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Kaffee ist eines der wichtigsten Handelsgüter im weltweiten Handel und spezifisch die beiden Kaffeearten Coffea (C.) arabica und C. canephora. Ein häufiges Phänomen ist der Verschnitt von i.d.R. höherpreisigem C. arabica mit dem meist günstigeren C. canephora. Beide Arten sind stark vom Klimawandel betroffen, was sich in sprunghaft angestiegenen Rohwaren-Preisen in den letzten Jahren widerspiegelt. Daher erleben alte Kaffeearten wie z.B. C. liberica mit ihrer höheren Toleranz gegenüber klimatischen Veränderungen [1] eine regelrechte Renaissance und sind durch den geringen Marktanteil im Spezialitätenhandel oft deutlich teurer als die etablierten Arten. Aufgrund dieser oft sehr deutlichen Preisunterschiede sind nahezu alle Arten von Kaffee attraktive Ziele für Verfälschung mit den jeweils günstigeren Produkten. Während in der stationären Laboranalytik zwar bereits einige Ansätze zur Authentifizierung vor allem von Röstkaffees etabliert sind [2, 3]. z.B. auf Basis von SPME-GC-MS oder NMR, so sind Ansätze für die Authentifizierung von Rohkaffee deutlich seltener zu finden. Idealerweise sollten solche Strategien keine hohen Anforderungen an die Laborinfrastuktur stellen, günstig und „dealerweise sogar direkt am Verbringungsort einsetzbar sein („Point-of-Need”). In diesem Zusammenhang bietet sich die Headspace-Gaschromatographie-lonenmobilitätsspektrometrie (HS-GC-IMS) als robuste, schnelle und sehr sensitive PoN-Plattform an. Ziel dieser Studie war es daher, ein solches System zur Differenzierung der Kaffeespezies in Roh- und Röstware zu entwickeln. Dazu wurde ein authentischer Probensatz mit Proben bekannter Spezies, Varietät, geografischer Herkunft, Verarbeitung sowie Röstprofil generiert. Die Proben wurden auf einem prototypischen HS-GC-IMS-MS-System zur simultanen IMS- und MS-Detektion analysiert. MCR-ALS wurde zur intelligenten Feature Selektion aus den komplexen IMS-Fingerprints verwendet, welche dann anschließend zur Klassifizierung mittels PLS-DA genutzt wurden. Aus derselben Messung wurden potenziell charakteristische Metabolite anhand der m/z-Daten und Metabolomics-Workflows vorläufig annotiert. Diese Studie zeigt die Leistungsfähigkeit der HS-GC-IMS zur schnellen Authentifizierung von Roh-und Röstkaffees der drei meistgehandelten Kaffeearten.

Biotin ist ein wasserlösliches Vitamin und somit ein essenzieller Nahrungsbestandteil. Als Coenzym verschiedener Carboxylasen ist das Vitamin sowohl am Kohlenhydrat- als auch am Protein- und Fettsäurestoffwechsel beteiligt [1]. Darüber hinaus spielt Biotin eine Rolle bei der Genregulation [2]. Um diese Funktionen aufrecht zu erhalten, empfiehlt die EFSA für Erwachsene eine tägliche Zufuhr von 40 μg Biotin [3]. Da Biotin in vielen Lebensmitteln enthalten ist, wird die empfohlene Aufnahmemenge mit einer ausgewogenen Ernährung erreicht [4]. Dennoch ist Biotin in vielen Nahrungsergänzungsmitteln erhalten, da dem Vitamin eine positive Wirkung auf Haut, Haare und Nägel zugeschrieben wird [5]. In einigen Nahrungsergänzungsmitteln ist Biotin in Kombination mit dem Vitamin B2, auch Riboflavin genannt, enthalten. Riboflavin ist ein bekannter Photosensibilisator und beeinflusst damit möglicherweise die Oxidation von Biotin in den Nahrungsergänzungsmitteln.

Ziel dieser Arbeit war es, die Photostabilität von Biotin in Modellsystemen und Nahrungsergänzungsmitteln zu untersuchen. Dabei sollen mögliche Abbauprodukte identifiziert und quantifiziert werden.

