Fraunhofer Projekt entwickelt mobiles Messgerät zur Qualitätskontrolle Lebensmittelfälschung vor Ort entlarven

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Teures Olivenöl oder gefärbtes Rapsöl? Was für den Laien nicht zu unterscheiden ist, decken Analytikgeräte auf. Mit einem mobilen Gaschromatographie-Sensorsystem soll ein Fraunhofer-Projekt helfen, falsch deklarierte Produkte direkt vor Ort zu erkennen.

Lebensmittelbetrug ist ein zunehmendes Problem. Hohe Nachfrage, starker Preisdruck und komplexe Lieferketten bieten ideale Voraussetzungen für vorsätzlich falsche Etikettierungen. Der Schwindel kann zu ernsten Gesundheitsrisiken führen, etwa wenn Hersteller schädliche Inhaltsstoffe verwenden.

Bislang lassen sich gefälschte Lebensmittel nur durch aufwändige, teure Untersuchungen im Labor erkennen. Zudem brauchen die laborgestützten Analysesysteme Fachpersonal zur Bedienung und Datenauswertung. Fraunhofer-Forschende wollen hier Abhilfe schaffen: Im Fraunhofer Prepare-Projekt „Pummel“ (Point of Use Micro-Multichannel-Gas-Chromatograph) bündeln Teams der Fraunhofer-Institute für Photonische Mikrosysteme IPMS, für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME sowie für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV ihre Kernkompetenzen aus den Bereichen Gaschromatographie-Messmethoden, Sensorentwicklung und chemische Sensorik.

So wollen sie ein mobiles Gaschromatographie-Sensorsystem für den schnellen Vor-Ort-Nachweis von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) entwickeln. VOCs sind chemische Verbindungen, die charakteristisch für eine bestimmte Zusammensetzung oder gesundheitliche Gefährdung sind und mit Veränderungen von Produkteigenschaften in Verbindung gebracht werden. Die Detektion von VOCs ist in vielen Bereichen von großer Bedeutung. Dazu zählen etwa die Lebensmittelqualität und -sicherheit, medizinische Marker, zivile Sicherheit, Landwirtschaft und die chemische Industrie.

Bestimmung von 3-MCPD, 2-MCPD und Glycidol in Speiseöl und Speisefett

Methodenvergleich: Prozesskontaminanten automatisiert bestimmen

Olivenöl und Kunststoffrezyklate testen

„Der Bedarf für eine kostengünstige, schnelle und robuste Vor-Ort-Messtechnik, die sofort Ergebnisse liefert, ist hoch. Unser System ist nicht beliebig, aber aufgrund seiner Modifizierbarkeit vielseitig einsetzbar“, sagt Dr. Olaf Hild, Abteilungsleiter am Fraunhofer IPMS. „Im Projekt Pummel konzentrieren wir uns beispielhaft auf zwei industrierelevante Leitanwendungen – zum einen auf die Identifikation von gefälschtem Olivenöl, das zu den Top 10 der am häufigsten gefälschten Lebensmittel zählt, und zum anderen auf die Identifikation von verunreinigten Kunststoffrezyklaten, die sich etwa in Verpackungen anlagern. Dies ist insofern bedeutend, als die Recyclingquote mit fast 70 Prozent 2025 einen neuen Höchststand erreicht hat. Hierfür entwickeln wir zwei applikationsspezifische Demonstratoren zur VOC-Detektion.“

Prof. Mark Bücking, Abteilungsleiter am Fraunhofer IME, ergänzt: „Wir paaren die Interessen der Industrie mit der wissenschaftlichen Herausforderung. Der Fokus liegt auf der technologischen Innovation zum Wohl der deutschen und europäischen Wirtschaft.“

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GC-System zum Umhängen

Das mobile System soll lediglich die Größe einer Umhängetasche haben. Es besteht aus einer siliziumchipbasierten Gaschromatographie-Säule (GC-Säule), einem Detektor beziehungsweise Sensor, einer integrierten Probenvorbereitung, einer Ansteuerungs- und Auswertelektronik sowie einer Energieversorgung.

Die Gaschromatographie trennt Stoffgemische aus gasförmigen oder unzersetzt verdampfbaren Substanzen und ermöglicht so deren Identifikation sowie Quantifizierung. „Dabei wird eine Probe mithilfe eines Trägergases zunächst durch die GC-Säule transportiert, die wir in einen schnell heiz- und abkühlbaren Siliziumchip geätzt haben“, erläutert Hild. In der Säule treten Wechselwirkungen der Gasmoleküle mit den mit Polymeren beschichteten Innenwänden auf. Die VOCs reagieren je nach Affinität mit der Innenschicht der Säule, so trennt sich das Stoffgemisch.

Am Ende der chipbasierten GC-Säule misst ein Detektor die nach ihrer Molekülart sortierten Substanzen, was zu einem Gaschromatogramm mit Peaks führt, aus denen sich auf die Zusammensetzung des Gemischs schließen lässt. Die Bewertung der Messdaten übernimmt das Fraunhofer IME. Im Fall des Olivenöls ist das Ziel, Parameter wie das Herkunftsland, das Alter und den Reinheitsgrad zu ermitteln.

Erste Tests erfolgreich abgeschlossen

Aktuelle Tests mit einer konventionellen GC-Säule mit einer Länge von drei Metern zeigen eine zuverlässige Trennleistung der VOCs und ermöglichen die Bewertung der Proben. GC-Säulen in konventionellen, teuren Labor-Gaschromatographen sind häufig über 30 Meter lang und verfügen über eine bessere Trennleistung, die für die Qualitätsbewertung von zahlreichen Lebensmitteln allerdings nicht erforderlich ist. Die Fraunhofer-Forschenden stehen unter anderem vor der Herausforderung, miniaturisierte GC-Säulen zu entwickeln, die in der Lage sind, lebensmittelspezifisch die flüchtigen organischen Verbindungen ausreichend zu trennen.

„Mit unserem System adressieren wir Laien wie etwa den Abfüller und den Wareneingangsprüfer, die das Gerät ohne fachliches Know-how problemlos nach einer kurzen Einweisung bedienen können“, sagt Privatdozent Dr. Tilman Sauerwald, Wissenschaftler am Fraunhofer IVV, wo die Demonstratoren derzeit entwickelt werden. „Die Komponenten unseres Systems lassen sich anwendungsspezifisch anpassen, sodass es sich für die Qualitätskontrolle in vielen Anwendungen, zum Beispiel bei der Bewertung von recycelten Kunststoffen, eignet.“

Die Forschenden werden einige Ergebnisse des Projekts vom 24. bis 27. März 2026 auf der Analytica in München am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 3, Stand 312 präsentieren.

Dieser Beitrag ist zuvor bei unserer Schwestermarke www.foodtec-insider.deerschienen.

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