Blickpunkt

Nachrichten aus der Chemie: Herr Böcking, wenn sie mit ihrem Cabrio fahren, welche Freudenberg-Produkte fallen Ihnen ein?
Jörg Böcking: Alles, was mit Schwingungen zu tun hat, Lager in Fahrwerken, im Motor, Gummimetallteile, bis hin zu komplexen Luftfedern, die die gesamte Karosserie tragen. Dazu Filter für Benzin, für die Zuluft, für den Motor und den Innenraum. Weiter all das, was mit Vliesstoffen zu tun hat, angefangen von der Innenverkleidung bis hin zu Teppichträgern.
Nachrichten: Viele Freudenberg-Geschäftsgruppen haben also einen Bezug zum Auto?
Böcking: Viele, das geht sogar hin bis zu den Haushaltsprodukten, zum Beispiel mit der “klaren Scheibe”. Unsere flexiblen Leiterplatten verbinden Stellmotoren, aber auch LEDs und Steuerungselemente. Je nach Modell sind bis zu 300 Freudenberg-Teile in einem Auto. Man kann die Produktpalette noch weiter fassen: Die Gas- und Ölexploration für Benzin ist für uns als Dichtungshersteller ein weiteres Geschäftsfeld.
Nachrichten: Kommen wir zu Ihnen als Person …
Böcking: Selbstverständlich gibt es auch da Produkte von Freudenberg: Vliesstoffe in Hemdkragen, Versteifungen im Sakko. Das sieht man ja von außen nicht, wie komplex solche Textilien sind.


<h2>Verteilte Entwicklung</h2>
Nachrichten: Jetzt sind Sie Forschungsleiter für das ganze Spektrum von Glitzi-Schwamm bis Erdölförderung. Was können sie in dieser Position erreichen? Gibt es eine zusammenführende Strategie?
Böcking: Freudenberg ist sehr breit aufgestellt und sehr dezentral organisiert. Wir haben viele unterschiedliche Geschäftsgruppen, unterschiedliche Produkte, bedienen unterschiedliche Märkte, nutzen unterschiedliche Technologien. Deshalb erbringen bei uns die Geschäftsgruppen selbst über 90 Prozent der Innovationsleistungen.
Nachrichten: Innovation, das ist Forschung und Entwicklung?
Böcking: Ja, das sind alle Aktivitäten, die im Produktentstehungsprozess anfallen. Die sehr fokussierten Aktivitäten in den Geschäftsgruppen führen dazu, dass diese Segmente ihre Produkte kontinuierlich weiterentwickeln. Nachteil dieser Organisationsform ist, dass Themen, die vielleicht interessant sein könnten, aber nicht genau in ein Segment passen, nicht aufgegriffen werden.
Nachrichten: Wie schaffen Sie Abhilfe?
Böcking: Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Ein wichtiges Element ist die Akquisition. Das ist ein ganz solider, ganz effizienter Weg, um in bestimmte Segmente einzusteigen und schnell neue Technologien an Bord zu nehmen.
Nachrichten: Wie sieht dieser Weg konkret aus? 
Böcking: Nehmen wir unsere Medizintechnik. Da haben wir im Jahr 2006 angefangen mit einer Akquisition von Gen-Line. Mit Silikon als Werkstoff war das sehr nah an unserer Materialkompetenz.
Nachrichten: Sie sind über das Material an das Unternehmen gekommen?
Böcking: Ja. Material- und Verarbeitungsprozesse waren uns bekannt, aber wir kannten die spezifischen Anforderungen der Pharma- und Medizinindustrie nicht. Es war ein Einstieg, ein erstes Kennenlernen von Regulatorien, von Freigabeprozessen, vom Arbeiten mit zugelassenen Materialien. Wir hatten vorher keine Erfahrung mit Reinraumproduktion. Im zweiten Schritt haben wir das Unternehmen Helix mit seiner Kompetenz für Extrusion als Produktionsverfahren akquiriert. Mit Apec in Kalifornien kamen hochautomatisierte Prozesse für die Pharmaindustrie hinzu. Mit der Vistamed in Irland haben wir uns in der Wertschöpfungskette deutlich nach vorne bewegt: komplette Katheter und Endoskope. Die jüngste Akquisition brachte uns technisch noch einmal einen Schritt darüber hinaus: Medventure in Louisville produziert nicht nur, sondern gestaltet den kompletten Designprozess von der ersten Idee im Operationssaal beim Chirurgen bis hin zur Serienproduktion von Katheter-Produkten der minimalinvasiven Chirurgie.


