Ételcsalás: A méz tesztelése NMR-profilozással

Feladva: 2015. december 9. | Stephan Schwarzinger, Felix Brauer és Paul Rösch, Bayreuthi Egyetem Bio-Makromolekulák Kutatóközpontja, ALNuMed GmbH/Bernd Kämpf, FoodQS GmbH, Markt Erlbach | 1 megjegyzés

Méz - évezredek óta ez az egyetlen édes ízforrás, és még mindig egy teljesen természetes, egészséges étel prototípusa. Különösen a biotáplálék és az egészséges életmódú méz növekvő tendenciái miatt nőtt folyamatosan növekvő népszerűsége. Sajnos, miközben a kereslet növekszik, a kínálat rövid. Ennek okai összetettek és összefonódnak, és a méhbetegségekből, az éghajlatváltozásból, valamint az agrár-ipari termelési módszerekből erednek. Ennek eredményeként egyre több nem természetes édes sziruppal kevert mézet fedeztek fel a nemzetközi kereskedelemben. Ilyen gazdaságilag motivált hamisítás más élelmiszerekben is megfigyelhető, például gyümölcslében, olívaolajban vagy borban, és ezt a legmegbízhatóbban NMR-profilozás teszi ki. Ez a technológia az autentikus mézek több száz spektrális tulajdonságának összehasonlításán alapszik a vizsgálandó mintával…

Édes ételként az emberiség fejlődésében betöltött különleges szerepének köszönhetően a mézet ma a törvény különös védelemben részesíti 1. A méztermelés súlyos kérdései azonban kiegészítik a méz iránti kereslet növekedését. A tényezők összetett kombinációja, többek között a Varroa atka, amely más méh kórokozók átadásával stresszt jelent a méhcsaládokra, valamint a mezőgazdasági termelés intenzívebbé tétele műtrágyák, növényvédő szerek és rovarölő szerek fokozódó alkalmazásával vezetett a kolónia összeomlásának (CCD) . A CCD az elmúlt években bizonyos esetekben a csalánkiütés több mint 80% -át vesztette 2. Ezenkívül a változó éghajlat hatással van a méztermelésre, amint azt például 2014-ben megfigyelték, amikor a virágzási időszakban a hosszú esőzések a termelés teljes elvesztését eredményezték egyes európai országokban.

Gazdaságilag motivált hamisítás növekszik A termelési hiány áremelkedéshez vezet, ami viszont egyre több hamisított mézet eredményez a piacon. A méz adott esetben az autentikus terméket különféle cukorszirupokkal hígítják, amelyeket ipari méretekben állítanak elő például kukoricából, rizsből vagy búzából a méz árának töredékéért. A vegyes termékek vagy a pollent eltávolító termékek szigorúan tilosak az európai piacon, de másutt elfogadják, és így részt vesznek a globális kereskedelemben. A gazdaságilag motivált hamisítás nem csak magában foglalja a méz és az olcsó szirupok keverését, hanem kiterjed egy adott méz földrajzi eredetének leplezésére is, amely egyfajta csalás, amelyet „mézes mosodának” neveznek. A mézes mosoda nemrégiben nyilvánosságra került az USA-ban, a „Honeygate” botrányban, ahol a Kínából származó mézet tévesen jelentették be nagy mennyiségben, hogy elhomályosítsák származási országát. Az elveszett jövedéki adók a hírek szerint akár 180 millió USD-t is elérhetnek 3. A termék földrajzi eredetének további elhomályosítása érdekében - amelyet általában a pollenspektrum elemzésével tesztelnek - a pollent ma már egyre inkább kiszűrik a mézből, amelyet viszont egyszerű ellenőrizni.

A méz hamisítása növényi eredetű cukorszirupokkal éppen ellenkezőleg, analitikai szempontból nagyon megköveteli a bizonyítást. Lényegében a főleg a két monoszacharid glükózból és fruktózból álló méz hamis van fő alkotóelemeivel. Az úgynevezett C4-növényekből származó szirupok, mint például a kukorica vagy a nád, a szén, 12 C és 13 C stabil izotópjainak eltérő arányát mutatják, ami stabil izotóp arányú tömegspektrometriával (IRMS) bizonyítható, ez a módszer rutinszerűen alkalmazott mézelemzésben 4. A búza, a rizs és más C3-növényekből származó szirupok hozzáadása azonban nem azonos módszerrel detektálható. A méz hitelességének biztosítása érdekében manapság általában több analitikai módszer kombinációját alkalmazzák, amely magában foglalja az IRMS-t, a nem mézes oligoszacharidok detektálását, az ipari szirupgyártásban használt enzimeket, valamint az idegen szirupok kis molekulájú markereit. Ezenkívül dedikált anyagokat lehet használni a hitelesség teszteléséhez, amelyhez különféle analitikai technikák szükségesek. Mindez sok időt vesz igénybe és költséges; az összetettebb kérdésekre, például az élelmiszer eredetére vonatkozó kérdésekre azonban egyáltalán nem lehet választ adni, ha csak korlátozott mennyiségű anyagot.

