Labor Chemie / Lebensmittelchemie

Die Lebensmittelchemie befasst sich mit den Inhaltsstoffen von Lebensmitteln und deren Veränderung. Im Mittelpunkt steht die chemische Analyse der Zusammensetzung von Lebensmitteln sowie Veränderungen bei der Verarbeitung und Lagerung. Darüber hinaus werden Reinheit, Qualität und Sicherheit geprüft und beurteilt. Im Labor lernen die Studierenden die wichtigsten klassisch-konventionellen Bestimmungsmethoden und Nachweisverfahren für wesentliche Lebensmittelkomponenten in der Praxis kennen.

Neben der Möglichkeit, konventionelle chemische Untersuchungsverfahren anzuwenden, können im Labor natürlich auch moderne, nachweiskräftige Methoden der Lebensmittelanalytik eingesetzt werden. Darunter sind physikalisch-chemische bzw. biochemische Analyseverfahren wie die Hochleistungsflüssigchromatographie (z. B. zur Analyse von Zuckern), die Gaschromatographie (z. B. zur Analyse von Aromastoffen) oder die SDS-Elektrophorese (zur Analyse von Proteinen). Das Labor Chemie / Lebensmittelchemie ist ein interdisziplinäres Labor: Es gibt interne Kooperationen, beispielsweise mit der Biover-fahrenstechnik oder dem Labor Rohstoffkunde und Sensorik.

Im Labor Chemie / Lebensmittelchemie absolvieren die Studierenden des Studiengangs Lebensmitteltechnologie (B.Sc.) die Pflichtpraktika zu den Modulen Lebensmittelchemie und Biochemie sowie das Wahlpflichtmodul Lebensmittelanalytik.

Indem sie zunächst die klassischen Bestimmungsmethoden der Lebensmittelchemie kennenlernen, sollen die Studierenden in diesem Laborpraktikum ein gutes Grundverständnis für die Analyse von Lebensmitteln entwickeln. Mit den konventionellen Techniken erlernen sie das Prinzip, welches hinter der modernen Technik steht. Schwerpunkte sind chemisch-analytische Nachweisverfahren der Hauptkomponenten von Lebensmitteln. Hierzu werden unterschiedliche Versuche durchgeführt: Beispielsweise sollen die Verseifungszahl, die Säurezahl und die Jodzahl zur Charakterisierung von Fetten und Ölen bestimmt werden; die Fettsäureverteilung soll mit Hilfe der Gaschromatographie ermittelt werden. In einem anderen Versuch geht es darum, die Stickstoffbestimmung nach der Methode von Kjeldahl anzuwenden und so den Gesamtproteingehalt von Lebensmitteln zu bestimmen. Mittels Dünnschichtchromatographie lernen die Studierenden, Aminosäuren nachzuweisen und zu bestimmen. Wie man mit der reduktometrischen Methode nach Luff-Schoorl den Gehalt an reduzierenden Zuckern in einer Probe bestimmt, erfahren die Studierenden ebenfalls in einer praktischen Übung.

Im Modul Biochemie erhalten die Studierenden einen Überblick über wichtige Lebensmittelkomponenten einschließlich deren biochemischer Reaktionen während der Reifung, Herstellung und Lagerung. Die Schwerpunkte dieses Praktikums liegen auf analytischen Methoden, um das Verständnis der biochemischen Lebensmittelanalytik zu vermitteln. Hier führen die Studierenden Untersuchungen zu Farbstoffen und Bräunungsreaktionen durch, z. B. zur Karamellisierung, zur Maillard-Reaktion oder zur enzymatischen Bräunung, lernen Trennverfahren wie die Gelelektrophorese und enzymatische Methoden, beispielsweise die enzymatische Hydrolyse von Lactose oder die Bestimmung der Enzymaktivität, kennen.

