Blickpunkt

Schon bei der letzten K vor drei Jahren gab es den Trend zu den Biokunststoffen. Die Polymerbranche sah sie als vielversprechenden Zweig mit hohem Entwicklungspotenzial. [Nachr. Chem. 2007, 55, 1006]. Auf der diesjährigen Messe rücken die Biopolymere wieder in den Fokus: Über 100 der 3000 Aussteller präsentieren Biopolymere oder Bioadditive.
Die Branche nutzt den Begriff Biopolymer zweideutig. Zum einen beschreibt er Polymere, die biologisch abbaubar sind. Zum anderen bezieht sich die Bezeichnung Biopolymer auf Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen entstehe. So bildet Maisstärke die Grundlage für Polylactat.
Beide Biopolymerarten haben im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen den Vorteil, dass sie die Umwelt schützen: Entweder vermeiden sie schädliche Abfälle oder sie schonen die Erdölresourcen. Dadurch haben Biopolymere in der Regel eine bessere CO2-Bilanz als vergleichbare Kunststoffe. So präsentiert DMS Engineering Plastics (Halle 6, Stand B11) das Biopolymer Ecopaxx, ein auf dem Polyamid 410 basierendes Polymer, das eine CO2-Bilanz von 0 aufweist.


<h2>Aus nachwachsenden Rohstoffen</h2>
Dass die Biopolymerbranche wächst, zeigt sich daran, dass viele Unternehmen Biopolymere nun neben ihren herkömmlichen Produkten anbieten. So hat Dupont (Halle 6, Stand D33) spezielle Produktlinien entwickelt, in denen Biopolymere als Ersatz für andere Kunststoffe angeboten werden.
Auch die biologische Additivindustrie hat sich entwickelt. Croda (Halle 7, Stand B13) präsentiert Additive, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren.
Allerdings haben Biokunststoffe auch Nachteile. So weist das Institut für Technikfolgenabschätzungen und Systemanalysen (Itas) darauf hin, dass die zunehmende Produktion von Biopolymeren aus nachwachsenden Rohstoffen eine Konkurrenz für den Nahrungsmittelanbau darstellt. Das Itas befürchtet, dass die landwirtschaftlich verfügbaren Flächen in zunehmendem Maße für die wirtschaftliche Produktion von Rohstoffen genutzt werden könnten. Dadurch würden sich die Anbauflächen für die Nahrungsmittelproduktion verringern.


<h2>Biologisch abbaubar</h2>
Wie üblich, stellt die K einige Neuheiten vor: Im Bereich der Biopolymere präsentiert Synprodo (Halle 7.1, Stand B5) das biologisch abbaubare expandierbare Polystyrol (EPS) Biofoamò. Seine Eigenschaften ähneln denen von herkömmlichem EPS. Im Gegensatz zu diesem ist Biofoamò unter den richtigen Bedingungen innerhalb von einigen Monaten abbaubar. Laut Synprodo ist ihr Produkt das erste biologisch abbaubare EPS weltweit.
Auch die Additive im Bereich der biologisch abbaubaren Polymere haben sich entwickelt: Epi (Halle 5, Stand A43) präsentiert Additive, die herkömmliche Polymere biologisch abbaubar machen. Die Additive sind für Polystyrol, Polyethylen und Polypropylen geeignet.


<h2>Auch ökonomisch relevant</h2>
Die Entwicklung und Verwendung von Biopolymeren ist nicht nur aus ökologischer, sondern auch aus ökonomischer Sicht relevant. So gaben in einer Studie des Carbon Disclousur Projects Unternehmen an, bei zwei gleichwertigen Zulieferern denjenigen zu wählen, dessen Produkt eine bessere CO2-Bilanz aufweist.
Vor diesem Hintergrund gewinnt die Präsentation von FKuR (Halle 6, Stand B66) zusammen mit Fujitsu an Bedeutung. Die Unternehmen zeigen die erste Computertastatur aus Biopolymeren. Das Produkt namens KBPC PX Eco, dessen Kunststoffkomponenten zu 45 % aus erneuerbaren Resourcen stammen, erfüllt die ökologischen Standards, die Fujitsu im Zuge seiner Initiative Green IT einhalten möchte. Das Unternehmen will die CO2-Bilanz von informationstechnischen Produkten verringern.
Christiane Junk ist freie Mitarbeiterin der Nachrichten aus der Chemie.


