Honey-Profiling mittels NMRJ. Mißler (QSI), G. Beckh (QSI),T. Bocher (Bruker), M. Spraul (Bruker), L. Heintz (Bruker), B. Schütz (Bruker)

Honey-Profiling™Die Honig-Industrie steht derzeit unter Druck

Gesteigerte Nachfrage vs. weniger Angebot Starker Anstieg von Verfälschung bei Honig

Im Honig-Markt übersteigt derzeit die Nachfrage das Angebot:

• Gesteigerte Nachfrage nach Honig (z.B.aus den BRIC-Staaten)

• Gesteigerte Nachfrage nach ökologischerzeugtem Honig in den entwickeltenLändern

• Reduziertes Honig-Angebot durchBienenkrankheiten, z.B. die Varroa-Milbe

• Hinzufügen von Fremdzuckern

• Verwendung von Fructose-Glucose-Sirupfür künstliche Honige (z.B. in China)

• Falsche geografische Ursprungsangaben

• Falsche botanische Ursprungsangaben

2

Honey-Profiling™Ein neues Werkzeug gegen Honig-Verfälschung

Honey-ProfilingTM sieht mehr als die herkömmlichen Analyseverfahren

Beispiele:

• Fremdzucker können unabhängig von deren Quelle detektiert werden (C4- und C3-Pflanzen)

• Der geografische Ursprung und der botanische Ursprung werden konventionell mit der Pollenanalysebestimmt – das erfordert langjährige Erfahrung und ist im Fall von herausgefilterten Pollen gar nichtmöglich (z.B. in USA)

• Viele der zahlreichen herkömmlichen Methoden können mit nur einer NMR-Messung abgedeckt werden

3

Vielzahl an klassischen Analysen, die meist spezifisch für einen Parameter / Substanz sind:

• Pollenanalyse (Lichtmikroskopie / in Anl. an DIN 10760)

• Sensorik (Geschmack, Geruch, Konsistenz und Aussehen / DIN 10964, 10973)

• Leitfähigkeit (DIN 10753)

• Fremdenzyme (photometrisch)

• Zuckerspektrum (HPLC / DIN 10754, 10758)

• Oligosaccharide (HPLC-ECD)

• 13C-Isotopen Analyse und Bestimmung von C4-Zuckern (13C-LC-IRMS / δ-13C-EA-IRMS, AOAC-Methode)

• Nachweis von Sirupmarkern (LC-MS/MS, ICP-MS)

Honey-Profiling™herkömmliche Analyseverfahren

4

Die Pollenanalyse ist die konventionelle Herkunftsbestimmung:

Lichtmikroskopie des Honig:

• botanische und geographische Herkunft

• Stärkekörner, Hefen

• fremde Partikel, Bienenreste

Erschwerung der Analyse durch Pollenfilterung:

• Allergiker (besonders in den USA)

• um Herkünfte zu verschleiern

Täuschung durch Pollenzugabe

Honey-Profiling™Pollenanalyse (Melissopalynologie)

Aber NMR-basiertes Honey-ProfilingTM

kann die Verfälschungen erkennen!

5

Honey-Profiling™Vorteile & Nutzen

6

1) In einer Methode: Bestimmung der Unverfälschtheit, Authentizität und der Qualität von Honig

2) Betrugserkennung: Kann verschiedene hinzugefügte Fremdzucker und Sirupe erkennen und falscheHerkunftsangaben in Bezug auf geografischen Ursprung und botanischen Ursprung aufdecken – diesselbst bei entferntem Pollen

3) Voll-automatisierte Analyse –kann auch leicht von nicht-NMR Experten durchgeführt werden

4) Kann jede Abweichung von der NMR Referenz-Datenbank sofort erkennen

5) Sehr gute Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse

6) Retrospektive Datenanalyse ist möglich, z.B. für neue oder modifizierte Modelle und Quantifizierungen

7) Zeitersparnis mit nur einer Messung gegenüber den vielen herkömmlichen Methoden

Automatische pH-Einstellung

Nur 900 µl Probe notwendig

BtpHUnit

Transfer & Beschriftung

Schritt 2 Schritt 3

• Transfer von 600 µlProbe in ein 5mm NMRRöhrchen

• Beschriften desRöhrchens mit einemBarcode

Verdünnung der Probe

Schritt 1

• Verdünnung in H2O 1 : 4

Honey-Profiling™Standardisierte Probenvorbereitung

7

Automatische Probenerkennungund NMR Messung

Automatische Datenanalyse undErstellung eines Reports

Von der Probenzufuhr Zum Report

Honey-Profiling™Voll-automatische Messung

8

Honey-ProfilingTM

Die FoodScreenerTM Plattform

FoodScreenerTM Plattform Food-ProfilingTM Module

SOP ProbenvorbereitungSOP Probenmessung

Bruker Remote Dataanalysis server

9

Eigene Analysedurch Kunden(in der Forschung)

• Quantifizierung von 36 Komponenten

• 10 Zucker

• 8 Aminosäuren

• 3 Säuren

• 5 Markern (z.B. Manuka, Kastanie)

• 10 Degradationsparameter / Fermentationsprodukte

• Datenbank und Statistische Analyse

• Basiert auf 3.600 Referenzproben

• Klassifizierungsmodell für Konsistenzprüfungen

• Verifikationsmodell für non-targeted Suche von Abweichungen

• Targeted Modelle für den Nachweis von Zucker/Sirup

Honey-ProfilingTM

Übersicht Release 1.0

10

• mehr als 40 Länder

• mehr als 20 bot. Herkünfte

Honigtau Honige, polyflorale Honige,

monoflorale Honige, z.B.:

Akazie, Buchweizen, Kastanie,

Koriander, Eukalyptus, Lavendel,

Linde, Lychee, Manuka, Raps,

Sonnenblume, Thymian, Vitex, etc.

