Erdbeeren: Aroma dank Hightech-Lupe messbar
Süß und saftig oder enttäuschend wässrig: Ob Erdbeeren wirklich aromatisch sind, untersuchen Forschende der TU Bergakademie Freiberg mit hochsensibler Messtechnik.
Foto: TU Bergakademie Freiberg
Wie oft passiert uns das? Am Gemüsestand oder im Supermarkt präsentieren sich Obst und Salat noch knackig frisch, doch kaum zu Hause ausgepackt, entpuppen sich die Lebensmittel oft als wenig aromatisch und fad. Da wäre es doch schön, könnte man quasi das Aroma technisch prüfen.
Geht nicht? Doch: Forschende der TU Bergakademie Freiberg haben das jetzt gemacht, indem sie sogenannte Biomarker identifizierten, die für Geschmack und Nährwert einer Erdbeere zuständig sind. Zusammen mit einem serbischen Team untersuchten sie verschiedene Erdbeersorten mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie und prüften, wie sich diese Biomarker in der Frucht verteilen. Die Ergebnisse ihrer Studie publizierte das Team in den Fachjournalen „Analytical Science“ sowie „Plants“.
Aroma- und Geschmacksstoffe sitzen in der roten Haut
Das Fazit der Fachleute: Die meisten Biomarker befinden sich in der roten Haut der Erdbeeren. Hier fand das Team um Jan Zuber von der TU Bergakademie Freiberg zum Beispiel den Biomarker Pelargonidin-3-O-malonyglucosid. „Dieses Molekül hat eine antioxidative Wirkung. Im menschlichen Körper können diese chemischen Verbindungen freie Radikale binden und somit entzündungshemmend und gefäßschützend wirken.“ Erdbeeren fördern also die Gesundheit.
Zudem fanden die Forschenden in den Erdbeersorten weitere Biomarker-Moleküle wie organische Säuren, etwa Zitronensäure, oder Zucker, in diesem Fall Glukose. Je nach Konzentration und Verhältnis dieser Biomarker wird der Geschmack der jeweiligen Erdbeersorte sowie deren Ernährungsqualität bestimmt. Auch diese Biomarker befinden sich zum Großteil in der Erdbeerhaut.
Hauchdünne Erdbeerscheiben für detaillierte Analysen
Eine Hightech-Lupe half beim exakten Konzentrationsnachweis der Biomarker in den Früchten. Mittels ultrahochauflösendem Massenspektrometer untersuchten die Forschenden hauchzarte Erdbeerdünnschnitte. Dabei werden die Biomarker zunächst durch einen Laser in geladene Teilchen, sogenannte Ionen, überführt und anschließend anhand ihrer Masse und Ladungszahl aufgetrennt.
„Unsere Analysen ermöglichten es erstmals, verschiedene Biomarker zu unterscheiden, deren Massen sich lediglich in der sechsten Nachkommastelle voneinander unterscheiden“, sagt Zuber. Auf dem Monitor sieht man das als farbcodiertes Abbild der gemessenen Signale aus den hauchdünnen Erdbeerscheiben. „So wird eindeutig sichtbar, dass sich die für den Geschmack und die Qualität der Frucht relevanten Biomarker in besonders hoher Konzentration in der Haut der Erdbeere befinden.“
Erdbeeren gezielt auf besseren Geschmack züchten
Insgesamt 25 neu gezüchtete Erdbeersorten haben die Freiberger gemeinsam mit Forschenden der serbischen Universität Belgrad mit dieser Methode untersucht. „Da diese Biomarker für den Geschmack, aber auch die Qualität von Erdbeeren entscheidend sind, ist es für die Züchtung von Erdbeersorten interessant zu wissen, wo genau sich die Biomarker in welcher Konzentration befinden“, urteilt Chemiker Zuber. „Durch diese Erkenntnisse können möglichst ertrags- und inhaltsstoffreiche Fruchtsorten für die Produktion ausgewählt werden. Zum anderen helfen die Ergebnisse auch dabei, einzuschätzen, wie neue Fruchtsorten von Endverbrauchern angenommen werden.“
Proben mit dem Massenspektrometer analysieren
Die für die Analyse genutzte Probe selbst ist dabei nur einige Mikrometer dick. Ihre Präparation für die Messung im Massenspektrometer erfolgt mithilfe eines speziellen Schneidegerätes (Kryo-Mikrotom). Die hauchdünne Scheibe wird danach mit einer UV-aktiven Matrix beschichtet, die für die Überführung der verschiedenen Biomarker in die entsprechenden Ionen notwendig ist. Anschließend legen die Forschenden ein Messraster über das Präparat. Jeder Punkt dieses Rasters wird nun mit dem Laser des Massenspektrometers angeregt und die dabei entstehenden Ionen detektiert.
Durch das ultrahochauflösende Massenspektrometer können hierbei bereits kleinste Masseunterschiede zwischen den Biomarker-Ionen aufgeklärt und zur Unterscheidung genutzt werden. Die erhaltenen Informationen werden abschließend ausgewertet und anhand von Verteilungsbildern visualisiert, um darzustellen, in welchen Bereichen der Dünnschnitte welche Biomarker nachweisbar sind.