<h2>— — — Daten und Fakten</h2>
<list list-type="order">
<list-item>
</list-item></list>Termin: Mittwoch, den 27. Oktober bis Mittwoch, den 3. November.

<list-item>
Ort: Messegelände Düsseldorf, Halle 1 bis 17.
</list-item>
<list-item>
Öffnungszeiten: 10 bis 18.30 Uhr.
</list-item>
<list-item>
Eintrittspreise (Tageskasse): Tageskarte 55,— Euro (ermäßigt 15,— Euro), Dauerkarte 120,— Euro.
</list-item>
<list-item>
Katalog: 22,— Euro
</list-item>
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<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.k-online.de" target="_blank">www.k-online.de</a></ext-link>
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Artikel

Ökonomie trifft Ökologie

Schon bei der letzten K vor drei Jahren gab es den Trend zu den Biokunststoffen. Die Polymerbranche sah sie als vielversprechenden Zweig mit hohem Entwicklungspotenzial. [Nachr. Chem. 2007, 55, 1006]. Auf der diesjährigen Messe rücken die Biopolymere wieder in den Fokus: Über 100 der 3000 Ausstel...

Kaffee und Tee haben wenige Gemeinsamkeiten, außer dass sie beide Coffein enthalten und der Mensch Aufgüsse daraus trinkt. Zwar kann jeder Verbraucher Tee und Kaffee sensorisch und visuell erkennen — allerdings können nicht alle einen schwarzen Darjeeling von einem beliebigen Grüntee unterscheiden. Genauso schwierig ist es, einen gemahlenen Röstkaffee Arabica von einem Robusta zu differenzieren; bei Mischungen aus beiden ist das sogar fast unmöglich.
Mit Auge oder Geschmackszellen lässt sich kaum erkennen, ob ein Tee aus Indien oder Kenia stammt und die Kaffeebohne in Brasilien oder Kolumbien angebaut wurde. Ob der ”Hochlandkaffee“ diese Auslobung verdient, lässt sich von Otto Normalverbraucher nur schwer sagen. Erfahrene Tee- oder Kaffeetester finden dennoch sehr vieles heraus. Die Analytik hilft ihnen dabei (Abbildung 1).


<h2>Schwarz, grün und weiß</h2>
Teesorten unterscheiden sich in ihrer Herstellungsweise:1) 
<list list-type="order">
<list-item>
</list-item></list>· Grüner Tee: Die beiden jüngsten Blätter und die Blattknospe werden gepflückt, die Enzyme mit Wasserdampf oder trockener Hitze deaktiviert, der Tee wird gerollt und getrocknet.

<list-item>
Weißer Tee: Die Hitzebehandlung zur Inaktivierung der Enzyme entfällt.
</list-item>
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Schwarzer Tee wird gepflückt und gerollt (oder im CTC-Verfahren zusätzlich mit einer Dornenwalze bearbeitet), anschließend enzymatisch umgesetzt (Fermentation) und getrocknet.
</list-item>
<list-item>
Oolong-Tee: Herstellung wie bei schwarzem Tee mit einer kürzeren Fermentation.
</list-item>

