Lebensmittelchemie最新文献

In Berichten der EFSA aus den Jahren 2011 und 2016 wird für bestimmte Verzehrgruppen ein Risiko konstatiert, welches aus der Aufnahme von Alternariatoxinen (AT) mit der Nahrung resultiert [1]. Während Tenuazonsäure (TEA) eine akute Toxizität zugeschrieben wird [2]. gelten Alternariol und Alternariolmonomethylether als potentiell genotoxisch [1]. Mit der EU-Empfehlung 2022/553 zur Überwachung des Vorkommens von Alternaria-Toxinen in Lebensmitteln wurden Richtwerte veröffentlicht, um Lebensmittelunternehmer zur Reduktion von AT-Gehalten anzuhalten. Die Richtwerte für die Lebensmittelkategorie „verarbeitete Tomatenerzeugnisse” bieten dabei nur ein geringes Verbraucherschutzniveau. Das Subsummieren einer breiten Palette von am Markt erhältlichen Erzeugnissen in unterschiedlichen Tomatenkonzentrationsstufen zu einer Kategorie erlaubt den Lebensmittelunternehmern, stärker toxinbelastete Rohware in Produkten mit höheren Wassergehalten zu verarbeiten.

Vor diesem Hintergrund wurden AT-Gehalte in über 100 unterschiedlich konzentrierten Erzeugnissen, darunter Tomatensaft, -ketchup, -mark und -trockenprodukte quantifiziert. Unter Berücksichtigung der deklarierten Anteile an Tomaten wurde eine Modelltomate mit einem definierten mittleren Gewicht zu Grunde gelegt und sämtliche Gehalte in μg/Modelltomate ermittelt. Dieses Vorgehen lässt eine Einschätzung der Belastung der eingesetzten Rohware unabhängig davon zu, in welcher Konzentrationsstufe die Produkte im Handel Vorlagen. Als Markersubstanz für die Belastung wurde TEA als am häufigsten vorkommendes AT ausgewählt. Die höchsten mittleren Gehalte ausgedrückt in pg/Modelltomate waren in Tomatensaft, die geringsten in Trockenpulvern feststellbar. Während sich Tomatenmark entsprechend seines Konzentrationsniveaus dazwischen einordnet, folgte Ketchup dieser Theorie nicht. Ketchups werden im Zuge ihrer Herstellungstechnologie zur Haltbarmachung i. d. R. auf pH-Werte kleiner 3,8 eingestellt. Versuche zur Stabilität von TEA in Säften belegen deren zeitabhängigen Abbau bei pH-Werten von 3,5 [3] und können so das abweichende Verhalten in der Konzentrationsreihenfolge erklären. Die Ergebnisse deuten an, dass bei der Herstellung von Tomatenprodukten eine Unterscheidung der Rohwarengüte möglich ist und dem ALARA-Prinzip (as low as reasonable achievable) nur ungenügend Folge geleistet wird. Die derzeit gültigen Richtwerte sollten künftig in Hinblick auf einen angemessenen gesundheitlichen Verbraucherschutz die unterschiedlichen Konzentrationsstufen der sich am Markt befindlichen Tomatenerzeugnisse berücksichtigen.

High Performance Anion-Exchange Chromatography (HPAEC) is the most powerful analytical technique for carbohydrate analysis due to its ability to separate all classes of carbohydatraes, including alditols (polyols), aminosugars, mono-, oligo- and polysaccharides, according to structural features such as size, composition, anomericity and linkage isomerism.

We developed a novel pellicular anion-exchange stationary phase called SweetSep AEX. The phase is based on highly uniform monodisperse 5 μm resin particles of crosslinked poly(divinylbenzene-co-ethylvinylbenzene) copolymer. The particles are furthermore coated with functionalized nanoparticles, carrying the anion-exchanger groups. [1]

The resin particles packed in inert PEEK HPLC columns result in exceptional column efficiencies with typical reduced plate height close to 2.0 with only moderate column back pressure. SweetSep AEX columns allow for rapid, high-resolution separations of carbohydrates. The size and exchange capacity of the latex nanoparticles were optimized to enable the analysis of a wide variety of carbohydrates samples in complex mixtures ranging from monosaccharides present in food, plants, and glycoproteins up to oligosaccharides such as FOS (fructo-oligosaccharides) and N-linked glycans.