<h2>Zentrale Forschung</h2>
Nachrichten: Suchen und finden Sie auch intern Synergien?
Böcking: Selbstverständlich erhöhen wir kontinuierlich unsere Effizienz und verstärken die Verbindung zwischen den Geschäftsgruppen. Ein Element der Zusammenarbeit möchte ich besonders betonen, weil dies viele große Konzerne in der Vergangenheit eliminiert haben: die zentrale Forschung.
Nachrichten: Wie sieht eine zentrale Forschung bei Freudenberg aus?
Böcking: Ein Beispiel ist unsere Materialkompetenz für Elastomere. Elastomere finden Sie in der Dichtungstechnik, bei Öl und Gas, in der Medizintechnik, im Automobil, Elastomere finden Sie in den Haushaltsprodukten.
Nachrichten: Wo trennen Sie Forschung für alle von kundennaher Entwicklung?
Böcking: Wenn wir es rein wissenschaftlich definieren, machen wir keine Forschung; das heißt: keine Grundlagenforschung. Denn wir haben immer eine Anwendung im Kopf. In unserer zentralen Forschung treiben wir Querschnittstechnologien voran und unterstützen den Produktentwicklungsprozess. Beispiel: Wir wollen eine neue Dichtungsgeneration für Öl und Gas. Da gibt es besondere Anforderungen. 30 000 PSI oder 2000 bar und 500 Grad Celsius. Und wir haben noch kein Material, das diese Anforderungen erfüllt. Das ist eine typische Aufgabe für die zentrale Forschung.


<h2>Strukturierte Innovation</h2>
Nachrichten: Und wo entsteht dann richtig Neues?
Böcking: Beim New Business Development. Dort versuchen wir, außerhalb des operativen Geschäfts wirklich von der ersten Idee an neue Geschäfte zu entwickeln. Wir fangen mit Ideen an, die wir von Mitarbeitern, vom Management, von der Familie und von außerhalb sammeln.
Nachrichten: Womit strukturieren Sie das?
Böcking: Wir haben mehrere Ideenscouts; wir haben eine Ressource zentral, die dieses gesamte Ideenmanagement koordiniert und die Prozesse treibt. Wir unterstützen das mit einer weltweiten Kampagne, in der wir Mitarbeiter ansprechen. Und wir arbeiten mit sehr strukturierten Prozessen, indem wir einzelne Themen mit Experten untersuchen. Ganz aktuell haben wir einen Open-Innovation-Prozess gestartet: Mit der Idea-Trophy im Internet wenden wir uns an die Welt außerhalb von Freudenberg. Wenn jemand eine Idee in einem unserer definierten Suchfelder hat, dann würden wir gerne mit ihm daran weiter arbeiten.
Nachrichten: Gibt es da schon Rücklauf?
Böcking: Ein erfolgreiches Projekt, das aus einer Idee eines Mitarbeiters entstand, ist unser Purtex. Was wir hier machen, ist erstmals Textilchemie, ohne einen Stoff, ein Vlies dazu zu verkaufen.
Nachrichten: Sie verkaufen nur das Material, also die Chemikalie?
Böcking: Exakt. Das ist neu für uns. Purtex geht zurück auf unsere sehr lange Erfahrung mit Polyurethanen. Wir haben früher Polyurethan geschäumt, heute produzieren wir Dichtungen aus Polyurethan. Wir setzen es natürlich für Beschichtungen und für Kleber ein. Und daraus entstand die Idee einer Beschichtung für Textilien, der man besondere Eigenschaften anerziehen kann. Zum Beispiel wasserabweisend, erhöhte Dampfdurchlässigkeit, integrierter Flamm- oder Fleckschutz.
Nachrichten: Aber das ist ja nicht so Ihr Metier.
Böcking: Nein. Nein, überhaupt nicht. Deshalb ist das New Business Development auch der richtige Zugang dafür. Das Besondere ist, dass wir auf bestehendes Knowhow zurückgreifen. Wir kennen uns in dieser Chemie sehr gut aus und natürlich wissen wir auch, wie man Textilien beschichtet. Das ist ja unser Kerngeschäft bei den Vliesstoffen. Und jetzt kommt das Schöne: Den Produktionsprozess kennen wir auch bereits; die Anlagen sind bereits vorhanden und werden für Schmierstoffe genutzt.
Nachrichten: Zufall oder geplant?
Böcking: Das war tatsächlich Zufall und hat sich so ergeben. Besonders schön ist, dass es bei dieser Textilbeschichtung mehrere Gewinner gibt. Was wir da ersetzen, das kennen sie als Chemiker.
Nachrichten: Fluorierte Kohlenwasserstoffe.
Böcking: Genau. Wir ersetzen sie mit einer absolut umweltfreundlichen vollkommen unkritischen Chemie. Ein zweites Beispiel ist ein Vliesstoff aus biologisch abbaubaren Materialien. Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem man synthetische Polymere, die abbaubar, aber auch sehr empfindlich bei der Verarbeitung sind, verspinnen kann. Dieser Produktionsprozess ist jetzt so schonend, dass wir auch Wirkstoffe aus der Medizin einarbeiten können.
Nachrichten: Aber auch hier sind wir jetzt in einem ganz neuen Feld.
Böcking: Ja, jetzt geht es um Drug-delivery-Systeme in der Medizintechnik. Wie bringt man Wirkstoffe im Körper an die Stellen, wo sie tatsächlich am effizientesten wirken? Für biologisch abbaubaren Vliesstoff gibt es viele Anwendungen, zum Beispiel Hämostase oder die Förderung von Knochen- und Knorpelheilung. Wir können flüssige Substanzen für die bessere Knochenheilung in das Vlies einarbeiten und der Chirurg kann es annähen; er kann es anmodellieren; er kann es einlegen. Es ist sichtbar, löst sich später einfach auf und gibt dabei definiert den Wirkstoff ab.


