Den elektroniske næse: en hurtig objektiv måling af frø-kvalitet? Per V. Nielsen BioCentrum-DTU



Relaterede dokumenter
Fødevarers kvalitet en måleteknisk udfordring? v/lone Søvad Madsen, Teknologisk Institut cand.brom, seniorkonsulent

DanSeed den 24. februar 2009

Afgørende faktorer for succes med pakning

Følgebrev Kemisk og sensorisk bestemmelse af 1 kontorserie

MeasureStar Hjælp til beskyttelse af dit kloaksystem

Dansk Geoteknisk Forening

Appendix 1 Properties of Fuels

Eliminering af Jordforurening fra industri, tankanlæg og uheld

Velkommen til DTU og Center for BioProcess Engineering. Seniorforsker Henning Jørgensen

News from the barn. by Nikolaj Stidsen and Michael Frederiksen. midtjysk svinerådgivning - vi flytter viden

Possibilities for Reuse of Calcium Carbonate Pellets from Drinking Water Softening

Small Autonomous Devices in civil Engineering. Uses and requirements. By Peter H. Møller Rambøll

Følgebrev Kemisk og sensorisk bestemmelse af væg- og loftsmaling udtrykt som den Indeklima-relevante tidsværdi

Danish Technology Center Denmark

Titel: Barry s Bespoke Bakery

Developing Ole Thermo for Royal Copenhagen

Snifferprojektet. Overvågning af svovl- og partikelforurening fra skibe. Miljøteknologisk udviklings- og demonstrationsprogram 2012

Udfordringer med indeklima ved energirenovering

Linear Programming ١ C H A P T E R 2

Vedlagt fremsendes prøvningsrapport for prøvning af Primo plastvindue.

to register

Rug danner store mængder af sekundære indholdsstoffer i kernen og under spiring af betydning for plantens forsvar og vores kost.

Smageskole Nordic Food Lab

Tilladelse til vævscenter til håndtering af humane væv og celler Authorisation of tissue establishment for the handling of human tissues and cells

Quality indicators for clinical pharmacy services

Project Step 7. Behavioral modeling of a dual ported register set. 1/8/ L11 Project Step 5 Copyright Joanne DeGroat, ECE, OSU 1

OZONE FUMIGATION IN AN ONGOING CLIMATE CHANGE PROJECT. Teis Nørgaard Mikkelsen DTU, Institut for kemiteknik

Family of R744 control valves and suggestions for efficient testing

Seminar om gylleudbringning

Videreudvikling af LDV til on-sitemåling

Afslutningsrapport Effekt af miljøforhold på smag og aromastofdannelse i danske skimmeloste

Global carbon cycle studies with LPJ-GUESS

Det er muligt at chekce følgende opg. i CodeJudge: og

Optimering af faseadskillelse og CIP processer SEMINAR TI-11

Evaluating Germplasm for Resistance to Reniform Nematode. D. B. Weaver and K. S. Lawrence Auburn University

Bilag 1 af 22. maj 2018 Reg. nr Annex 1 of 22 May 2018

Rapport. Spisegrisen - alternative racer. Sensorisk kvalitet af ribbenssteg. Margit D. Aaslyng

Metal Oxide Varistor:TVM-B Series

Studieordning del 3,

Intelligent Packaging Solutions

Fundamentals of HVAC Control Systems

Bilag 7: Sammenhænge mellem simple jordegenskaber GEUS: Jim Rasmussen

University Medical Center of Princeton David Bodnar Construction Management Senior Thesis

Rødsand laboratoriet et samarbejde mellem KU, Femern & DHI

DW BIOFILTERS: Hvordan fungerer de mikrobiologiske processer i sandfiltre i drikkevandsbehandling?

