Ocena smaku i zapachu w ramach monitoringu jakości wody

1. Ocena smaku i zapachu w ramach monitoringu jakości wody Dr Frank Sacher DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW), Karlsruhe

2. Plan prezentacji • Wstęp • Prawodawstwo • Percepcja zmysłowa • Analiza związków odpowiedzialnych za smak i zapach • Analiza chemiczna pojedynczych związków • Przyrządy elektroniczne • Odorymetria • Procedury oznaczania smaku i zapachu • Niemiecka norma DIN 38403, część B1/2 • EN 1622 • Oznaczanie smaku i zapachu w TZW • Wnioski

3. Dyrektywa Rady 98/83/WE w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi • ZAŁĄCZNIK I, Część C: Parametry wskaźnikowe • (…) • Zapach: Akceptowalnyprzez konsumentówi bez nieprawidłowychzmian • (…) • Smak: Akceptowalnyprzez konsumentówi bez nieprawidłowychzmian • (…) • ZAŁĄCZNIK III: Specyfikacje dla analizy parametrów • (…) • 3. Parametry, dla których nie są określone metody analizy • Zapach • Smak

4. Niemiecka ustawa o wodzie do spożycia (TrinkwV 2001) • ZAŁĄCZNIK 3: Parametry wskaźnikowe • (…) • Zapach: Liczba progowa 2 przy 12 °C i 3 przy 25 °C Uwaga: Przy badaniu zapachu rozcieńczać stopniowo wodą wolną od zapachu i smaku. • Smak: Akceptowalnyprzez konsumentówi bez nieprawidłowychzmian • (…) • ZAŁĄCZNIK 5: Specyfikacje dla analizy parametrów • (…) • 3. Parametry, dla których nie są określone metody analizy • Zapach • Smak

5. Podsumowanie: Akty prawne w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi • Dla parametrów „smak” i „zapach” Dyrektywa Rady 98/83/WE nie podaje żadnych wartości parametrycznych, nie określa też metody analizy ani charakterystyki jej wykonania. • Niemiecka Ustawa w sprawie wody przeznaczonej do spożycia podaje liczby progowe dla zapachu, ale nie dla smaku. Również tutaj brak jest określenia metody analizy oraz charakterystyki jej wykonania • ALE: Skargi konsumentów na problemy ze smakiem i zapachem należą do najczęstszych i najpoważniejszych.

6. Skargi konsumentów na smak i zapach • Chlorowy • Przypominający wodę w basenie • Ozonowy • Przypominający olej mineralny • Zatęchły • Korkowaty • Słony • … • W większości wypadków trudno jest dociec źródła skargi

7. Związki wpływające na smak i zapach wody • Związki przenoszone przez algi (np. geosmina, MIB) • Fenole • Chlorofenole • Anizole • Chloroanizole • Węglowodory • Związki piżma (nitro piżma, piżma wielopierścieniowe) • Związki siarki • Chlor • Dwutlenek chloru • Ozon • …

8. Percepcja sensoryczna • Węch • Smak

9. Percepcja zmysłowa Wrażenia pojedyncze optyczne węchowe smakowe dotykowe aromat smak temperatura tekstura wygląd smak Wrażenie ogólne

10. Ocena smaku

11. Analiza związków smakowych i zapachowych • Analiza chemiczna pojedynczych związków • Elektroniczne języki i nosy • Odorymetria

12. Analiza chemiczna pojedynczych związków

13. Wady analizy chemicznej • Wysoki koszt • Pracochłonność • Wymaga doświadczonego personelu • Czasochłonność • Prace muszą być prowadzone w laboratorium • Można przeoczyć istotny związek

14. „Elektroniczny nos” Partia B jest inna Proces odczuwania przez ludzi Receptory zapachu Analiza w mózgu Rozpoznanie 1 2 3 & 4 Przetw. danych Porównanie & Analiza statystyczna Pozyskanie Czujniki Analiza komputerowa Rozpoznanie Elektroniczny proces odczuwania

15. Piec do pozyskiwania fazy nadpowierzchniowej z próby Automatyczny pobieracz prób gazu Jednostka elektroniczna do: Pozyskiwania D (R) = f (t) Zestaw czujników oparty na czujnikach selektywnych krzyżowo „Elektroniczny nos” • Analiza fazy nadpowierzchniowej w połączeniu z technologią sensoryczną • Statystyczna analiza danych