<h2>Trends entdecken und verfolgen</h2>
Nachrichten: Freudenberg integriert aber nicht nur, sondern geht auch mit seinem Kapital fremd.
Böcking: Venture Capital. Das ist ein Kanal der nach draußen geht.
Nachrichten: Warum machen Sie das?
Böcking: Es gibt Themen, bei denen wir noch keine Kompetenzen haben, wo wir aber trotzdem gerne dabei sein möchten. Für Technologie in einer sehr frühen Phase ist Venture Capital ein wunderbares Instrument.
Nachrichten: Plus Kooperationen.
Böcking: Da haben wir zwei Dinge im Fokus: Wir beteiligen uns gerne an öffentlich geförderten Projekten in Konsortien, weil wir alleine nur schwer Trends beschleunigen oder verfolgen können. Wir sind meist darauf angewiesen, dass wir mit Kunden und Lieferanten zusammenarbeiten. Öffentlich geförderte Projekte bieten ein ideales Umfeld, um gerade langfristige Technologieentwicklung voranzutreiben.
Nachrichten: Beispiel Brennstoffzelle?
Böcking: Ja, die Brennstoffzelle. Hier sind wir mit vier Komponenten dabei. Das ist einmal der Vliesstoff im Stack, der die Medien verteilt und den Strom leitet. Das zweite sind Dichtungen. Dann haben wir noch die Filtration der Zuluft, die tunlichst von einigen Schadgasen befreit sein sollte, damit man die Prozesse in der Brennstoffzelle nicht stört.
Nachrichten: Alles Partikelfilter?
Böcking: Nein, auch chemische Filter für Stickoxide, Schwefeldioxid …
Nachrichten: Schwefeldioxid?
Böcking: Genau. Damit der Katalysator nicht verdorben wird. Und die vierte Komponente befeuchtet die Polymermembran; sonst wäre sie gar nicht ionenleitend.
Nachrichten: Die 270 Mitarbeiter der zentralen Forschung und Entwicklung sitzen alle in Weinheim, während die 16 Geschäftsgruppen mit ihren 2000 F+E-Mitarbeitern und die Kunden weltweit verteilt sind. Sinnvoll?
Böcking: Wir haben in der Vergangenheit ganz bewusst hier in Weinheim Kompetenz aufgebaut. Jetzt geht es darum, insbesondere in Ländern außerhalb der EU zu wachsen. Dort werden wir die F+E-Aktivitäten ausbauen und verstärkt mit Hochschulen zusammenarbeiten.
Nachrichten: Haben Sie Kooperationen im Rahmen dieser externen Aktivitäten mit Hochschulen? Wie führen Sie die?
Böcking: Das machen wir auf Institutsebene, nicht auf Hochschulebene, und wir haben dabei auch jeweils klar die Themen definiert.
Nachrichten: Ein häufiges Verfahren?
Böcking: Wir haben heute in Deutschland über 150 Aktivitäten an deutschen Hochschulen. Das ist schon viel. Wir vergeben auch zwei Wissenschaftspreise. Einen an der Universität Heidelberg und einen am KIT in Karlsruhe.
Nachrichten: Und wer hat nun all diese Verzweigungen und Verästelung zusammen mit dem großen Ganzen im Blick? Wer schaut nach rechts und links?
Böcking: Das ist eine strategische Aufgabe in unserem Unternehmen. Deshalb haben wir die Position des CTO für die Gruppe neu geschaffen.


