Kernöl-Code geknackt

Kann man den Herkunftsangaben auf Lebensmitteletiketten Glauben schenken? Was bedeutet „geschützte geografische Angabe“ (g.g.A.) und wie sicher kann sich der Konsument sein? Anhand des „Steirischen Kürbiskernöls“ definierte ein Forscherteam der JOANNEUM RESEARCH eine völlig neue Methodenkombination, um die Herkunft des echten steirischen Kernöls mit Sicherheit nachzuweisen.

Beinahe täglich sind Berichte über unzureichende oder falsche Herkunftsangaben auf Lebensmittelverpackungen zu finden. Als Konsument ist man verwirrt: Pferdefleisch im Hamburger, Erdbeerjoghurt ohne Erdbeeren und eben auch Kernöl aus China. 2012 zeigte eine VKI-Studie, dass mehr als die Hälfte der untersuchten Kürbiskernöle sicher nicht aus Österreich stammten (Quelle: www.konsument.at, Ausgabe 6/2012). Und auch die geschützte geografische Angabe „Steirisches Kürbiskernöl“ konnte nicht mit Sicherheit verifiziert werden.

Die JOANNEUM RESEARCH startete mit den Forschungsgruppen „Statistische Anwendungen“ (POLICIES) und „Wasserressourcen und Umweltanalytik“ (RESOURCES) ein sogenanntes Exzellenzprojekt. Ziel war es, eine Methodenkombination für einen gesicherten Herkunftsnachweis von Kernöl aus den steirischen Bezirken des g.g.A.-Gebietes (das gesamte g.g.A.-Gebiet umfasst Teile der Steiermark, des Burgenlandes und von Niederösterreich) zu bestimmen. Damit die Bestimmung zuverlässig ist, sind aussagekräftige chemisch-analytische Beurteilungsmerkmale Grundvoraussetzung. Die passenden statistischen (Klassifikations-)Modelle stellen den Zusammenhang zwischen Beurteilungsmerkmalen und der Herkunftsregion dar.

Es hat sich gezeigt, dass es nicht ausreicht, nur ein analytisches Verfahren für die Zuordnung der Öle zu verwenden, weil damit die Herkunft nur mit rund 60-prozentiger Wahrscheinlichkeit bestimmt werden kann. Das ist nicht viel. „Unser Ansatz war, drei methodisch unterschiedliche Analyseverfahren für die chemische Charakterisierung von Kernölen so zu kombinieren, dass die Sicherheit der Klassifikation bei rund 95 Prozent liegt. Die Herausforderung bestand darin, ein geeignetes statistisches Modell festzulegen, das die einzelnen Untersuchungsergebnisse zu einer Endaussage kombiniert und so eine genaue Klassifikation von Kernölen zulässt“, erklärt Projektleiter DI Hermann Katz.

Das Team rund um Dipl. Chem. Dr. Albrecht Leis definierte im Laborzentrum der JOANNEUM RESEARCH, Institut RESOURCES, gemeinsam mit Wissenschaftlern der Technischen Universität Graz eine Kombination von drei Analyseverfahren, die für die vorliegende Problemstellung geeignet sind. Leis befasst sich seit 15 Jahren unter anderem intensiv mit dem Thema Isotopenhydrologie und zählt zu den international renommierten Experten. Kombiniert werden a) die Bestimmung der isotopischen Signaturen der Elemente Wasserstoff und Kohlenstoff aus den Kürbiskernölen, b) Bestimmung des Profils der Seltenen Erdelemente (SEE) in Öl- und Bodenproben aus unterschiedlichen Teilen des Anbaugebietes und c) die Analyse von 1H Kernresonanzspektren (1H NMR) der Kürbiskernöle. „Die beste Klassifikation konnte mit allen drei Variablengruppen erzielt werden. Da jedoch die Untersuchung der Seltenen Erden relativ aufwendig und dementsprechend teuer ist, wurde außerdem versucht, eine möglichst ökonomische Methodenkombination mit ausreichend hoher Treffsicherheit zu finden. Als wirtschaftlich beste Variante konnte für Kernöl eine Kombination von Isotopenanalytik und Kernspinresonanzspektroskopie identifiziert werden“, erklärt Katz. Interessant sind solche kombinierten Klassifikationsmodelle für Unternehmen der Lebensmittelbranche, die sich mit Qualitätsprodukten aus bestimmten Regionen beschäftigen. Die Kombination aussagekräftiger analytischer Methoden mit statistischen Verfahren ist auch für andere pflanzlichen Lebensmitteln gut geeignet. „Aktuell arbeiten wir an der Analyse von echt steirischen Äpfeln“, erzählt der Statistiker.