Examples will be presented using HPAEC-PAD for the ultra-sensitive analysis of oligo- and polysaccharides as fraud markers in honey. In other examples new limits in the separation of oligosaccharides with a degree of polymerization (DP) up to 90 will be shown for superior analysis of fructans. Finally, the analysis of lactose and its isomers in lactose free labelled products [2] as well as the analysis of carbohydrates in different beer brands will be discussed.

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.

Isothiocyanate (ITC) werden aus Glucosinolaten gebildet und sind aufgrund ihrer antimikrobiellen, antiinflammatorischen und krebspräventiven Eigenschaften von ernährungsphysiologischem Interesse.^[1] Allerdings können ITC in Kohl enzymatisch zu Aminen abgebaut werden, jedoch ist der zugrundeliegende pflanzeneigene Stoffwechselweg bisher unbekannt.^[2] Ziel dieses Projektes ist daher die Identifizierung und Charakterisierung der ITC-Hydrolase (ITCase), die am enzymatischen Abbau der ITC beteiligt ist.

Kommerzielle Brassicaceae-Gemüse wurden auf ITCase-Aktivität untersucht, indem die Umwandlung von 3-Butenyl ITC zum korrespondierenden Amin mittels LC-MS/MS MRM^[2] quantifiziert wurde. Dabei zeigten Rosenkohl und Brokkoli die höchste Enzymaktivität. Zur Identifizierung der ITCase wurden die Proteine aus gefriergetrocknetem Rosenkohl wässrig extrahiert, mittels Ammoniumsulfat-Fällung und chromatographischer Methoden getrennt und die Fraktionen auf enzymatische Aktivität untersucht. Die in den positiven Proben vorliegenden Proteine wurden mittels nanoLC-HRMS im Bottom-Up-Verfahren identifiziert. Zusätzlich wurde die Aktivität der ITCase in Kohlrabi-Organen zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien untersucht. Die Enzymaktivität wurde mit Proteinexpressionsmustern korreliert, wobei die Abundanz von sechs Proteinen mit der Enzymaktivität übereinstimmte. Von diesen Kandidatenproteinen konnte eines in den vorhergehenden Isolierungsansätzen in Rosenkohl nachgewiesen werden, sodass nun mittels heterologer Proteinexpression in Escherichia coli die Funktionalität dieses Proteins verifiziert wird.

Der Lebensraum des Atlantischen Herings (Clupea harengus) erstreckt sich über die Nord- und Ostsee sowie den gesamten Nordatlantik. Aufgrund seiner Beliebtheit als Speisefisch kommt es durch fehlende Fangquoten immer wieder zur Überfischung [1]. Um durch eine verantwortungsvollere Fischerei eine Erholung der Fischbestände zu ermöglichen, wurden unter anderem Gütesiegel eingeführt. Zu diesen Siegeln zählt beispielsweise das Nachhaltigkeitssiegel vom Marine Stewardship Council (MSC). Fischereierzeugnisse, die solch ein Gütesiegel erhalten, stammen aus zertifizierten Fischereien. Das MSC-Siegel steht für umweltschonend gefangene Fische, die nicht aus einem ohnehin schon überfischten Fanggebiet stammen [2]. Zur Gewährleistung, dass es sich tatsächlich um Ware aus nachhaltiger Fischerei handelt, sind robuste analytische Methoden notwendig.

Ein mögliches Verfahren zur Bestimmung des Fanggebiets ist die Analyse des Elementprofils mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (engl.: inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS). Durch die Quantifizierung von verschiedenen Elementen und Isotopen, die die Fische über ihre jeweilige Nahrung und ihren Lebensraum aufnehmen, ergibt sich ein individueller Fingerabdruck. So wurde beispielsweise bereits die geographische Herkunft von europäischem Seebarsch (Dicentrarchus labrax L.) innerhalb des Mittelmeerraumes bestimmt [3]. Auch bei der Untersuchung von Gabelwelsen (Ictalurus punctatus) war es möglich, deren Fanggebiet zu bestimmen [4].

In Anlehnung daran soll eine Methode zur Unterscheidung von Fanggebieten (Nordsee, Norwegen, Shetland und Island) des Atlantischen Herings entwickelt werden. Die Heringsfilets werden dafür zunächst gefriergetrocknet und homogenisiert, anschließend erfolgen ein Mikrowellensäureaufschluss und die Messung mittels ICP-MS. Abschließend werden die erhaltenen Daten unter Nutzung multivariater Klassifikationsmodelle ausgewertet.

