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Isotopenanalyse

Die komponentenspezifische Isotopenanalyse in der Whisky-Analytik

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In der Isotopenverhältnismassenspektrometrie werden keine absoluten Gehalte der einzelnen Isotope angegeben sondern die Verhältnisse von schwerem zu leichtem Isotop Rs in einer Probe oder Verbindung (z.B. 13C/12C für Kohlenstoff). Um diese Verhältnisse international vergleichbar zu machen, wird dieses Verhältnis auf das Verhältnis einer internationalen Referenz Rref bezogen (s. Formel in der Bildergalerie).

Im Fall des Kohlenstoffs ist das Referenzmaterial Vienna PeeDee Belemnite (VPDB), welches sich auf ein Fossil aus der Kreidezeit zurückführen lässt.

Bildergalerie

Wie aus Abbildung 1 ersichtlich ist, können anhand der unterschiedlichen Isotopensignaturen des Kohlenstoffs z.B. C3-Pflanzen, die in moderaten Klimaten, wie den unseren beheimatet sind, von C4-Pfanzen unterschieden werden, die in wärmeren Regionen wachsen.

Dieser Unterschied kann z.B. zur Untersuchung der Authentizität alkoholischer Getränke herangezogen werden. Dazu kann das entsprechende Getränk sogar ohne eine vorherige chromatographische Trennung mittels Fließinjektionsanalyse (FIA-IRMS) direkt untersucht werden. Bei den in Abbildung 2 gezeigten Whisky-Proben kann man zwischen Bourbon, Malt und Blended Whiskys unterscheiden. Die Bourbon-Whisky-Proben, auf der Basis von Mais, zeigen dabei typische C4-Pflanzen-Werte zwischen -14,67 und -13,99‰. Die Single Malt Whisky-Proben auf der Basis von C3-Pfanzen besitzen Werte zwischen -28,20 und -26,20‰. Die Blended Whisky-Proben liegen zwischen denen der Single Malt und Bourbon Whiskys [5].

Da auch unterschiedliche Synthesewege zu unterschiedlich großen Isotopenfraktionierungen führen können, kann zudem in manchen Fällen zwischen synthetischen und natürlichen Produkten unterschieden werden. In Abbildung 3 wird z.B. gezeigt, dass es aufgrund der Kohlenstoffisotopenverhältnisse möglich ist, synthetisches von natürlichem Koffein zu unterscheiden. Natürliches Koffein fällt dabei in den Bereich der C3-Pflanzen, während synthetisches Koffein ein kleineres 13C zu 12C-Verhältnis aufweist [6].

Im Bereich der Lebensmittelanalytik gibt es weitere Anwendungen der LC-IRMS bei der Authentizitätskontrolle von Honig [7, 8] und Wein [9, 10].

Fazit

Es gibt noch nicht viele Anwendungen der LC-IRMS innerhalb der Lebensmittelchemie, dennoch besitzt die Methode großes Potenzial für die Authentizitätskontrolle. Besonders in Verbindung mit der HT-HPLC kann sich die Methode zu einem wertvollen Werkzeug im Bereich des Verbraucherschutzes auch über den Lebensmittelbereich hinaus entwickeln.

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