Im Wahlpflichtmodul Lebensmittelanalytik werden ausgewählte chromatographische, spektroskopische sowie biochemische Methoden behandelt. Praktische Übungen zu (bio-) chemische Analysen werden mit Hilfe der modernen instrumentellen Analytik durchgeführt.

Im Rahmen einer Thesis können analytische Fragestellungen nach wissenschaftlichen Prinzipien bearbeitet, dokumentiert und ausgewertet werden.

Da das Labor Chemie ein interdisziplinäres Labor ist, werden mithilfe der HPLC (Hochdruckflüssigkeitschromatographie) in Zusammenarbeit mit dem Labor Bioverfahrenstechnik beispielsweise Zuckeranalysen durchgeführt. Die HPLC wird häufig eingesetzt, wenn einzelne Bestandteile einer Mischung – in diesem Fall unterschiedliche Zucker – aufgetrennt und somit identifiziert werden sollen. Der Bestimmung von Zuckern und Kohlenhydraten kommt in der Lebensmittelanalytik eine große Bedeutung zu, da sie für eine korrekte Deklaration der Nährwerte notwendig ist. Dies ist auch wichtig im Hinblick darauf, dass es immer mehr Menschen mit Unverträglichkeiten wie Fructose- oder Lactoseintoleranz gibt. So prüfen die Wissenschaftler*innen des Labors Rohstoffkunde und Sensorik im Labor Chemie mit dem HPLC z. B. den Fructosegehalt in Produkten.

Auch die Gaschromatographie (GC) als wichtige Analysemethode für organische Verbindungen wird zu Forschungszwecken eingesetzt, um möglichst objektive Aussagen über den Geruch von Lebensmitteln treffen zu können. So werden in Kooperation mit dem Labor Bioverfahrenstechnik flüchtige Substanzen, die bei der Gärung – unter anderem bei der Bierherstellung – entstehen, aufgetrennt und quantifiziert.

• Hochdruckflüssigkeitschromatograph mit DAD-Detektor bzw. RI-Detektor zum Trennen von Substanzen sowie Identifizieren und Quantifizieren über Standards; ebenso zur Analyse auch nicht flüchtiger Substanzen
• Gaschromatograph mit FID (Flüssiginjektion, Headspace, SPME) zum Auftrennen von Gemischen in einzelne chemische Verbindungen (nur anwendbar für Komponenten, die gasförmig sind oder sich verdampfen lassen)
• UV-VIS Photometer: Dieses spektroskopische Verfahren nutzt die elektromagnetische Wellen des ultravioletten (UV) und des sichtbaren (VIS) Lichts für quantitative Analysen (z. B. die enzymatische Gehaltsbestimmung von Zuckern).
• SDS-PAGE-Elektrophorese wird zur Analyse von Proteinen eingesetzt. Es handelt sich um eine analytische Methode zur Trennung von Stoffgemischen nach der Molekülmasse in einem elektrischen Feld.
• Kjeldahl-Aufschluß- und Destillationseinheit zum Bestimmen des Stickstoff- und somit des Proteingehaltes
• Rotationsverdampfer zum Ausfällen von Stoffen aus Feststoffen – durch Verdampfen des Lösungsmittels – z. B. zum Herauslösen des Fetts aus Schokolade
• Ultraschallbad zum Entgasen beispielsweise: CO₂ aus Fruchtsäften (durch Ultraschallschwingungen in einer Flüssigkeit)
• Vakuum-Filtrationseinheit zum Trennen oder Reinigen eines Mediums, meistens einer Suspension
• Reinstwassersystem: Reinstwasser beinhaltet so gut wie keine Fremdstoffe, wie z. B. Mineralstoffe. Es wird zur chemischen Analyse eingesetzt.
• Zentrifuge um Feststoffe von Flüssigkeiten zu trennen, z. B. Milch in Fettschicht und Magermilch
• Analysenwaagen: Die empfindlichste Waage im Labor erlaubt das genaue Abwiegen von nur 1 Milligramm Substanz.