Originitätsbestimmungen durch SNIF-NMR
In unserer heutigen globalisierten Gesellschaft spielt Nahrungsmittelreinheit eine immer größere Rolle, da es zu immer mehr Fälschungen und Verfälschungen hochwertiger Nahrungsmittel kommt. Natürliche Bestandteile von Nahrungsmitteln wie zum Beispiel Zucker, Vanillin oder Terpene können auf Herkunft, Reinheit und Originität hin überprüft werden. Durch den Einsatz spezieller NMR-Techniken wie SNIF-NMR (site-specific natural isotope fractionation nuclear magnetic resonance) kann von praktisch allen Naturstoffen anhand der Isotopenverhältnisse des Wasserstoffs der Werdegang der Substanz erhellt werden.
SNIF-NMR-Spektroskopie wurde in den späten 1980er Jahren von G.J. Martin in die Lebensmittelnalytik eingeführt. Zu Beginn der 90er Jahre erhielt die SNIF-NMR-Spektroskopie die EU-Zulassung als Untersuchungsmethode zur Originitätsbestimmung von Lebensmitteln.
SNIF-NMR-Spektroskopie basiert auf dem Prinzip, dass Pflanzen natürliches Deuterium nicht zufällig in Glukose einbauen, sondern die Protonen eines pflanzlichen Moleküls in einem bestimmten Verhältnis mit Deuterium ersetzen, welches für jede Pflanzenart unterschiedlich ist.
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| Abb. 1: Ungleichmäßige Deuteriumverteilung durch Erdrotation |
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SNIF-NMR wurde anfangs zur präzisen Bestimmung von Herkunft, Reinheit und Originität von Wein verwendet. Da die natürlich vorkommende Deuteriumkonzentration aufgrund der Zentrifugalwirkung der Erde abhängig vom Breitengrad ist, kann durch das Gesamtverhältnis von Deuterium zu Wasserstoff der Breitengrad des Herkunftsorts des Weins bestimmt werden.
Die zweite Untersuchung bezieht nur das Verhältnis der Deuteriumskonzentrationen am C1- und C2-Atom von Ethanol ein, woraus im günstigsten Fall die Rebensorte bestimmt werden kann. Dies ist jedoch zumeist nicht notwendig, da nur bestimmt werden soll, ob dem Wein vor der Vergärung nachgezuckert wurde. Diese Nachzuckerung ist an einer signifikanten Verschiebung des Deuteriumsverhältnisses nachweisbar.
Ausgehend von der Weinanalytik wurden später weitere pflanzliche Produkte mit Hilfe der SNIF-NMR-Spektroskopie untersucht. Als Beispiel wird hier eine von INFAI durchgeführte Analyse verschiedener Honigsorten beschrieben. Im Unterschied zu Wein gibt es bei Honig verschiedene Ursprungspflanzen. Diese führen zu unterschiedlicher Färbung des Honigs. Die Herkunftspflanze einer speziellen Honigsorte kann auch durch SNIF-NMR bestimmt werden, indem das spezifische Verhältnis von Deuterium-Protonen zu Glukosemolekülen ermittelt wird.
Die Analyse anhand der Glukosespektren ist jedoch durch die stark überlappenden Signalgruppen nicht bei Standarduntersuchungen möglich, wodurch ein großer Arbeitsaufwand unumgänglich ist. Als Alternative hierzu wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Untersuchung auf die Standardverfahren der Weinanalyse zurückführt. Hierzu wird zuerst der Honig mit Hefe versetzt. Der Honig wird hierdurch fermentiert. Nach der Vergärung wird das gewonnene Ethanol analysiert.
INFAI war schon beim Zulassungsverfahren der SNIF-NMR-Spektroskopie als Werkzeug zur Lebensmittelkontrolle im Bereich der Europäischen Union als Projektpartner beteiligt und ist somit einer der erfahrensten Anbieter auf dem Gebiet der SNIF-NMR.