LV Berufsfelder Statistik in der Sensorik

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1 LV Berufsfelder Statistik in der Sensorik Andreas Baierl 1

2 Beruf: Statistiker Diplomarbeit: Klimaforschung Statistische Modelle f. Banken, Versandhäuser, Versicherungen,... statistische Experimente in der englischen Landwirtschaft Dissertation: quantitative Genetik statistische Aufarbeitung der Arbeitskräfteerhebung Forschungsprojekte in der Lebensmittelsensorik statistische Auswertungen in der Krebsforschung 2

3 Überblick Was ist Sensorik? Einsatzgebiete der Sensorik Grundlagen Sinne sensorische Methoden 3

4 Was ist Sensorik? Eine Wissenschaft, die sich mit dem Auslösen eines Sinnesreizes, der Beurteilung dieses Reizes mit den menschlichen Sinnen und der Auswertung und Interpretation der Daten beschäftigt 4

5 Sensometrics Speziell auf Sensorik ausgerichtete statistische Disziplin. Die Sensometric Society wurde am 17.November 2000 gegründet. Ziel: Bewusstsein dafür zu erhöhen, dass Sensorik und Konsumentenforschung spezielle Methoden und spezielle statistische Auswertungen benötigen 5

6 Anwendungen der Sensorik in der Lebensmittelindustrie Produktentwicklung Erdbeerjoghurt mit Süßstoff statt Zucker. Einfaches Ersetzten nicht möglich, da Zucker auch Konsistenz beeinflusst bzw. Süßstoff außer süß auch andere Geschmackskomponenten aufweist -> Erdbeerjoghurt mit Süßstoff ist komplett anderes Produkt Ziel: andere Rezeptur, die Süßstoff enthält und gleich schmeckt. Qualitätsverbesserung z.b. mehr Erdbeergeschmack Zusammenhang zwischen mehr Inhaltsstoff und Erdbeergeschmack / Präferenz 6

7 Anwendungen der Sensorik in der Lebensmittelindustrie Kostenreduktion Klassische Anwendung billigere Produktion (andere Zulieferer, Technologie,...) -> Einfluss auf den Geschmack? Qualtitätkontrolle Verändert sich das Produkt und wie viel zufällige Schwankungen oder langfristiger Trend Konkurrenzüberwachung Chemisch/physikalisch + sensorisch -> was versucht die Konkurrenz (Kostenreduktion, Verbesserung,...) 7

8 Anwendungen der Sensorik in der Lebensmittelindustrie Mindesthaltbarkeit selbst wenn mikrobiell in Ordnung, sensorisch bereits verändert Toleranz bei Lagerbedingungen muss berücksichtigt werden Lebensmittelzubereitung Wie verändert die Zubereitung (z.b. Mikrowelle) den Geschmack Verpackung z.b. Glas/Plastik 8

9 Statistik in der Sensorik Chemisch/physikalische Analyse des Produkts in den meisten Fällen nicht zielführend, da nur für den Menschen erkennbare Eindrücke relevant sind. Menschen empfinden unterschiedlich und derselbe Mensch kann eine Bewertung nicht exakt wiederholen sensorische Empfindung bei konstantem Reiz Quantifizieren, ob ein gemessener Unterschied größer oder kleiner als die Variation der Messung ist. 9

10 Grundlagen der Sinnesphysiologie Menschen nehmen Reize aus der Umwelt mit Hilfe der Sinnesorgane (Auge, Nase, Zunge, Haut, Ohr) wahr Die Sinnesorgane sind mit Rezeptoren ausgestattet, die auf bestimmte Reize spezialisiert sind und diese in nervöse Erregungen umwandeln Die Erregungen werden an das Zentralnervensystem weiter geleitet 10

11 Sehsinn Farbe, Form, Glanz, Trübheit, Aussehen beeinflusst Wahrnehmung anderer sensorischer Attribute, z.b.: Geruch, Geschmack Mensch beurteilt Aussehen UND Geruch UND Geschmack... Problem: eingeschränktes Farbsehen 1 von 12 Männern 1 von 250 Frauen 11

12 Geruchsinn Chemischer Sinn Pronasal = Geruch durch die Nase Retronasal = Geruch über die Mundhöhle Der Mensch kann zwischen verschiedenen Gerüchen unterscheiden Identifikation liegt aber nicht am Geruchsorgan, sondern am Gedächtnis 12

13 Geschmacksinn Grundgeschmacksarten Süß Sauer Salzig Bitter Umami Werden mittels Rezeptoren auf der Zunge wahrgenommen. Metallisch? 13

14 Hautsinne Tastsinn Hand, Mund (Zungenoberfläche, Zähne) Temperatursinn Schmerzsinn 14

15 Aufgabengebiete unterschiedliche Wahrnehmung von Produkten = Zusammenhang zwischen Wahrnehmung und Produktunterschied - Unterschied ja/nein - Unterschied in der Präferenz - Unterschied in einzelnen Produktattributen 15