16. WYKRES Porównanie profili produktów Analiza głównych składowych (PCA) organoleptyczny obszar grupy prób Metoda cząstkowych najmniejszych kwadratów Ilościowe parametry produktów Dane z czujników Statystyczna kontrola jakości (badanie) zgodne ze standardem lub odrzucone Statystyczna analiza danych

17. Wady technologii „elektronicznego nosa” • Wysoki koszt • Niewielka czułość • Wymaga doświadczonego personelu • Czasochłonność • Prace muszą być prowadzone w laboratorium • Korelacja z węchem ludzkim wciąż ograniczona • (Na razie) niezbyt wiarygodna

18. Odorymetria • Metoda wg. Niemieckiej Normy DIN 38403, część B1/2: Jakościowe oznaczenie smaku; jakościowe i ilościowe oznaczenie zapachu • Metoda wg. Niemieckiej Normy DIN 38403, część B3 = EN 1622: Oznaczanie liczby progowej zapachu (Threshold Odour Number - TON) oraz liczby progowej smaku (Threshold Flavour Number - TFN) • Metody laboratoryjne • …

19. Metoda wg Niemieckiej Normy DIN 38403, część B1/2: Zalecenia ogólne • Próbka wody musi zostać umieszczona w wolnej od zapachu szklanej butelce (w praktyce: do pobierania prób używa się wolnych od zapachu butelek szklanych) • Podczas transportu próby, szklana butelka musi być wypełniona całkowicie i zamknięta korkiem wykonanym ze szkła lub teflonu • Zaleca się schłodzenie prób podczas transportu • Analizę należy przeprowadzić jak najszybciej po pobraniu próby • Badanie przeprowadzić można wyłącznie po wykluczeniu możliwości zatrucia lub zarażenia!!! (w praktyce: badany jest jedynie smak wody do spożycia) • Badanie smaku musi być przeprowadzane zawsze po badaniu zapachu, ponieważ percepcja smaku może wpłynąć na percepcję zapachu

20. Metoda wg Niemieckiej NormyDIN 38403, część B1/2: Raport z wyników jakościowego badania zapachu • Report n/t intensywności: braksłabysilny • Report n/t charakteru: a) ogólny: ziemistyzatęchłyzgniłykorkowaty… b) szczegółowy: chlorowyrybnymerkaptanowy przypominający olej mineralny… • Raport musi zawsze uwzględniać temperaturę, której przeprowadzono badanie!!!

21. Metoda wg Niemieckiej NormyDIN 38403, część B1/2: Raport z wyników jakościowego badania smaku • Raport n/t intensywności: braksłabysilny • Raport n/t charakteru: a) ogólny: słonykwaśnygorzkisłodki… b) szczegółowy: chlorowyrybnymydlany…

22. DIN 38403, część B3 = EN 1622Określenie TON i TFN • TON = Threshold odour number – Liczba progowa zapachu A = Objętość próby wody B = Objętość próby wody użytej do porównania (wolnej od zapachu) • TFN = Threshold flavour number – Liczba progowa smaku A = Objętość próby wody B = Objętość próby wody użytej do porównania (wolnej od smaku)

23. Praktyczne problemy z oznaczaniem smaku i zapachu • Wyniki mogą zależeć od osoby wykonującej badanie oraz od warunków panujących podczas badania • Temperatury • Przeciągu • Hałasu • Obecności innych osób • Badanie musi być przeprowadzane w warunkach standardowych!!! • Wyszkolony personel • Ciche i klimatyzowane pracownie

24. Procedura oznaczania zapachu metodą jakościową w TZW(1) • Próby pobiera się do 500 mL szklanych butelek ze szklanym korkiem • Próby przechowuje się w temperaturze 4°C do momentu przeprowadzenia analizy • Analizę przeprowadza się w ciągu 24h od przywiezienia prób do laboratorium • Na początku analizy połowę objętości butelki odlewa się (i używa do oznaczania innych parametrów)

25. Procedura oznaczania zapachu metodą jakościową w TZW(2) • Szklane butelki umieszcza się na 30 min. w kąpieli wodnej o temp. 25°C