Methodik

Die Stabilität von freiem Biotin wurde zunächst in Modellsystemen in Anwesenheit des Photosensibilisators Riboflavin untersucht. Weiterhin wurden verschiedene Nahrungsergänzungsmittel in Hinblick auf Photooxidation von Biotin untersucht. Die Messungen erfolgten mittels HPLC-QQQ-MS.

Ergebnisse

Biotin ist sehr anfällig gegenüber Photooxidation in Anwesenheit von Riboflavin. Neben Biotinsulfoxid entstehen weitere einfach oxidierte Biotinderivate. Ein Hemithioactal konnte bereits als neues Oxidationsprodukt identifiziert werden. Die Identifizierung weiterer Abbauprodukte sowie die Analyse der Nahrungsergänzungsmittel steht noch aus.

Rund 320 Lebensmittelzusatzstoffe sind laut Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 für technologische Zwecke in Lebensmitteln in der EU zugelassen. Ihre Aufnahmemengen und Verwendung sollen durch die Mitgliedstaaten systematisch und auf der Grundlage eines risikobasierten Ansatzes überwacht werden. Laut der EU-Empfehlung 2023/965 sollen unter anderem analytische Daten für das Vorhandensein von und den Gehalt an Lebensmittelzusatzstoffen erhoben werden. [1]

In einer Studie von Chazelas et al. wird das Vorkommen von Lebensmittelzusatzstoffen in Lebensmitteln auf dem französischen Markt analysiert. In rund zwei Dritteln der Produkte, die Lebensmittelzusatzstoffe enthalten, werden zwei oder mehr Lebensmittelzusatzstoffe angegeben. [2]

Außerdem fand eine BfR-Studie in über 90 % der untersuchten zuckerfreien oder kalorienarmen Erfrischungsgetränke mehr als ein Süßungsmittel. [3]

Für eine effektive und umfassende Überwachung der Lebensmittelzusatzstoffe fehlen standardisierte, quantitative Multianalyt-Verfahren. Aus diesem Grund ist die Entwicklung analytischer Multianalyt-Verfahren sinnvoll, die eine Betrachtung von Zusatzstoffkombinationen in verschiedenen Lebensmitteln ermöglichen. Dabei sollten möglichst viele Zusatzstoffe in unterschiedlichen Konzentrationen erfasst werden. Die Probenvorbereitung sollte für unterschiedliche Lebensmittel einheitlich sein, die Analysenzeit möglichst kurz und Ergebnisse verlässlich sein. [4]

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (HPLC-MS/MS) ermöglicht durch ihre hohe Empfindlichkeit die quantitative Bestimmung von Lebensmittelzusatzstoffen in verschiedenen Lebensmitteln. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer HPLC-MS/MS-Multimethode in negativem und positivem lo-nisationsmodus für die Analyse von Süßungsmitteln und Farbstoffen in Erfrischungsgetränken. Dabei wurde insbesondere das lonisationsverhalten der Farbstoffe untersucht, da durch ihre chemische Struktur auch mehrfach geladene Ionen auftreten können. Hierbei wurden bislang insgesamt 16 Süßungsmittel, davon 6 Steviolglycoside, und 12 Farbstoffe betrachtet.

Die Maillard-Reaktion beeinflusst die Bildung von Aroma, Geschmack und Farbe von thermisch verarbeiteten Lebensmitteln. Die Reaktion findet hauptsächlich zwischen reduzierenden α-Hydroxycarbonyl- sowie a-Dicarbonylverbindungen und den Seitenketten von Lysin und Arginin statt und führt zu fortgeschrittenen Glykierungs-endprodukten (AGEs). ^[1]

In der vorliegenden Arbeit wurde eine umfassende Analyse von 16 AGEs in handelsüblichen Kartoffelchips durchgeführt und die Veränderung der Proteinmodifikationen während des Frittierens von Kartoffelscheiben untersucht. Die quantitativ bedeutsamsten Lysin-Proteinmodifikationen waren Carboxymethyl-Lysin (CML), Carboxyethyl-Lysin, Pyrralin und Formyl-Lysin mit Gehalten von 500 - 950 μg/100 g Chips.