16 Aufgabengebiete Sensorik als Messinstrument: objektiv, äußere Einflüsse ausschalten, meist geschulte Testpersonen, analytisch Sensorik in der Marktforschung: Konsumentenurteil subjektiv, in gewohnter Umgebung, repräsentative Stichprobe, hedonisch 16

17 Methoden der Sensorik objektiv Unterschiedsprüfungen Deskriptive Prüfungen Zeit-Intensitäts Tests Rangordnungsprüfungen subjektiv Präferenztest Akzeptanztest 17

18 Unterschiedsprüfungen Ziel: herauszufinden, ob ein Unterschied zwischen Proben besteht - z.b.: Einfluss einer technologischen Veränderung anderer Lieferant einer Zutat billigere Zutat Produktion des gleichen Produkten durch mehrere Produktionsanlagen Annahme: kein Unterschied unter standardisierten Bedingungen gleiche Akzeptanz beim Konsumenten 18

19 Anwendungsbereich Wein Wein unterschiedliche Verschlussysteme Wahrnehmung des Alkoholgehalts Erkennung von Weinfehler 19

20 Triangeltest Unterschiedsprüfungen Proben A, B A A B AAB, ABA, BAA, BAB, ABB, BBA Frage: Welche ist die abweichende Probe? Richtige Ratewahrscheinlichkeit = 1/3 H 0 : p=1/3, H 1 : p>1/3 k: Anzahl der richtigen Antworten, n: Anzahl der Prüfpersonen Wie wahrscheinlich sind k oder mehr richtige Antworten, wenn nur geraten wird? 20

21 Schlussfolgerungen zu Grunde liegeneder Unterschied: Erntejahr - Wenn Unterschied erkannt wurde keine Information, ob es am Geschmack, Erscheinnugsbild, Geruch, Mundgefühl,... liegt - Wenn kein Unterschied erkannt wurde Schluss, dass kein Unterschied existiert, nicht zulässig. 21

22 statistische Power Wahrscheinlichkeit, einen vorhandenen Unterschied zu detektieren 22

23 Unterschiedsprüfungen Paarvergleich (2-AFC) A B Proben A, B Frage: Welches Produkt ist stärker ausgeprägt in.? Richtige Ratewahrscheinlichkeit = 1/2 Problem: Attribut muss verstanden werden 23

24 Unterschiedsprüfungen Duo-Trio-Test K A B Kontrollprobe K, Produkte A + B Frage: Welche der beiden Proben ist identisch mit der Kontrollprobe (K)? Richtige Ratewahrscheinlichkeit = 1/2 24

25 3-AFC Unterschiedsprüfungen A A B Wie 2-AFC, nur mit 3 Proben, wovon 2 identisch sind 25

26 Präferenztest 2 oder mehr Produkte werden hinsichtlich Ihrer Präferenz gereiht. Bei 2 Produkten: Welches ist besser Bei >2 Produkten: - besteht ein Unterschied zwischen den Produkten - zwischen welchen Produkten besteht ein Unterschied (A-C, A-B, B-C,...) 26

27 Akzeptanztest Anstatt 2 Produkte zu vergleichen (Präferenztest), werden Produkte anhand einer Skala bewertet (und dann verglichen) like extremely like vey much like moderately like slightly neither like nor dislike dislike slightly dislike moderately dislike very much dislike extremely 27

28 Deskriptive Analysen Messung objektiver Produkteigenschaften mit geschultem Panel (8-12 Personen) Selektierte Testpersonen Training auf Attribute, Skala gar nicht sauer sehr stark sauer 28

29 Sensoriklabor 10 Testplätze Trennwände Ventilierung Rotlicht Computerisierte Datenerfassung Spuckbecherhalterung Küche zur Probenvorbereitung Foto: FH Nordhausen G.Käsgen 29

30 Deskriptive Analysen 1 Produktgruppe (15-90 Attribute) Qualitativer Aspekt: Beschreibung des Produktes Quantitativer Aspekt: Intensität an Skala Ergebnis = Produktprofil 30

31 Deskriptive Prüfungen Nachgeschmack brennend(ng) 3,5 heuig grasig Geruch säuerlich(ng) 3 spinatartig adstringierend (NG) 2,5 erdig-muffig 2 bitter 1,5 säuerlich 1 pelzig-trocken 0,5 scharf 0 haftend-rauh spinatartig adstringierend brennend bitter salzig Geschmack Mundgefühl wäßrig erdig-modrig Spinat 1 grasig heuig säuerlich Spinat 2 31

32 Darstellung der Produktunterschiede 8 a1 7 a7 a8 a a2 a4 a3 A B C D E F G H I J K L M N solution PCA map a5 32

33 Hauptkomponentenanalyse (PCA) PC1: 50%, PC2:25% 5 säuerlich Joghurt Produkt Produkt 3 fruchtig-frisch Erbeere Produkt süß fruchtigerhitzt Produkt 5 Produkt metallisch Produkt 4 Sahne cremig-mg Produkt 1 künstlich

34 Literatur Lehrbuch zur Sensorik: Derndorfer, E Lebensmittelsensorik. Facultas, Wien. 34