<h2>ZUR PERSON</h2>
Jörg Böcking ist Chief Technology Officer (CTO) der Freudenberg-Gruppe. Er verantwortet Konzernforschung, Venture Capital und New Business Development.
Er studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt und promovierte dort.
Böcking hält einen Abschluss als Executive MBA für Technologiemanagement der HSG St. Gallen und der RWTH Aachen.


<h2>Das Unternehmen Freudenberg</h2>
Freudenberg ist eine Unternehmensgruppe in Familienbesitz. 16 Geschäftsgruppen betreuen die Automobilindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau, die Textil-, Bau-, Bergbau- und Schwerindustrie sowie die Energie-, Chemie-, Öl- und Gasindustrie mit ungefähr 37 000 Mitarbeitern in 57 Ländern. Das etwa vor über 160 Jahren von Carl Johann Freudenberg gegründete Unternehmen gehört heute dessen zirka 320 Nachkommen.
Das operative Geschäft liegt in der Hand von selbstständigen Gesellschaften, deren Geschäftsleiter eigenverantwortlich handeln. Die Unternehmen sind zu Geschäftsgruppen zusammengefasst. Die Freudenberg &amp; Co. Kommanditgesellschaft führt den Konzern strategisch. Unter ihrem Dach führt die Freudenberg SE als Muttergesellschaft operativ.


<h2>DNA-Sequenzierung in Europa</h2>
Beijing Genomics Institute (BGI), eines der größten DNA-Sequenzierunternehmen der Welt, geht verstärkt nach Europa. In Prag entsteht das erste BGI-Zentrum für pränatale Diagnostik in Europa. Es ergänzt die erst kürzlich entstandenen Kopenhagener BGI-Genomforschungslabore. In der Türkei kooperiert BGI mit Universitäten in Istanbul und Cankiri zu Human-, Pflanzen- und Nutztiergenomik, in medizinischer und klinischer Forschung sowie beim internationalen Olivengenomprojekt.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.genomics.cn/en" target="_blank">www.genomics.cn/en</a></ext-link>


<h2>Wissenschaftszeitschriften</h2>
Im Jahr 2014 starten die britische und die chinesische chemische Gesellschaft zwei neue gemeinsame Zeitschriften. Jede erhält ein auf dem entsprechenden Gebiet führendes chinesisches Institut als Partner. Bei Inorganic Chemistry Frontiers ist das die Hochschule für Chemie und Molekültechnik der Peking-Universität, bei Organic Chemistry Frontiers ist es das Schanghai-Institut für organische Chemie der chinesischen Akademie die Wissenschaften. Weitere chinesisch-britische Zeitschriften sollen folgen.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://delivr.com/28run" target="_blank">http://delivr.com/28run</a></ext-link> 


<h2>Alkane aus Cyanobakterien</h2>
Stoffwechselwege in Cyanobakterien, die natürlich Membran- oder Speicherlipide bilden, erzeugen künstlich Alkane. Schlüsselenzyme sind dabei eine Fettsäure-ACP-Aldehyd-Reduktase und eine Aldehyd-deformylierende Oxygenase. Den Weg fanden Forscher des Instituts für Bioenergie und Bioprozesstechnik in Tsingtao durch gentechnische Methoden.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://delivr.com/2ttnr" target="_blank">http://delivr.com/2ttnr</a></ext-link>
Rolf D. Schmid, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.window-to-china.eu" target="_blank">www.window-to-china.eu</a></ext-link>


<h2>Mehr Forschung</h2>
Die Investitionen deutscher Unternehmen in Forschung und Entwicklung (F+E) werden im Jahr 2013 schwächer zunehmen als in den Jahren zuvor. Etwa ein Drittel der vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft befragten Unternehmen wollen weniger für F+E ausgeben. Bei Chemieunternehmen ist dies nur noch ein Sechstel statt einem Drittel wie im Jahr zuvor. Bei Pharma stieg der Anteil der Reduzierer von etwa 20 % auf 30 %.
 Knapp 70 % der Chemie- und Pharmaunternehmen wollen die F+E-Aufwendungen erhöhen. Bei Informations- und Kommunikationstechnik sowie Dienstleistungsunternehmen beträgt der Anteil derjenigen, die mehr für F+E ausgeben wollen, weniger als 50 %. Die Industriebranchen Maschinenbau, Elektrotechnik und Kraftfahrzeugbau liegen ungefähr im Mittel.
Der F+E-Frühindikator des Stifterverbands für die Deutsche Wissenschaft liegt zwar weiterhin im Plus, nimmt aber bereits das dritte Jahr in Folge ab. Er beruht auf Einschätzungen von 937 Unternehmen, die der Stifterverband im zweiten Quartal befragt hatte.