Tema: Pets Fag: Engelsk Målgruppe: 4. klasse Titel: Me and my pet Vejledning Lærer

Slot diffusers. Slot diffusers LD-17, LD-18

Lagerstyring i Microsoft Dynamics 365 for Finance and Operations

AQ70 Cylinder for water hydraulics

Translucent multiwall polycarbonate corrugated

MULTIMODAL REPRÆSENTATIONER I EN NATURFAGLIG KULTUR

Nyeste viden om installationers påvirkning af målenøjagtigheden

Kan bioforgasning eller separering af gylle løse lugtproblemet

DTU test center for hygiejnisk design anvendelse i undervisningen

Anvendt BioKemi: Blod som et kemisk system, Struktur af blod

QUICK START Updated:

Luftkvalitetens betydning for det oplevede indeklima. Nadja Lyng

AQ70 Cylinder for water hydraulics

PARALLELIZATION OF ATTILA SIMULATOR WITH OPENMP MIGUEL ÁNGEL MARTÍNEZ DEL AMOR MINIPROJECT OF TDT24 NTNU

QUICK START Updated: 18. Febr. 2014

Flag s on the move Gijon Spain - March Money makes the world go round How to encourage viable private investment

Information Meeting for DE5 and DE3 Further Study Possibilities

Sensoriske strategier til at mindske saltindhold

Biotest Aps er en privat, forskningsbaseret virksomhed inden for mikrobiologi, bioraffinering og fermentering.

USERTEC USER PRACTICES, TECHNOLOGIES AND RESIDENTIAL ENERGY CONSUMPTION

X M Y. What is mediation? Mediation analysis an introduction. Definition

Formålet var at undersøge, hvor intensiv en røgeproces, udtrykt ved fenolindhold, der var nødvendig for at maskere ornelugt og -smag.

Our Mission We have been in business for 19 years. We help people who have eye problems. Our custom tinted soft contact lenses change lives.

DSB s egen rejse med ny DSB App. Rubathas Thirumathyam Principal Architect Mobile

Indendørsluft Del 18: Påvisning og antalsbestemmelse af skimmelsvampe Prøvetagning ved impaktion

Vandeffektive mejerier. Projekter mellem Arla Foods og Ecolab

Nøjagtige kemiske analyser -vigtigheden af metrologi i kvalitetskontrol af lægemidler

How much energy does this operation use?

Better driving experience guaranteed!

SOLENERGIDAGEN 2005 Integration of Architectural Values in the Solar Cells of Tomorrow

Teknisk Gymnasium Silkeborg - Arla Produktion af mejeriprodukter. Smil(e) Workshop d. 17.april i NVH

Brug sømbrættet til at lave sjove figurer. Lav fx: Få de andre til at gætte, hvad du har lavet. Use the nail board to make funny shapes.

APPENDIX E.3 SHADOW FLICKER CALCULATUIONS. 70 m TOWERS & 56 m BLADES

Yara N-sensor Grundlæggende information og funktioner. Anders Christiansen Yara Danmark Gødning Tlf.:

Biogaspotentialet i græspulp og restvæske fra et grønt bioraffinaderi

What s Our Current Position? Uddannelsesstruktur i AUE. What Can You Choose After DE5? Uddannelsesstruktur i AUE

KALK- OG TEGLVÆRKSFORENINGEN. CPR Sustainable Construction

Measuring Evolution of Populations

CONNECTING PEOPLE AUTOMATION & IT

»Industrial water efficiency. Danish Water Forum, 30. april 2013 Karsten Nielsen, Forretningschef - vand, miljø og energi

Farvekoder på vejeceller leveret af NTT fra 2017

AARHUS UNIVERSITET STYRKER FORSKNING OG SAMARBEJDE OM CIRKULÆR BIOØKONOMI

Samspil mellem kvalitet og energieffektivisering Kød, køling og kvalitet

Sustainable use of pesticides on Danish golf courses

prøve at THOMAS BREITENBACH AC-MEDARBEJDER AARHUS UNIVERSITET INSTITUT FOR KEMI LABORATORIE ØVELSER: Hvordan Kan man forbedre det?

Plug Connectors for Food & Beverage

Produktivitet i procesindustrien Case fra Chr. Hansen

I dag. Kursus Hvad er PCR? Eksempel, Data 1. Statistik. PCR: Principal component regression. Anna Helga Jónsdóttir. 25.

