Sensorik, eine interdisziplinäre Wissenschaft

  • Abb.: Sensorische PrüfungAbb.: Sensorische Prüfung
  • Abb.: Sensorische Prüfung
  • Klassische Methoden in der Sensorik

In der Produktentwicklung, im Handel oder auch bei der Anwendung durch den Konsumenten stellen sich zentrale Fragen zur Qualität des Produktes. Wichtige Fragen, die das Produkt beschreiben oder auch bewerten und darüber entscheiden, ob ein wirtschaftlicher Erfolg möglich ist.

Welches angebotene Apfelsaftkonzentrat als Rohware für meine Produktion, ist in seiner Färbung weniger braun? Entspricht das Endprodukt in der Aromaintensität den Spezifikationen des Käufers? Hat die Verpackung einen Eigengeruch, der die Qualität des Produktes beeinträchtigen kann? Können in der Produktentwicklung Steviolglycoside eingesetzt werden oder bekommt die Konfitüre dadurch einen bitteren Beigeschmack? Welche Hautcreme fühlt sich geschmeidiger an? Ist die erreichte Salzreduktion in der Tiefkühlpizza akzeptabel? Welche Tomatensauce schmeckt besser? Diese Fragen werden an die Verantwortlichen im Einkauf, in der Produktion, in der Qualitätssicherung, aber auch in der Produktentwicklung und im Marketing gestellt. Die Gefahr ist, dass häufig analytisch erfassbare Produktmerkmale mit subjektiven Bewertungen vermischt werden, die eigentlich nur der Konsument liefern kann. Um diese Fragen wissenschaftlich begründet beantworten zu können, bedarf es deshalb der Sensorik.

Was ist Sensorik?
Die Sensorik ist die multidisziplinäre Wissenschaft des Prüfens, Beschreibens und Bewertens von Produkten, wie Lebensmittel, Kosmetika, Verpackungen oder auch Tabakwaren mit den menschlichen Sinnen.

Dabei gibt es unterschiedliche Ansätze, einen theoretischen und empirischen Beitrag zum Verständnis der Beziehung von Mensch und Produkt zu leisten. Viele Experten, wie Physiologen, Psychologen, Marktforscher, aber auch Lebensmittelchemiker und -technologen, Ernährungswissenschaftler, Oecotrophologen und Statistiker betreiben Sensorik als Wissenschaft, um das Erleben und Verhalten von Menschen gegenüber Produkten besser verstehen zu können (1).

Es werden die bewussten Sinneswahrnehmungen geprüft, aber auch die unbewussten Emotionen genutzt, um den Genusswert von Produkten zu beschreiben. Dabei geht man von einem Verhältnis rational verarbeiteter Informationen gegenüber unbewussten Wahrnehmungen von ca.

10 % zu 90 % aus.

Das bedeutet aber auch, dass wir als Konsumenten vermutlich gar nicht wissen, weshalb wir ein Produkt gut finden oder ablehnen (2).

Von den Reaktionen wird dann auf die Eigenschaften der Produkte geschlossen.

Die DIN 10950 (3) beschreibt die Sensorik als die „Wissenschaft vom Einsatz menschlicher Sinnesorgane zu Prüf- und Messzwecken“. Ist der subjektive Mensch als Messinstrument denn überhaupt geeignet? Können wir mit hochentwickelten, sensitiven und selektiven, computergestützten Messgeräten die Produkteigenschaften nicht viel objektiver und besser analysieren?

Sinne oder Messgerät
Auf den ersten Blick ist der Mensch als „Messinstrument“ im Vergleich zu vielen technischen Messgeräten im Nachteil. Er hat im Vergleich eine geringe Selektivität, eine geringe Präzision, eine stark schwankende Verlässlichkeit. Er ist stark abhängig von externen Bedingungen und weist unbekannte systematische Fehler auf. Positiv ist zu erwähnen, dass die Empfindlichkeit im Vergleich zu chemisch-physikalischen Messmethoden teilweise sehr hoch ist. (4).