Artikel

“Ein effizienter Weg, um neue Technologien an Bord zu nehmen”

Nachrichten aus der Chemie: Herr Böcking, wenn sie mit ihrem Cabrio fahren, welche Freudenberg-Produkte fallen Ihnen ein? Jörg Böcking: Alles, was mit Schwingungen zu tun hat, Lager in Fahrwerken, im Motor, Gummimetallteile, bis hin zu komplexen Luftfedern, die die gesamte Karosserie tragen. Dazu...

Ein Aspekt der Belastung von Lebensmitteln mit Schimmelpilzgiften ist zwar seit längerem grundsätzlich bekannt, wird aber erst seit wenigen Jahren intensiv erforscht: die maskierten Mykotoxine. Das sind Konjugate und andere Derivate bekannter Toxine; aufgrund ihrer veränderten chemischen Struktur entziehen sie sich der klassischen Targetanalytik.


<h2>Wie maskierte Mykotoxine entstehen</h2>
Wird Getreide von Schimmelpilzen befallen, bilden sich im Fremdstoffmetabolismus der Pflanze beispielsweise aus dem Mykotoxin Deoxynivalenol (DON) Zuckerkonjugate. Auch im Metabolismus verschiedener Pilze, etwa von Rhizopus-Spezies, die in der Lebensmitteltechnologie für Fermentierungen dienen, entstehen Mykotoxinkonjugate.1 Anders als im Metabolismus der meisten Pflanzen, laufen die Konjugationen mit Glucose oder Sulfat hier schneller und nahezu vollständig ab — auch reduktive und oxidative Umwandlungen sind möglich. Abbildung 1 illustriert die Maskierung für die Mykotoxine DON und Zearalenon (ZEN). Nach heutigem Stand der Forschung kommen vor allem DON-3-Glucosid (D3G), ZEN-14-Glucosid (Z14G) und ZEN-14-Sulfat (Z14S) in signifikant hohen Gehalten vor. Neben den in der Tabelle gezeigten mittleren Gehalten an freien und maskierten Mykotoxinen in verschiedenen Lebensmitteln wurden in einzelnen Proben Gehalte deutlich über 300 µg·kg—1 für Z14S und Z14G gefunden. Diese Gehalte liegen damit höher als die aktuellen Grenzwerte für ZEN, zum Beispiel in Cornflakes. Aber auch die Isomere des ZEN-Derivats Zearalenol (ZEL) können konjugiert vorliegen und zur Gesamtexposition beitragen.2
Wie viel D3G auftritt, hängt von der Art des Lebensmittels ab — besonders viel ist in Bier zu beobachten. Dies ist mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf zurückzuführen, dass das Getreide während der Bierproduktion keimt. So haben wir mit einer Modellanlage zur Braumalzherstellung mykotoxinfreie Braugerste mit DON beimpft und bereits nach wenigen Stunden D3G nachgewiesen.3 Im Verlauf von Keimung und Mälzen konjugierte die Hälfte des eingesetzten DON. Ebenso bildeten weitere Getreidearten, und zwar Weizen, Hirse, Dinkel und Roggen, D3G während des Keimprozesses. Verantwortlich für die Umsetzung sind pflanzeneigene Enzyme, die Glucosyltransferasen.


<h2>Bedeutung</h2>
 Die Konjugate DON und ZEN treten häufig zusammen mit den freien Mykotoxinen auf. Teilweise übersteigt der Anteil an maskierten Mykotoxinen sogar den Gehalt der Vorläuferverbindung (Tabelle). Um das Risiko, das von den maskierten Toxinen für den Verbraucher ausgeht, einschätzen zu können, fehlen jedoch sowohl umfassende Daten einer zu erwartenden Gesamtexposition als auch toxikologische Untersuchungen. Allerdings werden einige Konjugate im Gastrointestinaltrakt nahezu quantitativ gespalten, wie verschiedene Studien herausgefunden haben. Vor allem erste In-vivo-Daten für D3G, Z14G und Z14S lieferten Belege dafür.7 Daher ist davon auszugehen, dass die frei werdenden Mykotoxine im Darm bioverfügbar sind.
Auch die biologische Verfügbarkeit der Konjugate selbst ist ein wichtiger Faktor für die Risikobewertung. Erste Untersuchungen von Nagl et al. haben ergeben, dass D3G in Ratten nur in geringem Maße bioverfügbar ist.8 Für ZEN-Konjugate gibt es bisher keine Daten zur Bioverfügbarkeit.


