Instrumentelle Analytik

Die instrumentelle Analytik bietet eine Fülle an ausgereiften Untersuchungsmethoden. Hiermit sind wir u.a. in der Lage, das Fettsäurespektrum eines Lebensmittels zu analysieren, Spurenelemente und Schwermetalle nachzuweisen, Schadstoffe wie Mykotoxine oder Pestizide zu ermitteln und den Gehalt an Zucker, Süßstoffen und Coffein zu bestimmen.

Die eingesetzten Verfahren reichen von der induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektroskopie über die Gaschromatographie und Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie bis zur ATR-Infrarotspektroskopie. Kurzum: Wir bieten für jeden Untersuchungszweck die richtige Methode – und beraten Sie gerne!

Elemente/Schwermetalle

Mengen- und Spurenelemente sowie Schwermetalle werden mittels ICP-MS (induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie) oder AAS (Atomabsorptionsspektrometrie) analysiert.

Folgende Elemente können bestimmt werden:

  • Natrium, Calcium, Eisen, Kalium, Magnesium und Phosphor
  • Arsen, Blei, Cadmium, Quecksilber
  • Jod
  • Chrom, Cobalt, Kupfer, Nickel, Mangan, Selen, Zink, Zinn

weitere Elemente auf Anfrage.

Fettsäurespektrum

Die Ermittlung des Fettsäurespektrums dient u. a. der Kontrolle der Nährwertangaben gemäß Nährwertkennzeichnungsverordnung (Big 8 bzw. Big 7). Außerdem sind bei der Betrachtung der Fettzusammensetzung häufig die Gehalte an Omega-3- sowie Trans-Fettsäuren von besonderem Interesse.

Omega-3-Fettsäuren sind essentielle Fettsäuren, ihre Aufnahme mit der Nahrung ist lebensnotwendig. Trans-Fettsäuren entstehen hauptsächlich bei der industriellen Fetthärtung sowie beim starken Erhitzen von Fetten und Ölen. Da ein Zusammenhang zwischen dem übermäßigen Verzehr von Trans-Fettsäuren und der Entstehung von Krankheiten vermutet wird, führen immer mehr Staaten eine Deklarationspflicht ein und setzen Höchstgehalte für Transfettsäuren fest.

Das Fettsäuremuster wird mittels GC-FID (Gaschromatographie mit Flammenionisationsdetekor) analysiert.

Folgende Parameter können bestimmt werden:

  • Fettsäurespektrum: umfasst 37 gesättigte, einfach ungesättigte und mehrfach ungesättigte Fettsäuren
  • Trans-Fettsäuren
  • Omega-3-Fettsäuren
  • Buttersäure
Mykotoxine

Mykotoxine sind Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen. Viele dieser Stoffe sind widerstandsfähig gegenüber Hitze- und Säurebehandlung, weshalb sie auch bei Verarbeitungsprozessen in der Regel nicht zerstört werden.

Lebensmittel und Futtermittel können sowohl primär (z.B. durch Befall von Schimmelpilzen bereits vor der Ernte) als auch sekundär (z.B. während der Lagerung) mit Mykotoxinen kontaminiert werden. Außerdem können sie auch in tierischen Produkten enthalten sein, wenn die Nutztiere belastete Futtermittel aufgenommen haben. Mykotoxine unterliegen einer strengen gesetzlichen Regelung, da sie bereits in geringsten Konzentrationen für Mensch und Tier giftig sein können.

Mykotoxine werden nach immunoaffinitäts-chromatographischer Anreicherung mittels HPLC-FLD (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Fluoreszenzdetektor) analysiert.

Folgende Mykotoxine können bestimmt werden:

  • Aflatoxine (B1, B2, G1 und G2)
  • Ochratoxin A
  • Zearalenon
  • T2- und HT2-Toxin
  • Deoxynivalenol
  • Fumonisine
  • Patulin
Pflanzenschutzmittel

Eine Vielzahl von Pflanzenschutzmitteln wird im gewerblichen Anbau von Obst, Gemüse und Getreide sowie während der Lagerung von Lebensmitteln oder Rohstoffen pflanzlichen Ursprungs eingesetzt. Mehrere hundert Wirkstoffe sind in der Europäischen Union zugelassen, durch den globalen Warenverkehr von Lebensmitteln kommt ein Vielfaches an weiteren Wirkstoffen hinzu.

Für die Analytik von Pestizid-Rückständen werden die Proben unter Verwendung von flüssigem Stickstoff homogenisiert, nach der QuEChERS-Probenaufbereitung extrahiert und anschließend nach flüssig- (LC) bzw. gaschromatographischer (GC) Trennung mittels massenselektiver Detektoren (MS bzw. MS/MS) analysiert.

Es werden diverse Multi- und Einzelmethoden angeboten:

  • Multimethode mit über 350 Wirkstoffen
  • Phenoxyalkancarbonsäuren
  • Dithiocarbamate
  • Gesamtbromid
  • Quartäre Ammoniumverbindungen (QAV)
  • Chlorat und Perchlorat
  • Chlormequat und Mepiquat
  • Ethephon
  • Glyphosat
  • Maleinsäurehydrazid
  • Phosphorsäure

Weitere Wirkstoffe in Einzelmethoden bzw. auf Anfrage – bitte sprechen Sie uns an!

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Bei den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) handelt es sich um eine Gruppe von organischen Verbindungen. Sie sind natürlicher Bestandteil von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdöl und entstehen bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material.