Klimatilpasning og Skybrudsplan. Kan det betale sig? Case: Copenhagen and Frederiksberg. Arne Bernt Hasling.

Molio specifications, development and challenges. ICIS DA 2019 Portland, Kim Streuli, Molio,

Engelsk. Niveau D. De Merkantile Erhvervsuddannelser September Casebaseret eksamen. og

UNISONIC TECHNOLOGIES CO.,

Engelsk 6. klasse årsplan 2018/2019

The effects of occupant behaviour on energy consumption in buildings

The soil-plant systems and the carbon circle

Transkript:

Den elektroniske næse: en hurtig objektiv måling af frø-kvalitet? Per V. Nielsen BioCentrum-DTU

genda Baggrund ekspertiser på DTU Hurtigmetoder til mykologisk kvalitets måling Hvad er en elektronisk næse? Eksempler på anvendelser Korn Ost Mykotoxiner Konklusion / diskussions punkter

Food Ecology: ll food products have their own specific group of microorganisms associate to them The Microbiota Spoilage Fermentation

Ecophysiology of Food-borne Fungi environmental conditions and stress The Food ecosystem Natural preservation systems Storage Spices and herbs Microbial interaction Water relations Extreme atmospheric conditions Processing Eco-physiology of food-borne fungi Germination Growth Reproduction Spoilage Fermentation Metabolites Chemometrics

The Food ecosystem Natural preservation systems Storage Spices and herbs Microbial interaction Water relations Extreme atmospheric conditions Processing Characterisation of moulds 75 Eco-physiology of food-borne fungi Chemometrics Simulation (C-incubators, M-Pack equipment, respirometer) Microscopy Bactometer Germination Growth Reproduction Spoilage Fermentation Metabolites Design and nalysis (Exp. design and Chemometrics) Impedance units 8 7 65 6 55 1^2 1^3 1^4 1^5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (h) Morphology (Visual, Colour, NIR, Video meter) Visual, NIR, E-nose Metabolism: E-nose, flavour/ off-flavour flavour, (TLC, HPLC, GC-MS, respiration)

Konventionelle- / Hurtigmetoder Nogle overvejelser Hvad ønsker vi at opnå ved brug af vores metoder? Kvantitative metoder detekterer kontaminationsniveauet (CFU) eller biomasse Kvalitative metoder detekterer specifikke arter eller grupper af arter.

ccelererede konventionelle metoder Mykotoksin dannende cerialie associerede svampe DRYES/DG18 Xerophilie svampe DG18/MY5G Fusarium CZID spergillus flavus og. parasiticus FP Syre tolerante svampe (P. roqueforti) DYS DYRES FP CZID

Direkte udlæg eller suspension

Byg i lufttæt silo I 18 måneder % Pen. roqueforti Paecilomyces sp. Eurotium sp. Candida sp. DRBC Direkte 1 Fort. 17 68 FP Direkte 1 Fort. 21 62 DRYES Direkte 1 Fort. 11 64 DG18 Direkte 99 83 Fort. 22 57

Mykologiske hurtigmetoder Direct methods Howard mould count DEFT (direct epifluorescens filter technique) Turbidimetrc measurement combined with 2 phase separation Chemical and Biochemical methods Bioluminescens - TP Chitin Ergosterol Enzymes Secondary metabolites Volatile organic compounds (VOC) Immunological methods Molecular biological methods Impedimetri

What are the characteristics of an fungal isolate? Morphology Microscopic structures Macroscopic structures Color Growth characteristics Growth rate on specific substrates / growth conditions Resistance / tolerance Secondary metabolites Mycotoxins Volatiles Molecular characters

De vigtigste svampe metabolitter

Lugte sansen - det olfaktoriske system Mønstergenkender (rigtig neural netværk) Sensor array: 1 7 celler med ~1 forskellige receptor typer Limbiske system Olfaktoriske epithel Prøveudtagning og prøveforberedelse (filtrering, justering af temperatur, fugtighed, tryk og flow hastighed)