Abbildung 2 zeigt, was bei der Herstellung von schwarzem Tee chemisch abläuft. Es bilden sich Theaflavine, das sind orange-rote Pigmente. Dabei ändert sich die Farbe des Blattguts von grün zu rötlich-braun. Diese Prozesse sind bei der Produktion grünen Tees zu unterbinden. Während der enzymatischen Umsetzung entstehen auch Thearubigine, teilweise aus den Theaflavinen. Thearubigine sind für die rötlich-gelbe Farbe und den strengen Geschmack des Tees verantwortlich.
Die Theaflavine mit ihren vier Hauptkomponenten kennt man seit langem, allerdings sind sicherlich noch nicht alle Minorkomponenten aufgeklärt. Über Thearubigine weiß man deutlich weniger — vor allem kennt man keine Strukturen. Möglicherweise haben einige von ihnen ein Bisflavanol-Grundgerüst. Bei ihnen handelt es sich um eine heterogene Substanzgruppe.
Im grünen Tee bleiben die im frischen Teeblatt dominanten Flavonoide (Flavanole oder Catechine, Abbildung 2) im Wesentlichen erhalten, in den meisten schwarzen Tees sind die Mengen deutlich vermindert.


<h2>Schwarz kann manchmal auch grün sein</h2>
Wie differenziert der analytische Chemiker grünen und schwarzen Tee? Das klingt einfach, schließlich muss er nur die Catechin- und Theaflavingehalte bestimmen, mag man meinen. So unkompliziert ist es aber nicht immer.
Auf internationaler Ebene haben Forscher die Daten von authentischen grünen und schwarzen Tees gesammelt. Sie haben die Gesamtphenole mit Folin-Ciocalteu-Assay sowie die Catechine mit HPLC bestimmt und dabei klassifiziert.2 Einige Tees, die man als Schwarztees bezeichnet, etwa Darjeelings, könnten den Analysendaten nach auch grüne Tees sein, da sie sehr hohe Gehalte an unveränderten Catechinen bei gleichzeitig relativ geringen Theaflavingehalten haben.
Bislang gibt es diese Datenbank nur für die Catechingehalte, nicht für Theaflavine, geschweige denn für andere Flavonoide im Tee wie Bisflavanole, Flavonolglykoside oder Proanthocyanidine. Es gibt eine große Flavonoiddatenbank beim Landwirtschaftsministerium der USA, in der Daten aus der Literatur zusammengestellt sind3) — diese taugen aber nur eingeschränkt, um die Authentizität der Proben zu ermitteln, da hierfür kein authentisches Probenmaterial benutzt wurde.
Tees lassen sich neben den Flavonoidgehalten auch über ihre Aminosäuregehalte differenzieren: Hierzu eignen sich statistische Verfahren wie die Hauptkomponentenanalyse.4
Problematisch ist es, analytisch grünen und weißen Tee zu unterscheiden. Bisher gibt es keine Markersubstanz.5 Mehr Erfolg verspricht es, die enzymatische Aktivität zu bestimmen: Sie sollte bei weißen Tees größer sein. Das bedarf aber noch einer weiteren Untersuchung. Auch hier könnte man Daten für verschiedene Gruppen von Flavonoiden sammeln und diese statistisch auswerten. Bisher hat man allerdings noch nicht genug Proben analysiert oder kein authentisches Material benutzt.


<h2>Eistee kann Probleme machen</h2>
Abbildung 3 (S. 1044) zeigt Tee-Extrakte: einen normalen, einen Theaflavin-angereicherten Schwarztee-Extrakt und einen aus weißem Tee. Eine chemische Analyse verrät, ob diese Pülverchen aus Tee gewonnen wurden oder es sich um andere Pflanzenextrakte handelt.
Der rote Extrakt enthält Theaflavine — und die kommen nur im Tee vor. Neben den Flavonoiden sind das Theogallin (5-Galloylchinasäure) und Theanin (N5-Ethyl-L-glutamin) Markersubstanzen für alle Tees, da sie fast ausschließlich dort enthalten sind.
Bei Theaflavin- oder Theanin-angereicherten Extrakten entspricht die Zusammensetzung allerdings nicht mehr der des Blattes. Schwierig ist es insbesondere, stark behandelte kaltwasserlösliche Schwarztee-Extrakte in Fertiggetränken wie Eistee nachzuweisen. Der Tee-Extrakt neigt dazu, auszufallen. Deshalb werden die Extrakte oft speziell behandelt. In manchen Fällen gelingt der Nachweis, dass überhaupt Tee verwendet wurde, nur über die stabilen Minorflavonoide wie Flavon-C-glykoside.6


