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Verbesserte Qualitätskontrolle von Lebensmitteln

UHPLC-MS: Foodprofiler analysieren Geruch und Geschmack simultan

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie haben eine neue Methodik zur simultanen Analyse von Geruchs- und Geschmacksstoffen entwickelt. Die Forscher testeten sie an Apfelsaft. (Ausschnitt)
Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie haben eine neue Methodik zur simultanen Analyse von Geruchs- und Geschmacksstoffen entwickelt. Die Forscher testeten sie an Apfelsaft. (Ausschnitt) (Bild: Andreas Dunkel / Leibniz-Institut LSB / TUM)

Geruch und Geschmack sind entscheiden für die Qualität eines Lebensmittels. Aroma- und Geschmacksstoffe unterscheiden sich jedoch stark in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften – und damit in ihrer Analysierbarkeit. Doch nun haben Forscher der TU München und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie eine neue UHPLC-MS-Methode zu deren simultaner Analyse entwickelt. Sie könnte künftig die Qualitätskontrolle von Lebensmitteln vereinfachen und beschleunigen.

München – Ob uns eine Speise schmeckt oder nicht, wird wesentlich vom Zusammenspiel von Geruchs- und Geschmacksstoffen bestimmt. Von einigen Aromastoffen reichen bereits wenige Billionstel Gramm pro Kilogramm Lebensmittel aus, um sie wahrzunehmen. Dagegen schmecken wir Geschmacksstoffe erst ab deutlich höheren Konzentrationen.

Um eine gleichbleibende, sensorische Qualität zu gewährleisten, ist es für Hersteller sehr wichtig, die charakteristischen Geruchs- und Geschmacksstoffprofile ihrer Produkte vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt zu kennen und zu kontrollieren. Dies setzt eine präzise und schnell arbeitende Lebensmittelanalytik voraus.

Methodenvielfalt bei der Geruchs- und Geschmacksstoff-Analyse

Aroma- und Geschmacksstoffe unterscheiden sich jedoch stark in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Aufgrund dessen verwenden Lebensmittelchemiker derzeit ganz verschiedene Methoden, um Geruchs- und Geschmacksstoffe exakt in ihrer Art und Menge in einem Rohstoff oder Nahrungsmittel zu bestimmen. Besonders Analysen von Aromastoffen sind sehr zeitaufwendig und somit teuer. Sie limitieren damit die Hochdurchsatzanalyse zahlreicher Proben.

Ein methodischer Ansatz für zwei unterschiedliche Stoffklassen

„Um Lebensmittel zukünftig in einem zeitsparenden Hochdurchsatzverfahren sowohl auf Geruchs- als auf Geschmacksstoffe untersuchen zu können, haben wir nun eine neue innovative Methodik entwickelt“, erklärt Thomas Hofmann, Direktor des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie und Professor für Lebensmittelchemie und molekulare Sensorik an der TU München. Sie basiert auf einem normalerweise für die Geschmacksstoffanalytik verwendeten Ultrahochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie-Verfahren (UHPLC-MS).

Neu und zeitsparend an dem entwickelten Ansatz ist, dass sich durch einen vorgeschalteten Anreicherungs- bzw. Stoffumwandlungsschritt auch flüchtige Geruchsstoffe mit dieser, sonst nicht für Aromastoffe verwendeten Methode analysieren lassen.

Apfelsaft als Testobjekt

„Wir haben unseren neuen methodischen Ansatz am Beispiel von Apfelsaft getestet. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend“, sagt Andreas Dunkel, Senior Scientist am Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie. Zusammen mit Doktorand Christoph Hofstetter von der TUM war er maßgeblich an der Neuentwicklung beteiligt.

Die neue Methode erlaube es nach Aussage der Wissenschaftler erstmals, eine große Probenanzahl in sehr kurzer Zeit hinsichtlich ihrer geschmacks- und geruchsgebenden Inhaltsstoffe zu analysieren.

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Auch für Foodprofiling geeignet

Die Forscher hoffen, die Methode soweit weiterentwickeln zu können, dass sie künftig von Lebensmittelherstellern genutzt werden kann, um entlang der gesamten Wertschöpfungskette den Geschmack von Nahrungsmitteln schnell und einfach zu überwachen und gegebenenfalls zu optimieren.

Nicht zuletzt ließe sich das neue Verfahren auch nutzen, um Lebensmittelfälschern das Handwerk zu legen. „Anhand der identifizierten Inhaltstoffmuster könnte man Herkunfts- und Qualitätsangaben der Hersteller gut überprüfen und Fälschungen aufdecken“, sagt Foodprofiler und Lebensmittelchemiker Andreas Dunkel.

Originalpublikation: Christoph Konrad Hofstetter, Andreas Dunkel und Thomas Hofmann: Unified Flavor Quantitation: Toward High-Throughput Analysis of Key Food Odorants and Tastants by Means of Ultra-High-Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry; J. Agric. Food Chem., 9. Juli 2019 – DOI: 10.1021/acs.jafc.9b03466

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