Des Weiteren wurde N⁶-(2,3-Dihydroxypropyl)lysin (DPL) als nach Reduktion potenzielle Vorläuferstruktur für Glyceraldehyd und davon abgeleiteten Lysin-AGEs synthetisiert, mechanistisch in verschiedenen Modellinkubationen charakterisiert und schließlich in gegrillten Rindfleischpatties (6 min, 230 °C) nachgewiesen und quantifiziert. Darüber hinaus erfolgte erstmalig der Nachweis der quantitativ untergeordneten Pyridinium-AGEs.^[2] So wurde beispielsweise 2-Ammonio-6-[3-(hydroxymethyl)-3-oxidopyridinium-1-yl]hexanoat (GLAP) mit 3,3 ± 0,6 μg/kg Protein oder 2-Ammonio-6-(3-oxidopyridinium-1-yl)-hexanoat (OP-Lysin) mit 24,2 ± 11,6 μg/kg Protein im prozessiertem Lebensmittel quantifiziert.

Die mechanistische Bedeutung von Pentosen als Vorläuferstruktur für Glyceraldehyd und der daraus gebildeten Folgeverbindungen wurde für Lebensmittelverarbeitungsbedingungen beim Grillen von Rindfleisch nach Zugabe von markierter 1-¹³C- und 5-¹³C-Ribose demonstriert. OP-Lysin wurde in beiden Ansätzen mit nahezu identischen Anteilen an ¹³C-Markierung (63,3 % und 64,4 %) bestimmt. Dies beweist die Reaktion zwischen Lysinresten und dem Zusammenspiel von Glycolaldehyd und Glyoxal bzw. Glycolaldehyd und Glyceraldehyd. Im Gegensatz dazu wurde ein deutlich erhöhter Anteil an ¹³C-CML während der Verarbeitung mit 1-¹³C-Ribose festgestellt (59 % gegen 20 % bei 5-¹³C-Ribose).

Aldehyde sind wichtige Bausteine der organischen Synthese und werden als Aromastoffe in Lebensmitteln und Getränken eingesetzt. [1] Ihre Herstellung erfolgt meist durch Extraktion oder Alkoholoxidation, wobei oft teure und toxische Substanzen zum Einsatz kommen, was ihre Nutzung in Lebensmitteln und Kosmetika einschränkt. Aktuelle Ansätze zur Aldehydherstellung beruhen auf verschiedenen enzymatischen Methoden, einschließlich Alkoholoxidasen, Alkoholdehydrogenasen, Carbonsäurereduktasen und Decarboxylasen. Diese Methoden stehen jedoch oft vor Herausforderungen wie dem Bedarf an teuren Cofaktoren, Substratspezifität und Problemen wie Überoxidation, Empfindlichkeit gegenüber der Alkylkettenlänge, langen Reaktionszeiten und geringer Effizienz. [2]

Eine selektive und umweltfreundliche Methode zur Oxidation verschiedener Alkohole zu den entsprechenden Aldehyden unter Verwendung von lyophilisierten Myzelien des ungiftigen Weißfäulepilzes B. adusta wurde entwickelt. Die Mycel-Lyophilisate aus Submerskulturen sind bei -20 °C langzeitstabil. Die biokatalytische Herstellung von (E)-2-Allylaldehyden aus Alkoholen wird durch organische Lösungsmittel beschleunigt, wodurch Überoxidation zu Carbonsäuren vermieden wird. Darüber hinaus wurde die Isomerisierung von (Z)-2-Nonenal zu seinem (EJ-lsomer und die Bildung entsprechender Isomere aus Geraniol, Nerol und (Z)-2-Nonen-1-ol beobachtet.

