Sensorik in der Qualitätsbeurteilung von Lebensmitteln

Die sensorischen Eigenschaften von Lebensmitteln haben, als wesentliches Qualitätskriterium in der Beurteilung, in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Bei der Sensorik handelt es sich um wissenschaftliche Untersuchungen, die den Zusammenhang zwischen Produkten (Zutaten, Inhaltsstoffen, Verpackungsmaterialen) und deren Wahrnehmung und Bewertung mit den menschlichen Sinnen untersuchen.

Zu den Anwendungsgebieten im Lebensmittelbereich zählen:

• Produktentwicklung
• Qualitätsverbesserung/Qualitätskontrolle
• Überprüfung von Mindesthaltbarkeiten
• Beurteilung von Packmitteln und Packstoffen

Unsere Leistungen für die Lebensmittelindustrie

Zu unseren Leistungen zählen folgende sensorische Prüfungen:

• einfach beschreibende Prüfung
• Rangordnungsprüfung
• Dreiecksprüfung
• Überprüfung der Mindesthaltbarkeit von Lebensmitteln

Aufbauend auf den Ergebnissen können Sie zum Beispiel:

• die Verkehrsfähigkeit überprüfen
• Produkte miteinander vergleichen
• die Haltbarkeit bzw. Lagerstabilität überprüfen
• Rezepturen anpassen

Sensorik im ifp: moderne Räume, geschulte Prüfer

Das ifp Institut für Produktqualität verfügt über einen nach ASU L 00.90-2:2015-06 eingerichteten Sensorikraum. Dieser umfasst einen Vorbereitungsbereich, einen Bereich für Gruppenprüfungen sowie einen separaten Raum mit acht Kabinen für Einzelprüfungen und Schulungen.

Unsere Prüfer werden aufgrund ihrer sensorischen Fähigkeiten ausgewählt. Eine regelmäßige interne Eignungsprüfung bestehend aus Erkennungsprüfungen, Rangordnungsprüfungen, Dreiecksprüfungen und beschreibenden Prüfungen in Anlehnung an die ASU L 00.90-10:2015-06 gewährleistet eine gleichbleibende Qualität der sensorischen Prüfungen. Ergänzend hierzu werden die produktspezifischen Kenntnisse durch separate Schulungen stetig erweitert.

Gerne stehen Ihnen unsere Experten für Rückfragen zur Verfügung.

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Mineralölkohlenwasserstoffe (MOSH/MOAH)

Im Rahmen eines Entscheidungshilfeprojektes des BMEL aus dem Jahr 2012 wurde für Mineralölkohlenwasserstoffe aus Recyclingkartons ein hohes Migrationspotential in Lebensmittel festgestellt. Mineralölbestandteile können jedoch auch über eine Vielzahl anderer Wege in Lebensmittel gelangen. Mögliche Kontaminationsquellen sind Verpackungsmaterialien (Recyclingpapier, Druckfarben, Jutesäcke), aber auch:

• Schmieröle aus Ernte- und Verarbeitungsmaschinen
• Abgase aus der Umwelt
• Dressings aus mineralölhaltiger Wellpappe
• Lebensmittelzusatzstoffe (Trenn-, Überzugs-, Glanz-, Antistaubmittel)

Was sind MOSH und MOAH?

Aus chemischer Sicht handelt es sich bei Mineralölen um komplexe Gemische, die hauptsächlich aus gesättigten Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH, engl. mineral oil saturated hydrocarbons) und meist alkylierten aromatischen Mineralölkohlenwasserstoffen (MOAH, engl. mineral oil aromatic hydrocarbons) bestehen. Beide Substanzgruppen enthalten sowohl lineare, verzweigte also auch ringförmige Verbindungen unterschiedlicher Molekülgröße.

Die stoffliche und prozentuale Zusammensetzung der einzelnen Mineralölfraktionen kann sehr unterschiedlich ausfallen, abhängig von der Herkunft und dem Herstellungsverfahren der aus Rohöl gewonnenen Mineralölprodukte.  So enthalten rohe und technische Mineralöle relativ hohe Gehalte an MOAH, während in raffinierten medizinischen Mineralölen in der Regel nur noch Spuren bis keine nachweisbaren Gehalte an aromatischen Bestandteil en enthalten sind.

