Bestimmung mittels Kapillarelektrophorese
Zur Abrundung des süßen Geschmacks und um den allseits gewohnten Zuckergeschmack zu simulieren, werden häufig Kombinationen mehrerer Süßstoffe verwendet. Dies alles führt zu steigenden Anforderungen an die Analysenverfahren. Nach wie vor sollen möglichst viele Inhaltsstoffe simultan bestimmt werden, was aufgrund der Verschiedenheit der Substanzgruppen eine echte Herausforderung darstellt. Mit der Kapillarelektrophorese (CE) existiert jedoch ein Werkzeug, das diese Anforderungen erfüllt.
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Süßstoffbestimmung mit CE

Süßstoffe in Lebensmitteln

Bestimmung mittels Kapillarelektrophorese
Zur Abrundung des süßen Geschmacks und um den allseits gewohnten Zuckergeschmack zu simulieren, werden häufig Kombinationen mehrerer Süßstoffe verwendet. Dies alles führt zu steigenden Anforderungen an die Analysenverfahren. Nach wie vor sollen möglichst viele Inhaltsstoffe simultan bestimmt werden, was aufgrund der Verschiedenheit der Substanzgruppen eine echte Herausforderung darstellt. Mit der Kapillarelektrophorese (CE) existiert jedoch ein Werkzeug, das diese Anforderungen erfüllt.

Süße Speisen sorgen seit Menschengedenken für Wohlbefinden und vermitteln ein luxuriöses Gefühl. Während früher vor allem mit Früchten und Honig gesüßt wurde, findet seit dem industriellen Zeitalter aus Rüben oder Zuckerrohr raffinierter „Haushaltszucker“ (Saccharose) rigorosen Zugang zu fast allen unseren Lebensmitteln. Als Folge davon ist in der Bevölkerung der Industrienationen ein enormer Anstieg an Übergewicht sowie Diabetes mit allen krankheitsbedingten Nebenerscheinungen zu verzeichnen. Nicht zu vergessen ist der sprunghafte Anstieg von Karies, auch schon bei Kleinkindern, als eine weitere Folge von zu stark gesüßten Nahrungsmitteln.

Seit den 1950er Jahren wurde daher zunehmend nach Wegen gesucht, die Nahrungsmittel kalorienärmer, antikariös und trotzdem süß herzustellen. Der von den USA auch nach Europa gelangte Trend „sweet`n`low“ bedingte daher eine stetige Suche nach neuartigen kalorienarmen Süßungsmitteln. Mittlerweile ist eine ganze Armada verschiedener Substanzen als Süßungsmittel in den USA und auch in der EU zugelassen (siehe Tabelle).

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Tabelle: Beispiele für Süßungsmittel

(Faktor*: gibt an um wievielmal süßer als Saccharose).

E-Nr. Süßstoff Faktor* Substanzgruppe
950 Acesulfam 200 Oxathiazinon
951 Aspartam 200 Dipeptid
952 Cyclamat 15 Sulfamat
954 Saccharin 500 Benzoesäuresulfimid
957 Thaumatin 3000 Protein (Mischung von Polypeptiden)
959 Neohesperidin 600 Herstellung aus Flavonoiden
965 Maltitol 0,7 Zuckeralkohol
967 Xylitol 1 Zuckeralkohol
968 Erythritol 0,7 Zuckeralkohol
961 Neotam 10000 Phenylalaninester
421 Mannitol 0,7 Zuckeralkohol
420 Sorbitol 0,5 Zuckeralkohol
960 Rebaudiosid A aus
Stevia rebaudiana
450 Steviolglycosid


Das Maß ist die Süßkraft der Saccharose, welche mit „1“ festgelegt ist. Durch sensorische Beurteilung wird die Süßkraft der neu gefundenen Süßungsmittel eingeschätzt und als Faktor angegeben. Es hat sich gezeigt, dass nicht nur die klassischen Kohlenhydrate, sondern auch einige Dipeptide, Proteine, Zuckeralkohole und weitere Verbindungen unsere süßen Geschmacksrezeptoren bedienen.

Süßstoffe simultan bestimmen

Bild 1 zeigt, dass eine Simultanbestimmung der wichtigsten Süßstoffe mittels CE möglich ist. Es sind sowohl die Süßstoffe der ersten Generation wie Saccharin, Cyclamat und Aspartam als auch die erst kürzlich zugelassenen neuesten Süßstoffe Neotam und das Rebaudiosid A der Stevia-Pflanze in einer einzigen Analyse bestimmbar. Darüber hinaus sind auch Zersetzungsprodukte detektierbar, die bereits allein durch die Standzeit in wässriger Standardlösung entstehen. Beispielsweise können die aus dem Zerfall von Aspartam resultierenden Zersetzungsprodukte Phenylalanin und Asparaginsäure gleichzeitig analysiert werden. Der Metabolismus führte teilweise dazu, dass gerade Aspartam in Verruf geriet, da die Zerfallsprodukte allergische Reaktionen und andere gesundheitliche Beschwerden hervorrufen können. Bei mit Aspartam gesüßten Lebensmitteln ist daher immer der Hinweis auf eine Phenylalaninquelle anzubringen.


Die Kritik an diesen älteren Süßstoffen, die vor allem in den USA teilweise verboten wurden, führte zum intensiven Testen neuer Süßstoffe. Beispielsweise wurde der Zuckeralkohol Xylitol als Süßungmittel mit antikariogener Wirkung zugelassen. Xylitol wird häufig in Kaugummis und Zahnpflegeprodukten verwendet. Sowohl Xylitol als auch alle anderen verwendeten Süßstoffe können mittels Kapillarelektrophorese in Kaugummi analysiert werden. Beispielhaft ist in Bild 2 das Elektropherogramm eines extrahierten Kaugummis zu sehen.


Trotz der komplexen Matrix ist die Analyse aller eingesetzten Süßstoffe möglich. Die Methode lässt sich auf die verschiedensten Proben wie Getränke, Kaugummi, Konserven, Süßspeisen, usw. anwenden. Weitere Anwendungsbeispiele finden sich auf der Homepage www.Kapillarelektrophorese.eu.


Fazit

Mit der Kapillarelektrophorese lassen sich Süßstoffe aller Art in diversen Probenmatrices analysieren. Abschließend sei jedoch angemerkt, dass nicht nur die Wahl des Analysenverfahrens möglich ist, sondern auch die Wahl beim täglichen Einkauf der Lebensmittel. Glücklicherweise ist nicht alles gesüßt!

Literatur

  1. S.-D. Müller, J. Schwarz: „Alles über Süßstoffe (von Aspartam über Cyclamat bis Stevia), Fruchtzucker und Zucker“, GRIN Verlag, 2010.


Dr. Jana Boden*), Dr. Ingo Haumann*), Dr. Antje Mainka*), Dr. Beate Göttlicher*)

  1. ICA - Ingenieurgemeinschaft für Chemische Analytik, Robert-Bosch-Str. 42, 63225 Langen, E-Mail: ica@ica-analytik.de
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