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HPLC-Trennsäulen

Farbstoffe mit monolithischen Silicatrennsäulen nachweisen

| Autor/ Redakteur: Stephan Altmaier* / Dr. Ilka Ottleben

Anders als partikelgepackte Säulen eignen sich monolithische HPLC-Trennsäulen aus einem einzelnen, porösen Stab aus Silica sehr gut für die Analyse matrixhaltiger Proben. Der Anwender profitiert dabei zusätzlich von einer stark vereinfachten Probenvorbereitung.

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Abb. 1: Rasterelektroenmikroskopische Aufnahme der Struktur von Chromolith. Gut sichtbar sind in grau das mesoporöse Silicaskelett und makroporöse Transportporen.
Abb. 1: Rasterelektroenmikroskopische Aufnahme der Struktur von Chromolith. Gut sichtbar sind in grau das mesoporöse Silicaskelett und makroporöse Transportporen.
(Bild: Merck)

Schon im 19. Jahrhundert wurden Chemikalien zur Färbung von Lebensmitteln wie Käse oder Wein verwendet, hierbei handelte es sich fast durchweg um gesundheitlich bedenkliche Substanzen wie Bleioxid, Kupfersalze, Quecksilbersulfid oder Fuchsin. Die Entdeckung synthetischer Farbstoffe zu Ende des Jahrhunderts erlaubte schließlich Färbungen, die brillanter waren als die mit natürlichen Substanzen anorganischen oder organischen Ursprungs, dennoch waren viele dieser Verbindungen, darunter die Gruppe der Azofarbstoffe, beispielsweise nicht weniger giftig als die bald verbotenen Schwermetallsalze.

Mittlerweile wurden eine Vielzahl dieser alten, synthetischen Farbstoffe aus dem Verkehr gezogen, und heute sind in der EU noch etwa 45 Substanzen für die Färbung von Lebensmitteln zugelassen. Bei sechs dieser Verbindungen handelt es sich um Metalle oder Metallsalze wie Eisenoxid, Gold oder Calciumcarbonat, und 23 sind natürlichen Ursprungs (z.B. Anthocyane aus Brombeeren, Carotinoide aus Tomaten, Betanin aus Rüben) oder basieren auf natürlichen Verbindungen (z.B. Chlorophyllin aus Algen; Karamell). Alle übrigen Substanzen sind synthetisch und gehören in der Hauptsache zur Gruppe der Azofarbstoffe (s. Tab. 1). Praktisch jeder künstlich erzielte Farbton lässt sich heutzutage durch den Einsatz natürlicher Verbindungen erreichen, dennoch werden industriell erzeugte Farbstoffe immer noch in vielen Lebensmitteln eingesetzt, sei es aus wirtschaftlichen Gründen, sei es wegen ihrer häufig brillanteren Farben, die die Attraktivität vor allem von Süßigkeiten oder Getränken erhöhen. Da eine Großzahl von Farbstoffen [Tartrazin (E102), Chinolingelb (E104), Gelborange S (E110), Azorubin (E122), Cochenillerot (E124), Allurarot AC (E129), s. Tab. 2, online] im Verdacht stehen, z.B. die Hyperaktivität von Kindern negativ zu beeinflussen oder Allergien auszulösen, müssen in der EU mittlerweile alle betroffenen Lebensmittel entsprechend gekennzeichnet sein (Kennzeichnung lt. Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates über Lebensmittelzusatzstoffe: „Kann Aktivität und Aufmerksamkeit bei Kindern beeinträchtigen.“).

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Die „Suche“ nach Proben

Die gute Nachricht, zumindest für Deutschland, ist, dass die Verwendung künstlicher Farbstoffe aufgrund kritischer Konsumenten stark rückläufig ist. Bei einem Streifzug durch deutsche Supermärkte kann man leicht selbst feststellen, dass sich die Suche nach entsprechenden Proben schwierig gestaltet und eigentlich nur noch bei wenigen Süßigkeiten oder alkoholischen Mischgetränken von Erfolg gekrönt ist. Viele der analysierten Proben stammen daher aus Supermärkten, die ausländische Produkte anbieten, Abbildung 3 zeigt beispielsweise die LC-MS-Analysenergebnisse eines farbstoffhaltigen Orangensaftes, der aus einem Asiashop stammt. In einem spanischen Supermarkt wurde ein aromatisierter und gefärbter Joghurt entdeckt, der ausschlaggebend für die Analyse eines farbstoffgespikten Naturjoghurts war (s. Abb. 3, unten).

Die im Rahmen dieser Arbeit analysierten Lebensmittel waren zwei Getränke sowie zwei feste Nahrungsproben, in denen künstliche Lebensmittelfarbstoffe per HPLC (High Performance Liquid Chromatography)-MS (Massenspektrometrie)-Kopplung nachgewiesen wurden. Vor allen Analysen wurde eine möglichst einfache und schnelle Probenvorbereitung durchgeführt, die Zielmoleküle mittels kurzer HPLC-Gradientenläufe von der komplexen Matrix getrennt und per MS-Detektion nachgewiesen.

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