HPLC-Analytik von Stevia-Süßstoffen

Süßes ohne Reue

von Dr. Volker Lorbach

Naschen ohne schlechtes Gewissen – das würden sich wahrscheinlich viele wünschen. Leider ist Saccharose als das ursprünglichste Süßungsmittel alles andere als kalorienarm. Daher sind Bedarf und Interesse an Ersatzstoffen groß. Seit geraumer Zeit sorgt eine Pflanze aus Südamerika bzw. deren Extrakt in der Lebensmittelbranche und mittlerweile auch in der Öffentlichkeit für einige Furore. Der rein pflanzliche süße Extrakt der ursprünglich aus Mittelamerika stammenden Pflanze Stevia rebaudiana und die darin enthaltenen Glykoside bergen ein hohes Potenzial als natürliche Süßstoffe. Die Süßkraft der Inhaltsstoffe ist bis zu 300-fach höher als die von Haushaltszucker.

Steviaprodukte bald im Einsatz

In Japan und den USA sind Steviaprodukte bereits seit Jahrzehnten im Handel. In der EU gibt es bislang allerdings keine Zulassung als Lebensmittelzusatz. Aufgrund einer In-vitro-Studie bestand der Verdacht auf ein krebserregendes und erbgutschädigendes Potenzial. Dieser konnte allerdings bei In-vivo-Studien nicht erhärtet werden. So stufte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) den Süßstoff – zunächst bis zu einer Tagesdosis von 4 mg/kg Körpergewicht – als unbedenklich ein. Nachdem ein Ausschuss der Mitgliedsstaaten sich Anfang Juli für eine Zulassung nach Empfehlung der EFSA ausgesprochen hat, ist davon auszugehen, dass das EU-Parlament noch dieses Jahr zustimmen wird und somit der Einsatz von Steviaprodukten in Lebensmitteln bald erlaubt sein wird.

Im Labor vorbereitet sein

Deshalb werden sich nun auch die analytischen Labore mit dieser Fragestellung befassen müssen. Trotz völlig unterschiedlicher Strukturen können die glykosidischen Bestandteile der Stevia-Süßstoffe genau wie verschiedene Zucker auf Aminophasen unter Verwendung organischwässriger Eluenten analysiert werden. Auf einer analytischen Säule (Multospher- APS, 250 x 3 mm) können die süßenden Wirkstoffe Steviosid (1), Rebaudiosid C (2) und Rebaudiosid A (3) aus einem einfachen Extrakt der Blätter nach kurzer Probenvorbereitung gut bestimmt werden. Eventuell ist aber absehbar, dass z.B. im Rahmen einer routinemäßigen Qualitätskontrolle mit einem großen Probenaufkommen zu rechnen ist. Daher ist es sinnvoll, bereits zu einem frühen Zeitpunkt auch die Analysendauer im Blick zu haben. Natürlich denkt der Anwender heutzutage sofort an die Möglichkeiten der UHPLC. Doch es gilt, verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Zunächst stellt sich die Frage, ob eine Anlage für die UHPLC verfügbar ist. Eine Anschaffung eigens zu diesem Zweck ist mit hohen Investitionskosten verbunden, die sich erst einmal amortisieren müssen. Weiterhin ist in diesem speziellen Fall zu beachten, dass die Trennung nicht nach dem klassischen RP-Mechanismus, sondern im HILIC-Modus abläuft. Hier liegen für die Trennung ganz andere Mechanismen zu Grunde. Schlimmer noch, auch wenn man vom HILIC-Mechanismus mittlerweile recht gute Vorstellungen hat, ist er bis heute nicht ganz aufgeklärt. Es ist aber davon auszugehen, dass neben einer Verteilungschromatografie in einer wässrigen Schicht auf der Oberfläche der stationären Phase auch Wasserstoffbrückenbindungen, ionische und weitere Wechselwirkungen eine Rolle spielen. Diese Prozesse haben ganz andere kinetische Eigenschaften als die Abläufe z. B. auf einer C18-Oberfläche. In der Praxis zeigt sich, dass bei HILIC eine Erhöhung des Flusses bei Säulen mit kleinen Partikeln nicht ohne Verlust an Trennleistung realisierbar ist. Damit können die Vorteile der UHPLC nicht vollständig ausgereizt werden. Zur Verkürzung der Analysenzeit ist die Wahl einer kürzeren Säule jedoch die einfachste Maßnahme. Da die Trennleistung in diesem Fall völlig ausreichend ist, können ohne jegliche weitere Modifikation die Säulenlänge und damit die Analysenzeit halbiert werden.

Durch den Einsatz einer 50 mm UHPLCSäule (MultoHigh-U APS) reduziert sich die Analysenzeit unter sonst gleichen Bedingungen noch einmal um mehr als die Hälfte. Die MultoHigh-U-Säulen zeichnen sich bei einer Partikelgröße von 2 ?m durch einen sehr moderaten Gegendruck aus. Dies erlaubt es, auch auf Standard-HPLCAnlagen den Fluss signifikant zu erhöhen und damit die Analysenzeit weiter zu reduzieren. Aufgrund der zuvor angesprochenen speziellen Trenneigenschaften von Aminophasen ist eine Steigerung des Flusses nicht ohne Trennleistungsverlust möglich (s. Abb. 2 oben). Hier ist es letztlich dem Anwender selbst überlassen, welchen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Trennleistung er eingehen möchte. Da vorläufig absehbar ist, dass auch Steviaprodukte die herkömmlichen Süßungsmittel nicht vollständig ersetzen können und werden, bleibt auch hier dem Verbraucher wohl zunächst nichts anderes übrig, als weiterhin nach dem optimalen Kompromiss zwischen süßem Genuss und kalorienbewusster Ernährung zu suchen.

Fotos: © Dr. Volker Lorbach