Team FFoQSI: David Steiner, Rudolf Krska, Michael Sulyok (c) BOKU Wien

Onze voeding ondergaat constant controles. Maar er wordt vaak alleen gezocht naar een of andere schadelijke stof waarvan men weet dat die erin zou kunnen zitten. Maar mede door de klimaatverandering, komen er steeds vaker verrassingen bij naar boven, zegt Prof. Dr. Rudolf Krska, hoofd van het Institute of Bioanalytics and Agro-Metabolomics van de Universiteit voor Natuurlijke Hulpbronnen en Toegepaste Levenswetenschappen (BOKU) in Wenen.

Zijn onderzoeksgroep doet al vijftien jaar onderzoek om de huidige meetmethode te verbeteren. Hij heeft een analytische methode ontwikkeld die uniek is in de wereld en de gelijktijdige bepaling van verschillende stoffen mogelijk maakt. Het systeem bepaalt 1400 verontreinigende stoffen in 42 minuten. Het kan dus het totale verontreinigingspatroon in levensmiddelen en diervoeders weergeven. Professor Krska vertelt erover aan Innovation Origins.

Hoe kunnen verontreinigingen in levensmiddelen terechtkomen?

“We maken een onderscheid tussen dingen die gebeuren voor producten op de markt komen en dingen die gebeuren nadat een product op de markt is gekomen. ‘Pre-market’ hebben we te maken met levensmiddelenadditieven en ‘post-market’ hebben we te maken met procesgeïndexeerde chemicaliën. Bijvoorbeeld chloorpropanolen, die in bepaalde papieren en kartonnen verpakkingsmaterialen kunnen worden geproduceerd als reactie op een afwerking van epichloorhydrineharsen.

Onze expertise ligt echter op het gebied van de agrochemie. We houden ons vooral bezig met pesticiden, diergeneesmiddelen en natuurlijke gifstoffen (biotoxines). Natuurlijke toxines kunnen worden geproduceerd door planten, schimmels (mycotoxines), algen (fytotoxines), bacteriën, enz. Maar denk ook aan voedselvervalsing. Een voorbeeld hiervan is het Chinese melkschandaal in 2008, waarbij melamine aan melkpoeder werd toegevoegd om een hoog eiwitgehalte te simuleren. 

Welke chemicaliën komen in de methode aan bod?

We hebben ons gericht op de twee gebieden die het grootste aantal stoffen bevatten. Het gaat om landbouwchemicaliën, waar alleen al in de EU 500 bestrijdingsmiddelen zijn goedgekeurd. Verder gaat het om diergeneesmiddelen en het brede scala aan schimmeltoxinen (mycotoxinen) en plantentoxinen. Het is niet mogelijk om alle verontreinigende stoffen met één methode in kaart te brengen, omdat ze verschillende chemische eigenschappen hebben. Maar het is mogelijk om bepaalde groepen te combineren en ze te combineren in één methode. En dat was onze aanpak. We hebben onderzocht wat we technisch gezien tegelijkertijd kunnen vastleggen, zowel kwalitatief als kwantitatief. Onze selectie van chemische stoffen, toxines en pesticiden is in overeenstemming met wat de Europese Unie als de grootste voedselrisico’s heeft vastgesteld: pesticiden staan op de tweede plaats en toxines op de derde plaats.

Hoe wordt de analysemethode toegepast?

Veel bedrijven komen naar ons toe omdat ze willen weten welke potentiële vervuilende stoffen er in principe in hun producten zitten. Bedrijven schrikken vaak terug voor de kosten van regelmatige analyses. Ze richten zich op de analyse van gereguleerde of meest voorkomende verontreinigingen in voedsel. Maar niet op het geheel. Onlangs gaf een Zuid-Afrikaanse dierenarts ons bijvoorbeeld ontkiemde gerst -een diervoeder- voor analyse. Het probleem was dat een koe leed aan een neurologische aandoening. Tot onze verbazing vonden we patuline dat normaal gesproken alleen in vruchtensappen voorkomt. Zoals we nu weten, is het ook te vinden in gekiemde gerst als gevolg van aspergilla-infecties. Patuline is een neurotoxine. Daarom moet het ook worden opgenomen in toekomstige analyses van diervoeders in bepaalde klimaatgebieden. Dit is precies de kracht van onze methode. Het bestrijkt een enorm breed scala aan metabolieten, verontreinigende stoffen en chemicaliën en kan dus helpen bij het oplossen van problemen in de landbouw.