Facts & Figures:

– Exzellenzprojekte innerhalb der JOANNEUM RESEARCH sind eigenfinanzierte Projekte die den Kriterien

  • wissenschaftliche Hochwertigkeit,
  • Umsetzungsrelevanz für die Wirtschaftsorientierung und
  • Synergiepotenzial zu anderen Forschungsthemen

entsprechen.

– Seltene Erdelemente: Zu den Metallen der Seltenen Erden gehören die chemischen Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems (mit Ausnahme des Actiniums) und die Lanthanoide – insgesamt also 17 Elemente. Nach den Definitionen der anorganischen Nomenklatur heißt diese Gruppe chemisch ähnlicher Elemente Seltenerdmetalle. Im Deutschen wird der Begriff Seltene Erdelemente und das Kürzel SEE verwendet. Der Name der Gruppe stammt aus der Zeit der Entdeckung dieser Elemente und beruht auf der Tatsache, dass sie zuerst in seltenen Mineralien gefunden und aus diesen in Form ihrer Oxide (früher „Erden“ genannt) isoliert wurden. Nur Promethium, ein kurzlebiges radioaktives Element, ist in der Erdkruste wirklich selten. Einige der Metalle der Seltenen Erden (Cer, Yttrium und Neodym) kommen in der Erdkruste häufiger vor als beispielsweise Blei, Molybdän oder Arsen. Thulium, das seltenste stabile Element der Metalle der Seltenen Erden, ist immer noch häufiger vorhanden als Gold oder Platin. Die Ähnlichkeit der chemischen Eigenschaften der Seltenerd-Metalle macht ihre Trennung aufwendig und kostspielig. (Quelle: wikipedia)

– Stabile Umweltisotope sind Bestandteil des Wassermoleküls, die bei Prozessen im Wasserkreislauf Veränderungen unterliegen, die für die Charakterisierung der Herkunft des Wassers herangezogen werden. Die JOANNEUM RESEARCH verfügt bei der Untersuchung des stabilen Isotopes Sauerstoff-18 im Wasser über das weltweit genaueste Labor. Das ergab ein von der IAEA weltweit durchgeführter Ringversuch, der 137 Labors aus 53 Ländern testete.

– Die Kernresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie von englisch nuclear magnetic resonance) ist eine spektroskopische Methode zur Untersuchung der elektronischen Umgebung einzelner Atome und der Wechselwirkungen mit den Nachbaratomen. Dies ermöglicht die Aufklärung der Struktur und der Dynamik von Molekülen sowie Konzentrationsbestimmungen.

JOANNEUM RESEARCH – die steirische Forschungsgesellschaft

Die JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH entwickelt Lösungen und Technologien für Wirtschaft und Industrie in einem breiten Branchenspektrum. Rund 430 Mitarbeitende der JOANNEUM RESEARCH betreiben Spitzenforschung auf internationalem Niveau an den Standorten Graz, Wien, Weiz, Hartberg, Niklasdorf und Leoben.

POLICIES – das Zentrum für Wirtschafts- und Innovationsforschung bietet Beratung, Planung und Evaluierung in Fragen zu Technologie- und Innovationsstrategien, zu Förderprogrammen und Politiken sowie in Fragen regionaler Standortbewertung und -entwicklung.

Die Forschungsgruppe Statistische Anwendungen arbeitet mit Daten, die als Rohstoff der modernen Informationsgesellschaft zu sehen sind. Durch die fortschreitende Automatisierung in der elektronischen Datenerfassung kommt es in vielen Unternehmen zu einem Überangebot an Daten. Gestützt auf langjähriges Know-how und eine breite Methodenpalette werden aus dieser oft unstrukturierten Datenmenge wichtige Entscheidungsgrundlagen für Auftraggeber aus den Bereichen Wirtschaft und Verwaltung generiert.

RESOURCES – das Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit bündelt die Forschungskompetenzen zur optimierten Nutzung von Wasser, Energie und Biomasse. Hier werden neue Technologien und Verfahren entwickelt, um die Ressourcen zu erschließen bzw. intelligent zu nutzen. Die Arbeiten sind ausgerichtet an der Nachfrage der Wirtschaft und sichern gleichzeitig die Lebenssqualität zukünftiger Generationen.

 

Foto: Joanneum Research/Ramspacher

 

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