Darüber hinaus können bestimmte Markersubstanzen Hinweise auf die Kontaminationsquelle liefern. So handelt es sich bei zum Beispiel Diisopropylnaphthalinen (DIPN) um Verbindungen, die als Lösungsmittel in Durchschlagpapieren eingesetzt werden und während des Recyclingprozesses bei der Herstellung von Altpapier nicht vollständig entfernt werden können. Ein Nachweis von DIPN im Lebensmittel kann somit auf einen direkten oder indirekten Kontakt mit  altpapierhaltigen Verpackungsmaterialienhindeuten. Darüber hinaus zeigen POSH (oligomere Kohlenwasserstoffe aus Polyolefinen) und PAO (Polyalphaolefine) im Chromatogramm der online-LC-GC-FID-Standardanalytik charakteristische Signalmuster, sodass über diese Verbindungen eine Kontamination mit Kunststoffbestandteilen und synthetischen Schmierstoffen nachgewiesen werden kann.^1,2,3

Welche gesundheitlichen Gefahren bestehen und wie ist die rechtliche Regelung?

Nach derzeitigem wissenschaftlichem Stand liegen keine hinreichenden toxikologischen Belege vor, die eine gesundheitliche Gefährdung des Menschen durch gesättigte Mineralölfraktionen (MOSH) belegen. MOAH hingehen stehen im Verdacht, kanzerogen zu wirken (insbesondere PAK-ähnliche Verbindungen mit 3-7 Ringsystemen), weswegen deren Gehalt im Lebensmittel nach dem ALARA-Prinzip (as low as reasonably achievable) so weit wie möglich reduziert werden sollte.

Aktuell liegen weder spezifische rechtliche Regelungen noch Höchstgehalte für Mineralöl- bestandteile in Lebensmitteln vor. Im Februar 2017 wurde der 4. Entwurf der 22. Verordnung zur Änderung der Bedarfsgegenständeverordnung („Mineralölverordnung“) veröffentlicht. Dieser sieht eine Verwendung von funktionellen Barrieren vor, damit sichergestellt werden kann, dass kein nachweisbarer Übergang von MOAH aus altpapierhaltigen Lebensmittelkontaktmaterialien in Lebensmitteln stattfindet. Hierfür gilt eine Nachweisgrenze von 0,5 mg/kg Lebensmittel.

2019 wurde vom Joint Reserach Center der Europäischen Kommission ein Leitfaden zur Analytik im Rahmen des europäischen Mineralöl-Monitorings in Lebensmitteln und Lebensmittelkontaktmaterialien veröffentlicht (JRC Guidance on sampling, analysis and data reporting for the monitoring of mineral oil hydrocarbons in food and food contact materials). Dieser empfiehlt eine einheitliche Vorgehensweise der Mineralölbestimmung beginnend bei der Probennahme bis hin zur Ergebnisdarstellung, um eine bessere Vergleichbarkeit der Analysenergebnisse zu erreichen.⁴

Zudem haben die Ländergemeinschaft Verbraucherschutz (LAV) zusammen mit dem Lebensmittelverband Deutschland e.V. erstmals Orientierungswerte für Mineralöl in Lebensmitteln in Deutschland für einige Lebensmittelkategorien veröffentlicht. Diese wurden statistisch ermittelt und sollen den derzeitig erreichbaren Standard zur Reduzierung der Mineralölgehalte im Sinne der Guten Herstellungspraxis darstellen. Dabei nehmen die Orientierungswerte Bezug auf die vereinheitlichte Analytik und Ergebnisdarstellung des JRC-Leitfadens.^5,6

Wie erfolgt die Analytik im ifp?

Die Analytik von Mineralölkohlenwasserstoffen erfolgt im ifp über eine HPLC-GC-FID Methode, die auf der BfR Methode von 2009 und der DIN EN 16995 basiert. Verschiedene Optimierungsschritte werden vorgenommen, um eine differenziertere analytische Beurteilung treffen zu können.

