Lebensmittelchemie最新文献

Chemische Reaktionen unter lebensmitteltypischen Bedingungen bieten auch heute unerwartete Einblicke in verblüffende Mechanismen mit erstaunlicher Bedeutung. Der Vortrag vertieft hier beispielhaft die Reaktivität von Singulett-Sauerstoff. Die bekannte Cycloadditionschemie mit ungesättigten Fettsäuren wurde in einem Mikroemulsionsmodell untersucht, um die anti- und prooxidativen Eigenschaften von Carotinoiden anhand des Abbaus bzw. der Isomerisierung zu untersuchen. Dies erlaubte die mechanistische Differenzierung von radikalabfangenden und physikalisch-chemisch quenchenden Reaktionen in einem Grenzflächenmodell.1

Die enorme Bedeutung von Singulett-Sauerstoff für Fragmentierungsreaktionen von Kohlenhydraten ist angesichts der über 100 Jahre alten Geschichte der Maillard-Reaktion erst seit kurzem verstanden. In Ascorbinsäure-Lysin-Umsetzungen konnte der schnelle Abbau unter oxidativen Bedingungen mit Decarboxylierung, hydrolytischer ß-Fragmentierung und oxidativer a-Fragmentierung zu 75% abschließend aufgeklärt werden. Davon konnten 25% dem Angriff von Singulett-Sauerstoff auf die Carbonylgruppierung unter Bildung eines biradikalischen Intermediates zugeordnet werden, das sich über ein gemischtes Anhydrid zu zwei Carbonsäuren stabilisiert. Insgesamt erklärte dieses zum einen die quantitative Bedeutung von Oxalsäure innerhalb des Ascorbinsäureabbaus, zum anderen aber auch das Auftreten quantitativ bedeutender Lysin- bzw. in weiteren Sinne Proteinmodifikationen (Amid Advanced Glycation Endproducts) über eine aminolytische Variante.2

Dies stellt die Frage nach Verbindungen, die in der Lage sind neben dem bekannten LichtSensibilisator-Zusammenhang Singulett-Sauerstoff zu generieren. Voraussetzung dazu sind Partialstrukturen, die stark redoxaktiv Ein-Elektronen-Reaktionen realisieren können. Dies trifft für Reduktonstrukturen wie Ascorbinsäure, aber auch Verbindungen mit phenolischen Catechol- oder Gallomotiven zu. Ausgehend von dem Hauptflavanoid im Rooibos-Tee, dem Dihydrochalkon Aspalathin, konnte die Bildung von Dihydrokaffeesäure mit einem ähnlichen Mechanismus wie bei Ascorbinsäure aufgeklärt werden. Der Nachweis des Fragmentierungsgegenstückes in Form eines Phloroglucinderivates und die Bildung von Lysin-dihydrokaffeesäureamid unterlegte die Reaktionsfolge abschließend.3 Diese Reaktionschemie konnte dann auf weitere Dihydrochalkonderivate übertragen werden, die die intrinsische Fähigkeit von Aspalathin und Ascorbinsäure zur Generierung von Singulett-Sauerstoff unterlegten und gleichzeitig zu einem neuartigen Phloretin-Ascorbylderivat führten.4

In Anlehnung an das von der LChG AG Zusatzstoffe organisierte wissenschaftliche Symposium zu Ballaststoffen / Nahrungsfasern (“Ballaststoffe - Viel mehr als Ballast”) am 06.03.2025 an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in Halle (Saale) zeigt das Poster die Vielseitigkeit der lebensmittelrechtlichen Aspekte rund um den Einsatz von Pflanzenfaserpräparaten in Lebensmitteln auf. Dazu zählen unter anderem:

Außerdem stellt das Poster in einem kurzen Exkurs zur Mitgliederwerbung die Arbeit der AG vor.