26. Procedura oznaczania zapachu metodą jakościową w TZW(3) • Butelkę wyjmuje się z kąpieli wodnej i silnie wstrząsa • Usuwany jest korek i osoba badająca natychmiast bada zapach • Jeżeli wykryty jest zapach, druga osoba powtarza badanie

27. Procedura oznaczania zapachu metodą ilościową • Zasada:jeżeli metodą jakościową wykryto w wodzie zapach, to próbę rozcieńcza się wodą wolną od zapachu do momentu, kiedy zapach przestaje być wyczuwalny • Bierze się pod uwagę wyłącznie intensywność zapachu!!! • Liczba progowa zapachu (TON) = Łączna objętość po rozcieńczeniu / Objętość próby wody

28. Procedura oznaczania zapachu metodą ilościową w TZW : Badanie wstępne • Badanie ilościowe wykonuje się wyłącznie wtedy, gdy badanie jakościowe dało wynik pozytywny • Różne objętości (0,2 mL, 2 mL, 20 mL, 200 mL) wody z próby rozcieńczane są w 500 mL butelkach szklanych zawierających wodę wolną od zapachu (woda kranowa z Karlsruhe) do uzyskania ostatecznej objętości 200 mL • Badane są wszystkie próby, poczynając od najwyższego rozcieńczenia, według procedury na oznaczanie zapachu metodą jakościową • Dla porównania bada się próbę wody wolnej od zapachu • Jeżeli nawet w najbardziej rozcieńczonych próbach zapach jest wyczuwalny, 2 mL wody z rozcieńczonej próby zawierającej 2 mL wody pierwotnej rozcieńcza się wodą pozbawioną zapachu do uzyskania objętości 200 mL

29. Procedura oznaczania zapachu metodą ilościową w TZW : Badanie ostateczne • Do badania ostatecznego wykorzystuje się najbardziej rozcieńczoną próbę, która wykazywała wyczuwalny zapach w badaniu wstępnym • Różne objętości tej rozcieńczonej próby są dalej rozcieńczane wodą pozbawioną zapachu do uzyskania objętości 200 mL • Np. 13, 10, 7, 5, 4, 3 mL wody pierwotnej rozcieńcza się dalej do uzyskania objętości 200 mL, jeżeli próba zawierająca 20 mL pierwotnej wody wykazywała wyczuwalny zapach podczas badania wstępnego • Na podstawie objętości próby wody w badanej wodzie, która nie wykazała wyczuwalnego zapachu (podczas, gdy próby mniej rozcieńczone wykazywały taki zapach), oblicza się liczbę progową zapachu (TON)

30. Obliczanie TON

31. Praktyczna procedura badania smaku • Smak bada się wyłącznie w przypadku wody przeznaczonej do spożycia (nie bada się wody surowej, ani wody podczas uzdatniania) • Prowadzi się badania wyłącznie metodą jakościową, bez metody ilościowej (TFN) • Jeżeli próba wody do spożycia wykazuje wyczuwalny smak, procedurę przerywa się natychmiast i nawiązywany jest kontakt z operatorem zakładu uzdatniania wody!!!

32. Szkolenie personelu - zapach • Podczas szkolenia używa się roztworów testowych • Roztwory testowe badane są wraz z próbami bezwonnymi • Osoba szkolona musi jednoznacznie zidentyfikować roztwory testowe pośród wszystkich prób

33. Szkolenie personelu - smak • Podczas szkolenia używa się roztworów testowych • Roztwory testowe badane są wraz z próbami bezwonnymi • Osoba szkolona musi jednoznacznie zidentyfikować roztwory testowe pośród wszystkich prób oraz zidentyfikować charakterystykę smaku

34. Wnioski • Przestrzeganie zaleceń europejskich i krajowych przepisów w sprawie wody przeznaczonej do spożycia w zakresie smaku i zapachu jest kwestą zasadniczą dla utrzymania przez dostawców wody zaufania konsumentów • Badanie smaku i zapachu jest trudne i łatwo poddaje się subiektywnej ocenie • Metody zmysłowe są nadal „najlepszą dostępną technologią” • Technologie bardziej zaawansowane, takie jak chromatografia gazowa lub „elektroniczne nosy i języki” mogą być pomocne, jednak (póki co) nie mogą być używane rutynowo • Standaryzacja metod badania smaku i zapachu jest kwestią kluczową!!!