Az NMR-ujjlenyomatok egyetlen méréssel bizonyítják a minőséget, a hitelességet és a hamisítást

Ennek megfelelően egy anyagcseretermék-tartomány koncentrációjának szisztematikus különbségei mintává aggregálhatók, amely a földrajzi eredet vagy a jogellenes hamisítások hiányának markerként használható. Így egy ismeretlen minta NMR-spektrumát összehasonlíthatjuk a hiteles referenciaminták spektrumaival automatikus módszerekkel. Ezekkel a matematikai eljárásokkal azután új és ismeretlen mintákat lehet osztályozni a referencia-adatbázissal összehasonlítva. Az eljárást a FoodScreener TM (Bruker BioSpin, Rheinstetten, Németország) már rendszeresen alkalmazza gyümölcsléhez (SGF-Profiling TM) és borhoz (Wine-Profiling TM), ahol jelentős mennyiségű, a szabályozó szervek által megkövetelt minőségi paramétert kapnak. 5. . Ezenkívül számos új paraméter, például a változatosság, az eredet, az évjárat, a lebomlás és a feldolgozás, teljes automatizálással rögzíthető mindössze 15 perces mérési idő alatt. A méz esetében is az NMR spektroszkópia sokoldalú többparaméteres szűrőeszközt kínál a minőség, a hitelesség és a hamisítás tesztelésére, minimális időfeszítéssel és költséggel.

A siker kulcsa - a referencia adatbázis

Az ilyen elemzés előfeltétele egy kellően nagy referenciaspektrum-adatbázis létrehozása bizonyítottan hiteles anyagból. A mézelemzésre szakosodott analitikai laboratóriumok és az NMR-alapú műszergyártó és megoldást nyújtó Bruker BioSpin konzorcium közösen fejlesztette ezt az adatbázist az új Honey-Profiling TM részeként, amely a jól bevált FoodScreener TM alapján működik. felület. A hagyományos elemzéseket használták az adatbázis-bejegyzések megfelelőségének támogatására. Ennélfogva a módszerek között szerepelt a mellisopalynology (pollenanalízis) a botanikai változatosság és földrajzi eredet, a klasszikus minőségi paraméterek, mint például a glükóz, fruktóz, HMF, nedvesség, pH, vezetőképesség, enzimaktivitás, szerves savak, etanol, valamint a kimutatás klasszikus módszereinek igazolására. hamisítás, mint fent. Minden hiteles mintához összesen 18 különböző paramétert határoztak meg.

Központi adatbázis és ISO 17025 akkreditáció

Nyomógombos működés: A pontos eredmények érdekében elengedhetetlen az automatizálás

A harmadik féltől származó laboratóriumok által létrehozott NMR-spektrumok összehasonlításához a spektrumok reprodukálhatósága és a könnyű kezelhetőség rendkívül fontos. A mézet feloldjuk, és a mintákat összekeverjük Bruker BioSpin borprofil pufferrel, és a pH-t pontosan beállítjuk egy automatizált Bruker pH-titráló egység alkalmazásával. Az NMR-spektrumokat a Bruker BioSpin szabványosított FoodScreener TM platformjával nyerjük, 400 MHz-en. A rendszert nyomógombos üzemmódban működtetik, és automatikusan megteszi az összes szükséges lépést a reprodukálható, kiváló minőségű spektrumok megszerzéséhez, beleértve a hangolást, az illesztést, a hőmérsékleti egyensúlyt, az impulzusszélesség-kalibrációt, valamint a spektrális feldolgozást. Így megszűnnek a kezelőspecifikus hatások. A rendszer egy LIMS rendszer teljes ellenőrzése alatt áll, amely ellenőrzi az NMR spektrométer működését és kommunikál a Bruker BioSpin szerverével, ahol az automatizált spektrális feldolgozást, az adatok kiértékelését és a jelentések előállítását végzik.

A gyakorlati alkalmazás igazolja: A méz fajtájára, földrajzi eredetére és hamisítására jellemző NMR-ujjlenyomatok

Döntő fontosságú, hogy a mézet egyszerre több szempont alapján ítéljük meg, amelyet a Honey-Profiling TM egyetlen méréssel és az élelmiszer-szakember által értelmezhető, automatikusan létrehozott jelentésben nyújt. Ezt három példában kell bemutatni.