Das analytische Routineverfahren zur Bestimmung von Mineralölkohlenwasserstoffen als Kontamination in Lebensmitteln und Lebensmittelkontaktmaterialien mittels online gekoppelter HPLC-GC-FID ermöglicht die Unterscheidung gesättigter (mineral oil saturated hydrocarbons, MOSH) und aromatischer (mineral oil aromatic hydrocarbons, MOAH) Kohlenwasserstoffe durch Fraktionierung über eine Normalphasen-Kieselgel-Trennung. Aufgrund unterschiedlicher toxikologischer Klassifizierungen ist für die MOAH-Fraktion jedoch eine erweiterte Differenzierung in die 1-2 Ring sowie > 3 Ring Spezies von Relevanz, welche derzeit analytisch maßgeblich über die zweidimensionale Gaschromatographie (GCxGC) realisiert wird.

In der vorgestellten Studie wird ein alternatives Konzept zur MOAH-Differenzierung vorgestellt, bei welchem die MOAH-Fraktion der Routine-HPLC-GC-FID-Analytik über eine zusätzlich integrierte, Aromaten-spezifische DACC-Trennsäule geleitet wird. Dies ermöglicht einerseits die erweiterte Charakterisierung positiver MOAH-Befunde via HPLC-GC-FID ohne aufwendige und teure GCxGC-Analyse. Andererseits kann die DACC-Methode als komplementärer analytischer Ansatz positive GCxGC-Befunde absichern. Insbesondere bei unvermeidbaren Co-Elutionen mit biogenen Olefinen (u.a. Terpenen) kann der DACC-Ansatz besonderen Mehrwert liefern, da die Störsubstanzen in der Regel nur die 1-2-Ring MOAH-Fraktion betreffen und daher eine Bestimmung der relevanten ≥ 3 Ring MOAH ohne verfälschende Epoxidierung ermöglichen.

Der DACC-Ansatz wurde erfolgreich an verschiedenen Lebensmitteln und Nicht-Lebensmittelproben etabliert und kann in bestehende Routine-HPLC-GC-FID-Systeme integriert werden.

Grenzflächen sind in der Natur ubiquitär vorkommende Bereiche zwischen zwei Phasen unterschiedlicher physikalischer oder chemischer Beschaffenheit. Im Bereich zwischen zwei nicht-mischbaren Phasen lagern sich bevorzugt grenzflächenaktive Stoffe an. Nach Utzmann, C. und Lederer, M.O. ist bekannt, dass an Grenzflächen Maillard-Reaktionen stattfinden und im Zuge der Spätphase der Maillard-Reaktion reaktive Sauerstoffspezies (ROS) freigesetzt werden können.^[1]

In vorliegender Arbeit wurde die Maillard-Modifikation von Sojalecithin und anschließende Oxidationsprozesse an Grenzflächen zwischen Öl und Wasser untersucht. Dazu wurden standardisierte Mikroemulsionen bei verschiedenen Temperaturen inkubiert und der Verlauf der Maillard-Reaktion und dessen Auswirkung auf die Lipidperoxidation zusammenhängend betrachtet. Insbesondere die Frühphase der Maillard-Reaktion konnte durch Bildung der Schiff'schen Base und dem Amadori-Produkt bestätigt werden.

Es wurde eine LC-MS/MS Methode etabliert, welche in der Lage ist sowohl die Frühphase als auch die Spätphase der Maillard-Reaktion zu beschreiben. Hierzu wurden auf Grundlage des 1,2-Dipalmitoyl-sn-3-glycerophosphoethanolamin (DP-PE) drei Standardverbindungen synthetisiert, das Amadori-Produkt von DP-PE und Glucose (Amadori-PE), sowie die Abbauprodukte Carboxymethylphosphoethanolamin (CM-PE) und Carboxyethylphosphoethanolamin (CE-PE). Aufgrund gleicher Molekülmasse wie das Amadori-PE aber unterschiedlichem Fragmentierungsmuster konnte die Schiff'sche Base direkt in den Inkubationsreihen nachgewiesen werden. Der oxidative Abbau von Amadori-PE wurde mit in situ generiertem Singulett-Sauerstoff induziert. Die Lipidperoxidation wurde mittels GC-MS/MS untersucht.

