Massespektrometrisk billeddannelse gør ingredienser, tilsætningsstoffer og kontaminanter i fødevarer synlige

Massespektrometrisk billeddannelse (MS-billeddannelse) giver meget præcise oplysninger om den rumlige fordeling af stoffer i mange områder. Forskere ved University of Bayreuth præsenterer nu eksemplariske nye anvendelser inden for fødevareanalyse i tidsskriftet Food Chemistry . For første gang er det lykkedes at synliggøre et tilsætningsstof i mejeriprodukter og en produktionsrelateret forurening i bagværk. Særlige ingredienser, der påvirker fødevarekvaliteten, kan påvises i frugt, grøntsager og kødprodukter. Undersøgelsen, som er udført i samarbejde med den bayerske sundheds- og fødevaresikkerhedsmyndighed (LGL), viser det store potentiale ved denne metode, ikke mindst i forhold til forbrugerbeskyttelse.

Natamycin i ost

For at beskytte ostehjul eller røgede pølser mod skimmelsvamp, behandles overfladerne ofte med svampemidlet natamycin. En EU-forordning sætter en grænse på et milligram per kvadratdecimeter herfor og foreskriver desuden, at natamycin ikke må trænge dybere end fem millimeter ned i et behandlet ostehjul. Denne indtrængningsdybde kan dog ikke beskrives i detaljer ved hjælp af de fødevareanalysemetoder, der hidtil er almindeligt anvendt, men Bayreuth-forskergruppen ledet af prof. Dr. Andreas Römpp har været i stand til at bruge MS-billeddannelse til for første gang at vise, hvor og i hvad mængder fungicidet forekommer i forskellige typer af Gouda.

Indtrængningen af ​​natamycinmolekylerne kan spores fra sværen til indersiden af ​​ostehjulet. Forskerne samarbejdede med den bayerske sundheds- og fødevaresikkerhedsmyndighed (LGL) i disse undersøgelser. På baggrund af de opnåede resultater har de udviklet metodiske standarder til identifikation af natamycin i ost. "Ved at bygge på denne nyudviklede MS-billeddannelsestilgang kan det være muligt at reducere forbrugernes eksponering for konserveringsmidler i fremtiden," siger prof. Römpp, der er formand for bioanalytiske videnskaber og fødevareanalyse ved University of Bayreuth.

Acrylamid i honningkager

En EU-forordning sætter også grænser for tilstedeværelsen af ​​akrylamid i fødevarer. Det er et kræftfremmende stof, der er dannet af sukker og asparagin – en aminosyre – ved lav luftfugtighed og temperaturer over 120 grader Celsius. En metode udviklet i Bayreuth, Tyskland, baseret på MS-billeddannelse, visualiserer akrylamidfordeling i traditionelle tyske honningkager. "For at gøre dette var vi nødt til at afkøle honningkageprøverne til mindre end minus 60 grader Celsius og derefter bruge en elektrisk mikrosav til at fremstille honningkageskiver på to millimeter tykkelse. Dette var den eneste måde, vi kunne detektere meget små mængder akrylamid," rapporterer Prof. Römpp.

Undersøgelser af kalvekødspølser

Det nye studie viser også, at MS-billeddannelse er lige så velegnet til analyser af forarbejdede kødprodukter. I kalvekødspølser bliver vandopløselige og fedtopløselige komponenter synlige, så fedtfattige og fedtrige områder tydeligt kan skelnes. Ligeledes bliver det synligt, hvor der findes stoffer af vegetabilsk oprindelse, der kommer fra blandede urter. "Men MS-billeddannelse muliggør ikke kun lokalisering af ingredienser i kødprodukter, men hjælper for eksempel også ved undersøgelser af 'klæbende kød' eller såkaldte hydrolysatadditiver, som formodes at foregive højere kvalitet, når de ikke er deklareret på emballagen. Den kunne derfor være nyttig til at opdage forbrugerbedrag i kødprodukter og bedre beskytte forbrugerne også i denne henseende," siger prof. Römpp.

Kiwifrugter og gulerødder

Anvendelsespotentialet inden for frugt og grøntsager er demonstreret af undersøgelser af kiwi og gulerødder. "Mini kiwi" (Actinidia arguta) er ikke kun sød, men har også adskillige sundhedsfremmende bioaktive ingredienser. Ved hjælp af prøveskiver, der kun var få hundrededele af en millimeter tykke og kølet ned til en temperatur på minus 40 grader, visualiserede Bayreuth-bioanalytikerne fordelingen af ​​flere stoffer i hud og kød:sukkermolekyler (disaccharider), antioxidant polyphenol og et fedtstof. (lipid) karakteristisk for kiwier. I gulerødder blev der til gengæld påvist molekyler af beta-caroten, en forløber for vitamin A. Derudover var det også muligt at identificere den rumlige fordeling og typiske molekylære strukturer af forskellige farvestoffer (anthocyaniner), der giver gulerødder en orange, gul eller violet farve.

En analysemetode uden farvestoffer

"Vores undersøgelse gør det klart, at MS-billeddannelse er et værdifuldt supplement til allerede etablerede fødevareanalysemetoder:Det giver ny indsigt i den rumlige fordeling og relative andele af ingredienser. Det har den store fordel, at ingrediensernes molekyler ikke behøver at være mærket med farvestoffer eller andre mærkningsmetoder. På University of Bayreuth – inden for det nyetablerede Fakultet VII for Biovidenskab:Fødevarer, ernæring og sundhed – vil vi i fremtiden fortsætte med at arbejde på at forfine de analytiske evner ved billeddannelsesmassespektrometri og kombinere det with other food analysis tools, and applying it to ingredients not previously studied. In this way, we at the University of Bayreuth can make important contributions to consumer protection," says Prof. Römpp.

On imaging mass spectrometry (MS)

MS differs from other analytical methods such as UV, fluorescence, infrared or nuclear magnetic resonance spectroscopy in that it is not dependent on particular properties of the molecules and atoms—i.e. neither on light absorption or fluorescence nor on nuclear spin, the angular momentum of an atomic nucleus around its center of gravity. If two molecules or atoms differ in mass, this difference can be made visible by mass spectrometry. In this respect, a mass spectrometer is similar to a scale for atoms and molecules—the only difference being that it is several million times more accurate and sensitive than any kitchen scale.

Before any mass spectrometric analysis, it is necessary to ionize the molecules of the substances to be identified, so that charged particles are created. This is because only charged particles can be deflected and accelerated by the magnetic and electric fields used in the mass spectrometer. One ionization method that is also used at the Chair of Bioanalytics and Food Analysis at the University of Bayreuth is the matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI). Here, a matrix substance is placed on the sample and then irradiated with a laser. Imaging mass spectrometry (MS imaging) combines information about molecules obtained from MS with spatial information:by scanning a sample surface and irradiating a different spot on the sample each time, pixel by pixel, a mass spectrum can be recorded for each point that the laser has hit. + Udforsk yderligere

Researchers develop a new peptide system for the targeted transport of molecules into living mammalian cells