Először bemutatjuk a Honey-Profiling TM erejét egy adott származási ország ellenőrzésében. Ennek egyre nagyobb jelentősége van, mivel a származási országot egyre inkább használják a marketingben, és a mézeskorsó címkéjén feltüntetik. Sok országban - ha a címkén szerepel - a méznek kizárólag ebből a megnevezett országból kell származnia, ami gyakran magasabb árat indokol. Például ha nem EU-mézet használnak keverékként, akkor ezt a mézet nem lehet EU-országokból származónak címkézni. 1.ábra (00. oldal) a mézre vonatkozó jelentésrészletet ábrázolja, ahol a szállító Bulgáriát állította származási országként. A Honey-Profiling TM lépésről lépésre halad, először tesztelve a származási régiót (itt Európa). Másodszor, a méz NMR-profilját összehasonlítják az igényelt származási ország hiteles mintáival. Jól látható a jelentés jelzőlámpa-összefoglalásában (1A. Ábra) szerint az igényelt származási ország nem egyezik a referencia-adatbázissal. Bár a származási régió, Európa megerősíthető (1B. Ábra), a származási ország nem Bulgária (1C. Ábra). A tapasztalatok azt mutatják, hogy a hamisan deklarált származást gyakran további manipulációk kísérik, amelyek nem könnyen észlelhetők.

A Honey-Profiling TM lehetővé teszi a fajta tesztelését is pollenelemzés nélkül. Például a mézharmat címkével ellátott virágméz könnyen felismerhető (2. ábra, 00. oldal). Nem csak a statisztikai osztályozás azonosítja azonnal a csalást (2B. Ábra), A Honey-Profiling TM számos kvantitatív paramétert is nyújt, megerősítve az átfogó elemzést. Különösen hasznosnak bizonyult a vizsgált paraméter eloszlásának összehasonlítása a referencia-adatbázissal. Jól látható, hogy a glükóz koncentrációja, valamint a glükóz és a fruktóz összege túl magas az összes többi mézharmatos mézhez képest, míg a turanóz koncentrációja túl alacsony a mézes méz referencia eloszlásához képest (2C. Ábra). Jelenleg a Honey-Profiling TM osztályozhatja a mézharmatot és a többvirágú mézet, valamint az egyvirágú fajtákat, például a Manuka-t. Ez utóbbi esetében, amely antibakteriális aktivitása miatt magas árakat ért el a piacon, meghatároznak specifikus marker vegyületeket, amelyek korrelálnak e méz értékével (MGO, DHA, feniltejsav), lehetővé téve ennek a drága méznek gyors elemzését.

A hamisítás vizsgálata ezen információk nélkül is elvégezhető, amint az a 3. ábra. A vizsgált többvirágú mézet további információk nélkül bocsátották rendelkezésre annak lehetséges eredetéről. A Honey-Profiling TM jelentés jelzőlámpás összefoglalása azonban azonnal jelzi a szirup lehetséges hozzáadását. A hiteles és bizonyítottan hamisított mézekben található nagyszámú NMR jel arányának szisztematikus összehasonlításával olyan indexkészletet vezettek le, amely a hamisítást jelzi. Ha megsértik, a jelentésben erre vonatkozó megjegyzést tesznek. Abban az esetben, ha az egyváltozós elemzés során a mintában további jeleket észlelnek, amelyek az összes hiteles mézben (vagy fordítva) hiányoznak, a spektrum megfelelő régióját jelentik (3B. Ábra). A szirup hozzáadásának legtöbb esetben egyértelmű jelzések találhatók a spektrumokban, például magas koncentrációjú oligoszacharidok vagy maltóz vagy maltotrióz (3C. Ábra). Megjegyzendő, hogy a 3C. Ábra rizsszirup hozzáadásából származik, amelyet szén IRMS nem képes kimutatni.

Összefoglalva: nagymértékben automatizált NMR módszerrel, gondosan összeállított hiteles és ismert hamisított minták központi adatbázisával kombinálva ISO 17025 akkreditált, nem célzott módszerekkel lehetséges kvantitatív molekuláris ujjlenyomatok létrehozása a különböző fajtákból és különböző fajtákból származó természetes mézekre eredet. Fontos előnye ennek a megközelítésnek, hogy még ismeretlen hamisítások is kimutathatók nem célzott egy- vagy többváltozós tesztekkel. Ezen túlmenően, mivel az NMR kvantitatív az összes küszöbintenzitás feletti detektált jel esetében, lehetővé teszi a célzott megközelítést egyidejűleg számos paraméterrel. Mivel az NMR a méz minőségi és eredetiségvizsgálatában hagyományosan alkalmazott számos módszer analitikai kimutatásait tartalmazza, hozzájárulhat az idő és költségek megtakarításához, valamint a hitelességről és a hamisításról eddig nem elérhető információk előállításához.

