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Bildern 1-2: Olaf Malzahn / Uni Lübeck
Bild 3 und 4: Used by permission of Thermo Fisher Scientific, the copyright owner
Lebensmittel: echt oder unrein – mit High-Tech-Verfahren auf Spurensuche
Das LADR Zentrallabor Dr. Kramer & Kollegen in Geesthacht und die Universität zu Lübeck haben eine Forschungskooperation vereinbart mit dem Ziel, die Reinheit von Gewürzen, Kräutern und Co. zweifelsfrei zu erkennen oder deren Authentizität sicher zu belegen.
Unterstützt wird das Projekt durch die Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH (WTSH).
Die Gewürz- und Kräuterproben werden mittels NGS (Next Generation Sequencing) und NMR (Nuclear Magnetic Resonance) Verfahren untersucht.
- NGS ist ein molekularbiologisches Hochdurchsatzverfahren, mit dem parallel DNA-Sequenzen verschiedener Spezies identifiziert werden können. Dieses Verfahren ist sehr empfindlich, so dass auch geringste Mengen von unterschiedlichen Pflanzenarten in den untersuchten Proben nachgewiesen werden können. Beispielsweise ist es damit möglich, Spuren anderer Pflanzen in Oregano-Proben zu detektieren. Dann stellt sich die Frage: Ist der Nachweis von Lorbeer- oder Olivenblättern in den Oregano-Proben technologisch bedingt oder eine absichtliche Verfälschung? Auch diese Frage kann geklärt werden, dazu steht eine umfangreiche Datenbank mit DNA-Sequenzen von über 5.000 Pflanzenspezies zur Verfügung.
- Die NMR-Spektroskopie ist ein sehr effizientes Verfahren zur Strukturaufklärung von organischen Verbindungen. Dazu wird die entsprechend vorbereitete Probe einem extrem starken Magnetfeld ausgesetzt. Mit dieser aufwändigen Technik kann das Verhalten magnetisch aktiver Kerne gemessen werden und über die detektierten Signale lassen sich Moleküle identifizieren und charakterisieren.
Das Besondere dieses Verfahrens: Es sind quantitative Aussagen in Bezug auf die Zusammensetzung des Lebensmittels möglich, so dass Verfälschungen und/oder Verunreinigungen nachgewiesen werden können. Für einige Lebensmittelklassen (Fruchtsäfte, Wein und Honig) existieren bereits umfangreiche NMR-Datenbanken. Regionale (geografische) Herkunft und Sorten-Reinheit bestimmter Lebensmittel können mit der NMR-Technologie festgestellt werden.
Ziel des Forschungsprojekts
Zunächst gilt es, feste Lebensmittel wie Kräuter oder Gewürze so aufzubereiten, dass sie per NMR untersucht werden können. Das geschieht im Institut für Chemie und Metabolomics an der Universität zu Lübeck. Dann werden die Proben zusätzlich mit der sensitiven NGS-Analytik im LADR Zentrallabor in Geesthacht analysiert.
Mit dem Forschungsprojekt (Laufzeit bis 2023) wird weiterhin beabsichtigt, die durch NMR und NGS ermittelten Daten mit einer eigens dafür entwickelten Software zu analysieren. Neue Erkenntnisse zur Reinheit und Authentizität der Proben sind zu erwarten.
NMR-Spektroskopie (nuclear magnetic resonance, Kernmagnetresonanz)
Die NMR bietet ein hohes Potential bei der Bestätigung der Authentizität von Lebensmitteln und bei der Aufdeckung von Lebensmittelverfälschungen und -betrug. Analysen von Fruchtsäften, Wein und Honig können routinemäßig mit umfangreichen Datenbanken verhältnismäßig einfach ausgewertet werden. Die Untersuchungsergebnisse liefern eine Vielzahl von Qualitäts- und Authentizitätsmerkmalen.
Prof. Dr. Ulrich Günther, Institut für Chemie und Metabolomics, Universität zu Lübeck (li), Tobias Saberniak, Doktorand im Projekt LADR NLA (NLA = Next Level Analysis) (Mitte) und Dr. rer. nat. Burkhard Schütze, Abteilungsleiter Lebensmittelanalytik, LADR Zentrallabor Dr. Kramer & Kollegen (re) am NMR-Gerät in der Universität zu Lübeck.
NGS (Next Generation Sequencing)
NGS ist für nicht zielgerichtete Untersuchungen zur Erkennung und Differenzierung von über 17.000 Pflanzen-, Tier- oder Fischarten in unterschiedlichsten Lebensmitteln geeignet.
Spezifische Halbleiter-Chips werden mit dem Erbmaterial beladen. Dann finden hier die Sequenzierreaktionen statt. Das heißt, 3-4 Millionen Sequenzstücke werden parallel ausgewertet.
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