{"id":238600,"date":"2020-08-20T11:00:17","date_gmt":"2020-08-20T09:00:17","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=238600"},"modified":"2020-08-20T11:00:17","modified_gmt":"2020-08-20T09:00:17","slug":"gleichzeitige-analyse-von-1400-schadstoffen-pusht-lebensmitteln-analytik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/gleichzeitige-analyse-von-1400-schadstoffen-pusht-lebensmitteln-analytik\/","title":{"rendered":"Bestimmung von Schadstoffen in Lebensmitteln – Forscher pushen Analytik"},"content":{"rendered":"\n

Die Bestimmung von Schadstoffen in Lebensmitteln l\u00e4uft oft \u00fcber Erfahrungswerte – aus Kostengr\u00fcnden. Man untersucht auf den einen oder anderen Schadstoff, von dem man wei\u00df, dass er darin enthalten sein k\u00f6nnte. Nicht zuletzt durch den Klimawandel kommt es aber immer \u00f6fter zu \u00dcberraschungen, wei\u00df Univ.-Prof. Dr. Rudolf Krska<\/a>, Leiter des Instituts f\u00fcr Bioanalytik und Agro-Metabolomics<\/em> <\/a>am Department f\u00fcr Agrarbiotechnologie<\/a><\/em> der Universit\u00e4t f\u00fcr Bodenkultur<\/em> (<\/a>BOKU) Wien. Seine Forschungsgruppe forscht seit f\u00fcnfzehn Jahren an der Verbesserung der g\u00e4ngigen Messmethode und entwickelte eine weltweit einzigartige Analysemethode, welche die gleichzeitige Bestimmung unterschiedlicher Substanzklassen erm\u00f6glicht. Das System bestimmt 1400 Schadstoffe in 42 Minuten und kann so das Gesamtbelastungsmuster in Lebens- und Futtermitteln besser abbilden. Professor Krska im Interview mit Innovation Origins:<\/p>\n\n\n\n

Wie k\u00f6nnen Schadstoffe in Lebensmittel gelangen?<\/h3>\n\n\n\n

Wir unterscheiden in Dinge, die passieren, bevor die Produkte auf den Markt kommen und Dinge, die nachher passieren. Pre-market haben wir es mit Lebensmittelzusatzstoffen zu tun und post-market mit prozessindizierten Chemikalien, das sind zum Beispiel Chlorpropanole, die bei bestimmten Verpackungsmitteln aus Papier und Karton als Reaktion auf eine Ausr\u00fcstung aus Epichlorhydrin-Harzen entstehen kann.<\/p>\n\n\n\n

Unsere Expertise liegt allerdings im Bereich der Agrochemikalien. Wir besch\u00e4ftigen uns vor allem mit Pestiziden, Tierarzneistoffen und nat\u00fcrlichen Toxinen (Biotoxine). Nat\u00fcrliche Toxine k\u00f6nnen von Pflanzen, Pilzen (Mykotoxine), Algen (Phytotoxinen), Bakterien et cetera gebildet werden. Nicht vergessen darf man auch den Bereich der Lebensmittelverf\u00e4lschung. Ein Beispiel daf\u00fcr ist der chinesische Milchskandal 2008, in dem Melamin in Milchpulver gegeben wurde, um einen hohen Proteingehalt vorzut\u00e4uschen. <\/p>\n\n\n\n

Welche Chemikalien werden in der Methode adressiert?<\/h3>\n\n\n\n

Wir haben uns auf die zwei Bereiche konzentriert, welche die meisten Substanzen beherbergen: die Agrochemikalien, bei denen es allein 500 in der EU zugelassene Pestizide gibt, sowie Tierarzneistoffe und die Vielfalt von fungalen Toxinen (Mykotoxine) und Pflanzentoxinen. Man kann mit einer Methode nicht s\u00e4mtliche Schadstoffe abbilden, weil sie unterschiedliche chemische Eigenschaften haben. Aber man kann bestimmte Gruppen zusammenfassen und diese in einem Verfahren kombinieren – und das war unser Ansatz. Wir haben erforscht, was wir technisch gleichzeitig erfassen k\u00f6nnen und das sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht. Unsere Auswahl an Chemikalien, Toxinen und Pestiziden deckt sich mit dem, was die Europ\u00e4ische Union<\/em> als die gr\u00f6\u00dften Lebensmittelrisiken<\/em> erfasst hat: Pestizide finden sich auf Platz zwei der Liste und Toxine auf Platz drei.<\/p>\n\n\n\n