Das Lyophilisat von B. adusta zeigte hohe oxidative Aktivitäten gegenüber substituierten Benzylalkoholen und Allylalkoholen. So wurde Cuminaldehyd (2), das in traditionellen Küchen als Gewürz mit positiven gesundheitlichen Auswirkungen verwendet wird, mit einer isolierten Ausbeute von 85% erhalten. Piperonal (4), das einen süßlich-blumigen und würzigen Geruch aufweist, wurde mit einer Ausbeute von 67% erhalten. (E)-2-Nonenal (6), das einen gurkenartigen Geruch aufweist, wurde mit einer isolierten Ausbeute von 99% erhalten.

Das BMWK/DLR/FEI-Projekt „JuiceAuthent” untersucht die Grenzen der etablierten Low-Methode [1] zum Nachweis von Zuckerverfälschungen in Fruchtsäften und Fruchtsaftkonzentraten und zielt auf die Entwicklung einer HPLC-MS/MS-Methode ab. Diese Methode soll sowohl bekannte als auch neuartige Formen der Verfälschung aufdecken. Die Zunahme der Komplexität von Lieferketten sowie die sinkenden Ernteerträge von Rohstoffen resultieren in einem steigenden Risiko für die Verfälschung von Produkten. Zu den häufigsten Verfälschungen von Fruchtsäften zählt die Zugabe von kostengünstigen Zuckersirupen, um einen höheren Fruchtgehalt vorzutäuschen. Die verwendeten Sirupe werden kontinuierlich in ihrer Zusammensetzung optimiert, mit dem Ziel, eine Detektion in der Routineanalytik zu erschweren.

Aktuelle Nachweismethoden weisen Einschränkungen hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Identifizierung dieser Verfälschungen auf. Die Stabilisotopenanalytik ist nicht in der Lage, Fremdzucker in Fruchtsäften aus C3-Pflanzen, wie beispielsweise Reis, zu identifizieren. Die Low-Methode zur Analyse silylierter Kohlenhydrate mittels GC-FID ist bislang eine etablierte Methode, die sich primär auf zwei Markersubstanzen konzentriert, die bei der säurehydrolytischen Herstellung von Invertzuckersirup entstehen. Die Anwendbarkeit der Methode wurde anhand einer Reihe von Proben beurteilt, darunter Reis-, Dattel-Agaven-, Fruktose-Glukose-, Glukose- und Invertzuckersirupe sowie Fruchtsäfte aus Apfel, Orange, Erdbeere, Passionsfrucht und Traube. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Low-Methode nicht in der Lage ist, Fremdzucker in Fruchtsäften mit den bisherigen Markersubstanzen nachzuweisen, wenn für die Verfälschung anderer als säurehydrolytisch hergestellter Zuckersirup verwendet wird. Die Analyse ergab zudem signifikante Unterschiede in den Nachweisgrenzen verschiedener säurehydrolytisch hergestellter Sirupe. Dies wirft Fragen hinsichtlich der Anwendbarkeit der Low-Methode auf.

Die Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit einer umfassenden Analyse der Oligosaccharide mittels HPLC-MS/MS. Dies ermöglicht die Identifizierung neuer Marker und bildet die Grundlage für die Authentifizierung von Fruchtsäften und Konzentraten mittels HPLC-MS/MS sowie für den Schutz der Verbraucher vor betrügerischen Zusätzen im Rahmen des Projekts „JuiceAuthent”.

Primary aromatic amines (PAA) can occur in food contact materials (FCM) as a contamination from azo dyes synthesis or as a result of azo bond cleavage under reducing conditions. Besides colorants, other sources of PAA include e. g. residues of isocyanates in polyurethane-based adhesives, which can be hydrolyzed to PAA in aqueous environments, or co-monomer addition in polyamide manufacturing. Thus, plastic kitchenware, but also paper and board FCM, can be relevant sources of PAA exposure for consumers. When PAA migrate from FCM into food, this may raise toxicological concerns as some congeners of this diverse substance class are classified as carcinogenic to humans according to Regulation (EC) No 1272/2008 (CLP Regulation). Therefore, migration into food is restricted according to Regulation (ELI) No 10/2011 for plasticware and the BfR Recommendation XXXVI for paper and board FCM to be non-detectable, with a specified limit of detection (LOD) of 0.002 mg/kg food per individual PAA. PAA migration from plasticware is typically tested using 3 % acetic acid, as this is considered to be the worst-case food simulant. However, previous studies reported considerable degradation of PAA under acidic conditions [1, 2] which might result in an underestimation of PAA migration.

