Lebensmittel im DNA-Schnelltest

Ist bei Lebensmitteln im Supermarkt wirklich immer das drin, was draufsteht? Die DNA, die Erbsubstanz, könnte die wahre Identität von Fisch, Fleisch oder Gewürz leicht verraten, aber das dafür verwendete „DNA-Barcoding“-Verfahren ist aufwändig.

Italienische Wissenschaftler stellen jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen vereinfachten Test namens NanoTracer vor, der DNA-Barcoding mit Nanotechnologie verknüpft. Der Test ist weder geräteintensiv, noch wird hochqualifiziertes Prüfpersonal benötigt, und am Ende steht ein mit bloßem Auge zu erkennender Farbumschlag.

„DNA-Barcoding“ charakterisiert einen Organismus anhand einer kurzen, spezifischen DNA-Sequenz, des „Barcodes“. Bei tierischen Organismen wird für diesen Barcode die Sequenz eines Gens der Mitochondrien genommen. Der ausgelesene Barcode sagt dem Lebensmittelprüfer, ob das Produkt im Regal auch die Spezies enthält, für die es ausgezeichnet ist, dass es also weder durch ein billigeres, ähnliches Produkt ausgetauscht oder etwa gestreckt wurde.

Allerdings ist das DNA-Barcoding geräteintensiv und zeitaufwändig. Pier Paolo Pompa vom Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua und Kollegen von der Universität Mailand haben deshalb einen stark vereinfachten Test entwickelt. Dieses NanoTracer genannte Verfahren benötigt weniger und preiswerte Reagenzien und eine deutlich geringere Laborausrüsung. Und ausgelesen wird nicht eine komplizierte DNA-Sequenz, sondern ein einfacher Farbumschlag.

Als Hauptprinzip von NanoTracer haben die Wissenschaftler die Barcode-DNA-Abschnitte auf kurze Unterabschnitte reduziert, in denen sich die Spezies aber dennoch genügend stark voneinander unterscheiden. Kürzere Sequenzen haben den Vorteil, dass selbst nicht vollständig intakte DNA identifiziert werden kann – verarbeitete Lebensmittel enthalten meist keine intakte DNA mehr. Die kurzen Sequenzen werden dann durch ein Verfahren der Polymerase-Kettenreaktion vervielfältigt.

Dieser Schritt enthält die zweite Innovation, wie die Autoren erläutern: „Unser Test schließt eine universale Sequenz mit ein, die die Aggregation von (universalen) DNA-funktionierenden Gold-Nanopartikeln induziert. Die Folge ist ein Farbumschlag von Rot nach Violett.“ Oder anders gesagt: Stimmen die DNA-Abschnitte der untersuchten Lebensmittelprobe mit denen der vereinfachten Barcode-Sequenzen überein, wird dieses DNA-Segment vervielfältigt, und das hinzugefügte Nanogold-Reagenz aggregiert. Die Aggregation bewirkt einen rot-violetten Farbumschlag.

Die Wissenschaftler prüften mit ihrem Test Barsch und Safran auf ihre Echtheit. Barsch wird gerne durch billigeren Fisch ausgetauscht, während der teure Safran häufig mit anderen Kräutern gestreckt wird. Mit NanoTracer identifizierten sie beide Produkte eindeutig und stellten auch Substitute oder Streckungsmittel fest.

Ihren vereinfachten Test propagieren die Autoren als schnell (Durchführung in weniger als drei Stunden) und empfindlich. Außerdem müsse die Probe nicht behandelt werden, viele Proben sind gleichzeitig möglich, und die Technologie und das benötigte Material seien einfach und preiswert. Kurzum, ein solch wichtiger Test ist schnell, dezentral und zu geringen Kosten durchführbar.

Angewandte Chemie: Presseinfo 24/2017

Autor: Pier Paolo Pompa, Italian Institute of Technology IIT (Italy), https://www.iit.it/people/pierpaolo-pompa

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201702120

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