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Food quality control and studies on human nutrition by mass spectrometric and nuclear magnetic resonance isotope ratio determination

Lebensmittel-Qualitätskontrolle und Untersuchungen zur menschlichen Ernährung durch Isotopenverhältnis-Analyse mit Hilfe der Massen- und NMR-Spektrometrie

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Zusammenfassung

Die natürlichen Häufigkeiten der stabilen Isotope von Bioelementen in biologischem Material unterliegen kleinen Variationen, die durch Isotopeneffekte bei physikalischen Prozessen und chemischem Reaktionen in den natürlichen Kreisläufen der entsprechenden Elemente bedingt sind. Daraus resultieren typische relative Isotopenhäufigkeiten (δ-Werte) von Nahrungsmitteln und deren Inhaltsstoffen, die Zuordnungen zu Ursprung und Verarbeitung sowie den Nachweis von Verfälschungen gestatten. Nach einer Beschreibung der Aufbereitung entsprechender Proben für die massenspektrometrische Isotopenverhältnis-Analyse werden als Beispiele der Anwendung erläutert: Der Nachweis der Fälschung von Honig und Ahornsirup mit high fructose corn syrup, die Möglichkeiten zur Bestimmung von Zucker- und Wasserzusätzen bei Wein und Fruchtsäften, der Nachweis einer natürlichen Herkunft von Ethanol und Essigsäure und der Echtheit von Aromastoffen und Gewürzen.

Weiterhin wird die Bedeutung von „natürlich markierten“ Nahrungsmitteln zur Erkennung von Nahrungsgrundlagen und als Tracer in der Ernährungswissenschaft dargelegt. Schließlich werden künftige Möglichkeiten einer Bestimmung der intermolekularen und intramolekularen Isotopenverteilung in Nährstoffen durch NMR-Analyse diskutiert.

Summary

The natural abundances of the stable isotopes of the main bioelements in biogenic material are submitted to small variations caused by isotope effects of physical processes and chemical reactions in the natural cycles of these elements. Resulting typical relative abundances (δ-values) of food and food ingredients permit assignments to their origin and treatment and allow the proof of the addition of adulterants.

After the explanation of the sample preparation for mass spectrometric isotope ratio measurements, examples are given for the proof of adulteration of honey and maple sirup by high fructose corn sirup, for the determination of sugar and water addition to wine and juices, for the recognition of the natural origin of ethanol and acetic acid, and for the investigation of the authenticity of flavours and spices. The use of “naturally labelled” foodstuffs as indicators of human diet and tracers in nutrition research is demonstrated. Finally, future possibilities of the determination of the intermolecular and intramolecular isotope distribution by means of NMR are discussed.

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References

  1. Abelson PH, Hoering TC (1961) Proc Natl Acad Sci USA 47 (5): 623–632

    Google Scholar 

  2. Barrie A, Bricout J, Koziet J (1984) Biomed Mass Spectrom 11:583–588

    Google Scholar 

  3. Bengsch E, private communication

  4. Bengsch E, Schulten H-R (1981) Z Naturforsch 36 b:1289–1296

    Google Scholar 

  5. Boutton TW, Klein PD, Lynott MJ, Price JE, Tieszen LL (1984) In: Turulund JE, Johnson PE (eds) Stable isotopes in nutrition, ACS symposium series No. 258. Am Chem Soc, Washington, pp 191–204

    Google Scholar 

  6. Brenninkmeijer CAM, Mook WG (1982) In: Schmidt H-L, Förstel H, Heinzinger K (eds) Stable isotopes, Proc of the 4th int conf. Elsevier Sci Publ Comp, Amsterdam, pp 661–666

    Google Scholar 

  7. Bricout J (1978) Rev Cytol Biol Veg Bot 1: 133–209

    Google Scholar 

  8. Bricout J (1982) In: Schmidt H-L, Förstel H, Heinzinger K (eds) Stable isotopes, Proc of the 4th int conf. Elsevier Sci Publ Comp, Amsterdam, pp 483–493

    Google Scholar 

  9. Deleens E, Schwebel-Dugue N, Tremolieres A (1984) FEBS Lett 178:55–58

    Google Scholar 

  10. Dunbar J (1982) In: Schmidt H-L, Förstel H, Heinzinger K (eds) Stable isotopes, Proc of the 4th int conf. Elsevier Sci Publ Comp, Amsterdam, pp 495–501