<h2>Billigen Kaffee von teurem unterscheiden</h2>
Es ist problematisch, zwischen den Kaffeesorten Coffea arabica und Coffea canephora var. robusta, kurz Arabica und Robusta zu unterscheiden. Doch das ist oftmals nötig: Arabica gilt als der höherwertige Kaffee, was sich im Preis niederschlägt.
Der Marker für Robusta ist das 16-O-Methylcafestol (16-OMC). Es kommt nur dort in relevanter Konzentration vor (Abbildung 4, S. 1044):7) Die Gehalte liegen zwischen 560 und 1600 mg·kg—1. Zu Unstimmigkeiten kommt es aber, wenn der Analytiker niedrige Gehalte an 16-OMC in Proben findet, da die rechtlichen Regelungen keine Grenzwerte nennen. Möglicherweise sind auch neue Züchtungen ein Problem, da man nicht sicher sein kann, dass diese grundsätzlich kein 16-OMC enthalten.
Es sind weitere Marker für Robusta beschrieben (siehe Abbildung 4),8) beispielsweise andere Diterpenderivate, etwa Kahweol und Cafestol oder die Gehalte an Chlorogensäureisomeren.9 Rohkaffee enthält 6 bis 8 % Chlorogensäuren. Die 5-Caffeoylchinasäure ist dabei die Hauptkomponente — es lassen sich inzwischen aber mehr als 20 solcher Verbindungen bestimmen.


<h2>Kolumbien oder Brasilien?</h2>
Die Chlorogensäureverteilung soll laut Literatur die geographische Herkunft des Rohkaffees verraten.9) Doch dafür müssen noch weitere Proben untersucht werden. Außerdem ist ein solches Vorgehen bei Röstkaffee schwierig, da sich die Chlorogensäuren während der Röstung ab- und umbauen, unter anderem zu Chlorogensäurelactonen (Abbildung 4); diese tragen zur Bitterkeit des Kaffees bei.10
 Man hat versucht, die geographische Herkunft des Kaffees über Aromastoffprofile zu bestimmen, allerdings ist diese Analytik noch nicht routinefähig.11,12) Auch Verfahren mit Polymerasekettenreaktion sind beschrieben, sowohl für Roh- als auch für Röstkaffee, haben allerdings bisher kaum eine Bedeutung für die Praxis.13 
Die Authentizität von Kaffee-Extrakt lässt sich über die Kohlenhydrate bestimmen: Kaffee hat ein typisches Kohlenhydratprofil. Früher wurde dem Bohnenkaffee öfters die geröstete Zichorienwurzel beigemischt, um dem Kaffee mehr Farbe und Bitterkeit zu verleihen. Inzwischen sind Kaffee-Ersatzstoffe wie die Zichorie eine eigene Produktgruppe. Eine Vermischung tritt beispielsweise ein, wenn eine Fabrik den Kaffeeextrakt und die Zichorie hintereinander in der gleichen Anlage ohne ausreichende Reinigung verarbeitet. Eine Zumischung von Zichorie zeigt sich durch veränderte Gehalte an Fructose.
Stengel und andere minderwertige Pflanzenteile wiederum verändern das Glucose-Xylose-Verhältnis.14 


