Artikel teilen
Viele von uns haben im vergangenen Jahr mehr Zeit als sonst in der Küche verbracht und ihre Kochkünste mit unterschiedlichem Erfolg (wieder) entdeckt. Seit einem Jahr sind unsere Speisekammern voll und unsere Herde in Betrieb, da unser normales, soziales Leben durch Home-Office-Regelungen, Online-Schulungen und die weitreichenden Schließungen von Bars und Restaurants eingeschränkt wurde.
Zu Hause zu kochen kann vieles bedeuten. Manche verlassen sich bei der Zubereitung ihrer Mahlzeiten auf "Chef Mike" (d. h. die Mikrowelle), während andere einfache Zutaten in Gerichte der Haute Cuisine verwandeln. Die meisten Menschen würden jedoch wahrscheinlich zustimmen, dass der Schlüssel zu köstlichen und nahrhaften Mahlzeiten frische, qualitativ hochwertige Zutaten sind.
Was steht heute auf Ihrem Speiseplan? Zum Frühstück vielleicht Toast und frisch gepresster Orangensaft, zum Mittagessen vielleicht eine Quiche mit Tomaten und Käse und zum Abendessen gebratenes Gemüse mit einem guten Glas Wein. Schon hungrig?
Wie können Sie bei all dem Gerede über Lebensmittel sicher sein, dass die Zutaten, die Sie in der Küche verwenden, von höchster Qualität sind? Vielleicht vertrauen Sie dem Lebensmittelgeschäft, der Marke oder dem Landwirt auf dem örtlichen Markt, aber wissen Sie, wie die verschiedenen Parameter der Lebensmittelqualität gemessen werden?
Eine Technik ermöglicht eine schnelle, zerstörungsfreie und spezifische Prüfung der Lebensmittelqualität: Die Raman-Spektroskopie. Ganz gleich, ob Sie den Reifegrad von Obst oder Gemüse, die Verfälschung von Gewürzen oder Milchprodukten oder die Kontamination von Lebensmitteln mit verbotenen Pestiziden feststellen wollen - die Raman-Spektroskopie ist ein Vorreiter bei der Analyse der Lebensmittelqualität.
Wenn Sie Ihr Wissen über Raman-Spektroskopie auffrischen möchten, lesen Sie unseren früheren Blog-Beitrag über MIRA, in dem Sie auch etwas über die Geschichte dieser Technik erfahren.
Wenn Sie mehr über die Analyse von Spurenverfälschungen in Lebensmitteln und Getränken erfahren möchten, lesen Sie unseren Blogbeitrag über die Messung mit SERS (oberflächenverstärkte Raman-Streuung).
Bekämpfen Sie Lebensmittelbetrug: Lernen Sie MISA kennen
Sind Sie verwirrt über die Unterschiede zwischen Raman-Spektroskopie und SERS? Da sind Sie nicht allein! Lesen Sie unseren Blogbeitrag über diese beiden Techniken und erfahren Sie mehr über ihre Vorteile.
Raman vs. SERS… Was ist der Unterschied?
Hier finden Sie eine Auswahl an begutachteten Artikeln aus der Wissenschaft, in denen die Raman-Spektroskopie und tragbare Geräte von B&W Tek, einem Unternehmen der Metrohm-Gruppe, und Metrohm Raman eingesetzt werden, um Qualitätsprobleme bei Lebensmitteln zu lösen. Genießen Sie Ihr Essen! Guten Appetit!
Vorspeise
Vielleicht möchten Sie zunächst eine Flasche Rotwein mit Ihrer Begleitung teilen, während Sie ein paar knusprige Brotstangen essen. Rotwein wird aus roten Traubensorten hergestellt, deren Farbe durch das Zerkleinern der Trauben entsteht, während sich die Schalen mit dem zuckerhaltigen Saft vollsaugen. Die aus den Traubenschalen gewonnenen phenolischen Verbindungen können sich positiv auf die menschliche Gesundheit auswirken und lassen sich mit der Raman-Spektroskopie bestimmen [1].
Nicht nur nützliche Verbindungen, sondern auch schädliche Verunreinigungen können mit der Raman-Spektroskopie in Getränken gemessen werden. Auch Fungizide können mit SERS in Wein nachgewiesen werden.
Laden Sie unsere kostenlose Application Note herunter, wenn Sie mehr erfahren möchten.
Sehen Sie in unserem Video unten, wie Methanol in alkoholischen Getränken schnell und ohne Probenvorbereitung quantifiziert wird - direkt an der Flasche!
