Effizient automatisiert Vitamine bestimmen Säuglingsnahrung: Nur das Beste für die Besten?

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Weil der Gesetzgeber die Kleinsten der Kleinen als besonders schützenswert erachtet, hat Säuglingsnahrung sehr hohe Qualitätsstandards zu erfüllen. Eingesetzte Rohstoffe spielen eine wichtige Rolle, ebenso Analyselabore, die helfen, gesetzliche Vorgaben sicher, zuverlässig und obendrein höchst effizient und ökonomisch zu überprüfen.

Wenn es um die Ernährung unserer Jüngsten geht, empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation (WHO), Babys in den ersten sechs Lebensmonaten zu stillen [1, 2]. Von Ausnahmen ist die Rede, wenn mit Muttermilch allein die Ernährungsbedürfnisse des Kindes nicht oder nicht hinreichend befriedigt würden. Bei Frühgeborenen oder Säuglingen mit niedrigem Geburts­gewicht sowie bei Kindern von mangelernährten Müttern könne laut WHO die Verabreichung mit Mineralstoffen und Vitaminen angereicherter Bei- oder Ersatzkost angezeigt sein.

Während man Muttermilch im Grunde ungeprüft gesundheitliche Unbedenklichkeit attestiert, ist dies bei industriell gefertigten Ersatzprodukten erst im Zuge einer entsprechend verlaufenden Qualitätskontrolle zulässig. Jeder Herstellungsprozess sowie die Lagerung und der Transport von Lebensmitteln birgt gewisse Risiken, die sich zwar minimieren, nicht aber ganz ausschließen lassen. Dazu zählt der Eintrag von Chemikalienrückständen oder Schadkeimen ins Produkt durch belastete Roh- und Hilfsstoffe oder Prozesskontaminanten [3]. Nicht zuletzt ist die Frage zu beantworten, ob die Ersatznahrung in hinreichender Weise mit jenen Nährstoffen und Vitaminen angereichert ist, die für ein gesunde Entwicklung des Kindes erforderlich sind.

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Kontrollinstanz Analytik

Aufgrund ihrer Bedeutung für die Gesundheit und das Wachstum von Babys ist die Herstellung und Analyse von Säuglingsnahrung sowie ihren Bestandteilen weltweit reguliert. Produzenten und die mit der Analyse beauftragten Laboratorien sind verpflichtet, gesetzliche Vor­gaben zu befolgen. Messergebnisse müssen genau und reproduzierbar sein. Die große Nachfrage nach Säuglingsnahrung erzeugt folglich ihrerseits einen nicht unerheblichen Bedarf an gleichsam sicheren und zuverlässigen sowie hinreichend empfindlichen und auch effizienten Analysenmethoden, die einen hohen Probendurchsatz ermöglichen und den Zeitraum zwischen Probeneingang und dem Vorliegen verwertbarer Messresultate kurzhalten.

In Zusammenarbeit mit Dan Hengst und Gretchen Foltz von der Eurofins Food Integrity and Inno­vation in Madison/USA, einem Kompetenz-Zentrum der Eurofins-Gruppe, das sich mit der Prüfung der Echtheit, Unverfälschtheit und Qualität von Lebensmitteln und deren Zutaten beschäftigt, haben sich die Applikationsexperten Fred Foster und John Stuff der ebenfalls in den Vereinigten Staaten von Amerika (Baltimore) ansässigen Gerstel Inc. damit beschäftigt, den HPLC-Nachweis verschiedener Vitamine in Säuglingsnahrung gemäß den Vorschriften der „Association of Official Agricultural Chemists“ (AOAC 2012.19 und 2015.09) zu automatisieren. Ziel sei es gewesen, berichten Foster et al., sowohl die analytischen Vorgaben der AOAC zu erfüllen als auch die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Daten zu verbessern sowie den ökonomischen Anforderungen der Laboratorien zu genügen [4].

Effizient automatisieren

Wer die Effizienz eines sicheren und zuverlässigen manuellen oder teilautomatisierten analytischen Prozederes steigern will, kommt heutzutage an der Digitalisierung zentraler Prozesse kaum vorbei, v .a. aber nicht am damit qua Steuerung und Nachverfolgbarkeit verbundenen Einsatz leistungsfähiger Laborroboter. Sie bilden die Basis für eine höhere, kosteneffiziente Laborleistung. Wir wollen nicht über Digitalisierung sprechen, die unter anderem Thema der LP-Mai-Ausgabe „Labor 4.0“ war, sondern über die Automatisierung von Analyseprozessen, im vorliegenden Fall der Bestimmung der Vitamine A, E und K1 in Säuglingsnahrung. Eine Prämisse war, berichten Foster et al., die Durchlaufzeit vom Probeneingang bis zum berichteten Ergebnis zu verkürzen. Das wiederum setze ein intelligentes Probenhandling voraus sowie den Einsatz eines Autosamplers, um die Probenvorbereitung, die sich je nach Proben­matrix und Analysenziel, überaus arbeits- und zeitintensiv gestaltet.

Für Foster et al. zeichnete sich in diesem Kontext ein zentraler Angriffspunkt ab, und zwar die Flüssig-Flüssig-Extraktion der Analyten und deren Überführung in eine HPLC-gängige Form. Die AOAC-Methoden sehen, erläutern die Experten, die Quantifizierung von Vitamin-A-Palmitat, Vitamin-A-Acetat, Vitamin-E-Acetat, α-Tocopherol (AOAC Offical 2012.19) und Vitamin-K1 (AOCA Offical 2015.09) in Säuglings-, Kinder- und Erwachsenennahrung vor. Die Proben werden zunächst mit Methanol gemischt, um Proteine und freie Lipide für die Extraktion auszufällen (präzipitieren), um dann die Vitamine mit Isooctan zu extrahieren. Die Isooktan-Schicht wird von der Alkohol- Wasser-Schicht abgetrennt und ein Aliquot davon zur Analyse injiziert. Klingt simpel, ist es aber nicht. Für Foster et al. bestand die Heraus­forderung u. a darin, „die Flüssig- Flüssig-Extraktion von Vitaminen in Säuglingsnahrung zu automatisieren und zugleich genaue und präzise Daten zu erhalten".

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