In this work we present a multi-analyte method for the determination of 42 PAA using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) on a biphenyl analytical column (150 times 2.1 mm ID, 3 pm particle size) within a total run time of 18 min. The method is suitable for both, triple quadrupole (QqQ) MS instruments as well as high-resolution Orbitrap systems. For most analytes, both setups yielded LODs below 2 ng/mL as defined in Regulation (ELI) No 10/2011. The tandem-MS system was typically more sensitive, achieving detection limits of < 0.1 ng/mL. The method was successfully applied for the direct analysis of PAA in cold water extracts of paper FCM and was characterized by high inter-day precision (< 10%) and recoveries (95-105%) for most analytes. Additionally, we compare migration of PAA from polyamide kitchenware utensils into 3 % acetic acid and water, and present data on the stabilities of PAA standards during storage in solvents and cold water extracts. The results will help to further optimize the strategy for migration testing of PAA from FCM including the definition of realistic worst-case conditions.

Solanum glaucophyllum ist ein mehrjähriger Strauch, der zu der Familie der Nachtschattengewächse zählt. Erzeichnet sich durch eine kalzinogene Wirkung aus, die unter anderem auf 1,25(OH)₂D₃-Glykoside zurückzuführen ist. Neben einer Vielzahl an phenolischen Verbindungen konnten 1-(β-D-glucopyranosyl)-1,25(OH)₂D₃ und 1,3-Di-(β-D-glucopyranosyl)-1,25(OH)₂D₃ aus Solanum glaucophyllum isoliert werden.^[1,2,3] Zudem wurde über Größenausschluss-chromatographie gezeigt, dass weitere 1,25(OH)2D3 Derivate Vorkommen, die mit bis zu 8-12 Zuckermonomeren modifiziert sind. Da durch den höheren Kohlenhydratanteil sowohl der amphiphile Charakter, als auch die Komplexität der Strukturen zunimmt, war eine Isolierung an festen stationären Phasen nicht möglich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es mit Hilfe von Multi-Layer Countercurrent Chromatographie glykosilierte 1,25(OH)²D³ Derivate aus Solanum glaucophyllum anzureichern.

Das zerkleinerte Pflanzenmaterial wurde nach Aceton-Wasser-Extraktion auf Sephadex G10 aufgetrennt. Der so gewonnene Hauptextrakt wurde zunächst mit Natriumhydroxid und Methyliodid in Dimethylsulfoxid methyliert. Im Anschluss erfolgte die Anreicherung mittels MLCCC. Dafür wurde ein Methanol-Wasser-Gemisch als stationäre Phase und ein Ethylacetat-Hexan-Gemisch als mobile Phase verwendet. Die einzelnen Fraktionen wurden über HPLC-UV bei 265 nm und LC-MS analysiert.

Diese Chromatographie bietet ein schnelles, reproduzierbares und verlustfreies Verfahren, sodass erfolgreich eine Anreicherung der Zielanalyten erreicht werden konnte.

Biermischgetränke gewinnen als geschmacklich vielseitige Alternative zunehmend an Marktpräsenz. Gleichzeitig sind auf dem deutschen Markt vermehrt Biere erhältlich, die nicht nach dem Reinheitsgebot gebraut wurden. Für die amtliche Lebensmittelüberwachung ergibt sich daraus die Notwendigkeit, sowohl klassische Biere als auch Biermischgetränke auf Zusatzstoffe und bierspezifische Inhaltsstoffe systematisch zu untersuchen. Hierfür wurde ein Screeningverfahren auf Basis der ¹H-NMR-Spektroskopie entwickelt und validiert, das die gleichzeitige Quantifizierung relevanter Inhalts- und Zusatzstoffe in Biermischgetränken und Bieren ermöglicht. Die zu untersuchenden Inhaltsstoffe umfassen die organischen Säuren: Essig-, Milch-, Citronen-, und Äpfelsäure sowie Ethanol. Zusätzlich werden simultan die Zucker Glucose, Fructose und Saccharose sowie die Zusatzstoffe Benzoesäure, Sorbinsäure, Acesulfam K und Saccharin erfasst.