Darüber hinaus bietet das ifp Institut für Produktqualität eine hochselektive Methode zur Absicherung von Positivbefunden und weiterführenden Charakterisierung von Mineralölbestandteilen mittels GCxGC-ToF an.

Folgende Dienstleistungen werden im ifp angeboten:

• Analytik von  Lebensmitteln, Schmiermitteln, Kartons, Kunststoffen etc. mittels online gekoppelter, hausintern optimierter HPLC-GC-FID
• Absicherung von Positivbefunden und weiterführende Charakterisierung von Mineralölbestandteilen mittels hochauflösender GC×GC-ToF
• Migrations- und Barriereprüfungen an Lebensmittelverpackungen
• Identifikation der Kontaminationsquellen
• Planung von Stufenkontrollen

Wir beraten Sie gerne. Nehmen Sie mit uns Kontakt  auf.

Quelle:
¹ Abschlussbericht  zur wissenschaftlichen Studie „Ausmaß der Migration unerwünschter Stoffe aus Verpackungsmaterialien aus Altpapier in Lebensmitteln“. Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. 2012
² Birgit Geueke. Dossier- Mineral oil Hydrocarbons. Food Packaging Forum, June 2017, DOI: 10.5281/zenodo.820984
³ S. Biedermann-Brem et.al. Migration of polyolefin oligomeric saturated hydrocarbons (POSH) into food. Food Additives and Contaminants Vol. 29, No. 3, March 2012, 449-460
⁴ S. Bratinova, E. Hoekstra (Editors). Guidance on sampling, analysis and data reporting for the  monitoring of mineral oil hydrocarbons in food and food contact materials. Luxembourg: Publication Office of the European Union, 2019, SBN 978-92-76-00172-0, doi:2760/208879, JRC115694
⁵ Dr. Sieglinde Stähle, Bund für Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde e.V.; Rüdiger Helling, Sächsisches Staatsministerium für Soziales und Verbraucherschutz, Referat 22 Lebensmittel- und Futtermittelsicherheit, Bedarfsgegenstände, Kosmetika. Orientierungswerte für Mineralölkohlenwasserstoffe (MOH) in Lebensmitteln. Stand April 2019
⁶ https://www.lebensmittelverband.de/de/aktuell/20190502-veroeffentlichung-moh-orientierungswerte

Food Fraud

Food Fraud („Lebensmittelverfälschung“) tritt immer häufiger in das öffentliche Interesse von Verbrauchern und Lebensmittelherstellern, die weltweit Rohstoffe oder Zwischenstufen für ihre Produktion einkaufen. Durch die Internationalisierung der Warenströme und die knapper werdenden Rohstoffquellen steigt die Kriminalität im Handel mit Lebensmitteln weltweit.

Dementsprechend entwickelt sich Food Fraud auch immer mehr zu einem Schwerpunktthema der nationalen und internationalen Überwachungsbehörden. Beginnend mit der britischen FSA (Food Standards Agency) und der amerikanischen FDA (Food and Drug Administration) haben Europol und Interpol bisher weltweit Aktionen zur Bekämpfung irreführender und betrügerischer Praktiken durchgeführt.

Die Gesetzgebung reagiert

Mit der EU-Kontrollverordnung Nr. 2017/625, die ab dem 14.12.2019 gilt, wird Food Fraud zum verpflichtenden Thema aller Mitgliedsstaaten. Darüber hinaus ist das Thema Food Fraud auch Inhalt wichtiger internationaler Standards wie IFS, FSSC 22000 etc. Zudem wurde in Deutschland das Max-Rubner-Institut (MRI) mit dem Aufbau eines „Nationalen Referenzzentrums für die Echtheit und Integrität der Lebensmittelkette“ beauftragt. Darüber hinaus ist geplant, das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) als europäisches Referenzzentrum für Food Fraud zu etablieren.

