Hochpräzise Analytik – In Bayreuth werden Zusatzstoffe und Kontaminanten durch bildgebendes Verfahren sichtbar

Die bildgebende Massenspektrometrie liefert in vielen Bereichen hochpräzise Informationen über die räumliche Verteilung von Substanzen. Eine in Zusammenarbeit mit dem Bayeri-schen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit entstandene Studie zeigt das große Potenzial dieses Verfahrens, nicht zuletzt auch im Hinblick auf den Verbraucherschutz. So ist es Forschende der Universität Bayreuth gelungen, einen Zusatzstoff in Milchprodukten und eine herstellungsbedingte Kontamination in Backwaren sichtbar zu machen. Auch die Lebensmittelqualität beeinflussende Inhaltsstoffe in Obst, Gemüse und Wurstwaren lassen sich nachweisen.

Wo bisher übliche lebensmittelanalytischen Verfahren an ihre Grenzen stoßen, könnte die bildgebende Massenspektrometrie (MS Imaging) künftig ihre Stärken ausspielen. Sie kombi-niert die gewonnene Information über Moleküle mit räumlicher Information: Indem der Laser eine Probenoberfläche abrastert und Pixel für Pixel immer eine andere Stelle bestrahlt, kann für jeden Punkt, den der Laser getroffen hat, ein Massenspektrum aufgenommen werden.

Dem Team unter der Leitung von Prof. Dr. Andreas Römpp an der Universität Bayreuth ist es damit gelungen, Natamycin in Käse sichtbar zu machen. Der Hintergrund: Um Käselaibe oder auch geräucherte Würste vor Schimmelpilzbefall zu schützen, werden die Oberflächen häufig mit dem Fungizid behandelt. Eine EU-Verordnung setzt dafür einen Grenzwert von einem Milligramm pro Quadratdezimeter fest und schreibt überdies vor, dass Natamycin nicht tiefer als fünf Millimeter in einen behandelten Käselaib eindringen darf. Aktuell einge-setzte Methoden können diese Eindringtiefe allerdings nicht im Detail beschreiben. Mit der MS-Bildgebung lassen sich Natamycin-Moleküle von der Rinde bis ins Innere des Käselaibs verfolgen. „Aufbauend auf diesem neu entwickelten Ansatz lässt sich in Zukunft die Expositi-on der Verbraucherinnen und Verbraucher gegenüber Konservierungsstoffen möglicherweise verringern“, sagt Römpp, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Bioanalytik und Lebensmittelanalytik innehat.

Auch die Acrylamid-Verteilung in traditionellen Lebkuchen macht das Verfahren sichtbar. Dafür mussten die Wissenschaftler:innen die Proben auf weniger als minus 60 Grad Celsius abkühlen und dann mit einer elektrischen Mikrosäge rund zwei Millimeter dicke Lebkuchen-scheiben herstellen. So konnten sie sehr geringe Mengen von Acrylamid entdecken. Der Hin-tergrund hier: Da es sich um eine krebsfördernde Substanz handelt, die bei geringer Feuch-tigkeit und Temperaturen von über 120 Grad Celsius aus Zucker und der Aminosäure Aspa-ragin gebildet wird, schreibt die EU für bestimmte Lebensmittel spezifische Maßnahmen zur Senkung des Acrylamidgehaltes vor.

Die Arbeiten von Römpp und seinem Team zeigen zudem, dass sich die MS-Bildgebung ebenso für Analysen von verarbeiteten Fleischprodukten eignet. In Weißwürsten werden wasserlösliche und fettlösliche Bestandteile erkennbar, so dass sich fettarme und fettreiche Regionen klar voneinander unterscheiden lassen. Ebenso wird sichtbar, wo sich Substanzen pflanzlichen Ursprungs befinden, die aus beigemischten Kräutern stammen.

„Die MS-Bildgebung ermöglicht nicht nur die Lokalisierung von Inhaltsstoffen in Fleischpro-dukten, sondern hilft auch bei Untersuchungen von ‚Klebefleisch‘ oder sogenannten Hydroly-sat-Zugaben, die eine höhere Qualität vortäuschen sollen, wenn sie auf den Verpackungen nicht deklariert werden. Sie könnte daher nützlich sein, um Verbrauchertäuschung in Fleisch-produkten aufzuspüren und die Konsumentinnen und Konsumenten auch in dieser Hinsicht besser zu schützen“, so Römpp.

Aus der Sicht der Wissenschaftler hat die MS-Bildgebung das Potenzial, die bereits etablier-ten Verfahren der Lebensmittelanalytik zu ergänzen. Sie bietet neue Erkenntnisse über die räumliche Verteilung und die relativen Anteile von Inhaltsstoffen. Dabei hat sie den Vorteil, dass die Moleküle der Inhaltsstoffe nicht mit Färbemitteln oder anderen Labelling-Verfahren markiert werden müssen.

„An der Universität werden wir – im Rahmen der neu etablierten Fakultät VII für Lebenswis-senschaften: Lebensmittel, Ernährung und Gesundheit – künftig weiter daran arbeiten, die analytischen Möglichkeiten der bildgebenden Massenspektrometrie zu verfeinern, sie mit anderen Instrumenten der Lebensmittelanalytik zu kombinieren und sie auf bisher nicht unter-suchte Inhaltsstoffe anzuwenden. Auf diese Weise können wir wichtige Beiträge zum Ver-braucherschutz leisten“, sagt Römpp.