<h2>So hilft Statistik</h2>
 Es gibt kein Routineverfahren, um die geographische Herkunft einer Teeprobe zu bestimmen. Die Literatur beschreibt Korrelationen des Metallgehalts und der Herkunft. Auch diese Vorgehensweise nutzt ein Verfahren der multivariaten Statistik, die lineare Diskriminanzanalyse.15 
Mit der Nah-Infrarotspektroskopie lässt sich zusammen mit multivariater Statistik die Herkunft sowohl von Kaffee als auch von Tee bestimmen — das ist aber kein Routineverfahren.16, 17) So gelang es, geröstetete chinesische Grüntees verschiedener Anbaugebiete zu unterscheiden.17 Eine andere allgemein anwendbare Methode ist es, die stabilen Isotope zu messen (Isotopenverhältnisanalyse); Verfälschungen lassen sich so gut erkennen.
Wenig überschaubar wird es bei Kosmetika: Enthält die Augenfaltencreme mit weißem Tee das, was sie verspricht? Zurzeit lässt sich der Teeanteil analytisch noch nicht auf weißen Tee zurückführen — allerdings ist aufgrund der Catechingehalte sicher feststellbar, ob die Creme überhaupt Tee-Extrakt enthält.
Zwar gibt es inzwischen zahlreiche gute Möglichkeiten, um Kaffee oder Tee zu authentifizieren, aber in vielen Fällen fehlen verbindliche Methoden oder einfach nur die Datenbasis, um diese anzuwenden. Diese Hürden muss die Wissenschaft in den nächsten Jahren noch überwinden.
Ulrich H. Engelhardt, Jahrgang 1955, ist akademischer Direktor am Institut für Lebensmittelchemie der TU Braunschweig. Seine Forschungsinteressen sind Polyphenole und Flavonoide, Tee, Kaffee, Kräutertee.


<h2>— — — QUERGELESEN</h2>
Grüner und schwarzer Tee unterscheiden sich in ihrer Herstellung. Die charakteristischen Verbindungen in grünem Tee sind vor allem Catechine, in schwarzem Tee Theaflavine.
Die Kaffeesorte Robusta enthält im Gegensatz zum höherwertigen Arabica den Marker 16-O-Methylcafestol.
Chemiker arbeiten an Routineverfahren, welche die geographische Herkunft von Tee und Kaffee anzeigen.


<h2>— — — Kurz notiert</h2>


<h2>Zellkultivierung — preisgekrönt</h2>
Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung entwickelten ein Kulturverfahren für Zellen, die sich beim Wachsen an die Oberfläche des Kulturgefäßes anheften. Damit gewannen die Forscher den zweiten Preis des Science2Start Wettbewerbs von Bioregio Stern Management.
Den ersten Preis erhielt Susanne Hossfeld vom Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut in Reutlingen. Sie entwickelte chirurgisches Fadenmaterial, das Wirkstoffe freisetzt und so den Wundheilungsprozess unterstützt. Der dritte Platz ging an das Zentrum für Regenerationsbiologie und Regenerative Medizin. Es entwickelte einen Bioreaktor, der menschliche Gewebekonstrukte kultiviert, wobei Ultraschall das Nährmedium gleichmäßig verteilt.


<h2>Ölanalytik von Meeresfrüchten</h2>
Ob Fische und Meeresfrüchte mit Öl kontaminiert sind, zeigt eine neue GC/MS-Analysemethode vom Mississippi State Chemical Laboratory. Das Verfahren weist polycyclische, aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen nach und ist doppelt so schnell wie die bisherige Referenzmethode. Die US-amerikanische Behörde für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit FDA hat die Methode als Schnelltest zugelassen.


<h2>Früh buchen für die Analytica</h2>
Die Anmeldung für Unternehmen zur Analytica 2012 in München hat begonnen. Wer vor dem 31. Januar 2011 eine Standfläche bucht, erhält einen Rabatt von 5 %. Die Verteilung beginnt am 15. März 2011.
Christiane Junk, Frankfurt



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1 


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In: <source>Comprehensive Natural Products II Chemistry and Biology, L. Mander, H.-W. Liu, (Hrsg.); <publisher-name>Elsevier</publisher-name>: <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>, 2010; volume 3, 999—<lpage>1032</lpage>.

</li>
<li>
2 

J. Obuchowicz, U.H. Engelhardt, K. Donnelly, J. Food Comp. Anal., 2010. (zur Veröffentlichung angenommen)
</li>
<li>
3 

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