PAK haben aufgrund ihrer toxischen Eigenschaften eine große Bedeutung als Umweltschadstoffe. Sie werden über Abgase und Altlasten von Boden, Luft und Sickerwasser aufgenommen, daher können auch Lebensmittel kontaminiert werden. Zudem können PAK bei der thermischen Verarbeitung bzw. Zubereitung von Lebensmitteln entstehen (Räuchern, Trocknen, Grillen, Rösten, Braten, Backen). Die Aufnahme in den menschlichen Organismus kann daher über die Nahrung, aber auch über das Trinkwasser, die Atmung und die Haut erfolgen. Viele PAK haben nachweislich eine karzinogene Wirkung.

Früher wurde nur Benzo[a]pyren als alleiniger Indikator für das Vorhandensein von PAK herangezogen, mittlerweile gibt es vier Markersubstanzen mit entsprechenden Höchstmengen (PAK 4). Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) empfiehlt, 16 für Lebensmittel relevante und für den Menschen potentiell gesundheitsgefährdende PAK zu untersuchen (EFSA-PAK).

Die Analytik von PAK-Rückständen erfolgt mittels GC-MS/MS (Gaschromatograph mit Tandem-Massenspektrometer).

Mit der Methode werden folgende Parameter bzw. Gruppen erfasst:

  • Benzo[a]pyren
  • PAK 4: Benzo[a]pyren, Benzo[a]anthracen, Benzo[b]fluoranthen und Chrysen
  • EFSA-PAK: 16 für Lebensmittel relevante PAK (inkl. PAK 4)
Tierarzneimittel

Tierarzneimittel dienen der Therapie von erkrankten Tieren und der prophylaktischen Behandlung von ganzen Tierbeständen. Sie werden außerdem als Beruhigungsmittel beim Transport oder zur Wachstumsförderung eingesetzt.

Die Medikamente zeigen häufig auch beim Menschen eine physiologische Wirkung. Sie können leicht in Lebensmittel übertreten und werden so zu einer direkten toxikologischen Bedrohung für die Verbraucher. Außerdem besteht bei einer unterschwelligen Aufnahme von Antibiotika die Gefahr, dass sich resistente, nicht behandelbare Keime bilden. Der Einsatz von Tierarzneimitteln ist daher umfassend und streng reglementiert. Neben Totalverboten einiger Substanzen sind Verbote für bestimmte Tierarten oder für Tiere einer bestimmten Verwendung (Milchkühe, Legehennen) festgesetzt.

Rückstände an Tierarzneimitteln werden mittels LC-MS/MS (Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometer) bestimmt.

Folgende Substanzen oder Substanzgruppen werden in Einzel- und Multimethoden bestimmt:

  • Multimethode mit ca. 40 Wirkstoffen
  • Tetracycline
  • Chinolone
  • Makrolide
  • Sulfonamide
  • Chloramphenicol
  • Thiamphenicol
  • Ractopamin
  • Trimethoprim

Weitere Substanzen auf Anfrage.

Nitrat

Der Nitratgehalt in Gemüse wird mittels Ionenchromatographie bestimmt.

Zucker

Die Zucker-Analytik erfolgt mittels HPLC-ECD (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit elektrochemischem Detektor). Mit dieser Methode werden folgende Mono- und Disaccharide erfasst:

  • Fructose, Glucose
  • Lactose, Maltose, Saccharose
Süßstoffe, Konservierungsmittel

Zusatzstoffe, die zum Süßen oder Konservieren von Lebensmitteln verwendet werden, lassen sich nach flüssigchromatographischer (HPLC) Trennung mittels UV-Detektor oder Diodenarray-Detektor (DAD) bestimmen.

Folgende Substanzen können analysiert werden:

  • Süßstoffe: Acesulfam-K, Aspartam, Saccharin
  • Konservierungsmittel: Benzoesäure, Sorbinsäure, pHB-Ester
Coffein

Der natürliche oder zugesetzte Gehalt an Coffein kann mittels HPLC-UV (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit UV-Detektor) bestimmt werden.

Cumarin

Cumarin ist ein natürlich vorkommender sekundärer Pflanzenstoff mit angenehm würzigem Geruch. Man findet ihn u.a. in Waldmeister, Tonkabohnen, Cassia-Zimt und als natürlichen Inhaltsstoff auch in zimthaltigen Lebensmitteln, Getränken und Gewürzen. Außerdem wird Cumarin häufig in Kosmetikprodukten zur Aromatisierung genutzt.

Cassia-Zimt enthält meist eine höhere Cumarin-Konzentration als Ceylon-Zimt.

In größeren Mengen ist Cumarin gesundheitsschädlich, sodass es Lebensmitteln nicht zugesetzt werden darf. Aufgrund des natürlichen Vorkommens (insbesondere in Cassia-Zimt) gibt es für Zimt und zimthaltige Produkte (z.B. Gebäck) entsprechende Höchstmengen.

Der Cumarin-Gehalt wird mittels LC-MS/MS (Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometer) bestimmt.

Fremdkörper-Bestimmung

Mit Hilfe der ATR-Infrarotspektroskopie (von attenuated total reflection, dt. abgeschwächte Totalreflexion) kann die Oberfläche von Proben analysiert werden. Dies ist beispielsweise bei der ersten Identifizierung bzw. Charakterisierung von Fremdkörpern hilfreich.

Kunststoffe (PP, PE, PET etc.) können sehr eindeutig durch einen Abgleich mit einer IR-Spektren-Bibliothek bestimmt werden. Zur Bestimmung anderer Materialien sind ggf. weitere Analysen notwendig.

Ihr Ansprechpartner

Dr. Peer Hasebein
Fachbereichsleitung Instrumentelle Analytik
envelopephasebein@nsf.org