Wie kommt die Analysemethode zur Anwendung?<\/h3>\n\n\n\n

Indem wir die Analytik vorantreiben und sagen, was m\u00f6glich ist, agieren wir pr\u00e4-kompetitiv. Solche Methoden werden oft auf europ\u00e4ischer Ebene \u00fcbernommen oder auch validiert. Aber sehr viele Firmen kommen auch zu uns und wollen wissen, welche potenziellen Schadstoffe prinzipiell in ihren Produkten enthalten sind. Bei regul\u00e4ren Analysen scheuen Unternehmen oft Kosten und fokussieren auf die Analyse von regulierten beziehungsweise am h\u00e4ufigsten vorkommenden  Schadstoffe in Lebensmitteln \u2013 aber nicht auf die Gesamtheit. Vor kurzem hat uns zum Beispiel ein s\u00fcdafrikanischer Veterin\u00e4rmediziner gekeimte Gerste, ein Tierfuttermittel, zur Analyse gegeben. Das Problem: Eine Kuh litt an einer neurologischen Krankheit. Wir waren \u00fcberrascht, dass wir Patulin<\/em> darin fanden, weil es normalerweise nur in Fruchts\u00e4ften vorkommt. Wie wir jetzt wissen, kann es auch in gekeimter Gerste vorkommen \u2013 als Folge von Infektionen mit Aspergillen. Patulin<\/em> ist ein Neurotoxin. Deshalb sollte man es in k\u00fcnftig in bestimmten klimatischen Regionen auch bei Analysen von Futtermitteln einschlie\u00dfen. Genau das ist die St\u00e4rke unserer Methode. Sie erfasst ein enorm gro\u00dfes Spektrum von Metaboliten, Schadstoffen und Chemikalien und kann so zur L\u00f6sung von Problemen in der Landwirtschaft beitragen.<\/p>\n\n\n\n

Wie kann die Methode Schadstoffe in Lebensmitteln messen?<\/h3>\n\n\n\n

Unsere Methode entspricht grunds\u00e4tzlich dem was gro\u00dfe und moderne Labors machen. Wir verfolgen den Ansatz der Tandem-Massenspektrometrie, bei der Massenanalysatoren hintereinander geschalten sind, um mittels elektromagnetischer Felder, die (ionisierten) Substanzen nach Masse-Ladungs-Verh\u00e4ltnis zu trennen und in der Folge zu detektieren beziehungsweise zu quantifizieren. Wir forschen seit mittlerweile 15 Jahren stetig an der Verbesserung unserer sogenannten Multi-Klassen-Methode, die bereits in renommierten internationalen Zeitschriften publiziert wurde. Beginnend mit ein paar Analyten haben wir uns hinaufgearbeitet und mussten dabei viele H\u00fcrden \u00fcberwinden. Grundlegend war es unter anderem, die Kalibration mit Reinsubstanzen zu schaffen. Wir brauchen f\u00fcr jede zu analysierende Substanz auch eine Referenzsubstanz, um die Konzentration zu bestimmen. Das ist wie bei einer Waage, bei der Gewichte f\u00fcr die Kalibration erforderlich sind. Bei uns sind es Kalibrationsl\u00f6sungen, die auch von uns selbst synthetisierte Substanzen enthalten \u2013 und die wir zum Teil \u00fcber ein weltweites Netz bezogen haben.<\/p>\n\n\n\n

Sie haben sich besonders intensiv mit der Minimierung von Matrixeffekten besch\u00e4ftigt?<\/h3>\n\n\n\n

