Forschungsprojekt »Whisky«

Aromen bestimmen die von uns wahrgenommenen Geruchs-und Geschmackseindrücke und sind ausschlaggebend für die Akzeptanz und den Erfolg eines Lebensmittels auf dem Markt.  Im Bereich der Produktwirkung beschäftigen wir uns am Fraunhofer IVV unter anderem intensiv mit der Entschlüsselung und Identifizierung von Aromastoffen sowie der Optimierung der chemosensorischen Eigenschaften diverser Produkte. Die gängigen Verfahren, die im Bereich der Aromaanalytik diesbezüglich genutzt werden, sind teilweise sehr aufwändig, zeit- und kostenintensiv.

Whisky stellt hinsichtlich seiner Aromakomplexität einen hierfür äußerst interessanten Forschungsgegenstand dar. Unsere Wissenschaftler*innen haben sich daher zum Ziel gesetzt, an dessen Beispiel ein anpassbares Tool zu entwickeln, das Aromamoleküle im Gemisch effizient identifizieren, bewerten und das Aromaprofil eines Produkts damit vorhersagen kann.

Optimierung am Beispiel des Whisky-Blendings durch digitale Vorhersage von Aromaprofilen

Beim Konsumieren von Whisky werden verschiedene Aromaeindrücke wahrgenommen, die charakteristisch für die unterschiedlichen Sorten und Herstellungsverfahren sind. Das Aromaspektrum eines Whiskys variiert damit in Abhängigkeit von Herstellung, Rohstoffen und Herkunft und bringt jeweils die unterschiedlichsten Aromaeigenschaften hervor. Geruchseindrücke wie „fruchtig“, „blumig“ oder „rauchig“ sowie das Aroma von „Vanille“ oder „Honig“ finden sich in Whiskys wieder. Dieses Aroma wird durch die verschiedenen Schritte bei der Whisky-Herstellung definiert. Neben der Fassreifung ist hierbei das Blending (Mischen) je nach Whisky ein wichtiger Prozess, der für die Kreation einer bestimmten Sorte ausschlaggebend ist. Im Bereich des Blendings ist eine jahrelange Expertise Voraussetzung, um neue Whisky-Kreationen zu erschaffen oder auch eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen.

Genau hier setzt das Projekt »Whisky« an und hat zum Ziel den Kreativprozess des Blendings durch den Einsatz digitaler Methoden zu unterstützen. Das Aroma von Whisky und somit die chemosensorischen Sinneswahrnehmungen, die beim Konsumieren stattfinden, werden maschinell messbar gemacht und in digitale, automatisierte Verfahren überführt.

Im Fokus des Projekts steht die chemische Zusammensetzung der Aromaprofile unterschiedlicher Whiskys. Mithilfe automatisierter Auswertung und künstlicher Intelligenz sollen die Aromaeigenschaften von Whiskys vorhergesagt werden. Dieser Prozess wird um humansensorische Tests ergänzt und dadurch validiert. Die Forschungserkenntnisse werden in ein digitales System umgewandelt, das eine gezielte Vorhersage der Mischungen ermöglichen soll. Somit wird den Blending-Experten, den sogenannten Masterblendern, ein maschinelles Werkzeug zur Verfügung gestellt, das den Prozess des Whisky-Blendings durch gezielte Aromavorhersage optimiert und dadurch das gewünschte Aroma und die Geschmacksverlässlichkeit der Whisky-Sorte sicherstellt.

Die Methoden zur Vorhersage und Bewertung von Whisky-Aromen

Erst durch die Kopplung von Aromaanalytik, automatisierter Datenprozessierung und Humansensorik sind unsere Wissenschaftler*innen in der Lage, das Aroma von Whisky ausführlich zu untersuchen, auszuwerten, zu beschreiben und darauf basierend gezielt vorherzusagen. Die Grundlage dafür stellen analytische Messdaten dar. Hierfür werden zuerst die Aromakomponenten aus den Whisky-Proben mittels einer angepassten Methode extrahiert und anschließend durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert. Mithilfe eines speziell dafür entwickelten automatisierten und anwendungsspezifischen Auswerte-Tools werden die analytischen Daten im nächsten Schritt prozessiert. Im Anschluss kombinieren wir die entsprechenden humansensorischen Daten mit den prozessierten Analytik-Daten. Die humansensorischen Daten zur Geruchsbewertung von Whisky werden durch sensorische Schnellmethoden gewonnen. Auf dieser Basis können Methoden künstlicher Intelligenz eingesetzt werden, um aus den vorherigen Daten eine gezielte Vorhersage von Aromaprofilen zu ermöglichen. Darüber hinaus ist das Prinzip auf andere Anwendungsfelder, wie bspw. die rechtzeitige Detektion von Fehlaromen, übertragbar.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit als Voraussetzung für die Digitalisierung in der Aromaanalytik

Das erfolgreiche Ergebnis dieses Projektes ist auf die Expertise und Zusammenarbeit unseres interdisziplinären Teams aus Ingenieur*innen, Psychologen und Psychologinnen, Lebensmittelchemiker*innen und Neurowissenschaftler*innen zurückzuführen. Diese Konstellation an Wissenschaftler*innen unterschiedlicher Disziplinen und unsere jahrelange Erfahrung aus der klassischen Aromaanalytik und Multisensorik sowie entsprechender Expertise im Bereich Data Science ermöglichen uns, die chemosensorischen Sinneswahrnehmungen präzise zu erfassen und erfolgreich in digitale Systeme zu übertragen.

Ein automatisierter Standard für eine effiziente Aromaanalytik in der Produktoptimierung

Von den Erkenntnissen, die wir durch die digitale Lösung für die Bewertung von Whisky-Aroma gewinnen, werden auch weitere Gebiete der Aromaanalytik profitieren. Das hier angewendete Prinzip ist auf jegliche Anforderung adaptierbar und an die Bedarfe unserer Kunden und Kundinnen übertragbar und anpassbar. Unsere Dienstleistung im Bereich der Bewertung von Aromamolekülen geht dadurch über die klassische Aromaanalytik hinaus und ermöglicht uns somit, anwendungsspezifische Lösungen auch für kleine und mittelständische Unternehmen zu entwickeln. Ob in der Qualitätssicherung, in der frühzeitigen Erkennung von Fehlgerüchen oder in der Entwicklung neuer Lebensmittelprodukte – im Rahmen unseres erweiterten Portfolios unterstützen wir Unternehmen dabei, mittels prozessbegleitender Aromaprofilanalysen zeit- und kostensparend die humansensorischen Eigenschaften Ihrer Produkte zu überwachen bzw. zu optimieren. Durch den Aufbau der Datengrundlage und die Entwicklung einer maßgeschneiderten Methode können auch zukünftig vielfältige Daten in das System eingespeist, gelesen und ausgewertet werden.