Synthetische und semisynthetische Cannabinoide stellen eine wachsende Herausforderung für die Lebensmittelsicherheit in der EU dar. Viele dieser Substanzen sind dem natürlichen Δ⁹-Tetrahydrocannabinol (Δ⁹-THC) aus Cannabis in ihrer psychoaktiven Wirkung ähnlich und treten zunehmend in Produkten auf, die als Lebensmittel oder Nahrungsergänzungsmittel wahrgenommen werden können bzw. als solche angeboten werden. Seit 2022 erschienen in Europa essbare Produkte mit unterschiedlichen Zusätzen von z. B. Hexahydrocannabinol (HHC) auf dem Markt, die Rauschzustände auslösen können [1]. Nach der Erweiterung der Anlage des Neue-psychoaktive-Stoffe-Gesetzes (NpSG) um die Gruppe semisynthetischer Cannabinoide, die HHC und viele weitere Derivate einschließt, werden in solchen Produkten teils neue Stoffe wie z. B. 10-OH-HHC verwendet, welche diese Regelung umgehen. Diese Entwicklungen führen zu erheblichen Risiken für die Verbraucherschaft, da für die Einschätzung genauer Zusammensetzungen, Wirkpotenzen und Toxizität dieser Produkte oft Daten fehlen. Es wurden Fälle schwerer Vergiftungen gemeldet, insbesondere bei Kindern, in denen unwissentlich mit synthetischen Cannabinoiden versetzte Produkte konsumiert wurden [2].

Ziel des Projekts ist die Verbesserung der Datenlage zu gesundheitlichen Risiken durch synthetische Cannabinoide in Produkten, die in den Zuständigkeitsbereich des BfR fallen. Mittels einer Target-HPLC-MS/MS-Methode lassen sich insgesamt 66 natürliche, semi-synthetische und vollsynthetische Cannabinoiden detektieren und quantifizieren. Begleitende qualitative GC-MS-Screening-Analysen ergänzen wichtige Informationen zu neu auftretenden Substanzen und den sich ändernden Zusammensetzungen. Relevante Matrices umfassen insbesondere Weingummis, E-Liquids und Nahrungsergänzungsmittel. Die Optimierung der Probenaufarbeitung erfolgt matrixspezifisch. Die Leistungskriterien der Methode orientieren sich an DVO (EU) 2023/2783. Zu den untersuchten Substanzklassen zählen unter anderem HHC-Derivate (z. B. 10-OH-HHC), Δ⁹-THC-Derivate (z. B. Δ⁹-THCP-Acetat), Naphthoylindole (z. B. JWH-018) sowie y-Carbolinon-Derivate (z. B. CUMYL-CH-MEGACLONE). Viele Analyte liegen als Isomerenpaare vor (z. B. 9(R)-/9(S)-HHC-Acetat, Δ⁹-/Δ⁸-THCP), für die eine Basislinientrennung mittels HPLC erreicht wurde. Für die Methodenentwicklung und -Validierung sowie als Qualitätskontrollproben werden Referenzmaterialien durch Dotierung selbstgemachter Weingummis mit Destillaten semisynthetischer Cannabinoide hergestellt. Die Untersuchungsmethode soll eine umfangreiche Analyse des deutschen, ggf. auch des europäischen, Marktes ermöglichen und eine breite Datengrundlage für eine fundierte Risikobewertung liefern.

