Improved detection of honey adulteration by measuring differences between 13C/12C stable carbon isotope ratios of protein and sugar compounds with a combination of elemental analyzer — isotope ratio mass spectrometry and liquid chromatography — isotope ratio mass spectrometry (δ13C-EA/LC-IRMS)

The detection of honey adulteration with invert sugar syrups from various C3 and C4 plant sources was realized by coupling an isotope ratio mass spectrometer both to an elemental analyzer and to a liquid Chromatograph (EA/LC-IRMS). For 451 authentic honeys measured, the individual δ13C values of bulk honey, its protein fraction, fructose, glucose, and di- and trisaccharides ranged from −22.5 to −28.2‰ and did not show differences (Δδ13C) of more than ± 0.9‰ (average), with a maximum standard deviation of 0.7‰ The Δδ13C (fructose — glucose) value was significantly lower (0 ± 0.3‰). Based on the obtained results and considering a confidence level of 99.7%, the following limits for Δδ13C values of authentic honey are proposed: Δδ13C max.: ± 2.1‰ (maximum difference between all measured δ13C values); Δδ13C fru —glu: ± 1.0‰; Δδ13C (‰) protein — honey: ⩾ − 1.0‰ The newly developed EA/LC-IRMS method and the purity criteria defined represent a significant improvement compared to existing methods.ZusammenfassungDer Authentizitätsnachweis von Honig, welcher aufgrund seiner natürlichen Herkunft und seiner ursprünglichen Reinheit als hochwertiges Produkt angesehen wird, ist nach wie vor eine der anspruchsvollsten Aufgaben im Bereich der Honiganalytik. Trotz der Vielzahl an analytischen Methoden zur Bestimmung von Honigverfälschungen gibt es weiterhin Bedarf an zusätzlichen und genaueren Messtechniken. Aufgrund langjähriger Erfahrung lässt sich feststellen, dass die klassische Verfälschung mit Invertzuckersirupen hergestellt aus C4-Pflanzen auf ein konstant niedriges Niveau gesunken ist, aber die Verfälschung mit anderen Zuckersirupen, z.B. hergestellt aus C3-Pflanzen wie Zuckerrübe oder Reis (Tab. I), welche mit den existierenden Methoden nicht nachgewiesen werden können, in den letzten Jahren zugenommen hat. In dieser Arbeit wurde eine weiterentwickelte EA/LC-IRMS Methode, basierend auf der kürzlich vorgestellten LC-IRMS Technik, verwendet, um die δ13C-Werte des Honigs, des isolierten Proteins, der Fructose, der Glucose, der Di- und Trisaccharide von 451 authentischen Honigmustern zu messen. Die ermittelte Präzision der Methode war bemerkenswert gut (Tab. II). Die absoluten δ13C-Werte der authentischen Honige lagen im Bereich von −22,5 ‰ bis −28,2 ‰ (Tab. III und VI). Die mittleren δ13C-Werte von Protein, Honig, Fructose, Glucose, Di- und Trisacchariden waren sehr ähnlich und die jeweiligen Standardabweichungen lagen unter 1 ‰ (Tab. III). Deshalb wurde die EA/LC-IRMS Methode als geeignet erachtet, um Honigverfälschungen anhand der Differenzen (δ13C) zwischen den einzelnen δ13C-Werten nachzuweisen. Die mittleren Δδ13C-Werte lagen unter ± 1 ‰, mit Standardabweichungen ⩽ 0,7 ‰ (Tab. IVa). Die höchsten beobachteten Differenzen überschritten in keinem Fall 2,1 ‰ Basierend auf diesen Befunden konnten Maximalwerte für die Δδ13C-Werte als Kriterium für die Unverfälschtheit von Honig definiert werden (Tab. IVb), wobei eine statistische Sicherheit von 99,7 ‰ berücksichtigt wurde. Da es sich bei den meisten im Handel befindlichen Honigen um Mischungen verschiedener Honige handelt, wurde sichergestellt, dass die aufgestellten Grenzwerte auch auf solche Mischhonige anwendbar sind (Tab. V). Mit der beschriebenen EA/LC-IRMS Methode und den damit aufgestellten Kriterien für die Unverfälschtheit von Honig wurden 684 Honigmuster, bei denen ein Verdacht auf Verfälschung bestand, untersucht. 34 ‰ dieser Proben wurden mit dieser Methode als verfälscht klassifiziert, wogegen mit der herkömmlichen AOAC Methode lediglich 3 ‰ der Proben als verfälscht erkannt wurden. Die Ergebnisse von Realproben sind in Tabelle VII und Abbildungen 1–2 detailliert aufgeführt. Darüber hinaus wird anschaulich dargestellt, dass das neue Prinzip der Beurteilung anhand von Δδ13C-Werten im Vergleich zur Berechnung der Menge an zugesetztem Zuckersirup, wie in der AOAC Methode beschrieben, vorteilhafter ist, da es zu Fehlinterpretationen bei Zuckersirupen oder Mischungen von Zuckersirupen mit unbekannten Δδ13C-Werten kommen kann (Tab. VIII). Die neu entwickelte EA/LC-IRMS Methode erwies sich als ein wertvolles Hilfsmittel zur Analyse von Honigverfälschungen mit Invertzuckersirupen gemäß dem aktuellen Stand der Analysentechnik, verbunden mit einer höheren Empfindlichkeit, der Möglichkeit Verfälschungen mit verschiedenen C3- und C4-Zuckersirupen nachzuweisen, ihrer Eignung als Routinemethode in der Hochdurchsatzanalyse kommerzieller Honigproben und dem Potential, sich als zukünftige Standardmethode zum Nachweis von Zuckerverfälschung von Honig zu etablieren.