Den elektronisk næse Opbygning Gas opsamling og transportsystem (flow injection) Uspecifikke kemiske sensorer (8 48 stk.) Multivariat-kalibrering og -dataanalyse (neurale netværk / PC, cluster analyse) Bloodhound bygger på conducting polymer sensor teknologi dsorbtionen i toplaget svarer til interaktionen mellem componenter i en gasstrøm og den stationære fase i en GC-kollonne

Essentielle fysiske og kemiske egenskaber ved lugtstoffer Tilstrækkelig høj damp tryk Lav polaritet Overflade aktiv Delvis opløselige i vand og i fedt Molekylevægt under 3 (der er ikke nogen kendt lugt stof der har en molekylevægt på over 294) E-næse sensors Mennesket kan skelne ca. 9 lugte Metal oxide sensors (MOS) Surface acoustic wave sensors Quartz crystal microbalance Conducting polymer sensor

Ergosterol Hvede korn: w =,94 ~26-3% vand Ergosterol CFU 5 Time, days Sporulation Schnürer, Olsson, Börjesson, 1999 Fungal Genetics and Biology

pplying Electronic Nose (e-nose) technology for the Prediction of Danish Blue Cheese Quality 4.8 4.6 4.4 Predicted Y Elements: 22 Slope:.44967 Offset: 1.97574 Correlation:.77448 RMSEP: SEP: Bias:.291625.26774 -.128986 4.2 Me 4. 3.8 43 43 43 43 Me 43 Me 43 43 43 43 43 43 3.6 3.4 Me 43 43 43 43 43 43 43 3.2 Y Reference 3.2 3.4 3.6 3.8 4. 4.2 4.4 4.6 4.8 prediction of w, (Y-var, PC): (C 12: Lauric,1)

Opbygning af karakter,4,35,3,25,2,15 Total area % 2-Butanone 1-PropanOH 2-meth 2-Pentanone 2-Pentanol Disulfide dimeth 1-Butanol 3meth 1-Butanol 2meth 2-Hexanone Butanoic acid 2-Heptanone 2-Heptanol 2-Octanone 3methbutButanoate 8-Nonen-2-one 2-Undecanone GC-MS,1,5 roma compound changes with time 5 weeks Sensorik 8 weeks 12 weeks Lugt Smag Teksture River i næsen Sødme Modstand Valle Svampeagtig Flager Syrlig Salt Cremet Skimmel Frugtagtig Smeltet Smørsyre Fløde Smuldre Frugtagtig Syrlig Skimmel Bitter Ef tersmag roma compounds?? real bsorbsion Desorption Respons Max respons E-næse

Opbygning af karakter: Kombination af metoder GC-MS Sensorik 4 3 2 1-1 -2-3 -4-5 PC2 c b c b c a c a a a b b bc b c a b a b b b 12 Weeks 5 Weeks b a b a bc -8-6 -4-2 2 4 6 8 GC-MS 5-12, X-expl: 54%,16% PC results fra GC-MS data. 7% variation af dataene forklaret Scores a c a b a c c b c ab c 8 Weeks a a 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4 PC2 C C a a a a 5 Weeks B PC1 C C 8 Weeks 4 3 2 1-1 -2-3 PC2 B 5 Weeks -1-8 -6-4 -2 2 4 6 8 E-nose 5-12, X-expl: 82%,11% Scores B B B C C B B BC C B C B B Scores 8 Weeks -5-4 -3-2 -1 1 2 3 4 Sensory 5-12, X-expl: 27%,16%?? C C C 12 Weeks B C B B B PC1 C C B B 12 Weeks PC results fra BH 114 data. 93% variation af dataene forklaret B C C PC1 PC results fra sensoriske data. 43% variation af dataene forklaret E-næse

