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Probenvorbereitung

Gentechnisch veränderte Pflanzen: Probenvorbereitung von Maiskörnern

| Autor / Redakteur: Wieland Hopfe* / Marc Platthaus

1 Das Rohmaterial: gebeizter Mais
1 Das Rohmaterial: gebeizter Mais (Bild: Fritsch)

Weltweit wird auf mehr als 60 Millionen Hektar Fläche gentechnisch veränderter Mais angebaut – Tendenz steigend. Doch große Teile der Bevölkerung lehnen genetisch modifizierte Lebensmittel ab. Aus diesem Grund ist eine GVO-Analytik wichtig für die Industrie, mit der Probenvorbereitung als zentralem Schritt.

Maiskörner, gebeizt als Saatgut vorbereitet, unterliegen der Kontrolle hinsichtlich möglicher Gehalte an gentechnisch veränderten Organismen (GVOs). Gentechnisch veränderter Mais wurde aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus entwickelt:

  • um eine höhere Resistenz gegenüber Parasiten wie dem Maiswurzelbohrer oder Maiszünsler,
  • stabile und höhere Erträge und
  • eine schnellere Reife zu erreichen.

Transgener Mais erzeugt zur Abwehr der Parasiten einen für diese Schädlinge giftigen Stoff. Nun gibt es in diesem Zusammenhang viele ungeklärte Fragen, z.B. die unmittelbare Auswirkung auf den Menschen, die Auswirkung auf Tiere bei Verwendung als Futtermittel und damit die sekundäre Wirkung auf den Menschen. Außerdem geht es um die Auswirkung auf die Böden und damit auf Folgekulturen sowie die Auswirkungen auf die gesamte Tierwelt insbesondere auf andere Insekten. Auch die Übertragung des veränderten Gens auf andere Kulturen muss berücksichtigt werden. Damit sind der Anbau und die Verwendung von transgenem Mais nicht unumstritten. Daher ist es notwendig, das Saatgut auf mögliche Gehalte gentechnisch veränderter Bestandteile zu untersuchen.

Weg zu einer repräsentativen Probe

Von der zu untersuchenden Sorte werden 1000 Korn abgezählt und von dieser Menge das Gewicht bestimmt. Nun werden mindestens drei Proben mit dem gleichen Gewicht gezogen. Im Beispiel wogen 1000 Körner 275 g. Für die Isolierung der DNA werden 3 g eingewogen. Folgende theoretische Überlegungen verdeutlichen die Notwendigkeit, das Material möglichst fein zu mahlen: Durchschnittlich wiegt ein Korn 0,275 g. Zehn oder genauer elf Körner würden der Einwaage von 3 g entsprechen. Das bedeutet, dass ohne Zerkleinerung nur jedes einhundertste Korn obiger Probe analytisch bewertet würde.

40 Körner verdrängen rund 10 ml Wasser. Daraus lässt sich für ein Korn ein mittleres Volumen von 0,25 cm3 und einen als Kugel berechneten Durchmesser von rund 7,8 mm errechnen.

Ergänzendes zum Thema
 
Gentechnisch veränderte Organismen

Um in der Einwaage von 3 g repräsentativ alle Körner zu berücksichtigen, ist mindestens jedes Korn in 1000 Teile zu zerkleinern. Dann könnten rein rechnerisch in 2,75 g Probe von jedem Maiskorn zehn Teile mit einem Durchmesser von 0,75 mm enthalten sein.

Um mit absoluter Sicherheit in den 3 g Einwaage repräsentativ alle 1000 Maiskörner vertreten zu haben, ist die Steigerung der Feinheit um eine Zehnerpotenz wünschenswert. Werden aus jedem Maiskorn 10 000 gleich große Teile erzeugt, so wiegt durchschnittlich ein Teil 0,0275 mg und hat einen Durchmesser von 0,36 mm. In den 3 g Einwaage für die Analyse wären dann 109 000 Teile oder von jedem Korn rund 100 Teile enthalten. Damit ist statistisch gesichert, dass bei der Analyse der Maiskörner auf transgene Bestandteile eine repräsentative Probe eingewogen wird.

Unter den folgenden Gesichtspunkten wurde als das am besten geeignete Gerät für diese Aufgabenstellung die Rotor-Schnellmühle Pulverisette 14 ausgewählt:

  • Maiskörner als Saatgut;
  • Vermeidung jeglicher Kreuzkontamination durch die Zerkleinerung;
  • Zerkleinerung auf mindestens 50% <0,5 mm Siebdurchgang;
  • Vermeidung einer thermischen Schädigung mit Auswirkungen auf das Analysenergebnis.

Natürlich gab es schon Erfahrungen mit der Zerkleinerung von Maiskörnern. Bisher wurden häufig Küchenmaschinen dazu genutzt. Der Einsatz derartiger Maschinen erfolgte meist aus finanziellen Gründen. Das so zu erreichende Ergebnis wurde als Mindestanforderung definiert. Kontrolliert wurde mit einem Siebschnitt bei 0,5 mm. Zum Einsatz kam hier die Vibrations-Siebmaschine Analysette 3 Pro; Mais zerkleinert mit der Rotor-Schnellmühle Pulverisette 14 unter Verwendung eines 1-mm-Siebes brachte schon ein besseres Ergebnis im Vergleich zu der Küchenmaschine: 52% Material <0,5 mm waren die Vorgabe; 69% Material <0,5 mm wurde erreicht. Unter Verwendung des 0,5-mm-Siebes in der Mühle wurde die Feinheit deutlich weiter verbessert. Die Sieb-Analyse zeigte, dass 89% Material <0,5 mm und damit nur noch 11% Material >0,5 mm sind.

Abb.1: Gebeizter Mais als Ausgangsmaterial (l.) und nach der Probenvorbereitung mit der Pulverisette 14 (r.).
Abb.1: Gebeizter Mais als Ausgangsmaterial (l.) und nach der Probenvorbereitung mit der Pulverisette 14 (r.). (Bild: Fritsch)

Dies erklärt sich durch die unterschiedliche Form der Siebe und auch dadurch, dass in der Mühle durch die hohe Rotordrehzahl die Partikel beschleunigt und dann regelrecht durch das Sieb hindurch geschossen werden. Die Maiskörner lassen sich auch bei Verwendung eines 0,2-mm-Siebes noch zerkleinern. Allerdings muss hier deutlich langsamer dosiert werden und das Mahlgut wird recht warm.

Der allgemeinen Erfahrung nach, liegt bei der Zerkleinerung mit der Rotor-Schnellmühle Pulverisette 14 das Material mit 50% kleiner der halben Maschenweite des verwendeten Siebes vor. Bei Verwendung des 0,5-mm-Siebes sind damit über die Hälfte der erzeugten Partikel <0,25 mm.

Vergleicht man nun diesen Wert mit dem in den theoretischen Überlegungen erhaltenen Wert wird klar, dass die Zerkleinerung mit der eingesetzten Rotor-Schnellmühle Pulverisette 14 unter Verwendung des 0,5-mm-Siebes allen Anforderungen gerecht wird und die optimale Lösung ist.

* W. Hopfe Fritsch GmbH, 55743 Idar-Oberstein

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