Arbeitsspektrum
Herkunft und Authentizität von Lebensmitteln

Isotopenmethoden lassen sich für die Herkunfts- und Authentizitätsbestimmung von alkoholischen Getränken einsetzen.

Die Isotopengehaltsbestimmungen werden

bei Weinen eingesetzt zur

• Feststellen von Zuckerzugabe
• Feststellen von Wasserzugabe
• Bestimmung der geographischen Herkunft
• Bestimmung der botanischen Herkunft des Alkohols
• Bestimmung des Alters

bei Spirituosen zur

• Bestimmung des Alters
• Identifizierung von Ethanolausgangsstoffen

bei Schaumweinen zur

• Überprüfung der Herkunft des CO₂  in Schaumweinen

Zum Nachweis des Zuckerzusatzes aus C3-Pflanzen (Rübenzucker) wird die ²H-NMR-Methode verwendet. Der Nachweis von Zuckerzusatz aus C4-Pflanzen wird besser über die Bestimmung des δ¹³C-Wertes durchgeführt, da hiermit auch noch geringere Mengen an Zuckerzusatz erkannt werden können. Der Nachweis von Zuckermischungen aus C3- und C4-Pflanzen gelingt über die Bestimmung des δ¹³C-Wertes und der ²H-NMR-Werte.

Die Feststellung der Wasserzugabe lässt sich durch das Sauerstoff-Isotopenverhältnis bestimmen.

Für die Überprüfung der geographischen Herkunft des Weins werden die Verhältnisse der Isotope des Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff herangezogen. Für die Beurteilung erfolgt der Vergleich der analysierten Isotopensignatur mit Datenbankwerten. Bei Zweifeln bezüglich der Herkunft kann zusätzlich die Untersuchung des Strontiumisotopenverhältnisses sinnvoll sein.

Altersbestimmungen eines Weines, bzw. einer Spirituose lassen sich in Einzelfällen unter Zuhilfenahme der radioaktiven Nuklide Tritium (³H), Kohlenstoff-14 (¹⁴C) oder von Nukliden aus Nuklearversuchen bzw. kerntechnischen Anlagen durchführen.

Die Ethanolausgangsstoffe insbesondere in Spirituosen können über die ¹³C-Gehalte und die ²H-NMR-Werte am Ethanol überprüft werden. Zur Identifizierung synthetischen Ethanols dient die Bestimmung des ¹⁴C-Gehalts.

Zur Unterscheidung von Gärungskohlensäure und Kohlensäure anderer Herkunft in Schaumweinen werden die Bestimmung des δ¹³C-Wertes und die Bestimmung des ¹⁴C-Gehaltes am CO₂ durchgeführt.

Die Verteilung der stabilen Isotope der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in Obst, Gemüse und daraus produzierten Säften und Produkten sind ein wichtiges Werkzeug für deren Herkunftsnachweis und Vorbehandlung.

• Kontrolle der regionalen Herkunft

Durch den Einsatz der Multielement-Isotopenanalyse an Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff sowie an Strontium lassen sich an Lebensmitteln deren angegebene Herkunft überprüfen.

Beispiele hierfür:

- Zuordnung von Spargel zu bestimmten Anbaugebieten

- Zuordnung von Äpfeln zu bestimmten Anbaugebieten

• Nachweis der Zugabe von Zucker zu Zitrus-, Apfel- und Ananassäften

Die Bestimmung der Kohlenstoffisotope ermöglicht folgende Nachweise:

- der Zusatz von C₄-Zuckern (z.B. Rohrzucker)

- der Zusatz von C₃-Zuckern (z.B. Rübenzucker)

• Nachweis des Zusatzes von Wasser

Der Wasserzusatz in Säften lässt sich durch die Bestimmung der Sauerstoff- und Wasserstoffisotope feststellen.

Damit kann überprüft werden, ob es sich bei einem Saft um einen Direktsaft oder um einen aus Konzentrat rückverdünnten Saft handelt.

• Nachweis der Säuerung

Durch die Bestimmung der Kohlenstoffisotope lässt sich der Nachweis einer zusätzlichen Säuerung führen:

- Zugabe von Zitronensäure zu Saft aus Zitrusfrüchten, Ananas und Johannisbeeren

- Zugabe von L-Apfelsäure zu Apfelsaft und Sauerkirschsaft

- Zugabe von L-Ascorbinsäure zu Saft aus Zitrusfrüchten, Ananas und Johannisbeeren

• Authentizität

Durch die isotopische Analyse können Fälschungen von Honig aufgedeckt werden.

Häufige Fälschungen umfassen

- Herkunftsdeklaration

- Honigart

- Zugabe von Fruchtsirupen

Die klassische Pollenanalyse kann für den Herkunftsnachweis herangezogen werden, aber nur die Kohlenstoff Isotopenbestimmung an Zuckern und Proteinen ist geeignet Fälschungen nachzuweisen.

• Zugabe von Zuckern

Durch die Bestimmung der Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse am Honigzucker und den Proteinfraktionen kann die Zugabe von Zuckern aus C4-Pflanzen (Mais, Zuckerrohr) nachgewiesen und quantifiziert werden.

Die Zucker und die Proteine im Honig sollten aus denselben Rohstoffen stammen. Was auch immer Bienen als Nahrung verwenden (Orangenblüten, Akazien, oder andere Blüten), es liegt immer eine konstante Beziehung zwischen dem Kohlenstoff-Isotopenverhältnissen der Proteine und des Zuckers vor. Werden einem Honig Rohr- oder Maiszucker zugegeben, verändert sich das Isotopenverhältnis des Zuckers gegenüber den Proteinen.

Zum eindeutigen Herkunftsnachweis von Milch und Milchprodukten sind Isotopenbestimmungen an verschiedenen Elementen (C, H, O, S, Sr) notwendig.

Damit lassen sich an Milch und Milchprodukten, vor allem Butter folgende Nachweise führen

• Bestimmung der regionalen Herkunft
• Sommer- oder Winterproduktion von Milch und Butter

Mit Isotopenmethoden lassen sich natürliche von naturidentischen bzw. synthetischen Aromen unterscheiden. Weiter lässt sich deren fermentative Gewinnung nachweisen.
Mit Schwerpunkt wurden bis jetzt untersucht:

• Vanillin
• Bittermandelaroma
• Fruchtaromen, insbesondere aliphatische Ester