Potential of Near Infrared Spectroscopy for differentiation of organically and conventionally produced milk

Aulrich, Karen GND; Molkentin, Joachim GND

Increasing sales of organic milk require powerful and reliable methods to test the authenticity of milk. The composition of milk, especially the contents of ?3-fatty acids (FA), is fundamentally influenced by feeding. Therefore, near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) was evaluated as a possible alternative to gas chromatography (GC) for the quantitative analysis of FA. Furthermore, the applicability of NIRS for discrimination between organically and conventionally produced milk was examined. To record the variable effect of feeding, including seasonal effects, two conventional brands and one organic brand of retail milk were purchased biweekly during a period of 18 months. Additionally, one organically produced milk sample was collected in the same intervals directly from a farm. FA contents were determined by GC, and NIRS calibrations were developed with these reference data by PLS regression. As a result, a standard error of prediction (SEP) of 0.099 % for C18:3?3 and a regression coefficient (Rval) of 0.9 were obtained. For the prediction of C20:5?3, the SEP was 0.014 %, and the Rval 0.83. The contents of ?3-FA predicted by NIRS reflected seasonal differences, with higher levels in organic milk samples. The average amount of C18:3?3 content in organic milk fat was 0.73 ± 0.16 %, and in conventional milk fat 0.42 ± 0.1 %. The average amount of C20:5?3 content in organic milk fat was 0.12 ± 0.02 % and in conventional milk fat 0.08 ± 0.01 %. Under time resolved analysis of milk samples from both production systems, the differentiation was successful. The results indicated that NIRS could be used to predict ?3-FA in milk samples and had the potential to be used as fast method to discriminate between the milk production systems.

Der ständig wachsende Marktanteil ökologisch erzeugter Milch erfordert leistungsstarke und zuverlässige Methoden zur Herkunftssicherung der Milch. Die Zusammensetzung der Milch, speziell die Gehalte an ?3-Fettsäuren (FS) werden im Wesentlichen durch die Fütterung beeinflusst. Deshalb wurde die NIRS als mögliche Alternative zur Gaschromatographie (GC) für die quantitative Analyse der FS bewertet und ihre Eignung für die Unterscheidung von ökologisch und konventionell produzierter Milch geprüft. Um variable Effekte der Fütterung einschließlich saisonaler Effekte aufzuzeigen, wurden zwei konventionell und eine ökologisch erzeugte Markenmilch im zweiwöchigen Abstand über 18 Monate im Einzelhandel gekauft. Zusätzlich wurde im gleichen Intervall eine ökologisch erzeugte Milch direkt ab Hof bezogen. Die FS-Gehalte wurden mittels GC bestimmt und für die Entwicklung von NIRS Kalibrationen verwendet. Für die Vorhersage der Gehalte an C18:3?3 wurde ein Standardfehler (SEP) von 0,099 % und ein Regressionskoeffizient (R) von 0,9 erhalten, für C20:5?3 betrug der SEP 0,014 %, der R 0,83. Die geschätzten Gehalte an ?3-FS spiegelten die jahreszeitlichen Schwankungen wider mit höheren Werten in den ökologischen Milchproben. Der Durchschnittsgehalt an C18:3?3 im Fett ökologisch erzeugter Milch (öM) betrug 0,73 ± 0,16 %, der im Fett konventionell erzeugter Milch (kM) 0,42 ± 0,1 %. Für C20:5?3 betrug der Durchschnittsgehalt in öM 0,12 ± 0,02 %, in kM 0,08 ± 0,01 %. Unter jahreszeitlicher Auflösung der Ergebnisse beider Produktionsweisen war eine Differenzierung erfolgreich. Die NIRS kann zur Schätzung der ?3-FS in Milchproben eingesetzt werden und bietet Potential, als schnelle Methode zur Unterscheidung der Produktionsweise von Milch genutzt zu werden.

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Aulrich, Karen / Molkentin, Joachim: Potential of Near Infrared Spectroscopy for differentiation of organically and conventionally produced milk. 2009.

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