Durch eine wachsende Weltbevölkerung und den damit einhergehenden Proteinbedarf ist die Suche nach alternativen Lebens- und Futtermitteln von großer Bedeutung. Insektenbasierte Lebens- und Futtermittel stellen eine vielversprechende Ergänzung zur herkömmlichen Proteinversorgung mit z. B. Sojamehlen dar. Eine Hürde für die Verwertbarkeit von Insekten stellt das Chitin dar [1]. Ein lineares Aminopolysaccharid, welches hauptsächlich in der Kutikula der Insektenlarven vorliegt. Chitin macht einen bedeutenden Teil des nicht verdaulichen Rohfasergehalts aus und beeinflusst damit die futtermittelkundliche Bewertung von Insektenprodukten. In der Insektenbiomasse stellt es einen wesentlichen Strukturanteil des Exoskeletts und kann in Abhängigkeit von Fütterung und Entwicklungsstadium in unterschiedlichen Mengen vorliegen. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss verschiedener Bäckereinebenströmen und -anteile im Substrat auf die Chitinbiosynthese von Tenebrio molitor zu untersuchen. Die Tiere wurden über fünf Wochen mit fünf Diäten in einem Dosis-Wirkungsansatz mit Weizenkleie und eine Kontrollgruppe mit Weizenkleie gefüttert, die sich hinsichtlich Art und Menge des enthaltenen Altbrots unterschieden. Die Bestimmung des Chitingehalts erfolgte nach dem Verfahren von Sudwischer et al. (2024), das auf einer alkalischen Hydrolyse basiert [2]. Die statistische ANOVA-Auswertung zeigte signifikante Unterschiede (p < 0,05) insbesondere zwischen den verschiedenen Brotsorten, während der Einfluss der Brotanteile innerhalb einer Sorte nicht signifikant war. So ergab sich beispielsweise bei der Futtergruppe der Roggenbrote ein signifikant höherer Chitingehalt von 9,4 % „.Tr. im Vergleich zu den anderen Sorten, die zwischen 8,5 % und 8,9 % i. Tr. lagen. Im Gegensatz dazu zeigte sich bei hohen Anteilen von Weißbrot und Altbortbrot tendenziell eine geringere Chitinbildung. Mittelgroße Weißbrotanteile (ca. 25 %) gingen mit den höchsten Chitingehalten einher, was auf eine optimale Nährstoffzusammensetzung und Verdaulichkeit hinweisen könnte. Die Unterschiede sind vermutlich auf die unterschiedlichen Ballaststoffprofile und Herstellungsprozesse sowie Proteingehalte der Brotsorten zurückzuführen, die die physiologische Entwicklung und den Stoffwechsel der Insekten beeinflussen. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Brotreste nicht nur als kostengünstige Futterkomponente geeignet sind, sondern auch gezielt zur Modulation des Chitingehalts in der Insektenzucht eingesetzt werden können, um die Produktqualität zu steuern.

Leguminosen werden weltweit kultiviert und zeichnen sich durch ihre Nährstoffvielfalt aus. Die proteinreichen Samen sind u. a. auch reich an phenolischen Verbindungen, die überwiegend in den Schalen zu finden sind. Für die Proteingewinnung sind diese unerwünscht, sodass die Samen hierfür geschält werden und die polyphenolreichen Schalen Zurückbleiben. Je nach Hülsenfrucht macht der Anteil der Schale 5-38 % aus [1]. Die Nutzung dieses Nebenstroms zur Gewinnung von Polyphenolen, welche vielversprechende technofunktionelle Eigenschaften aufweisen, könnte somit einen wertvollen Beitrag zu einer ganzheitlichen Nutzung von Hülsenfrüchten im Rahmen der Proteingewinnung leisten. [2]

Im BMELH/BLE-Projekt Leg4Future [Förderkennzeichen 2824CPH003] sollen qualitativ hochwertige Proteinkonzentrate aus Linsen und Mungobohnen hergestellt sowie ein Ansatz zur Verwertung der Nebenströme entwickelt werden. Im vorgestellten Arbeitspaket des Projektes sollten Polyphenole in den Schälrückständen von fünf Linsensorten und einer Mungobohnensorte identifiziert werden. Der Gesamtpolyphenolgehalt wurde mittels des Folin-Ciocalteau-Tests bestimmt und die Identifizierung erfolgte über UHPLC-DAD-MS. Dabei wurden sowohl extrahierbare als auch nicht-extrahierbare Polyphenole, die mittels alkalischer Hydrolyse freigesetzt wurden, berücksichtigt.