Bei den Analysen gibt es leider enorme Auswirkungen in Bezug auf Matrixeffekte. Die zu bestimmenden Substanzen werden vor der Analyse ionisiert  Es entstehen also geladene Molek\u00fcle \u2013 sogenannte Ionen, die allerdings mit einigen Hauptbestandteilen der Lebensmittelprobe, wie etwa Fette oder Proteine, wechselwirken k\u00f6nnen.  Dadurch wird das Signal f\u00fcr die Substanz, die ich bestimmen m\u00f6chte reduziert und es kommt zu Unterbefunden. Es gibt verschiedene Herangehensweisen, um diese Matrixeffekte zu minimieren. Dazu geh\u00f6ren geeignete Verfahren zur Extraktion und leistungsf\u00e4hige Interfaces zwischen der Fl\u00fcssigkeitschromatografie und der Massenspektrometrie.  Eine Ma\u00dfnahme ist auch die Optimierung von elektronischen Parametern. Aber letztendlich kommen wir bei dieser Methode an die Grenzen dessen, was innerhalb der gegebenen Analysezeit machbar ist. Jede Substanz braucht eine bestimmte Zeit f\u00fcr die Aufnahme der Datenpunkte. Wir sprechen von einem Peak. Das ist ein Ausschlag, den ich sehe und den ich quantifizieren kann. Dieser Peak ist in der Regel  15 – 18 Sekunden breit. Wenn ich 1400 Substanzen mit 42 Minuten multipliziere, dann geht sich das zeitlich nicht mehr aus.<\/p>\n\n\n\n

Wie haben  Sie das Problem gel\u00f6st?<\/h3>\n\n\n\n

Wir haben nicht \u00fcber die gesamte Messzeit alle Schadstoffe gemessen, sondern Zeitfenster definiert, in denen jeweils nur nach einer Teilmenge der potenziell vorkommenden Substanzen gescreent wird. Zudem teilen wir den gesamten 42 min\u00fctigen Messvorgang quasi in zwei Halbzeiten ein: In der ersten Halbzeit von 21 Minuten messen wir nur die positiv geladenen Stoffe und in der zweiten Halbzeit die negativen Ionen. Wir haben zudem eine neue Strategie entwickelt, um die Aufnahme dieser Datenpunkte zu optimieren. Damit erzielen wir eine ausreichende Anzahl von Datenpunkten, um die Substanz erfassen zu k\u00f6nnen. Gleichzeitig k\u00f6nnen wir die Analyse mit hoher Geschwindigkeit durchf\u00fchren. Die M\u00f6glichkeit der Reduktion der  Datenpunkte ist jedoch recht limitiert, weil sich dabei das Signal- oder Rausch-Verh\u00e4ltnis verringert und dadurch die Pr\u00e4zision der Messergebnisse verschlechtert. Wir sind die einzige Gruppe weltweit, die es geschafft hat, die Zahl der m\u00f6glich vorkommenden fungalen und pflanzlichen Metaboliten inklusive aller Mykotoxine und relevanter Agrochemikalien weit \u00fcber die 1000er-Marke zu pushen und gleichzeitig, durch die genannten Optimierungsparameter, eine hohe Pr\u00e4zision und Genauigkeit der Analysenresultate zu erreichen. Eine der ersten Anwendungen erfolgte in einer WHO-Studie, die in der Zeitschrift Lancet Planetary Health<\/em> publiziert wurde.<\/p>\n\n\n\n

Auch der Klimawandel beeinflusst die Art von Schadstoffen in Lebensmitteln?<\/h3>\n\n\n\n

Fr\u00fcher hat man gesagt, das wichtigste Toxin in Mitteleuropa ist Deoxynivalenol<\/em> und  in Afrika ist es Aflatoxin B1<\/em>. Aber jetzt haben wir pl\u00f6tzlich Aflatoxine<\/em> in Serbien. Augen\u00f6ffner war der Maisskandal 2013, bei dem mit  Aflatoxinen kontaminierter Mais nach Deutschland importiert wurde und zudem serbische Kuhmilch weit \u00fcber den gesetzlichen Grenzwert mit Aflatoxin-Metaboliten  kontaminiert war. Zwei Jahre sp\u00e4ter, erlebte dasselbe Gebiet \u00dcberschwemmungen und kaltes Wetter und es war  Aflatoxin<\/em> kaum mehr messbar, aber daf\u00fcr andere Toxine. <\/p>\n\n\n\n

Danke f\u00fcr das Gespr\u00e4ch.<\/h3>\n\n\n\n

Die neue Methode wurde im Rahmen der Dissertation von Doktorand David Steiner <\/a>entwickelt. Die Betreuer, FFoQSI<\/a>-Area Leiter und BOKU-Professor Rudolf Krska sowie Dr. Michael Sulyok<\/a> haben bereits zahlreiche wissenschaftliche Artikel zu diesem Thema publiziert. Diese z\u00e4hlen zu den meist zitierten Arbeiten in diesem Bereich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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