Die Kernmagnetresonanzspektroskopie (NMR) ist ein vielseitiges analytisches Verfahren sowohl zur Bestimmung der Authentizität von Proben als auch zur quantitativen Bestimmung zahlreicher Inhaltsstoffe.

Am Landesamt für Verbraucherschutz ST wurde mittels Protonen-Kernmagnet-resonanzspektroskopie (¹H-NMR) eine Datenbank mit Spektren von über 1400 Weinen aufgebaut und für die Bestimmung der Authentizität von Wein verwendet. Auf diese Weise lässt sich mit einer verhältnismäßig einfachen und kurzen Probenvorbereitung eine Aussage treffen, ob die Auslobung der Herkunft Saale/Unstrut bei Wein zutreffend ist. Die Modelle wurden in Python erstellt, wobei die Auswertung mittels kompilierter MatLab-Skripte erfolgt.

Darüber hinaus wird die ¹H-NMR zur quantitativen Bestimmung zahlreicher Inhaltsstoffe z. B. in Wein, Saft, alkoholfreien Erfrischungsgetränken, Honig oder Absinth verwendet (¹H-qNMR).

Des Weiteren wird am Landesamt für Verbraucherschutz ST mittels ¹H-qNMR auch die Reinheit organischer Verbindungen untersucht. Im Vergleich zu chromatographischen Verfahren bietet die NMR-Methode Vorteile wie eine schnelle und einfache Probenvorbereitung, kurze Analysezeiten sowie eine zerstörungsfreie Messung. Die ISO 24583:2022 definiert die allgemeinen Anforderungen und Leistungskriterien für die Reinheitsbestimmung unter Verwendung eines internen Standards, meist eines zertifizierten Referenzmaterials. Für eine verlässliche Analyse werden pro Analyten mindestens drei unabhängige Probenvorbereitungen und jeweils drei Messungen empfohlen. [1] Folgende Punkte sind bei der Analyse besonders zu beachten:

1) Auswahl eines geeigneten internen Standards und passenden Lösemittels

2) Optimierung und Überprüfung der Acquisition- und Processing-Parameter

3) Bestimmung der Messunsicherheit durch Mehrfachmessungen.

Ziel dieser Untersuchungen ist unter anderem eine Überprüfung der Haltbarkeit von Chemikalien.

Obwohl Aldehyde aufgrund der hohen Reaktivität der Carbonylgruppe wichtige Intermediate in der organischen Synthese sind, haben sie aufgrund ihrer besonderen organoleptischen Eigenschaften breite Anwendungen in der chemischen und pharmazeutischen sowie der Kosmetik- und der Lebensmittel-Industrie. [1] Da Aldehyde deutlich reaktiver gegenüber Reduktionsmitteln sind als Carbonsäuren, gestaltet sich ihre Herstellung und Handhabung oft schwierig. Die Reduktion von Carbonsäuren zu Alkoholen erfordert meist entweder längeres Erhitzen mit großen Mengen an Hydrid-Reagenzien oder die Verwendung von Katalysatoren auf Schwermetallbasis. [2]

Ein erster biokatalytischer, aerober Ansatz zur Bildung von Aldehyden durch die selektive Reduktion von Carboxylgruppen mit lebenden Kulturen ungiftiger Weißfäulepilze wie B. adusta und D. albidofuscus wurde entwickelt. Ganzzellkulturen von Pilzen zeigten eine hohe spezifische Aktivität gegenüber der Carboxylgruppe von Vanillinsäure (1) und Anthranilsäure (3), wobei die Bildung der entsprechenden Alkohole bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen wirksam verhindert werden konnte. Die gewünschten Aromastoffe wie 2-Aminobenzaldehyd (4) und Vanillin (2) wurden mit hohen präparativen Ausbeuten erhalten. Die Anwesenheit von organischen Lösungsmitteln erhöhte die Ausbeute an Aldehyden, möglicherweise aufgrund einer besseren und schnelleren Löslichkeit des Substrats in den Kulturmedien. Darüber hinaus wurden weitere Carbonsäuren mit D. albidofuscus unter den gleichen Bedingungen selektiv zu Alkoholen reduziert. Insbesondere wurden Benzoesäure (5) und Ferulasäure (7) zu Benzylalkohol (6) und Dihydroconiferylalkohol (8) mit hohen Ausbeuten reduziert.

Dieser günstige biokatalytische Ansatz bietet Potenzial für die Produktion bedeutender Aromastoffe und die Weiterentwicklung zur Herstellung von 2-Aminobenzaldehyd und Vanillin durch Co-Lösungsmittel und Enzymoptimierung.