A szerzők köszönetet mondanak Dr. Manfred Spraulnak és Dr. Birk Schütznek (Bruker BioSpin), valamint Gudrun Beckh asszonynak és Dr. Arne Dübecke-nek (QSI, Bréma) a sok éleslátó beszélgetésért és Britta Zimmermann-nak (ALNuMed) a szakértői technikai segítségért.

Hivatkozások

A Tanács 2001. december 20-i 2001/110/EK irányelve

http://en.wikipedia.org/wiki/Varroa_destructor. Genersch, E. és mtsai. (2010) A német méhfigyelő projekt: hosszú távú tanulmány a mézelő méhcsaládok időszakosan magas téli veszteségeinek megértésére, Apidologie 41, 332–352. Sgolastra, F. és mtsai. (2012) A kukoricamag-csávázás neonikotinoidporának hatása a mézelő méhekre. Bika. rovarok. 65, 273–280

Elflein, L., Raezke, K.-P. (2008) A méz hamisításának jobb kimutatása a fehérje és a cukor vegyületek 13C/12C stabil szén-izotóp arányának különbségének mérésével elemelemző - izotóp arányú tömegspektrometriával és folyadékkromatográfiával - izotóp arányú tömegspektrometriával (δ13C-EA/LC- IRMS), Apidologie, 39, 574–587

Spraul, M. és mtsai. (2009) NMR-alapú többparaméteres gyümölcslevek minőség-ellenőrzése: SGF profilozás, Nutrients 1, 148–155. Godelmann, R. és mtsai. (2013) Célzott és nem célzott borelemzés (1) h NMR spektroszkópiával kombinálva többváltozós statisztikai elemzéssel. Fontos paraméterek megkülönböztetése: szőlőfajta, földrajzi származás, szüret év, J. Agric. Food Chem. 61, 5610-5619

A szerzőkről

Stephan Schwarzinger technikai kémiát és üzleti adminisztrációt tanult a linzi egyetemen, 1999-ben doktori fokozatot szerzett ott. Ezt egy posztdoktori munka követte a Scripps Kutatóintézetben, La Jolla, Kalifornia, mielőtt csatlakozott a Biopolimerek Tanszékéhez. a Bayreuthi Egyetem 2000-ben, ahol habilitációját 2006-ban fejezte be biofizikai kémia területén. 2008-ban a Bayreuthi Egyetem Biokémiai Tanszékének ideiglenes vezetője volt. 2010 óta a BIOmac kutatóközpont tagja, 2013 óta adjunktus. Az ALNuMed GmbH vezérigazgatója is. Kutatási területei a rugalmas fehérjék jellemzésére szolgáló NMR-módszerek, az NMR-alapú élelmiszer-analitikák és a kombinált elemzési módszerek alkalmazása.

Bernd Kämpf élelmiszerkémiát tanult az FH Isny-nél. 1999 óta a Breitsamer és az Ulrich laboratóriumi és minőségbiztosítási vezetője. 2014-ben kinevezték a FoodQS ügyvezető igazgatójává. Érdeklődési területe a mézelemzés, különös tekintettel a maradékelemzésre.

Felix Brauer befejezte biokémiai diplomáját, valamint biokémiai és molekuláris biokémiai mesterképzését a Bayreuthi Egyetemen. 2013 óta az ALNuMed GmbH kutatási asszisztenseként és az RC BIOmac doktoraként dolgozik. Kutatási területei az NMR-alapú élelmiszer-analitikák, valamint a metabonómiában és a spektroszkópos profilalkotásban alkalmazott módszerek integrálása.

Rösch Pál fizikát tanult a karlsruhei és a heidelbergi egyetemen, mielőtt doktorált volna a heidelbergi Max Planck Orvosi Kutató Intézetben. Ezt követte az USA-ban a Pennsylvaniai Egyetem Orvostudományi Karának posztdoktora, valamint a heidelbergi Max Planck Orvosi Kutató Intézet kutatási asszisztensének posztja. 1989-ben a heidelbergi egyetemen fejezte be biofizikai habilitációját. 1990 óta a Biopolimerek Tanszékének vezetője, 2007-től a Bayreuthi Egyetem Bio-Makromolekulák Kutatóközpontjának (RC BIOmac) ügyvezető igazgatója. Fő kutatási területei az NMR-alapú biomedicina szerkezeti kutatások, különös tekintettel a következőkre: az élelmiszer-allergiák molekuláris alapjain, valamint a baktériumok transzkripciójával, mint új antibiotikumok céljával kapcsolatos kutatások.