<h2>Analytik: LC-MS</h2>
Maskierte Derivate der genannten Mykotoxine sind in Lebensmitteln weit verbreitet. Die Analytik gestaltet sich aber häufig schwierig, da es keine Standardsubstanzen zu kaufen gibt und Eigensynthesen zeitaufwendig sind. Dieses Problem ist einer der Hauptgründe dafür, dass nur wenig zur Charakterisierung und Quantifizierung der bedeutendsten maskierten Mykotoxine D3G, Z14G und Z14S veröffentlich ist.
Für die Routineanalytik von Mykotoxinen in Lebensmitteln sind besonders Multianalyt- und Summenmethoden attraktiv. De Boevre et al. haben in einer umfangreichen Studie von Getreideprodukten mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) erstmals DON- und ZEN-Konjugate umfassend bestimmt.5 Dabei haben die Autoren der Studie auf selbst synthetisierte Standards der maskierten Toxine sowie auf eine externe Matrixkalibrierung zurückgegriffen. Dieses Vorgehen ist zeitaufwendig und erfordert zudem separate Matrixkalibrierungen für jedes zu untersuchende Produkt. Dennoch ist LC-MS/MS die gängige Methode, um (maskierte) Mykotoxine zu analysieren.9 MS erfasst dabei Mykotoxinkonjugate häufig nicht, weil entsprechende Massenübergänge nicht bekannt sind oder die eingesetzten MS/MS-Methoden sie nicht berücksichtigen. Die meisten dieser Methoden sind auf die klassische Targetanalytik der Mykotoxine beschränkt, für die Grenzwerte existieren.
Das Fehlen interner isotopenmarkierter Standards erschwert zusätzlich ein Einbinden maskierter Toxine in bestehende MS-basierte Quantifizierungsmethoden, die universell für viele komplexe Lebens- und Futtermittelproben angewendet werden. Allenfalls wäre neben der Matrixkalibrierung das klassische Standardadditionsverfahren denkbar. Hier wäre zwar die Authentizität der jeweiligen Matrix gewährleistet, aber Zeit- und Kostenaufwand sind extrem hoch.
Eine andere Möglichkeit, maskierte Mykotoxine zu quantifizieren, ist die indirekte summenparametrische Analyse mit hydrolytischer Spaltung und anschließender LC-MS/MS-Quantifizierung der freigewordenen Mykotoxine. Sowohl Basen oder Säuren als auch Enzyme können die Konjugate spalten.2 So hydrolysiert beispielsweise β-Glucosidase Z14G und ermöglicht die indirekte Quantifizierung von ZEN in Getreide.10
Eine Summenmethode für DON nach Hydrolyse von D3G ist dadurch erschwert, dass bislang keine Glucosidase gefunden wurde, die D3G quantitativ spaltet. Weiterhin fehlt bei Anwendung einer solchen Methode die Information über die Art der in der Probe vorhandenen Mykotoxinkonjugate.