Mögliche Gesundheitsgefahren durch Food Fraud

Food Fraud ist mittlerweile nicht mehr nur ein reiner Fall von Wirtschaftskriminalität, bei dem es lediglich um die Erzielung geldwerter Vorteile geht (z.B. Ersatz von Rindfleisch durch günstigeres Pferdefleisch). Stattdessen rücken auch immer mehr gesundheitliche Fragestellungen, also die wissentliche Gefährdung der Verbraucher in den Vordergrund. Zu nennen sind hier beispielsweise das Strecken von Haselnussgries oder Knoblauchpulver mit Erdnussmehl bzw. -schalen, die potenziell schwerwiegende allergische Reaktionen auslösen können. Ein anderes Beispiel ist das Einfärben von Lebensmitteln mit krebserregenden Farbstoffen, um so ein nicht vorhandenes Lebensmittel vorzutäuschen (z.B. der Einsatz von Sudanrot in Gewürzen).

Folgende Formen des Betrugs mit Lebensmitteln sind bekannt

1. Zusatz einer Zutat bzw. eines Stoffes zur Streckung
2. Zusatz einer Zutat bzw. eines Stoffes zur Vortäuschung einer besseren Qualität
3. Verschnitt geographischer Herkünfte von ein und demselben Lebensmittel
4. Falschdeklarationen von Herkunft, Sorte, Tierart etc.
5. Auslobung konventioneller Lebensmittel als Bio-Ware

Besonders häufig betroffene Lebensmittel sind dabei:

1. Milch, Fleisch, Fisch
2. Olivenöl und andere Speiseöle
3. Gewürze
4. Wein und Fruchtsäfte
5. Honig
6. Kaffee, Tee
7. Bioprodukte

Food Fraud Meldungen

Die gemeinsame Forschungsstelle (Joint Research Center - JRC) ist der wissenschaftliche Dienst der Europäischen Kommission. Der Berichte aus allen zugänglichen Medien über Fälle von Lebensmittelverfälschung bzw. Lebensmittelbetrug ("Food Fraud") weltweit auf einer Internetplattform zusammen stellt.

Link: https://ec.europa.eu/knowledge4policy/node/4719_de

Detektivarbeit im Labor

Das ifp stellt sich den oben ausgeführten Herausforderungen und hat reagiert. Im Rahmen unserer Inspektionen bieten wir unseren Kunden auch den Service, Rohstoffe bis auf das Feld zurückzuverfolgen und zu bewerten. Mit unserem verbundenen Partner Agroisolab bieten wir auch analytische Nachweisverfahren an.

1. Stabilisotopenanalyse bzw. IRMS

Mittels Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS) wird das Stabilisotopenverhältnis von Elementen wie Sauerstoff, Wasserstoff oder Stickstoff bestimmt. Isotope sind unterschiedliche Varianten dieser Elemente, die sich lediglich in der Anzahl der Neutronen im Atomkern und damit in ihrer Masse unterscheiden. Diese Isotope stehen in jeder Region der Welt in einem bestimmten Verhältnis zueinander und erlauben so über einen Datenbankabgleich Rückschlüsse auf die Herkunft biologischer Proben. Man spricht hier auch vom physikalischen Fingerabdruck.

2. Massenspektrometrie (LC-MS/MS; Triple-Quad)

Die Proteine des Lebensmittels werden nach Reduktion und Alkylierung tryptisch verdaut und chromatographisch mittels HPLC getrennt. Nach Ionisierung und Überführung in das Massenspektrometer werden ausgewählte, spezifische Peptide im ersten Quadrupol aufgrund ihres m/z-Verhältnisses selektiert (Mutterionen) und in der Stoßkammer (zweites Quadrupol) fragmentiert. Im dritten Quadrupol werden einzelne Fragmente entsprechend ihres m/z-Verhältnisses selektiert (Tochterionen) und detektiert.

3. Kernspinresonanzspektroskopie (H-NMR)

Im Magnetfeld werden die die Struktur sowie die Stellung der Moleküle zueinander gemessen. Dies ermöglicht die Aufklärung der Struktur und der Dynamik von Molekülen sowie Konzentrationsbestimmungen. Bei der NMR handelt es sich, ebenso wie bei IR-Verfahren, um eine Non-Target-Analyse.