In Bezug auf den Polyphenolgehalt der einzelnen Leguminosen konnten Unterschiede zwischen extrahierbaren und nicht-extrahierbaren Polyphenolen festgestellt werden, wobei die Konzentration der nicht-extrahierbaren Polyphenole durchweg geringer ausfiel. Die Ergebnisse zum Gesamtpolyphenolgehalt zeigten jedoch keine Unterschiede zwischen Linsen und Mungobohnen. In den Schalen konnten hinsichtlich des qualitativen Polyphenolprofils insbesondere zwischen Linsen und Mungobohne deutliche Unterschiede festgestellt werden. Bislang wurden in den Linsenschalen Polyphenole wie beispielsweise Catechin, Kaempferolglycoside und Procyanidine identifiziert werden. In Mungobohnen dominierten vor allem Vitexin und dessen Isomer Isovitexin. Beim Vergleich der Linsensorten zeigten sich vornehmlich quantitative Unterschiede bei den extrahierbaren Polyphenolen.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Nebenströme von Linsen und Mungobohnen eine vielversprechende Quelle zur Gewinnung von Polyphenolextrakten darstellen könnten. Um deren Einsatzmöglichkeiten bewerten zu können, sind weiterführende Analysen zur Charakterisierung der antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften gegenüber ausgewählten Mikroorganismen geplant. Für die entwickelte Methode ist über dies eine Anwendung zur Differenzierung von Leguminosen über die Bestimmung des Polyphenolprofils vorstellbar.

Phenolische Verbindungen (PV) sind aufgrund ihrer antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften zunehmend zur Funktionalisierung von Proteinen von Interesse. Dies erfolgt in der Regel durch kovalente Modifikation. Unter alkalischen Bedingungen können bei der Inkubation von Proteinen mit PV jedoch verschiedene Reaktionen parallel ablaufen, darunter insbesondere die Bildung kovalenter PV-Protein-Addukte sowie die Polymerisation der PV untereinander. Welche Reaktionsprodukte bevorzugt gebildet werden, ist jedoch unklar. Da PV durch ihre Vielfältigkeit an Substituenten unterschiedlich reaktiv sein können und auch zusätzlich nicht-kovalente Wechselwirkungen ausbilden können, ist es wahrscheinlich, dass die chemische Struktur der PV die Bildung spezifischer Reaktionsprodukte maßgeblich beeinflusst.

Daher war es das Ziel dieser Studie, die Adduktbildung von PV mit β-Lactoglobulin (β-Lg)-Peptiden sowie das Polymerisationsverhalten strukturell unterschiedlicher PV unter oxidativen alkalischen Bedingungen (pH 9) systematisch zu untersuchen. Fünf ausgewählte PV (Kaffeesäure, Rosmarinsäure, Chlorogensäure, p-Cumarsäure und Phlorizin) wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Oxidation zu Chinonen, ihrer Neigung zur Reaktion mit den Peptiden sowie ihres Polymerisationspotenzials miteinander verglichen. Die Analyse der Reaktionsprodukte erfolgte mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Diode-Array-Detektion (HPLC-DAD) sowie hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS).

