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Organic food quality control and metabolomic fingerprinting

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Neue Techniken erkennen Biolebensmittel

Eine EU-finanzierte Initiative hat angesichts des enormen Wachstums der Biobranche Analysetechniken entwickelt, um die Authentizität von biologisch angebautem Obst und Gemüse zu prüfen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen
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Im letzten Jahrzehnt hat der Verbrauch von Biolebensmitteln auf der ganzen Welt extrem zugenommen. Im Jahr 2014 erzielte die Biobranche in den 28 EU-Staaten einen Umsatz von über 24 Mrd. Euro. Zudem sind inzwischen 5,7 % der landwirtschaftlichen Fläche in den 28 EU-Staaten biologisch bewirtschaftete Anbauflächen. Die Rechtsgrundlage hat mit der Expansion der Biobranche nicht Schritt halten können und chemische Analysemethoden müssen nun weiter genormt werden, um die Zulassungsstellen zu unterstützen. Verfahren der Probeentnahme und andere Prozesse müssen ebenfalls geklärt werden, wobei für zukünftige Maßnahmen vor allem wissenschaftliche Daten notwendig sind. Momentan mangelt es an verlässlichen Markern, um zwischen Bio- und konventionellen Produkten unterscheiden zu können, sodass der Markt für Biolebensmittel für Betrugsversuche anfällig wird. Im Rahmen eines Marie Skłodowska-Curie-Einzelstipendiums untersuchte das EU-finanzierte H2020-Projekt ORGANIC QUAL TRACERS (Organic food quality control and metabolomic fingerprinting) diese Themenkomplexe mit Hilfe modernster Technologien auf Basis der Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS) sowie der hochauflösenden Massenspektrometrie (HRMS) in Kombination mit multivariaten statistischen Analyseverfahren (MSA), um sowohl die Qualität der Lebensmittel als auch die Sicherheit von Bioprodukten zu verbessern. „Das Projekt hat ein breites Informationsspektrum über Verunreinigungen, die Bestimmung natürlicher Bestandteile und die chemischen Unterschiede zwischen Produkten geliefert“, sagt Projektkoordinator Professor Amadeo Rodriguez. Lebensmittelbestandteile identifiziert Dank der hohen Selektivität und Sensibilität der HRMS-Technik können wichtige natürliche Lebensmittelbestandteile schon im Spurenbereich identifiziert und charakterisiert werden. „Die Technik kann den Unterschied zwischen Methoden der konventionellen und der biologischen Erzeugung ausmachen“, erklärt Prof. Rodriguez. „Hochentwickelte Softwarepakete auf Basis der Massenspektrometrie (MS) und der MSA eignen sich für Probengruppen je nach den landwirtschaftlichen Produktionssystemen.“ Angesichts der jüngsten Fortschritte in der Leistung von Hardware und Software war HRMS mit Elektrosprayionisation der beste Kandidat für Charakterisierungsstudien mit Massenspektrometrie. „Das MS-Profil einer Lebensmittelprobe kann als analytische Signatur des Lebensmittelprodukts dienen und somit bei der Unterscheidung verschiedener Anbaumethoden helfen, da es sowohl den Einfluss interner als auch externer Faktoren sowie die Eigenschaften des Lebensmittels berücksichtigt“, so Prof. Rodriguez. Da mit HRMS sehr viele Signale erkannt werden, können die statistischen Werkzeuge eine ausreichende Datenmenge extrahieren. Außerdem ist die MSA-gestützte MS-Charakterisierung ein vielversprechender Ansatz, da Profile von Pflanzen eine Fundgrube für natürliche Marker darstellen. Prof. Rodriguez dazu: „Wir können mit Hilfe hochentwickelter Massenspektrometrie auf Basis von HRMS in Kombination mit leistungsstarken Softwaretools wie MS und Statistik-Softwarepaketen wie MSA verschiedene Anbaumethoden unterscheiden und daraus Modelle zur Diskriminierung konstruieren sowie Ähnlichkeiten bzw. Unterschiede von Produkten definieren.“ Ein wichtiges Werkzeug ORGANIC QUAL TRACERS ist für eine produktive und nachhaltige europäische Landwirtschaft ein wichtiger Schritt nach vorne. „Labors und Biozertifizierungsstellen bekommen ein zuverlässiges Werkzeug für die Qualitätskontrolle von Lebensmitteln an die Hand. Gleichzeitig wird die gestiegene Glaubwürdigkeit von Bioprodukten unter den Verbrauchern zu einem kontinuierlichen Wachstum der europäischen Biolebensmittelbranche beitragen“, so Prof. Rodriguez abschließend. Die Ergebnisse werden den Zertifizierungsstellen und Labors der EU zugute kommen, die die Authentizität von Bioprodukten bestimmen und Lebensmittelbetrug aufdecken. Dadurch wird das Vertrauen der Verbraucher in die Authentizität von Lebensmitteln mit einem EU-Biolabel steigen und mögliche betrügerische Praktiken in der biologischen Landwirtschaft werden eingeschränkt.

Schlüsselbegriffe

ORGANIC QUAL TRACERS, Massenspektrometrie (MS), Biolebensmittel, hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS), multivariate statistische Analyse (MSA)

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