Fruchtsaft darf keinen zugesetzten Zucker enthalten. Für die Analytik wird der Nachweis jedoch schwierig, wenn Sirupe so zusammengesetzt sind, dass ihr Zuckerprofil dem der Frucht entspricht. Ein Forschungsprojekt von TU Berlin und Universität Halle-Wittenberg entwickelt eine Methode, die charakteristische Nebenprodukte und Oligosaccharide als Marker für Fremdzucker nutzt.
Glucose, Fructose und Saccharose bestimmen maßgeblich das Zuckerprofil eines Fruchtsafts. Der Gesamtgehalt löslicher Stoffe wird über den Brix-Wert erfasst. Für die Authentizitätsprüfung reichen diese Parameter nicht aus, wenn ein Saft mit einem Sirup gestreckt wurde, dessen Zusammensetzung gezielt an das natürliche Zuckerprofil der jeweiligen Frucht angepasst ist.
Low-Methode stößt an Grenzen
Die Herausforderung ist nicht neu. Bereits 1996 entwickelte Nicholas H. Low eine gaschromatografische Methode zum Nachweis von Fremdzucker in Apfel- und Orangensaft. Sie nutzt charakteristische Oligosaccharide in High-Fructose-Sirup und Invertzuckersirup. Bei den damals untersuchten Proben lag die Nachweisgrenze bei fünf Prozent Zusatz. Die Zusammensetzung potenzieller Fremdzuckerquellen hat sich seitdem erweitert. Neben klassischen Glucose-, Fructose- und Invertzuckersirupen rücken Stärkesirupe aus Reis und Mais sowie Fruchtsüßen aus Agave und Dattel in den Fokus.
Eine 2025 veröffentlichte Untersuchung der Projektgruppe zeigte, dass die Low-Methode Fremdzucker aus anderen als säurehydrolytisch hergestellten Sirupen mit den bisher verwendeten Markersubstanzen nicht zuverlässig erfasst. Zudem unterschieden sich die Nachweisgrenzen verschiedener säurehydrolytisch hergestellter Sirupe deutlich.
IGF-Projekt JuiceAuthent
Ein weiteres etabliertes Verfahren der Authentizitätsprüfung ist die Stabilisotopenanalytik. Sie kann Zuckerquellen anhand ihrer unterschiedlichen Kohlenstoff-Isotopensignaturen unterscheiden. Bei Fremdzucker aus C4-Pflanzen wie Mais lässt sich dieses Prinzip nutzen. Reis gehört dagegen zu den C3-Pflanzen und besitzt deshalb eine Isotopensignatur, die sich von derjenigen vieler Früchte nicht ausreichend unterscheidet. Ein Zusatz von Reissirup ist mit diesem Ansatz somit nicht zuverlässig erfassbar.
Je nach Rohstoff und Herstellungsverfahren können charakteristische Nebenprodukte entstehen oder Oligosaccharide aus dem Ausgangsmaterial erhalten bleiben. Diese Verbindungen stehen im Mittelpunkt des vom Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) koordinierten IGF-Projekts JuiceAuthent. Beteiligt sind Fachgebiete der Technischen Universität Berlin und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Das Projekt läuft von 2024 bis 2026.
Daten und Fakten
- Projekt: JuiceAuthent – Entwicklung einer neuen Strategie zum Nachweis von Fremdzucker in Fruchtsäften und Fruchtsaftkonzentraten
- Zielmethode: HPLC-MS/MS-Multimethode
- Ziel-Nachweisgrenze: Fremdzuckerzusatz unter fünf Prozent
- Fruchtmatrizes: Apfel, Orange, Erdbeere, Passionsfrucht
- Potenzielle Fremdzuckerquellen: Invertzucker-, Glucose-/Fructosesirupe sowie Reis-, Mais-, Agaven- und Dattelsirupe
- Markeransatz: Di- und Oligosaccharide sowie weitere kohlenhydratbasierte Markersubstanzen
Di- und Oligosaccharide werden zu Markern
Die Forschenden suchen nach Kohlenhydratstrukturen, die in einer bestimmten Fremdzuckerquelle vorkommen, im unverfälschten Fruchtsaft dagegen nicht oder nur in deutlich anderer Konzentration. So entstehen bei der Inversion von Saccharose beispielsweise geringe Mengen Transglycosylierungsprodukte. Diese Verbindungen kommen in nativen Fruchtsäften nicht oder in anderen Verhältnissen vor und können deshalb als Marker für den Zusatz von Fremdzucker dienen. Fruchtsüßen wie Agave und Dattel enthalten wiederum natürliche Oligosaccharide aus ihren Ausgangsfrüchten, die ebenfalls für die Analyse herangezogen werden können.