<h2>Analytik: Immunologische Methoden</h2>
Für die (Schnell-)Bestimmung von Mykotoxingehalten sind immunologische Methoden beliebt, zum Beispiel Enzyme-linked Immunosorbent Assays (Elisa). Hierbei haben maskierte Mykotoxine einen direkten Einfluss auf die Richtigkeit der Analyse freier Toxine, da die eingesetzten Antikörper häufig Kreuzreaktivitäten gegenüber den maskierten Mykotoxinen aufweisen.
Ist die Affinität des Antikörpers zum freien und konjugierten Mykotoxin gleichermaßen gut, ist eine Summenbestimmung möglich. So sind für DON Elisa-Kits erhältlich, die auf ihre Kreuzreaktivität zu D3G untersucht wurden und Werte von bis zu 157 % ergeben.11 Selbst bei Berücksichtigung der bekannten DON-Metabolite führten Elisa-Tests von Tangni et al. häufig zu einer Überbestimmung, was auf weitere unbekannte Metabolite hindeutet. Dies könnten beispielsweise Di- und Triglucoside sein.9
Die korrekte Quantifizierung freier Mykotoxine in Gegenwart hoher Mengen maskierter Derivate ist demnach von der Kreuzreaktivität der Antikörper abhängig, die wiederum ohne Standards und Referenzanalytik (z. B. LC-MS/MS) nicht zu ermitteln ist.
Antikörperbasierte Techniken wie Immunoaffinitätssäulen (IAC) dienen häufig auch zur Reinigung von Mykotoxinen aus Rohextrakten sowie für deren Konzentrierung vor der chromatographischen Analyse.12 Spezifische Antikörper für maskierte Mykotoxine sind bislang jedoch nicht erhältlich. Für handelsübliche Antikörper der freien Toxine ergeben sich daher zwei mögliche Anwendungsszenarien: IAC können entweder nach Hydrolyse der Mykotoxinkonjugate in der Probe für eine indirekte Bestimmung des gesamten Mykotoxingehalts verwendet werden oder sie zeigen eine so hohe Kreuzreaktivität, dass die Konjugate mit extrahiert werden. Im Anschluss wäre dann eine direkte Bestimmung möglich. Bei einer vergleichenden Studie haben Versilovskis et al. kommerziell erhältliche IAC von DON und ZEN auf Kreuzreaktivität getestet und gezeigt, dass fast ausschließlich die DON-Konjugate erfasst werden, ZEN-Konjugate zeigen dagegen kaum Kreuzreaktivität.13
Eine mögliche Alternative zu IAC sind Molecular Imprinted Polymers (MIP). MIP eignen sich beispielsweise zum Reinigen und Konzentrieren von freien Mykotoxinen wie ZEN.14 Da theoretisch eine geringe Kreuzreaktivität zu erwarten ist, sollte dieses Cleanup maskierte Mykotoxine kaum erfassen. Die Ermittlung der Anwendbarkeit solcher Cleanup-Schritte für maskierte Mykotoxine oder die Validierung von Analyseverfahren unter Verwendung von MIP war bislang vielfach mangels Referenzsubstanzen unmöglich.


<h2>Fazit</h2>
Mykotoxinderivate sind wie ihre unkonjugierten Vorläufer in Lebens- und Futtermitteln allgegenwärtig. Bislang wurde ihnen jedoch wenig Aufmerksamkeit zuteil, und effektive Möglichkeiten, sie zu quantifizieren, fehlen weitgehend. Das Hauptproblem sowohl in der Analytik als auch für toxikologische Untersuchungen ist, dass es keine (isotopenmarkierten) Standards zu kaufen gibt. Eine semiquantitative Bestimmung der Glucoside von DON und ZEN sowie vom Z14S ist bereits jetzt mit konventioneller LC-MS möglich, jedoch nur mit hohem Aufwand.
Prozesse der Lebensmittelverarbeitung sind ein entscheidender Faktor für die Bildung von maskierten Toxinen, da sie teilweise die Konjugation erst ermöglichen und unbekannte Umwandlungsprodukten erzeugen können. Mykotoxinderivate entstehen überwiegend direkt im pflanzlichen und mikrobiellen Metabolismus, ein Großteil von mit Fusarien-Toxinen belasteten Lebensmitteln enthalten also zusätzlich maskierte Mykotoxine. Maskierte Mykotoxine sind eine Herausforderung für die Lebensmittelsicherheit, die weitere Untersuchungen erfordert. Es bedarf definierter Kalibrierstandards und valider Analyseverfahren wie auch zertifizierter Matrix-Referenzmaterialien.
Untersuchungen zur Bildung von maskierten Mykotoxinen und die Entwicklung von Standardsubstanzen sowie isotopenmarkierter Analoga stehen im Fokus unserer Forschung. In weiteren Arbeiten können bestehende Analyseverfahren auf ihre Robustheit untersucht sowie neue Methoden entwickelt werden.
Antje Brodehl, Jahrgang 1986, studierte Lebensmittelchemie an der Technischen Universität Berlin und promoviert zurzeit an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Im Rahmen ihrer Doktorarbeit beschäftigt sie sich mit der Biosynthese, Isolierung und Charakterisierung von Zearalenon-Konjugaten.
Ronald Maul, Jahrgang 1977, hat an der Universität Münster Lebensmittelchemie studiert. Nach der Promotion an der Universität Hamburg folgten zwei Postdoc-Aufenthalte, an der Berliner Charité (Center for Cardiovascular Research) sowie an der BAM. Ende 2013 wechselt er an das Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau IGZ in Großbeeren. Seit 2011 ist er gleichzeitig externer Habilitand des Instituts für Lebensmittelchemie der Universität Hamburg. Der wissenschaftliche Fokus liegt dabei auf Analytik und Metabolismus bioaktiver Sekundärstoffe.
Matthias Koch, Jahrgang 1968, promovierte im Jahr 1999 an der Humboldt-Universität Berlin in analytischer Chemie. Seitdem ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der BAM und leitet seit dem Jahr 2013 den Fachbereich “Lebensmittelanalytik”.
<a href="mailto:matthias.koch@bam.de">matthias.koch@bam.de</a>


