In addition to heat treatment of food used to enhance shelf life, the relevance of the application of hydrostatic pressures is increasing. With treatment of several 100 MPa many food-spoiling microorganisms can be completely eliminated, while valuable properties such as vitamins, colouring, smell and taste are mostly preserved. Equilibrium constants change with pressure. Consequently, both the pH-value of a solution and the behaviour of pH-sensitive reactions change, e.g. the pH-optimum of an enzyme or the pH-value under which a protein is denatured. Although research into high pressure treatment of food has been intensified in the last decades, there is still a deficiency in in-situ measuring methods for many fundamental physical and chemical quantities such as the pH-value. The aim of this work was to develop a system for the optical measurement of the pH-value of food during pressure treatment of up to 450 MPa. The system developed is based on absorption measurements using indicator dyes in an optical high pressure cell. The calibration took place using different buffer solutions under pressure. A mixture of 14 indicator dyes was used, covering a pH-range from 2 to 8 at standard pressure. Since acid/base equilibria shift under pressure, the pressure behaviour of the buffer systems had to be calculated. For this purpose, different procedures described in literature were presented and discussed. The procedure which showed the best agreement with measured data was selected for the calculations. The modelling of the spectroscopic data took place using chemometric methods in order to be able to cope with the complicated overlapping spectra and to keep the influence of matrix effects small. Different mathematical procedures were tested and the PCR (Principal Component Regression) with 3 principal components was considered to be the best. In validation, an empirical variance of 0.25 pH-units was reached using the calculations with PCR.     «

In addition to heat treatment of food used to enhance shelf life, the relevance of the application of hydrostatic pressures is increasing. With treatment of several 100 MPa many food-spoiling microorganisms can be completely eliminated, while valuable properties such as vitamins, colouring, smell and taste are mostly preserved. Equilibrium constants change with pressure. Consequently, both the pH-value of a solution and the behaviour of pH-sensitive reactions change, e.g. the pH-optimum of an en...     »

Neben der thermischen Behandlung zum Haltbarmachen von Lebensmitteln gewinnt die Anwendung von hydrostatischen Drücken immer größere Bedeutung. Es hat sich gezeigt, dass bei Drücken von mehreren 100 MPa viele lebensmittelverderbende Mikroorganismen vollständig abgetötet werden können, wöhrend wertvolle Inhaltsstoffe wie Vitamine, Farb-, Aroma- und Geschmacksstoffe weitgehend erhalten bleiben. Bei einer Veränderung des Druckes ändern sich die Gleichgewichtskonstanten. Infolgedessen ändert sich sowohl der pH-Wert einer Lösung als auch das Verhalten von pH sensitiven Reaktionen, wie z.B. das pH-Optimum eines Enzyms oder der pH-Wert, dessen Unterschreitung zu einer Proteindenaturierung führt. Wenngleich die Forschung auf dem Gebiet der Hochdruckbehandlung von Lebensmitteln in den letzten Jahrzehnten intensiviert wurde, so fehlt es doch noch an in-situ Messmethoden für viele grundlegende physikalische und chemische Größen, wie den pH-Wert. Zielsetzung dieser Arbeit war es, ein System zur optischen Messung des pH-Wertes von Lebensmitteln unter Drücken bis 450 MPa zu entwickeln. Das dafür entwickelte System beruht auf Absorptionsmessungen eines Indikatorgemisches in einer Hochdrucksichtzelle. Es wurden 14 Indikatoren verwendet, die bei Normaldruck einen pH-Bereich von 2 bis 8 abdecken. Das System wurde mit verschiedenen Pufferlösungen unter Druck kalibriert. Da sich Säure/Basen-Gleichgewichte unter Druck verschieben, musste das Druckverhalten der verwendeten Puffer berechnet werden. Dazu wurden verschiedene Verfahren aus der Literatur vorgestellt und diskutiert und das Verfahren mit der besten Übereinstimmung mit Messwerten ausgewählt. Die Modellierung der spektroskopischen Daten erfolgte mit chemometrischen Methoden, um die komplizierten überlagerten Spektren beherrschen zu können und um den Einfluss von Matrixeffekten klein zu halten. Es wurden verschiedene mathematische Verfahren getestet. Die PCR (Principal Component Regression) mit 3 Hauptkomponenten erwies sich als die genaueste. Bei der Validierung wurde damit eine empirische Varianz von 0,25 pH-Einheiten erreicht.     «

Neben der thermischen Behandlung zum Haltbarmachen von Lebensmitteln gewinnt die Anwendung von hydrostatischen Drücken immer größere Bedeutung. Es hat sich gezeigt, dass bei Drücken von mehreren 100 MPa viele lebensmittelverderbende Mikroorganismen vollständig abgetötet werden können, wöhrend wertvolle Inhaltsstoffe wie Vitamine, Farb-, Aroma- und Geschmacksstoffe weitgehend erhalten bleiben. Bei einer Veränderung des Druckes ändern sich die Gleichgewichtskonstanten. Infolgedessen ändert sich so...     »