Wir alle haben schon einmal zu abgepackten Lebensmitteln gegriffen, wenn wir unterwegs sind oder gerade keine Lust zum Kochen haben. Der Feuchtigkeitsgehalt der meisten dieser Lebensmittel wird auf ein Minimum reduziert, vor allem bei Lebensmitteln, die lange haltbar sein sollen. Ein zu hoher Wassergehalt lässt schädliche Bakterien wachsen, was einer der Hauptgründe dafür ist, dass man vor dem Verzehr von verpackten Lebensmitteln immer auf das Datum achten sollte. Der Verzehr kontaminierter Lebensmittel kann zu schweren Erkrankungen und sogar zum Tod führen. Mit SERS lässt sich feststellen, ob solche Lebensmittel mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt schädliche Mengen dieser Bakterien enthalten [2].
Was haben diese beiden Anwendungen sonst noch gemeinsam? In beiden Fällen wird das tragbare i-Raman Plus Gerät von B&W Tek verwendet. Für weitere Informationen laden Sie bitte unsere kostenlose Application Note unten herunter.
Tragbares Raman zur Quantifizierung von Methanol in kontaminiertem Alkohol
Hauptgericht
Je nachdem, worauf Sie gerade Lust haben, ist alles möglich. Heute stehen Tomaten, Gemüse, Gewürze, vielleicht Fleisch (wenn Sie es essen) und eine Stärkequelle (Kartoffeln, Reis, Nudeln) auf dem Speiseplan, die zu fast jedem Gericht verarbeitet werden können.
Die Bestimmung des Reifegrads von frischen Lebensmitteln kann ein schwieriger Prozess sein, der sich nicht unbedingt nur auf die Veränderung der Farbe beschränkt. Der Reifegrad einer Frucht oder eines Gemüses gibt Aufschluss über den Gehalt an Antioxidantien, Nährstoffen und anderen nützlichen Verbindungen. Die Überwachung des Reifeprozesses ist mit tragbarer Raman-Spektroskopie [3], wie dem B&W Tek i-Raman Pro, möglich.
Einige von uns mögen ein wenig Schärfe in ihren Mahlzeiten. Leider ist die Verfälschung von Gewürzen wie Chilipulver (manchmal auch als Cayennepulver bekannt) üblich, da billige und schädliche Farbstoffe hinzugefügt werden, um auf Kosten der menschlichen Gesundheit mehr Gewinn zu erzielen. Diese synthetischen Farbstoffe lassen sich mit SERS selbst im Spurenbereich leicht nachweisen [4].
Laden Sie hier unseren kostenlose Application Note herunter, um mehr über den Nachweis von Spuren von Rhodamin B in Cayennepulver mit SERS zu erfahren.
Es gibt Käsesorten, die für eine scheinbar kleine Prise einen hohen Preis verlangen. Eine solche Käsesorte ist der Parmigiano Reggiano, ein italienischer Käse mit geschützter Ursprungsbezeichnung (g.U.), der unter Einhaltung verschiedener Produktionsvorschriften hergestellt wird. Diese Käsesorten sind fälschungsanfällig, aber zum Glück lässt sich dies vor Ort leicht feststellen, ohne die Probe zu beschädigen, indem man die Raman-Spektroskopie in der Hand hält [5].
Der Preis von Fleisch variiert aus verschiedenen Gründen, selbst wenn es sich um dasselbe Tier, denselben Abschnitt (Teilstück) und dieselbe Portionsgröße handelt. Einer davon ist die Herkunft des Fleisches sowie die Art der Erzeugung (z. B. Bio- oder Massentierhaltung). Die Bestimmung des Unterschieds zwischen hochwertigen und minderwertigen Fleischprodukten ist mit tragbaren Raman-Systemen [6] wie MIRA von Metrohm Raman möglich. Nicht nur diese Unterschiede, sondern auch die Frische von Fleisch während des Produktionsprozesses kann mit tragbaren Raman-Geräten [7] wie dem i-Raman Plus von B&W Tek gemessen werden.
Die Verwendung von minderwertigem Speiseöl mit einem niedrigen Rauchpunkt bei hohen Temperaturen kann zum Verzehr von schädlichen Nebenprodukten führen, die beim Kochen entstehen. Ältere Öle haben aufgrund des Alterungsprozesses einen geringeren Gehalt an Antioxidantien und können ranzig werden, wenn die antioxidativen Eigenschaften verschwinden. Aus diesen Gründen sind hochwertige Speiseöle, die reich an Antioxidantien sind, viel mehr wert, sind aber auch anfällig für Verfälschungen durch billigere Zutaten. Mit Hilfe der Raman-Spektroskopie [8] lässt sich nicht nur die Reinheit von Speiseölen bestimmen, sondern auch die Hitzestabilität verschiedener Ölsorten [9].
