Masspektrometrisk avbildning (MS-avbildning) ger mycket exakt information om den rumsliga fördelningen av ämnen i många områden. Forskare vid University of Bayreuth presenterar nu exemplariska nya tillämpningar inom livsmedelsanalys i tidskriften Food Chemistry . För första gången har man lyckats synliggöra en tillsats i mejeriprodukter och en produktionsrelaterad förorening i bakverk. Särskilda ingredienser som påverkar livsmedelskvaliteten kan påvisas i frukt, grönsaker och köttprodukter. Studien, som genomfördes i samarbete med den bayerska hälso- och livsmedelsmyndigheten (LGL), visar på den stora potentialen med denna metod, inte minst när det gäller konsumentskydd.

Natamycin i ost

För att skydda osthjul eller rökt korv från mögelangrepp behandlas ytorna ofta med svampmedlet natamycin. En EU-förordning sätter en gräns på ett milligram per kvadratdecimeter för detta och föreskriver även att natamycin inte får tränga djupare än fem millimeter in i ett behandlat osthjul. Detta penetrationsdjup kan dock inte beskrivas i detalj med de metoder för livsmedelsanalys som hittills vanligen använts, men Bayreuth-forskargruppen ledd av prof. Dr. Andreas Römpp har kunnat använda MS-avbildning för att för första gången visa var och i vad mängder fungiciden förekommer i olika typer av Gouda.

Natamycinmolekylernas penetration kan spåras från svålen till insidan av osthjulet. Forskarna samarbetade med den bayerska hälso- och livsmedelsmyndigheten (LGL) i dessa undersökningar. Baserat på de erhållna resultaten har de utvecklat metodiska standarder för identifiering av natamycin i ost. "Med utgångspunkt från denna nyutvecklade MS-avbildningsmetod kan det vara möjligt att minska konsumentexponeringen för konserveringsmedel i framtiden", säger Prof. Römpp, som är ordförande för bioanalytiska vetenskaper och livsmedelsanalys vid University of Bayreuth.

Akrylamid i pepparkakor

En EU-förordning sätter också gränser för förekomsten av akrylamid i livsmedel. Det är ett cancerfrämjande ämne som bildas av socker och asparagin – en aminosyra – vid låg luftfuktighet och temperaturer över 120 grader Celsius. En metod utvecklad i Bayreuth, Tyskland, baserad på MS-avbildning, visualiserar akrylamidfördelning i traditionella tyska pepparkakor. "För att göra detta var vi tvungna att kyla pepparkaksproverna till mindre än minus 60 grader Celsius och sedan använda en elektrisk mikrosåg för att tillverka pepparkaksskivor med två millimeters tjocklek. Detta var det enda sättet vi kunde upptäcka mycket små mängder akrylamid", rapporterar Prof. Römpp.

Studier av kalvkorv

Den nya studien visar också att MS-avbildning lämpar sig lika bra för analyser av processade köttprodukter. I kalvkorvar blir vattenlösliga och fettlösliga komponenter synliga, så att regioner med låg fetthalt och hög fetthalt tydligt kan urskiljas. Likaså blir det synligt var ämnen av vegetabiliskt ursprung finns som kommer från blandade örter. "Men MS-avbildning möjliggör inte bara lokalisering av ingredienser i köttprodukter, utan hjälper till exempel även vid undersökningar av "klibbigt kött" eller så kallade hydrolysattillsatser, som ska låtsas ha högre kvalitet när de inte deklareras på Det kan därför vara användbart för att upptäcka konsumentbedrägeri i köttprodukter och bättre skydda konsumenterna även i detta avseende", säger prof. Römpp.

Kiwifrukt och morötter

Användningspotentialen inom området frukt och grönsaker demonstreras av studier på kiwifrukt och morötter. "Mini kiwi" (Actinidia arguta) är inte bara söt, utan har också många hälsofrämjande bioaktiva ingredienser. Med hjälp av provskivor som bara var några hundradelar av en millimeter tjocka och kylda ner till en temperatur på minus 40 grader, visualiserade Bayreuth-bioanalytikerna fördelningen av flera ämnen i huden och köttet:sockermolekyler (disackarider), antioxidant polyfenol och ett fett. (lipid) karakteristisk för kiwi. I morötter upptäcktes i sin tur molekyler av betakaroten, en föregångare till vitamin A. Dessutom var det också möjligt att identifiera den rumsliga fördelningen och typiska molekylära strukturer för olika färgämnen (antocyaniner) som ger morötter en orange, gul eller violett färg.

En analysmetod utan färgämnen

"Vår studie klargör att MS-avbildning är ett värdefullt tillägg till redan etablerade livsmedelsanalysmetoder:Den ger nya insikter om den rumsliga fördelningen och de relativa proportionerna av ingredienser. Den har den stora fördelen att ingrediensernas molekyler inte behöver vara märkt med färgämnen eller andra märkningsmetoder. Vid University of Bayreuth – inom den nyinrättade fakulteten VII för livsvetenskaper:mat, nutrition och hälsa – kommer vi att fortsätta att arbeta i framtiden med att förfina de analytiska kapaciteterna hos avbildningsmasspektrometri och kombinera den with other food analysis tools, and applying it to ingredients not previously studied. In this way, we at the University of Bayreuth can make important contributions to consumer protection," says Prof. Römpp.

On imaging mass spectrometry (MS)

MS differs from other analytical methods such as UV, fluorescence, infrared or nuclear magnetic resonance spectroscopy in that it is not dependent on particular properties of the molecules and atoms—i.e. neither on light absorption or fluorescence nor on nuclear spin, the angular momentum of an atomic nucleus around its center of gravity. If two molecules or atoms differ in mass, this difference can be made visible by mass spectrometry. In this respect, a mass spectrometer is similar to a scale for atoms and molecules—the only difference being that it is several million times more accurate and sensitive than any kitchen scale.

Before any mass spectrometric analysis, it is necessary to ionize the molecules of the substances to be identified, so that charged particles are created. This is because only charged particles can be deflected and accelerated by the magnetic and electric fields used in the mass spectrometer. One ionization method that is also used at the Chair of Bioanalytics and Food Analysis at the University of Bayreuth is the matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI). Here, a matrix substance is placed on the sample and then irradiated with a laser. Imaging mass spectrometry (MS imaging) combines information about molecules obtained from MS with spatial information:by scanning a sample surface and irradiating a different spot on the sample each time, pixel by pixel, a mass spectrum can be recorded for each point that the laser has hit. + Utforska vidare

Researchers develop a new peptide system for the targeted transport of molecules into living mammalian cells