Für die systematische Untersuchung mussten die Forschenden zunächst die in Säften dominierenden Hauptzucker Glucose, Fructose und Saccharose weitgehend aus den Proben entfernen. Dadurch werden die in wesentlich geringerer Konzentration vorhandenen Mono-, Di- und Oligosaccharide für den Vergleich zugänglicher. Eine auf Aktivkohle basierende Fraktionierung wurde dafür weiterentwickelt und mit Maltodextrin und Reissirup erprobt. Über einen zweistufigen Elutionsgradienten konnten Mono-, Di- und Oligosaccharide aus verschiedenen Fruchtsäften, Konzentraten und potenziellen Fremdzuckerquellen angereichert werden. Die erhaltenen Fraktionen wurden anschließend mittels HPAEC-PAD analysiert.
Von der Markerstruktur zur Multimethode
Die Untersuchungen liefern die Grundlage für den nächsten Entwicklungsschritt: eine HPLC-MS/MS-Methode, die verschiedene Fremdzuckerquellen mit einem gemeinsamen analytischen Konzept erfassen kann. Dazu müssen geeignete Marker zunächst identifiziert und hinsichtlich ihrer Eignung für die instrumentelle Analyse charakterisiert werden. Anschließend sollen sie als Referenz- beziehungsweise Standardsubstanzen für die instrumentelle Analyse dienen. Untersucht werden marktrelevante und analytisch anspruchsvolle Fruchtmatrizes. Dazu zählen Apfel, Orange, Erdbeere und Passionsfrucht. Bei den potenziellen Fremdzuckerquellen reicht das Spektrum von Invertzuckersirupen über Reis- und Maissirupe bis zu Agaven- und Dattelsüßen. Ziel ist eine Multimethode, die Fremdzuckerzusätze möglichst unterhalb von fünf Prozent zuverlässig erkennt. Die HPLC-MS/MS bietet dafür einen entscheidenden Vorteil: Sie kann die potenziellen Marker über ihre Masse und charakteristische Fragmentierung erfassen.
Lager- und Modellversuche
Ein weiterer Ansatz des Projektes betrifft die Entstehung potenzieller Marker während der Verarbeitung. Eine Verbindung, die als Hinweis auf einen Fremdzuckerzusatz dienen soll, darf nicht in vergleichbarer Weise bei der normalen Herstellung eines Fruchtsafts entstehen. Das Projekt sieht deshalb Lager- und Modellversuche vor. Sie sollen klären, welche Markersubstanzen unter realistischen Bedingungen stabil bleiben und ob sie unabhängig von einem Fremdzuckerzusatz entstehen können.
CO2-Transparenz für Verpackungen
Die beiden Entwicklungen zeigen, dass sich die Anforderungen an flexible Lebensmittelverpackungen auf unterschiedliche Ebenen verlagern. Bei PaperFlow(re) P-Type geht es um den Materialaufbau, die Recyclingfähigkeit und die Verarbeitung auf industriellen Anlagen. Der Carbon Calculator setzt dagegen bei der Bewertung und Auswahl von Verpackungslösungen an. Damit wird Kreislauffähigkeit nicht allein über das eingesetzte Material definiert. Entscheidend sind ebenso Produktschutz, Verarbeitung, vorhandene Anlagentechnik und die Möglichkeit, die Umweltwirkungen einer Lösung nachvollziehbar zu bewerten. Adapa verfolgt beide Ansätze parallel: mit Designed for Recycling-Konzepten auf der Materialseite und mit verifizierten CO₂e-Daten auf der Entscheidungsseite.
