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Herkunft von Agrarprodukten
Bestimmung mit Hilfe von stabilen Isotopen des Wassers
Lebensmittelbetrug – definiert als wirtschaftlich motivierte, absichtliche und irreführende Verfälschung von Lebensmitteln – verursacht einen jährlichen wirtschaftlichen Schaden von bis zu 40 Milliarden US-Dollar. Die meisten Fälle von Lebensmittelbetrug bleiben unentdeckt. Experten vermuten jedoch, dass 10% bis 30% aller Lebensmittel im Handel in irgendeiner Form verfälscht sind, wobei oft Etiketten einen falschen geografischen Ursprung deklarieren. So kann es sich bei lokalen Qualitätsprodukten wie z.B. Baselbieter Erdbeeren, für welche Konsumenten gerne mehr Geld ausgeben, in Wirklichkeit um günstiger produzierte Ware aus anderen Regionen Europas oder der Welt handeln. Dies nagt nicht nur am Vertrauen der Konsumenten in die Lebensmittelindustrie, sondern solcher Etikettenschwindel widerspricht auch den gesetzlichen Vorschriften zur Herkunftsangabe von Lebensmitteln. Deshalb besteht grosses Interesse an analytischen Methoden, um die Herkunft von Lebensmitteln zu bestimmen. Die führende Methode zur Herkunftsbestimmung von Lebensmitteln ist die Analyse stabiler Isotopen. Viele chemische Elemente wie beispielsweise Sauerstoff oder Wasserstoff kommen natürlicherweise in stabilen, nicht zerfallenden Formen vor, die ein unterschiedliches Gewicht aufweisen: sogenannte «stabile Istotope». Die Isotopen-Zusammensetzung eines chemischen Elements variiert räumlich, da sie von Klima, Topografie und dem oberflächennahen (anstehenden) Gestein abhängt. Die Biomasse wird aus lokalen chemischen Elementen gebildet und spiegelt daher deren isotope Zusammensetzung wider. So verfügt also jedes Lebensmittel, wie beispielsweise eine Erdbeere, über eine natürliche, sehr ortsspezifische isotope Markierung. Dieser sogenannte «isotope Fingerabdruck» wird zur Herkunftsanalyse verwendet.
Besteht ein Betrugsverdacht, so wird zur Überprüfung der Herkunft der isotope Fingerabdruck des verdächtigen Produkts mit Fingerabdrücken von Referenzproben mit bekanntem geografischen Ursprung verglichen. Diese Methode der Herkunftsbestimmung erfordert jedoch das Sammeln solcher Referenzproben, was zeitlich und finanziell betrachtet aufwändig ist. Zudem muss die Probensammlung bei pflanzenbasierten Produkten sogar jährlich erfolgen, da das saisonale Klima deren isotopen Fingerabdruck stark beeinflusst. Um diese Nachteile der aktuellen Methoden zu umgehen habe ich in meiner Dissertation an Stelle von Referenzproben mechanistische, pflanzenphysiologische Isotopen-Modelle für die Herkunftsbestimmung von Agrikulturprodukten verwendet. Mit Hilfe von rasterbasierten Klimadaten kann ich so die geographischen Muster des isotopen Fingerabdrucks von Agrargütern, der aufgrund der Pflanzenphysiologie erwartet wird, berechnen. Wird nun beispielsweise die Herkunft einer Erdbeere angezweifelt, vergleiche ich deren isotopen Fingerabdruck mit meinen Modell-Werten, wodurch ich alle Regionen möglicher Herkunft dieser Erdbeere auf Karten abbilden kann. Meine Arbeit zeigt, dass dieser neue Ansatz eine sehr vielversprechende Methode ist, um günstig, sehr genau und unter Berücksichtigung des saisonalen Klimas die Herkunft von Agrikulturprodukten zu ermitteln.
Dissertationsprojekt von Florian Cueni