<h2>QUERGELESEN</h2>
Maskierte Mykotoxine sind Metabolismusprodukte von Schimmelpilzgiften, die sich aufgrund geänderter chemischer Struktur der gängigen Analyse entziehen.
 Insbesondere das Fehlen isotopenmarkierter Standards der maskierten Mykotoxine hemmt die Etablierung multianalytfähiger LC-MS/MS-Methoden.
 In vielen Lebensmitteln, zum Beispiel Cornflakes und Bier, sind teilweise beachtliche Gehalte maskierter Toxine zu finden.
 Über Bioverfügbarkeit und Toxizität der maskierten Mykotoxine gibt es kaum Studien, auch dafür mangelt es an Referenzstandards.



<ul>
<li>
1 

 
J. Plasencia, 
C. J. Mirocha, 
<source>Applied and Environmental Microbiology 
(1991), 
57 , 
146–<lpage>150.</lpage>
</li>
<li>
2 

 
F. Berthiller, 
C. Crews, 
C. Dall'Asta et al., 
<source>Molecular Nutrition &amp; Food Research 
(2013), 
57, 
165–<lpage>186.</lpage>
</li>
<li>
3 

 
R. Maul, 
C. Mueller, 
S. Riess, 
M. Koch, 
F.-J. Methner, 
I. Nehls, 
<source>Food Chemistry 
(2012), 
131, 
274–<lpage>279.</lpage>
</li>
<li>
4 

 
M. Suman, 
E. Bergamini, 
D. Catellani, 
A. Manzitti, 
<source>Food Chemistry 
(2013), 
136, 
1568–<lpage>1576.</lpage>
</li>
<li>
5 

 
M. De Boevre, 
L. Jacxsens, 
C. Lachat et al., 
<source>Toxicology Letters 
(2013), 
218, 
281–<lpage>292.</lpage>
</li>
<li>
6 

 
E. Varga, 
A. Malachova, 
H. Schwartz, 
R. Krska, 
F. Berthiller, 
<source>Food Additives and Contaminants Part a - Chemistry Analysis Control Exposure &amp; Risk Assessment 
(2013), 
30, 
137–<lpage>146.</lpage>
</li>
<li>
7 

 
A. Dall'Erta, 
M. Cirlini, 
M. Dall'Asta, 
D. Del Rio, 
G. Galaverna, 
C. Dall'Asta, 
<source>Chemical Research in Toxicology 
(2013), 
26, 
305–<lpage>312.</lpage>
</li>
<li>
8 

 
V. Nagl, 
H. Schwartz, 
R. Krska et al., 
<source>Toxicology Letters 
(2012), 
213, 
367–<lpage>373.</lpage>
</li>
<li>
9 

 
F. Berthiller, 
U. Werner, 
M. Sulyok, 
R. Krska, 
M. T. Hauser, 
R. Schuhmacher, 
<source>Food Additives and Contaminants 
(2006), 
23, 
1194–<lpage>1200.</lpage>
</li>
<li>
10 

 
F. Berthiller, 
M. Sulyok, 
R. Krska, 
R. Schuhmacher, 
<source>International Journal of Food Microbiology 
(2007), 
119, 
33–<lpage>37.</lpage>
</li>
<li>
11 


E. K. Tangni, 
J.-C. Motte, 
A. Callebaut and 
L. Pussemier, 
<source>Journal of Agricultural and Food Chemistry 
58, 
(<issue>24</issue>), 
12625–<lpage>12633</lpage>, 
(2010).

</li>
<li>
12 

 
I. Y. Goryacheva, 
S. De Saeger, 
<source>World Mycotoxin Journal 
(2012), 
5, 
281–<lpage>287.</lpage>
</li>
<li>
13 

 
A. Versilovskis, 
B. Huybrecht, 
E. K. Tangni, 
L. Pussemier, 
S. De Saeger, 
A. Callebaut, 
<source>Food Additives and Contaminants Part a - Chemistry Analysis Control Exposure &amp; Risk Assessment 
(2011), 
28, 
1687–<lpage>1693.</lpage>
</li>
<li>
14 

 
F. Navarro-Villoslada, 
J. L. Urraca, 
M. C. Moreno-Bondi, 
G. Orellana, 
<source>Sensors and Actuators B - Chemical 
(2007), 
121, 
67–<lpage>73.</lpage>
</li>
</ul>

Artikel

“Ein effizienter Weg, um neue Technologien an Bord zu nehmen”

Überprüfung Ihres Anmeldestatus ...