Im Vergleich zu den hoch spezialisierten, univariaten Analysegeräten, wie z. B. „elektronischen Nasen“ auf der Basis von gas-chromatographischen Prinzipien oder Texturmessgeräten zur Erfassung der Kräfte beim Bewegen oder Durchdringen eines Produktes, ist es schwierig den multivariaten Menschen als Messinstrument überhaupt gelten zu lassen. Die Problematik wird deutlich, wenn man bedenkt, dass die Entstehung der Sinneswahrnehmungen noch nicht vollständig geklärt ist. Darüber hinaus fängt der Mensch schon bei der Aufnahme und Übermittlung der Reize an, diese zu verarbeiten und im Kontext der persönlichen Erfahrungen auf noch immer unverstandene Art zu bewerten. Bedenkt man dies, so machen ihn diese Rahmenbedingungen für eine naturwissenschaftlich geprägte Philosophie von Messqualität zumindest zu einem ungewöhnlichen Messinstrument.

Dennoch sind wir bei unseren Entscheidungen auf die Beschreibung und Beurteilung von Menschen angewiesen, da sensorisch nur relevant ist, was vom Menschen auch tatsächlich erkannt wird. Instrumentelle Prüfergebnisse können die Entscheidungen unterstützen, aber die menschliche, sensorische Prüfung letztendlich nicht ersetzen. Die bessere Korrelation von physikalisch-chemischen Parametern mit Ergebnissen der Sensorik ist ein Forschungsfeld, dem sich viele Projekte zurzeit widmen.

Gute Sensoriklabor-Praxis
Mit einigen wesentlichen Grundsätzen versucht man den Besonderheiten des menschlichen Prüfsystems Rechnung zu tragen. Der wichtigste Ansatz ist die Trennung der Produkt -Wahrnehmung von der Produkt- Beurteilung (siehe Abb.1). Dies passiert methodisch durch die analytische Beschreibung von Unterschieden und quantitativen Eigenschaften durch geschulte Prüfer auf der einen Seite und der Ermittlung von Präferenzen und Akzeptanzurteilen durch ungeschulte Konsumenten auf der anderen Seite. Nach der getrennten Messung ist das intelligente, mathematisch-statistische Zusammenführen der beiden Ergebnisse durch eine multivariate Kalibrierung dann der Schlüssel, um Akzeptanzunterschiede von Produkten durch die Wahrnehmungseindrücke zu erklären. Gerade auf dem Gebiet der statistischen Methoden hat sich in den letzten 20 Jahren eine Menge entwickelt, so dass dem Sensoriker heute eine breite Palette an mathematischen Methoden und den dazu passenden Software- Produkten zur Verfügung steht.

Obwohl diese Hilfsmittel und Methoden zur Verfügung stehen, wird selbst in vielen großen Unternehmen und bei allen größeren Qualitätswettbewerben in Deutschland auf eine getrennte Messung der Beschreibung und Bewertung verzichtet. Dies hat zur Konsequenz, dass die Konsumentensicht außer Acht bleibt und eine hohe Floprate im Lebensmittel- und Kosmetikamarkt üblich ist.

Ein besonders kritischer Punkt bei der sensorischen Prüfung ist die Auswahl und Schulung der Prüfpersonen für analytische Fragestellungen wie Unterschiedsprüfungen oder Beschreibungen. Im Vergleich zu den Konsumententests, die mit 80 – 120 oder je nach Anzahl der Produktvarianten sogar noch mehr untrainierten Menschen durchgeführt werden, und wo die Variabilität der Einzelergebnisse durch eine große Stichzahl relativiert und objektiviert wird, müssen bei analytischen Expertenpanels lediglich 8 – 12 Personen aufwändig trainiert und eingesetzt werden. Die richtige Auswahl hilft das notwendige Training der Gruppe zu verkürzen (5, 6).

Unterstützung für die Sensorik
Eine Hilfestellung für kleine und mittelständische Unternehmen bieten neue Instrumente wie das kürzlich entwickelte SenseBase. Eine Methode, um die sensorischen Fähigkeiten von Mitarbeitern zu testen und mit mehr als 2.000 bereits geprüften Menschen zu vergleichen.

Daraus lässt sich dann eine grundsätzliche sensorische Eignung für eine analytische Prüfergruppe ableiten (7).

Unbedingt zu beachten sind bei der Auswahl von Prüfern über die reinen sensorischen Fähigkeiten hinaus folgende Punkte:

  • In wieweit ist die Motivation der Prüfer gewährleistet?
  • Sind die Referenzen zum Prüfmerkmal der gesamten Prüfergruppe geläufig?
  • Werden dieselben Begriffe für dieselben sensorischen Eindrücke genutzt?

