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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
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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
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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
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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!
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Honey-Profiling™Vorteile & Nutzen
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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
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Automatische Probenerkennungund NMR Messung
Automatische Datenanalyse undErstellung eines Reports
Von der Probenzufuhr Zum Report
Honey-Profiling™Voll-automatische Messung
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Honey-ProfilingTM
Die FoodScreenerTM Plattform
FoodScreenerTM Plattform Food-ProfilingTM Module
SOP ProbenvorbereitungSOP Probenmessung
Bruker Remote Dataanalysis server
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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
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• 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)
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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)
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Honey-Profiling™ ReportQuantitative Ergebnisse: 36 Komponenten
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American model
Asian model
European model
Verifikation der Produktbeschriftung - Konsistenz des geografischen Ursprungs
Honey-Profiling™ ReportKlassifikationsmodell für geografischenUrsprung
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Verifikation der Produktbeschriftung - Konsistenz des botanischen Ursprungs
Honey-Profiling™ ReportKlassifikationsmodell für botanischenUrsprung
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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:
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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)
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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:
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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:
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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)
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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
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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)
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Honey-Profiling™ mittels NMR
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Honey-ProfilingTM Verifikationsanalyse • Fremdzucker-/ Sirup-Zugabe• Honigtyp
Klassifikationanalyse • Botanischer Ursprung• Geografischer Ursprung
Targeted Quantifizierung derKomponenten
• Zucker• Organische Säuren• Prolin & andere Aminosäuren• Ethanol• HMF
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