Die Ergebnisse zeigen, dass alle untersuchten PV unter den gewählten Bedingungen kovalente Addukte mit Peptiden bilden, wobei dihydroxylierte PV mit ortho-Substitution (insbesondere Kaffeesäure, Rosmarinsäure, Chlorogensäure) eine deutlich höhere Reaktivität zeigten als monohydroxylierte Verbindungen. Auffällig war, dass trotz geringer Reaktivität auch monohydroxylierte PV kovalente Addukte gebildet haben. Die Polymerisationsneigung der PV untereinander variierte in Abhängigkeit von der Struktur und wurde durch Substituenten wie Carbonsäure- oder Zuckerreste beeinflusst. So hemmte beispielsweise die polare Struktur der Chlorogensäure trotz reaktiver ortho-Hydroxylierung die Ausbildung von Polymerisationsprodukten. Die Adduktbildung mit den β-Lg-Peptiden zeigte ebenfalls eine strukturelle Abhängigkeit: Polare PV reagierten bevorzugt mit polaren Peptiden, während weniger polare PV vermehrt mit hydrophoben Peptiden reagierten. Dies deutet darauf hin, dass den kovalenten Bindungen nicht-kovalente Wechselwirkungen vorausgingen.

Die Ergebnisse liefern neue Einblicke über das Zusammenspiel zwischen der Bildung kovalenter PV-Protein-Addukte und der parallel ablaufenden Polymerisation von PV unter oxidativen Bedingungen. Für eine gezielte Anwendung in proteinreichen Lebensmittelsystemen ist jedoch eine weiterführende Aufklärung der Reaktionskinetik unerlässlich, um Modifikationsprozesse präzise steuern zu können.

Cellular senescence is a permanent cell cycle arrest in which cells, despite metabolic activity, do not divide further. It's associated with DNA damage, mitochondrial dysfunction, and significant changes in morphology and metabolism, exhibiting a senescence associated secretory phenotype (SASP). [1] Senescence, triggered by various stressors from oncogenic to metabolic, plays an ambivalent role: it initially prevents tumor formation but later promotes tumorigenesis and age-related diseases. The development of therapies targeting this process, such as senomorphics that block SASP secretion and senolytics that remove senescent cells, has gained great attention recently. [2] At the Department of Bioorganic Chemistry (NWC) of the IPB, a library of around 30,000 plant and fungi-derived compounds has been established, with many showing anti-cancer, antifungal, and antibacterial properties. Our project aims to evaluate the effect of 2000 compounds on senescent human fibroblasts. These compounds were preselected using in silico methods.

We induced senescence in primary human fibroblasts (IMR90-ER:RAS) using 4-hydroxytamoxifen and incubated them with different concentrations of the natural products. After 72 h, the cells were fixed and characterized using high throughput imaging and immunoassays of senescence markers p-16 and IL-6.

In this project, we could identify several compounds with senolytic or senomorphic properties. Next, we will investigate their mechanisms by proteomic and metabolomic analysis. Thus, our research not only opens new avenues for the development of therapeutic strategies against age-associated diseases but also provides insights into the mechanisms of cellular senescence.

Auf lebensmittelwarnung.de veröffentlichen die Bundesländer und das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) seit 2011 Produktrückrufe von Unternehmen [1]. Das Verbraucherschutzportal wurde umfassend überarbeitet und im Juni 2024 der Öffentlichkeit vorgestellt. Präsentiert werden neben dem modernen Design die neuen Funktionen des Portals und der bereitgestellten App, die Verbraucherinnen und Verbraucher in Echtzeit über neu veröffentlichte Meldungen informiert. Erläutert werden die zugrundeliegenden rechtlichen Regelungen für die Veröffentlichung eines Rückrufes auf dem Portal bzw. die Grundlagen für die weiteren Informationsangebote, die das Portal Verbraucherinnen und Verbrauchern zur Verfügung stellt. Die Verteilung der Zuständigkeiten zwischen den Bundesländern und dem Bund findet ebenfalls Berücksichtigung sowie die Entwicklung der Meldungen über die vergangenen 14 Jahre und welche Schlussfolgerungen aus diesen Daten gezogen werden können.