4. Infrarotverfahren (IR)

Die Infrarot-Spektroskopie wird auch als Molekülspektroskopie bezeichnet. Infrarotes Licht regt die Moleküle in den untersuchten Proben zu Molekülschwingungen an. Diese Anregungen werden als Absorptionslinien im Infrarotspektrum sichtbar gemacht. Jedes Molekül ergibt ein unverwechselbares Infrarotspektrum – wie ein Fingerabdruck. Dadurch ist es möglich, Substanzen mithilfe der Infrarotspektroskopie zu identifizieren.

5. Gensequenzierung und SNP-Analysen

Sequenzanalysen ermöglichen die eindeutige Speziesidentifizierung z.B. von Fleisch-, Fisch- oder pflanzlichen Proben. Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNP) hingegen, also einzelne Basenpaar-Mutationen im Erbgut, werden zur Unterscheidung zwischen Sorten oder Varietäten einer Spezies herangezogen, was zum Beispiel bei Obst von Bedeutung ist.

6. Polymerase-Kettenreaktion (real-time PCR)

Mit PCR lassen sich Verunreinigungen bzw. Beimischungen nicht deklarierter Zutaten auf molekularbiologischer Basis detektieren. Beispiele sind der targetspezifische Nachweis von Pferdefleisch in Rindfleischprodukten oder Aprikosenkernen in Marzipan. Hierbei werden mittels sogenannter Primer spezifische DNA-Abschnitte des Zielorganismus vervielfältigt und über fluoreszenzmarkierte Sonden detektiert.

7. Immunologische Assays

Verfälschungen lassen sich auch über Immunoassays nachweisen. Hierbei kommen targetspezifische Antikörper zum Einsatz, die mit den Proteinen des Zielorganismus einen Sandwichkomplex bilden und letztlich über eine Goldmarkierung (Schnelltest) bzw. über einen enzymbasierten Farbumschlag (ELISA) zum Nachweis führen. Auf diese Art lassen sich beispielsweise zur Streckung beigesetzte Stoffe mit allergenem Potenzial wie z.B. Erdnussschalen nachweisen.

Fipronil-Verteilung in Ei: Umrechnungsfaktoren für die Praxis

Im August 2017 machte das Insektizid Fipronil Schlagzeilen in Europa. Die Fipronilbelastung von Eiern wurde erstmals von Belgien im europäischen RASFF-Portal gemeldet. Hierbei wurden Fipronilgehalte zwischen 0,0031 und 1,2 mg/kg gemessen. Der für Eier zulässige Rückstandshöchstgehalt liegt jedoch bei 0,005 mg/kg bezogen auf die Summe aus Fipronil und dessen Metaboliten Fipronil-sulfon. Darüber hinaus liegen Analysengehalte für Hühnerfleisch in Höhe von 0,0015 bis 0,0156 mg/kg vor (siehe Stellungnahme Nr. 016/2017 des BfR vom 30. Juli 2017).

Der Fipronil-Skandal hat nicht nur für Handel und Verbraucher Folgen, sondern auch für  Hersteller von Lebensmitteln, die Ei als Zutat enthalten. Hierbei handelt es sich jedoch oft um verarbeitete Eiprodukte, deren lebensmittelrechtliche Beurteilung die Anwendung mehrerer Umrechnungsfaktoren erforderlich macht, um Rückschlüsse auf den Fipronilgehalt im unverarbeiteten, frischen Vollei zu ermöglichen.

Der Großteil aller Fipronil-Rückstände befindet sich im Eigelb

Im Rahmen der EU-Wirkstoffprüfung von Fipronil gemäß Verordnung (EG) Nr. 1107/2009 wurde durch die Behörden des berichterstattenden Mitgliedsstaates (Frankreich) eine durch den Hersteller eingereichte Metabolismusstudie in Legehennen¹ bewertet. Die Bewertung ist im Draft Assessment Report (DAR) Volume 3, Annex B-7 part 2, S. 393 ff. enthalten, den Sie hier abrufen können.

Aus den Ergebnissen der Studie geht eindeutig hervor, dass

• Fipronil in Legehennen nahezu vollständig zu seinem Sulfonmetaboliten verstoffwechselt wird,
• sich die Fipronil-Rückstände im Ei unabhängig von der Dosis und der Dauer der Gabe zu ca. 95 % im Dotter befinden.