Das Dilemma, dass der Mensch beschreibt und bewertet, lässt sich nur bedingt auflösen. Köster hat dies bereits 2003 mit den fünf häufigsten Irrtümern bei sensorischen Untersuchungen durch Prüfpersonen wie folgt aufgezählt:

  • Die Annahme, dass alle Menschen gleich sind.
  • Die Annahme, dass alle Menschen konsequent sind.
  • Die Annahme, dass alle Menschen rationale Entscheidungen treffen.
  • Die Annahme, dass menschliche Wahrnehmungen wichtiger sind als die Erinnerung an sensorische Eindrücke.
  • Die Annahme, dass Situationen durch objektiv messbare Kontextvariablen charakterisiert sind.

Ein Trend, aus dem Dilemma herauszukommen, ist, den Konsumenten als analytische Prüfperson in die Testsituation einzubinden. Methodische Ansätze sind das „Flash Profiling“, das „Free Choice Profiling“, die „Check All That Apply“ Methode oder die kürzlich vorgestellte „Ranking Descriptive Analysis“ (8).

Die Sensorik als „Spätentwickler“
Im Jahr 2011 wurde die Deutsche Gesellschaft für Sensorik (DGSens e.V.) gegründet, die am 7./8. November 2013 zum ersten Mal die gemeinsam organisierten „Drei-Länder- Sensorik-Tage“ in Weihenstephan ausrichtet. Die Frage, warum es so lange gebraucht hat, diese Wissenschaft mit einer nationalen Gesellschaft zu verbinden, verwundert. Es ist aber damit zu erklären, dass das Feld der Lebensmittelsensorik an der Schnittstelle zwischen Psychologie, Biologie und anderen angewandten Naturwissenschaften liegt und aufgrund seines interdisziplinären Ansatzes immer schon Schwierigkeiten hatte, von den „reinen“ Wissenschaftsbereichen der Psychologie und Sozialwissenschaft auf der einen Seite und der Naturwissenschaften auf der anderen Seite anerkannt zu werden. Heute finden wir eine ganze Reihe von (Fach) Hochschulen, die sich der Ausbildung von Sensorikern widmen. Die statistischen Methoden sind breit verfügbar und auch von mathematischen Laien softwareunterstützt einsetzbar. Die Fortschritte in der Neurobiologie haben das Verständnis der Verarbeitung der Sinneseindrücke deutlich wachsen lassen. Die Normierung der sensorischen Methoden und der Akkreditierung schreitet international schnell voran. Zusammengefasst zeigt sich die gewachsene Bedeutung der Sensorik als Wissenschaft.

Das Verständnis der Stimulus-Response Interaktion zwischen dem komplexen biologischen Material eines Lebensmittels und der komplexen menschlichen Wahrnehmung und kognitiven Verarbeitung im kulturellen Kontext bedarf noch mehr Forschung und eines wissenschaftlichen Diskurses.

Literatur
[1] Martens M.: Food Quality and Preference 10, 233-244 (1999)
[2] Scharf A.: „Düfte als Mittel der Kommunikationspolitik in Marketing mit Duft Hrsg.Knoblich H., Scharf A., Schubert B., Oldenbourg Verlag, München (2003)
[3] DIN 10950 - Sensorische Prüfung - Allgemeine Grundlagen, Ausgabe 2011-06 (2011)
[4] Dürrschmid K.: Psychologie und Lebensmittelsensorik, Journal für Ernährungsmedizin, 10(2), 15-19 (2008)
[5] Lefebvre A. et al.: R. Food Quality and Preference 21, 156-164 (2010)
[6] Bianchi G. et al.: Journal of Sensory Studies, 24, 149-165 (2009)
[7] Sander T. und Ritter G. Projekt SenseBase - Sinnlicher Koffer, DLG Test Lebensmittel, 1, 16-17 (2010)
[8] Worch T. et al.: Food Quality and Preference 21, 309-318 (2010)

Weitere Beiträge zum Thema Lebensmittelanalytik: http://bit.ly/Lebensmittelanalytik
Veranstaltung zum Thema Sensorik: http://bit.ly/Sensoriktage

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