
Trägergas
-12-

13. Umbau Headspace-Unit HS5 von
statisch -> dynamisch
• extended
movement range
• new dual needle
plunger
• separate controlled
heating of plunger
and transfer line
• magnetic stirrer
integrated

14. Deuterierte interne Standards
Gem. MS
D6Vergl. MS
Indol
100
CD3
80
60
40
20
N
H
0
24,0411
30
40
50
60
70
80
90
Mass
d6-Indol
100
110
120
130
140
150
157,808
Gem. MS
D
D
D3Vergl. MS
Skat
ol
100
D
80
60
D
N
D
20
H
D
40
0
25,8904 30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
161,507
Mass
d3-Skatol
Gem. MS
D3Vergl. MS
Andr.
100
80
60
40
20
D
O
D
D
d3-Androstenon
0
34,1553
60
80
100
120
140
160
Mass
180
200
220
240
260
283,995

15. Probenverarbeitung

16. Messung mit getrennter Anreicherung

17. Dynamische Basislinienkorrektur (dbc)
Indol
60.000.000
abundance
50.000.000
Skatol
A
Androstenon
40.000.000
30.000.000
20.000.000
10.000.000
0
10
15
20
25
30
25
30
time [min]
50.000.000
B
abundance
40.000.000
30.000.000
20.000.000
10.000.000
0
10
15
20
time [min]

18. 800.000
700.000
Skatol
SIM traces extracted
from the TICbc spectrum
d6-Indol
900.000
d3-Skatol
Charakteristische Ionenspuren
130 (skatole)
133+134 (d6-skatole)
257+272 (androstenone)
260+275 (d3-androst.)
600.000
d3-Androstenon
400.000
300.000
200.000
Androstenon
500.000
Indol
abundance
117 (indole)
122+123 (d3-indole)
100.000
0
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
time [min]
25,0
25,5
26,0

19. SIDA-dynHS-TD-GC-TOFMS
400
350
700
300
600
250
UniBonn ng/g
UniBonn ng/g
Skatol (ng/g)
800
Indol (ng/g)
200
150
500
400
300
200
100
50
St.= 0,970,03
R = 0,97
0
0
50
100
150
200
250
100
St.= 1,0210,03
R = 0,98
0
300
350
0
100
200
300
400
500
600
Referenzmessung in ng/g
Referenzmessung in ng/g
5000
Andro.(ng/g)
4500
Vergleich mit Fraunhofer-Messungen
(HPLC und GC-MS nach Extraktion
4000
UniBonn ng/g
3500
3000
2500
2000
1500
1000
St.= 0,890,03
500
R = 0,98
0
0
1000
2000
3000
4000
Referenzmessung in ng/g
5000
19

20. Einsatz der MARKES µ-Chamber
d3-Androstenon
Androstenon
!

21. Geruchs- und Aromastoffe per GC-O
Olfaktometrie
Anreicherung
A
GC
Geruchsinformation
MS
B An Sk
ToF
An
B
A
Speckprobe
Sk
Sk
Retentionszeit Fragmentspektrum
Identifikation

22. GC-Olfaktometrie zur Ermittlung
weiterer Ebergeruchskomponenten

24. Vielen Dank!