Das aktuelle Rechenmodell der deutschen Überwachungsbehörden (BfR/BVL) basiert auf der oben genannten Metabolismusstudie und auf der Worst-Case-Annahme, dass Fipronil sich zu 90 % im Eidotter anreichert und bis zu 10 % im Eiklar verbleiben können. Mit einem Eigelbanteil am Vollei von 32 % ergeben sich folgende Faktoren für die Umrechnung des Fipronil-Gehaltes von flüssigem Eigelb bzw. Eiklar auf Vollei:

• Eigelb: 32 % ÷ 90 % = 0,36
• Eiklar: 68 % ÷ 10 % = 6,8

Umrechnung von Fipronil-Gehalten in Trockenei auf Flüssigvollei

Für getrocknete Produkte gelten unter Berücksichtigung des jeweiligen Trockenmasseanteils² (TMA) folgende Faktoren für die Umrechnung des Fipronilgehaltes vom Trockenprodukt auf das flüssige Vollei:

• Volleipulver: Verteilung ÷ (TMA_Volleipulver 93,9 % ÷ TMA_{Vollei frisch} 25,3 %) = 1,0 ÷ 3,71 = 0,27
  
  

• Eigelbpulver: Verteilung ÷ (TMA_Eigelbpulver 96,6 % ÷ TMA_{Eigelb frisch} 50,0 %) = 0,36 ÷ 1,93 = 0,19
  
  

• Eiklarpulver: Verteilung ÷ (TMA_Eiklarpulver 91,0 % ÷ TMA_{Eiklar frisch} 12,7 %) = 6,8 ÷ 7,17 = 0,95

Fipronil-Befunde in verschiedenen Eiprodukten und deren Umrechnung auf Flüssigvollei

Nachfolgend finden Sie einige praxisrelevante Rechenbeispiele ausgehend von einem exemplarischen Fipronil-Befund in Höhe von 0,010 mg/kg. Je nach Art der Eimatrix können nach aktueller Datenlage die oben dargestellten Umrechnungsfaktoren herangezogen werden, um eine Hochrechnung auf flüssiges Vollei (Frischei) und damit eine Beurteilung der Probe in Bezug auf den zulässigen Rückstandshöchstgehalt zu ermöglichen.

• Eigelb, frisch: 0,005 mg/kg entsprechen ca.: 0,010 mg/kg × 0,36 = 0,0036 mg/kg Vollei
• Eiklar, frisch: 0,005 mg/kg entsprechen ca.: 0,010 mg/kg × 6,8 = 0,068 mg/kg Vollei
• Volleipulver: 0,005 mg/kg entsprechen ca.: 0,010 mg/kg × 0,27 = 0,0027 mg/kg Frischei
• Eigelbpulver: 0,005 mg/kg entsprechen ca.: 0,010 mg/kg × 0,19 = 0,0019 mg/kg Frischei
• Eiklarpulver: 0,005 mg/kg entsprechen ca.: 0,010 mg/kg × 0,95 = 0,0095 mg/kg Frischei

Von den aufgelisteten Beispielen sind lediglich die Fipronil-Befunde in frischem bzw. getrocknetem Eiklar als Überschreitung des Rückstandshöchstgehaltes von 0,005 mg/kg Vollei zu bewerten.

Merkblatt mit Umrechnungsfaktoren für Fipronil in Ei

Zur besseren Übersicht haben wir ein leicht verständliches Merkblatt für Sie erstellt, das die Verteilungs- und Umrechnungsfaktoren in einer übersichtlichen grafischen Darstellung erklärt. Klicken Sie einfach auf die Miniaturansicht, um zum PDF-Download zu gelangen.

¹ Steward, F.P. 1994a. Revised final report: (14C)-M&B 46030: Distribution, metabolism and excretion following multiple oral administration to the laying hen. Hazleton Europe, report reference HE/68/120R-1011.

² Daten für Trockenmasseanteile aus: Souci Fachmann Kraut, Onlinedatenbank, Stand 06.08.2017, https://www.sfk.online