Sammenhæng mellem e-næse data og GC-MS Kombination af data fra E-næse og GC-MS fra de samme oste gjorde det muligt at optimere brugen af den elektroniske næses sensorer til blåskimmelos te prøver..4.3.2.1 -.1 -.2 -.3 -.4 PC2 2-octanol 1-pentanol 2-Undecanon 1/Des. 13/Des. Disulfide d 1Butanol 2m 2-Nonanone 5/Des. 1Butanol 8/Des. 11/Des. 3m 2/Des. 14/Des. 9/Des. 3/Des. 13/bs. 8-Nonen-2-o 1/bs. 2-Octanone 11/bs. 7/bs. 1/Div. 3/bs. 2-Heptanone 7/Div. 6/Des. 2-Heptanol X- and Y-loadings 14/bs. 8/bs. 2/bs. 1/bs. Isopentyl h 2methylbuty 13/Div. 2-Hexanone 5/bs. 9/bs. 6/Div. 1methylprop 3methylbuty ethylbutano octan 6/rea Methyl deca ethyl hexan 1/Des. Butanoic methyl ac 1/rea hexa 2methylprop 9/Div. 5/Div. 5/rea 9/rea 1PropOH 2me 3methylbuty 2-Butanone 2/Div. 2/rea 2-Pentanol 8/Div. 14/Div. 14/rea 8/rea 1/rea 2methylprop 11/rea isoproh 1/Div. Propan 3/rea Butan acid acid 13/rea 1-Pentene 2-Nonanol 1-Heptene 3/Div. methyl buta 2-Pentanone 7/rea 11/Div. -.2 -.15 -.1 -.5.5.1.15.2 GCMS V e-nose,x-expl: 64%,17% Y-expl: 56%,14% 7/Des. 6/bs. PC1 Loadings plot fra PLS analyse. GC-MS data (X variabler) med E-næse data (Y variabler).

Quality control in the food industry PC2 Scores 2. E-nose readings of a good and a not so good batch of Black Castello cheese on day 6 to day 25 after production. 1.5 1. 1 1 6 6 1 1.5 6 6 16 16 -.5 21 21 16 16-1. -1.5-2. 13-good -8-6 -4-2 2 4 two batches,x-expl: 82%,13% 25 25 21 25 25 21 9-flowery taste PC1

Måle på lager, prediktere senere kvalitet.9.8.7.6.5 Batch Modning Sensorer.8.6.4.2 6 dage 1 dage 16 dage 21 dage 24-27 dage 6 dage 1 dage 16 dage 21 dage 24-27 dage Ingen information Kvalitet 6 uger efter pakning 5214 1 SY/Gh 1 SY/Gh 2 SY/Gh 3 SY/Gh 4 SY/Gh 5 SY/LG 1 P4/1 1 T3/1 2 SY/Gh 3 SY/LG 4 P4/1 4 T3/1 5 5172 15179 15185 1527 15214 15228 25233 17524 175247 175254 13B5261 175268 215275 19

Brugen af kvalitetskort model C2 : 26.29% 4. 3. Gråvhid grhv_5312 grhv_5312 1B 1 1B 1B 11B grhv_5312 1 1 5165 2B Lys 2. 5165 1B 1.. -1. 5165 2 brun_5261 brun_5268 brun_5261 21 17B brun_5268 17B brun_5261 17 21 17B brun_5268 17B 21 21B 17 17 21B 21 21B 17 21B Brun 5179 1 5221 2 Meget grøn 5228 1 5221 1 5165 1 mggr_5247 mggr_5247 mggr_5247 17 17 17B 17B 17B 17B okay_5228 2 52 5179 1 2 okay_527 okay_524 okay_5233 okay_5228 1B okay_527 1 17 17 1B 17 2B1 5172 1 5179 1B 1 mggr_5247 17 okay_5185 1B 1B 5179 17 1B okay_5185 okay_527 1B 1 okay_524 17B 1 17B 1B 1B 1B praf_5214 1 1 okay_527 1 1 OK 524 16B 5228 52541B14B praf_5214 praf_5214 1 1B 1B 1 1B 1B 524 16 5172 1B 5198 2 5172 1 5254 5198 13B 5221 2B 2B 5155 4 5198 3B Prik affald Ikke til bedømmelse -2. 5275 19 Bare pletter 5172 1B baple_5275 baple_5275 19 19 baple_5275 19B 19B 19B 19B Væsker 5198 3 Ikke til bedømmelse -3. -4. -39.92-35. -3. -25. -2. -15. -1. -5.. 5. 1. 15. 2. 25. C1 : 65.23% 3. 3.6 Graf taget fra α M.O.S. software. DF model over kvalitet ydre uanset alderen.