    Google Scholar 

  11. Dunbar J, Schmidt H-L, Woller R (1983) Vitis 22:375–386

    Google Scholar 

  12. Estep MF, Dabrowski H (1980) Science 209:1537–1539

    Google Scholar 

  13. Förstel H (1978) Rad Environm Biophys 15:323–344

    Google Scholar 

  14. Förstel H, Hützen H (1984) Weinwirtschaft-Technik 3:71–76

    Google Scholar 

  15. Galimov EM (1985) The biological fractionation of isotopes. Academic Press, Orlando, Florida

    Google Scholar 

  16. Habfast KE, private communication

  17. Hoefs J (1980) Stable isotope geochemistry. Springer, Berlin Heidelberg New York

    Google Scholar 

  18. Krueger HW, Reesman RH (1982) Mass Spectrom Rev 1 (3): 205–236

    Google Scholar 

  19. Krueger DA, Krueger HW (1983) J Agric Food Chem 31:1265–1268

    Google Scholar 

  20. Krueger DA, Krueger HW (1984) Biomed Mass Spectrom 11:472–474

    Google Scholar 

  21. Krueger DA, Krueger HW (1985) J Assoc Off Anal Chem 68 (3): 449–452

    Google Scholar 

  22. Krueger DA, Krueger HW (1985) J Agric Food Chem 33:324–325

    Google Scholar 

  23. Leavitt SW, Long A (1985) Plant Physiol 78:427–429

    Google Scholar 

  24. Lerman JC, Deleens E, Nato A, Moyse A (1974) Plant Physiol 53:581–584

    Google Scholar 

  25. Macko S, Estep MLF, Ann Rep Director Geophys Lab 1982–1983, pp 393–404, Repr. Carnegie Institution of Washington Year Book 82

  26. Martin GE, Alfonso FC, Figert DM, Burggraff JM (1981) J Assoc Off Anal Chem 64 (5):1149–1153

    Google Scholar 

  27. Martin GE, Burggraff JM, Alfonso FC, Figert DM (1983) J Assoc Off Anal Chem 66 (6):1405–1408

    Google Scholar 

  28. Martin GJ, Martin ML, Mabon F, Michon MJ (1982) Anal Chem 54:2380–2382

    Google Scholar 

  29. Martin GJ, Martin ML, Mabon F, Michon MJ (1983) J Agric Food Chem 31:311–315

    Google Scholar 

  30. Medina R, Hoppe W, Schmidt H-L (1978) Fresenius Z Anal Chem 292:403–407

    Google Scholar 

  31. Misselhorn K, Brückner H, Müßig-Zufika M, Grafahrend W (1983) Die Branntweinwirtschaft 9:162–170

    Google Scholar 

  32. Morselli MF, Baggett KL (1984) J Assoc Off Anal Chem 67 (1):22–24

    Google Scholar 

  33. Nakamura K, Schoeller DA, Winkler FJ, Schmidt H-L (1982) Biomed Mass Spectrom 9:390–394

    Google Scholar 

  34. Preston T, Owens NJP (1983) Analyst 108:971–977

    Google Scholar 

  35. Rauschenbach P, Simon H, Stichler W, Moser H (1979) Z Naturforsch 34c: 1–4

    Google Scholar 

  36. Schmid ER, Grundmann H, Fogy I (1981) Ernährung/Nutrition 5 (19):459–462

    Google Scholar 

  37. Schmid ER, Grundmann H, Fogy I, Papesch W, Rank D (1981) Biomed Mass Spectrom 8:496–499

    Google Scholar 

  38. Schmidt H-L (1974) In: Simon H (ed) Messung von radioaktiven und stabilen Isotopen, Band II. Springer, Berlin Heidelberg New York, S 291–400

    Google Scholar 

  39. Schmidt H-L, Winkler FJ (1979) Ber Dtsch Bot Ges 92:185–191

    Google Scholar 

  40. Schmidt H-L, Kunder U, Binder H (1980) Brauwissenschaft 33:124–126

    Google Scholar 

  41. Schmidt H-L, Metges C (198) Clin Nutr (in press)

  42. Schoeller DA, Klein PD, Watkins JB, Heim T, MacLean jr WC (1980) Am J Clin Nutr 33:2375–2385

    Google Scholar 

  43. Schoeninger MJ, DeNiro MJ (1984) Geochim Cosmochim Acta 48:625–639

    Google Scholar 

  44. Winkler FJ (1984) In: Frigerio A, Milon H (eds) Chromatography and mass spectrometry. In: Nutrition science and food control. Elsevier Sci Publ, Amsterdam, p 173

    Google Scholar 

  45. Winkler FJ, Schmidt H-L (1980) Z Lebensm Unters Forsch 171:85–94

    Google Scholar 

  46. Ziegler H, Osmond CB, Stichler W, Trimborn P (1976) Planta 28:85–92

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl für Allgemeine Chemie und Biochemie der TU München, D-8050, Freising-Weihenstephan, Federal Republic of Germany

    H. -L. Schmidt

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  1. H. -L. Schmidt
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Schmidt, H.L. Food quality control and studies on human nutrition by mass spectrometric and nuclear magnetic resonance isotope ratio determination. Z. Anal. Chem. 324, 760–766 (1986). https://doi.org/10.1007/BF00468387

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