Honey-ProfilingTM

Referenzdatenbank und statist. Modelle

• Targeted Modelle für den Nachweis von

Zucker/Sirup

• 9 Verifikationsmodelle

Daraus ergeben sich die folgenden:

• Klassifikationsmodelle

Botanischer Ursprung für 3 Varietäten

(Linde, Akazie/Robinie, Manuka)

Geographischer Ursprung für 9 Länder/Regionen

(Bulgarien / Rumänien, Chile, China, Kuba, Ungarn,

Mexiko, Thailand, Ukraine, Vietnam)

11

Honey-Profiling™ ReportQuantitative Ergebnisse

Qualitätskontrolle durch Messung vieler relevanter Komponenten:

Auszug aus der Tabelle der quantitativen Ergebnisse

• Zucker• Organische Säuren• Prolin & andere Aminosäuren• HMF• Ethanol• Andere Degradations-

parameter / Fermentations-produkte

• 5 Marker-Komponenten(z.B. Manuka, Kastanie)

Konzentrationsvergleiche derProbenkomponenten mit denReferenzkonzentrationen fürähnliche Proben(Konzentrationsverteilungskurven)

12

Honey-Profiling™ ReportQuantitative Ergebnisse: 36 Komponenten

13

American model

Asian model

European model

Verifikation der Produktbeschriftung - Konsistenz des geografischen Ursprungs

Honey-Profiling™ ReportKlassifikationsmodell für geografischenUrsprung

14

Verifikation der Produktbeschriftung - Konsistenz des botanischen Ursprungs

Honey-Profiling™ ReportKlassifikationsmodell für botanischenUrsprung

15

Honey-Profiling™ ReportNon-targeted Verifikationsanalyse

Excerpt of the report for a blossom honey

Non-targeted Verifikationsmodelle für:• Blütenhonig (generell)• Waldhonig (generell)• Blütenhonig (Ursprung: Amerika Zentral/ Süd)• Blütenhonig (Ursprung: Asien Ost)• Blütenhonig (Ursprung: Europa)• Blütenhonig (Ursprung: Mexiko)• Blütenhonig (Ursprung: Thailand)• Blütenhonig (Ursprung: Ukraine)• Manuka

Betrugsnachweis und Aufdeckung vonQualitätsmängeln, non-targeted:

16

Honey-Profiling™ ReportNon-targeted Verifikationsanalyse,Quantilplot

Visualisierung durch den Quantilplot:

• Non-targeted Verifikation• Modellspezifisch• Vergleich mit Referenzdatenbank• 3 Hauptbereiche:− Aliphatischer Bereich,− Zuckerbereich,− Aromatischer Bereich,

Authentischer Lindenhonig (schwarz) in Vergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

17

Honey-Profiling™ ReportNachweis von Fremdzuckern und Sirupen

Hinzugefügte Sirupe und Fremdzucker

Reissirup

Beispiel für Honey-ProfilingTM: Nachweis einer verfälschten Probe (schwarz) mit Reissirup imVergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

Maltose

Maltotriose

Oligosaccharide

Verfälschung: Reissirup-Zugabe

Betrugsnachweis und Aufdeckung von Qualitätsmängeln, non-targeted:

18

Honey-Profiling™ ReportNachweis von Fremdzuckern und Sirupen

Chinesischer Vitex mit 44 % C4-Verfälschung (schwarz) in Vergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

Deutscher Kornblumenhonig (schwarz) in Vergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

Betrugsnachweis und Aufdeckung von Qualitätsmängeln, non-targeted:

19

Honey-Profiling™ Reporterhöhter Säuregehalt

Hohe Zitronensäurewerte können ein Indiz für Verfälschungen mit enzymatischhergestellten Sirupen sein

• Zitronensäure wurde zur pH-Einstellungvom enzymatischen Substrat verwendet

• Nach Beanstandung waren die hohenWerte wieder verschwunden

Polyfloraler Honig (schwarz) in Vergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

20

43 % chinesische Sonnenblume (schwarz) im Vergleichzur Datenbank (farbiger Hintergrund)

Honey-Profiling™ ReportVerfälschung der bot. Herkunft

Botanische Herkunft = Sonnenblume (Helianthus annuus)

83 % ukrainische Sonnenblume (schwarz) im Vergleichzur Datenbank (farbiger Hintergrund)

• Pollenanalyse ergab 43%Helianthus Annus, 36 %Brassicaceae (Kreuzblütler)

• keine bot. Herkunft imSpektrum erkennbar

Vermutung Pollenzugabe

21

Polyfloraler Honig (schwarz) in Vergleich zurDatenbank (farbiger Hintergrund)

Honey-Profiling™ ReportHinweise für Wärmezufuhr

Wärmezufuhr durch:• Erhitzen,• zu warme Lagerung

zu beachten ist jedoch:• geographische Herkunft

(tropische Region)

Rapshonig (schwarz) in Vergleich zur Datenbank (farbiger Hintergrund)

22

Honey-Profiling™ mittels NMR

23

Honey-ProfilingTM Verifikationsanalyse • Fremdzucker-/ Sirup-Zugabe• Honigtyp

Klassifikationanalyse • Botanischer Ursprung• Geografischer Ursprung

Targeted Quantifizierung derKomponenten

• Zucker• Organische Säuren• Prolin & andere Aminosäuren• Ethanol• HMF

Innovation with Integrity24