Hoe kan de methode de verontreinigingen in voedsel meten?

Onze methode komt in principe overeen met wat grote en moderne laboratoria doen. We volgen de aanpak van tandem-massaspectrometrie, waarbij massa-analysatoren in serie worden geschakeld om de (geïoniseerde) stoffen door middel van elektromagnetische velden te scheiden op basis van de massa/ladingsverhouding en deze vervolgens te detecteren of te kwantificeren. Al 15 jaar lang doen we voortdurend onderzoek naar de verbetering van onze zogenaamde multi-class methode, die al in gerenommeerde internationale tijdschriften is gepubliceerd. We begonnen met een paar analyses, maar werkten ons op en moesten vele hindernissen overwinnen. Het was onder andere van fundamenteel belang om de kalibratie met zuivere stoffen te maken. We hebben ook een referentiestof nodig voor elke stof die moet worden geanalyseerd om de concentratie te bepalen. Dit is als een balans waarbij gewichten nodig zijn voor het kalibreren. We maken gebruik van ijkoplossingen die ook stoffen bevatten die we zelf hebben gesynthetiseerd. Sommige daarvan hebben we verkregen via een wereldwijd netwerk.

Wat zijn de resultaten?

In de eerste helft van ons 42 minuten durende onderzoek meten we alleen de positief geladen stoffen en in de tweede helft meten we de negatieve ionen. We hebben ook een nieuwe strategie ontwikkeld om de registratie van deze datapunten te optimaliseren. Op deze manier bereiken we een voldoende aantal gegevenspunten om de stof te kunnen vastleggen. Tegelijkertijd kunnen we de analyse op hoge snelheid uitvoeren. De mogelijkheid om het aantal datapunten te verminderen is echter vrij beperkt omdat de signaal- of ruisverhouding wordt gereduceerd, waardoor de precisie van de meetresultaten wordt verminderd. Wij zijn de enige groep ter wereld die erin geslaagd is het aantal mogelijke schimmel- en plantenmetabolieten -inclusief alle mycotoxinen en relevante agrochemische stoffen- ver boven de 1000 te brengen. Waarbij we tegelijkertijd, door middel van optimalisatieparameters een hoge precisie en nauwkeurigheid van de analyseresultaten weten te bereiken. Een van de eerste keren dat onze analyse werd toegepast, was voor een WHO-studie die werd gepubliceerd in het tijdschrift Lancet Planetary Health.

Heeft de klimaatverandering ook invloed op het soort verontreinigende stoffen in voedsel?

In het verleden werd gezegd dat het belangrijkste toxine in Midden-Europa deoxynivalenol is en in Afrika aflatoxine B1. Maar nu hebben we ineens ook aflatoxinen in Servië. Dat heeft te maken met de klimaatverandering. ‘Eye-opener’ was het maïsschandaal in 2013. Daarbij werd met aflatoxine besmette maïs in Duitsland geïmporteerd. Daardoor raakte bovendien Servische koemelk met aflatoxinemetabolieten besmet en had waardes ver boven de wettelijke grenswaarde. Twee jaar later kreeg hetzelfde gebied te maken met overstromingen en koud weer en was aflatoxine nauwelijks meetbaar. Maar andere giftige stoffen weer wel.” 

Word lid!

Op Innovation Origins lees je elke dag het laatste nieuws over de wereld van innovatie. Dat willen we ook zo houden, maar dat kunnen wij niet alleen! Geniet je van onze artikelen en wil je onafhankelijke journalistiek steunen? Word dan lid en lees onze verhalen gegarandeerd reclamevrij.

Over de auteur

Author profile picture Hildegard Suntinger is een schrijver. Ze woont in Wenen als freelance journalist en schrijft over alle aspecten van de kledingproductie. Ze is geïnteresseerd in nieuwe trends in design, technologie en business. Ze is vooral enthousiast over het ontdekken van interdisciplinaire tendensen en het vervagen van de grenzen tussen verschillende disciplines. Het belangrijkste element is de technologie, die alle gebieden van het leven en het werk verandert.