Contaminants can be detected already after 3 days, which is before growth is visible Differentiation between contaminants and mixtures is possible after 7 days (just before visible growth). Differentiation between contaminants is more clear when samples with mixtures are taken out. (day 7) Growth conditions 11% O 2 25% CO 2,965 a w 5.25 ph 1 conidia per sample (5 ml cheese substrate).5.4.3 Center points 3, X-expl: 96%,3%,%.5 Control PRD PRD PRD PRG PRD PRG PRG PRG PRD PRG DH PRG PRP PRP PRP DH PRP PRP DH DH DH PRP GCDH PRO Contaminants GC GC GC PRO GC PRO GC PRO -.5 PVE 6 PVE -2. 4 PVE -1.5 PVE 2-1. PRO PRO -.5 Scores -2-4.5-6 1. -Y -8 X 1.5 Center points 7, X-expl: 88%,11%,1% 2..2 1.5.1 -.1 -.2 -.3 -.4 1.5 1..5 -.5-1. -1.5-4 1. GC DH DH -2.5 DH DH DH Control GC DH -.5 PVE PVE PVE GC GC GC 2-1. Y PVE -X PRD PRG PRP PRP PRD PRD PRP PRP PRG PRP PRD PRD PRG PRD -8 PRO 4 Mix Mix -6 PRO PRO PRP PRG 6-4 -X Control -Y -2 GC Pure cultures PVE PVE DH PVE GC GC DH PVE PRO PROGC PVE DH PVE PRO PRO PRO GC DH PRO PRO PRO 2 4 Cheese starter P. roqueforti Cheese starter P. roqueforti PRO 1.5 2.2.5 1..5 -.5-1. 8-1.5 6

2 dys on PD an,x-expl: 79%,11%,4% Scores P. verrucosum (4 isolates) on cheese and PD measured by e- nose 2 days after inoculation. Citrinin production is measured 11 days after inoculation. X -Y 22123 22123 2252 1..5 2252 1377 1377 139 +++ 139 ++ - 2252 139 22123 139 22123 1377 -.5-1. -1.5-6 -4-2 2 4 6 1.5 1..5 -.5-1. 1377-1.5-2.

6 4 2 Predicted Y Elements: 16 Slope:.64458 Offset:.63761 Correlation:.78575 RMSEP:.94861 SEP:.835123 Bias: -.495987 1.398 2.26 3.14 3.823 4.631 5.439 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 7 dage 14 dage 14 dage 14 dage 1. 1.5 2. 2.5 3. 3.5 4. 4.5 5. 5.5 maxvmikrlog ude, (Y-var, PC): (G.candidum,5) Measured Y 9 6 3 Predicted Y Elements: Slope: Offset: Correlation: RMSEP: SEP: Bias: 1.398 2.734 4.7 5.47 6.743 8.79 46.89539.7159.921374.94616.92699.233421 1 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 dage1 dage1 1 dage dage 7 dage 1 1 dage dage 1 1 dage dage 1 dage7 dage 1 dage 1 dage 14 dage 14 dage 14 dage 1 dage 1 1 dage dage 1 dage 1 dage 1 dage 1 1 dage dage 14 dage 14 dage 28 dage 28 28 28 dage 14 dage dage 28 28 dage dage 28 dage 14 dage 28 dage 28 dage 28 dage 1 2 3 4 5 6 7 8 maxvmikrlog ude, (Y-var, PC): (P.roqueforti,5) Measured Y

Diskussions punkter Hvad ønsker vi Kvalitativ eller kvantitativ Pris Tilgængelighed Hastighed Total cfu giver sjælden det svar vi søger Identifikation på artsniveau er oftest vigtig for at vurdere sikkerhed måske ikke mulig med E-næse? ndre kvalitets parametre, oxidation, spiring Hvad kendes om produktet: lagring og behandling

Hvis du ikke kan finde den rigtige vej..brug næsen! Gandalf fra Ringenes Herre