Für die untersuchten Analyten konnten geeignete Signale in den Getränkespektren zur Quantifizierung identifiziert werden. Die Entwicklung eines Auswertungstools in R zur automatisierten Analyse von JRES-Spektren ermöglicht die Verifizierung der Analyten und die Bestimmung der exakten Signalposition. Die anschließende LineFit-basierte Quantifizierung erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Wiederfindung, Präzision und Robustheit im Vergleich zu etablierten Referenzmethoden.

Das Verfahren wurde in eine automatisierte Auswertungsroutine integriert und stellt damit ein effizientes, vielseitig erweiterbares Tool zur routinemäßigen Überwachung von Bier und Biermischgetränken dar. Mit dieser Methode konnten bereits 509 Proben (473 Biere und 36 Biermischgetränke) untersucht werden. Bei einer der Proben wurde dabei eine unzureichende Kennzeichnung der verwendeten Zusatzstoffe festgestellt. In vier der 473 Bierproben wurden Auffälligkeiten im Profil der organischen Säuren festgestellt, die auf eine mögliche Qualitätsminderung durch mikrobiellen Verderb hindeuten.

Alternariatoxine sind Mykotoxine, die unter anderem von Schimmelpilzen der Gattung Alternaria gebildet werden können. Sie befinden sich in dem vom Pilz befallenen pflanzlichen Lebensmittel und können karzinogen sowie geno- und zytotoxisch wirken. Zu den Alternariatoxinen zählen viele Vertreter, zu den bekanntesten Vertreter gehören Alternariol (AOH), Alternariol-Monomethylether (AME), Tenauzonsäure (TeA), Tentoxin (TEN) und Altenuen (ALT). Aufgrund mangelnder Toxizitätsdaten existieren bisher keine gesetzlichen Höchstmengenregelungen. Allerdings erkannte die EU die Problematik und veröffentlichte 2022 eine Monitoring-Empfehlung samt Richtwerten für die AOH, AME und TeA. Die zu erreichenden Bestimmungsgrenzen (BG) liegen für AOH und AME bei 2 μg/kg in Getreidebeikost sowie 4 μg/kg in allen anderen Lebensmitteln und für TeA bei 20 μg/kg.[1] Außerdem hat die EFSA einen „Threshold of Toxicological Conern” (TTC) für AOH und AME von jeweils 2,5 ng/kg Körpergewicht (KG) und Tag sowie für TeA mit 1500 ng/kg Körpergewicht und Tag festgelegt.[2]

Um die Einhaltung des TTC auch für Baby- und Kleinkindnahrung gewährleisten zu können, bedarf es allerdings eine niedrigere BG. Unter der Annahme, dass ein Kleinkind 7 kg wiegt, gelten 17,5 ng AOH und AME als unbedenklich. Ein handelsübliches Fertigprodukt im Glas für Kleinkinder beträgt 190 g. Somit muss eine BG von 0,092 μg/kg erreicht werden, um von einer Unbedenklichkeit ausgegangen werden zu können. Dieser Wert liegt deutlich unter der von der EU vorgegebenen BG.

Ziel dieser Arbeit war es für AOH und AME eine zuverlässige, einfache und schnelle Analysenmethode zu entwickeln, die den toxikologischen Anforderungen der EFSA für Baby- und Kleinkindnahrung entspricht. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Aufarbeitungs- und Analysevarianten untersucht, sodass eine Methode, die sich aus einer Flüssigextraktion gefolgt von einer mit Tandem-Massenspektrometrie gekoppelten Flüssigkeitschromatographie zusammensetzt mit einer Bestimmungsgrenze von 0,05 pg/kg für AOH und AME, etabliert werden konnte.