Weitere Informationen über die Analyse von Speiseölen mit Hilfe der Raman-Spektroskopie finden Sie in unseren kostenlosen Application Notes und in unserem White Paper, das Sie unten herunterladen können!
Schnelle Inhaltsstoffanalyse von Speiseölen mit einem tragbaren Raman-Spektrometer
Spurennachweis von Fenthion in Olivenöl mit MISA
White Paper: Einfache Überprüfung von Speiseölen mit Raman-Spektroskopie
Nachspeise
Nach dem Essen kann ein heißes Getränk wie Tee den Gaumen säubern. Wie können Sie sicher sein, dass der Tee frei von verbotenen Pestiziden ist, wenn Sie ihn nicht bei einem vertrauenswürdigen Bio-Label kaufen? Mit SERS lassen sich solche Stoffe in Teeblättern schnell identifizieren [10].
Wenn Sie mehr über den Nachweis von illegalen Substanzen wie Herbiziden in Teeblättern erfahren möchten, laden Sie hier unsere kostenlose Application Note herunter.
Auch der Honig, den Sie in Ihren Tee geben oder über Ihr Dessert träufeln, kann manipuliert werden. Je nach Art der Blüte oder der Herkunft des Honigs können die Kosten für die gleiche Menge stark variieren. Einige Honigsorten (z. B. Manuka-Honig) werden als besonders gesundheitsfördernd angepriesen, weshalb viele minderwertige Produkte mit billigen Süßungsmitteln (z. B. Maissirup mit hohem Fruchtzuckergehalt) fälschlicherweise als solche gekennzeichnet und zu einem höheren Preis an ahnungslose Verbraucher verkauft werden. Mit Hilfe der Raman-Spektroskopie ist es möglich, Honigverfälschungen [11] und sogar seine botanische Herkunft [12] nachzuweisen.
Nicht nur Tee und Honig, sondern auch Kaffee und die ihm zugesetzte Milch können mit der Raman-Spektroskopie analysiert werden, um verschiedene Qualitätsmerkmale und Verfälschungen festzustellen.
Der Proteingehalt von Milch kann durch den Zusatz von Melamin fälschlicherweise erhöht werden. Aufgrund von Skandalen, die zu Todesfällen aufgrund von Nierenschäden geführt haben, wird diese Verbindung in Milcherzeugnissen inzwischen überwacht. Melamin [13] und andere Stoffe, die zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen beitragen können [14] lassen sich mit SERS leicht in Milch nachweisen.
Möchten Sie mehr über Melamin erfahren und wie man es mit SERS messen kann? In dieser kostenlosen Application Note finden Sie weitere Informationen.
Spurennachweis von Melamin in Milchprodukten mit MISA
Laden Sie unsere kostenlose Application Note herunter und erfahren Sie mehr über den schnellen Nachweis des Alkaloids Trigonellin in Kaffee, dessen Konzentration abnimmt, je dunkler die Bohnen geröstet werden.
Schneller und selektiver Nachweis des Trigonellin-Kaffeequalitätsmarkers
Der Reifegrad von Obst und Gemüse ist nicht nur eine wichtige Information für die Planung von Mahlzeiten, sondern auch für den Transport von Lebensmitteln. Verderbliche Früchte und Gemüse werden oft in unreifem Zustand versandt, damit sie in bestem Zustand am Zielort ankommen. Der Frischegrad von Zitrusfrüchten kann mit tragbaren Raman-Geräten durch Messung des Carotinoidgehalts bestimmt werden [15].
Neben der Frische lässt sich mit SERS auch feststellen, ob Pestizide, Fungizide, Herbizide oder andere schädliche Substanzen auf die Früchte gesprüht wurden [16].
Sehen Sie sich unsere Auswahl an kostenlosen Application Notes über die Bestimmung dieser Art von Substanzen auf verschiedenen Früchten mit MISA an.
Spurennachweis von Thiram auf Äpfeln
Fazit
Mehrere Parameter der Lebensmittelqualität können mit der Raman-Spektroskopie schnell und einfach gemessen werden, ohne dass Flaschen geöffnet oder Proben zerstört werden müssen. Tragbare und handgehaltene Geräte machen es einfach, Messungen fast überall durchzuführen.