Joghurt wird aufgrund des Calcium- und Proteingehalts weltweit als gesundes Lebensmittel konsumiert. Vor allem „high protein” Joghurtrezepte sind in letzter Zeit beliebt geworden.

Proteine können sowohl den Proteingehalt erhöhen, um Joghurt gesünder zu machen, aber auch die Textur beeinflussen (funktionelle Proteine).

Speclz präsentiert mit der Multi-Speckle Diffusing Wave Spectroscopy (MS-DWS) [1,2] eine optische Messtechnik, die auf der mehrfachen Rückstreuung von Laserlicht basiert. Die rückgestreuten Photonen bilden ein Speckle-Bild, das mit einer Kamera detektiert wird. Die temporäre Evolution des Speckle-Bildes korreliert direkt mit der Brown'schen Bewegung der streuenden Teilchen. Bei Milch sind dies vor allem die Kaseinmizellen. Da die Beweglichkeit der Kaseinmizellen mit der fortschreitenden Fermentation abnimmt, kann mittels MS-DWS-Technik die Gelierungskinetik und die Gelstärke charakterisiert werden. Für diese Messmethode ist keine Verdünnung oder Probenvorbereitung erforderlich, und die Gelierung erfolgt direkt in der Messzelle, komplett berührungslos.

In dieser Arbeit wird der Einfluss der Proteinzugabe mit einer einfach zu handhabenden Texturanalyse mittels einer innovativen Technologie gezeigt. Zu guter Letzt wird ein Vorhersagemodell entwickelt, um die strukturellen Eigenschaften von Joghurt zu charakterisieren. So können zeitaufwändige und kostenintensive sensorische Panel-Tests ersetzt werden.

Die Zubereitung von Lebensmitteln durch Frittieren ist weltweit eine beliebte Praxis zum schnellen Erhitzen und Garen von Lebensmitteln. Dabei werden verschiedene Fette und Öle, meist pflanzlicher Herkunft, wie Erdnuss-, Raps- oder Sonnenblumenöl auf 140°C-180°C erhitzt und das Frittiergut für einige Minuten darin gegart. Das Frittierfett selbst wird jedoch gerade in Restaurants, Imbissen oder Kantinen über viele Stunden auf diesen Temperaturen gehalten. Dabei kommt es durch die kontinuierliche thermische Belastung in Gegenwart von Sauerstoff zum oxidativen Abbau der Fettsäuren im Öl. Im Zuge dessen entstehen vielfältige primäre und sekundäre Lipidoxidationsprodukte, darunter flüchtige Aldehyde oder an Triacylglyceride gebundene Spezies wie Hydroxy- und Epoxyfettsäuren sowie gebundene oo-oxo-Fettsäuren (aldehydische Fettsäuren)¹. Diese verbleiben im Gegensatz zu den freien Aldehyden im Frittierfett und können durch Übergang in das Frittiergut in den menschlichen Körper gelangen.

Wie bei vielen anderen Lipidoxidationsprodukten wird auch bei aldehydischen Fettsäuren davon ausgegangen, dass sie eine gesundheitsschädliche Wirkung aufweisen. Obwohl es schon einige wenige Daten zum Vorkommen dieser Verbindung in Lebensmitteln gibt, ist die Analyse der aldehydischen Fettsäuren mittels GC-MS etwa aufgrund fehlender strukturanaloger interner Standards und der Flüchtigkeit der Analyten^2,3 herausfordernd.

In unserer vorangegangenen Arbeit wurde bereits eine Methode entwickelt, in welcher aldehydische Fettsäuren mittels eines cyclopropylmodifizierten ω-oxo-Fettsäureester als internem Standard quantifiziert wurden und eine spezielle Derivatisierungsreaktion zur Verringerung der Flüchtigkeit der aldehydischen FAME durchgeführt wurde⁴. Diese Methode fand nun Anwendung, um die Belastung von Frittierfetten mit aldehydischen Fettsäuren von 22 Restaurants, Imbissen im Großraum Stuttgart zu untersuchen. Aldehydische Fettsäuren wurden mit stark schwankenden Gehalten zwischen 53 bis 889 ng/mg quantifiziert. Zusätzlich wurden verschiedene Pflanzenöle untersucht, die bei unterschiedlichen Bedingungen oxidiert wurden. So konnte zusätzlich die Geschwindigkeit und Selektivität der Bildung verschiedener aldehydischer Fettsäuren betrachtet werden.