Methodenvergleich zur Quantifizierung von Mono‐ und Disacchariden in Milch und Milchprodukten

Abstract

Milch und Milcherzeugnisse stellen einen wichtigen Baustein in der westlichen Ernährung dar. Im Jahr 2018 wurden alleine in Deutschland 51 kg Konsummilch pro Kopf verzehrt. Der analytische Nachweis der Milchinhaltsstoffe steht unter anderem im Fokus des vorsorgenden Verbraucherschutzes. Hier spielt die Bestimmung von Lactose aufgrund der weit verbreiteten Lactoseintoleranz von bis zu 40 % in der westeuropäischen Bevölkerung eine wesentliche Rolle. Als standardisierte §64-Methoden sind für den Nachweis von Mono-und Disacchariden in Milch und Milchprodukten enzymatische Verfahren mit vorangehender Carrez-Klärung festgelegt, die sich durch eine hohe Präzision und Richtigkeit, aber auch durch einen hohen Zeitaufwand in der Bearbeitung kennzeichnen. Die vorgestellten Daten zeigen einen Vergleich zwischen den enzymatischen Methoden mit Hochleistungsanionenaustauschchromatographie mit gepulst amperometrischer Detektion (HPAEC-PAD), sowie mit zwei Methoden der Kernresonanzspektroskopie (NMR). Bei den NMR-Methoden wird zwischen einem eindimensionalen Protonenexperiment ( 1 H-Experiment) und einem zweidimensionalen Heteronuclear Single Quantum Coherence (HSQC)-Experiment verglichen. Die Protein-und Fettfraktionen der Milch und Milchprodukte werden über eine Carrez-Klärung abgetrennt. Als alternative Aufarbeitungsmethode zur Carrez-Klärung wurde eine Proteinfällung mit 80 % Ethanol mit anschließender Fettextraktion durch Hexan getestet. Diese zeigt in Wiederfindungsversuchen aller Methoden Verluste der Analyten von bis zu 50 %, weshalb die Carrez-Klärung als geeignetere Methode beibehalten wird. Eine statistische Auswertung der Quantifizierung von Lactose in Carrez-geklärter handelsüblicher Vollmilch durch die vier beschriebenen Methoden zeigt keine statistische Signifikanz zwischen Enzymatik, HPAEC-PAD und 1 H-NMR. Lediglich die Ergebnisse der HSQC-Experimente weichen signifikant um durchschnittlich 10 % von den anderen Gehalten ab. Hier ist weitere Optimierung bezüglich Aufnahme-und Auswerteparameter notwendig. Die Richtigkeit wurde über interne Wiederfindungsversuche bestimmt, die für die enzymatische Bestimmung, als auch für HPAEC-PAD und 1 H-Experimente Wiederfindungen von 100 -102 % liefern. Mit den durchgeführten HSQC-Messungen werden lediglich Wiederfindungen von 91 % nachgewiesen. Die Anwendbarkeit der Methoden wurde auf die Quantifizierung von Lactose in fettarmer Milch und teilweise in Buttermilch und saurer Sahne erweitert. Zudem erfolgte ein Methodenvergleich für die Quantifizierung von Glucose und Galactose in lactosefreier Milch. Die durchgeführte Studie zeigt, dass HPAEC-PAD und zum Teil NMR-Methoden geeignete Alternativmethoden zur enzymatischen Bestimmung von Mono-und Disacchariden in Milch und Milchprodukten darstellen. Eine Beschleunigung der Analysendauer und eine bessere Automatisierbarkeit der Methoden stellen wichtige Vorteile zur enzymatischen Bestimmung dar.