Ihr Wissen zum Download
Erfahren Sie mehr über die schnelle Lebensmittelanalyse mit Raman-Spektroskopie
Referenzen
[1] Dranca, F.; Oroian, M. Kinetic Improvement of Bioactive Compounds Extraction from Red Grape (Vitis vinifera Moldova) Pomace by Ultrasonic Treatment. Foods 2019, 8, 353. doi:10.3390/foods8080353
[2] Pan, C.; Zhu, B.; Yu, C. A Dual Immunological Raman-Enabled Crosschecking Test (DIRECT) for Detection of Bacteria in Low Moisture Food. Biosensors 2020, 10, 200. doi:10.3390/bios10120200
[3] Trebolazabala, J.; Maguregui, M.; Morillas, H.; et al. Portable Raman spectroscopy for an in-situ monitoring the ripening of tomato (Solanum lycopersicum) fruits. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2017, 180, 138–143. doi:10.1016/j.saa.2017.03.024
[4] Lin, S.; Hasi, W.-L.-J.; Lin, X.; et al. Rapid and sensitive SERS method for determination of Rhodamine B in chili powder with paper-based substrates. Analytical Methods 2015, 7, 5289–5294. doi:10.1039/c5ay00028a
[5] Li Vigni, M.; Durante, C.; Michelini, S.; et al. Preliminary Assessment of Parmigiano Reggiano Authenticity by Handheld Raman Spectroscopy. Foods 2020, 9(11), 1563. doi:10.3390/foods9111563
[6] Logan, B.; Hopkins, D.; Schmidtke, L.; et al. Authenticating common Australian beef production systems using Raman spectroscopy. Food Control 2021, 121, 107652. doi:10.1016/j.foodcont.2020.107652
[7] Santos, C; Zhao, J.; Dong, X.; et al. Predicting aged pork quality using a portable Raman device. Meat Science 2018, 145, 79–85. doi:10.1016/j.meatsci.2018.05.021
[8] Liu, Z.; Yu, S.; Xu, S.; et al. Ultrasensitive Detection of Capsaicin in Oil for Fast Identification of Illegal Cooking Oil by SERRS. ACS Omega 2017, 2, 8401–8406. doi:10.1021/acsomega.7b01457
[9] Alvarenga, B.; Xavier, F.; Soares, F.; et al. Thermal Stability Assessment of Vegetable Oils by Raman Spectroscopy and Chemometrics. Food Analytical Methods 2018, 11, 1969–1976. doi:10.1007/s12161-018-1160-y
[10] Yao, C.; Cheng, F.; Wang, C.; et al. Separation, identification and fast determination of organophosphate pesticide methidathion in tea leaves by thin layer chromatography–surface-enhanced Raman scattering. Analytical Methods 2013, 5, 5560. doi:10.1039/c3ay41152d
[11] Li, S.; Shan, Y.; Zhu, X.; et al. Detection of honey adulteration by high fructose corn syrup and maltose syrup using Raman spectroscopy. Journal of Food Composition and Analysis 2012, 28, 69–74. doi:10.1016/j.jfca.2012.07.006
[12] Oroian, M.; Ropciuc, S. Botanical authentication of honeys based on Raman spectra. Journal of Food Measurement and Characterization 2017, 12, 545–554. doi:10.1007/s11694-017-9666-3
[13] Nieuwoudt, M.; Holroyd, S.; McGoverin, C.; et al. Rapid, sensitive, and reproducible screening of liquid milk for adulterants using a portable Raman spectrometer and a simple, optimized sample well. Journal of Dairy Science 2016, 99, 7821–7831. doi:10.3168/jds.2016-11100
[14] Lin, X.; Hasi, W.-L.-J.; Lou, X.-T.; et al. Rapid and simple detection of sodium thiocyanate in milk using surface-enhanced Raman spectroscopy based on silver aggregates. Journal of Raman Spectroscopy 2014, 45, 162–167. doi:10.1002/jrs.4436
[15] Nekvapil, F.; Brezestean, I.; Barchewitz, D.; et al. Citrus fruits freshness assessment using Raman spectroscopy. Food Chemistry 2018, 242, 560–567. doi:10.1016/j.foodchem.2017.09.105
[16] Xie, J.; Li, L.; Khan, I.; et al. Flexible paper-based SERS substrate strategy for rapid detection of methyl parathion on the surface of fruit. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2020, 231, 118104. doi:10.1016/j.saa.2020.118104
