Methoden für die Authentizitätsprüfung

Überprüfen: Geographische Herkunft der Schwarzwaldforelle

Zur Überprüfung der geographischen Herkunft von Schwarzwaldforellen werden zwei unterschiedliche Verfahren angewendet: die zielgerichtete und die nicht-zielgerichtete Analytik.

Um einen Fisch als Schwarzwaldforelle in den Verkehr zu bringen, muss dieser nach den in den entsprechenden EU-Verordnungen niedergelegten Regeln erzeugt werden. © Shutterstock/bonchan

Die Bezeichnung „Schwarzwaldforelle“­ wurde am 25. November 1997 in das Verzeichnis der geographisch geschützten Angaben (g. g. A.) der EU aufgenommen [1]. Um einen Fisch als Schwarzwaldforelle in den Verkehr zu bringen, muss dieser nach den in den entsprechenden EU-Verordnungen (z. Zt. VO (EU) 1151/2012) niedergelegten Regeln erzeugt werden. Zur Kennzeichnung wird das Produkt mit der Angabe „geographisch geschützte Angabe“ oder der Abkürzung „g. g. A.“ versehen, zu der ein entsprechendes Logo gehört. Nur Forellen, die im definierten Schwarzwaldgebiet von einem zertifizierten Betrieb produziert werden (nach der technischen Regel RAL-RG 0030), dürfen als „Schwarzwaldforelle g.g.A.“ bezeichnet werden. Die Bezeichnung „Schwarzwaldforelle“ umfasst neben der lebenden Forelle auch deren Verarbeitungen wie Schlachten, Filetieren und Räuchern.

Regeln für die Aufzucht

Das geografische Gebiet besteht aus dem Kern des Schwarzwaldes sowie dem Vorland mit den Quellabschnitten ausgewählter Flüsse. Unter dem geschützten Namen dürfen nur die Fischarten Bachforelle und Regenbogenforelle verkauft werden. Die Regenbogenforelle wurde vor ca. 100 Jahren aus den USA eingeführt und ist im Vergleich zur Bachforelle einfacher zu züchten. Sie ist weniger krankheitsanfällig, wächst schneller und lässt sich besser in Teichen halten.

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Bei der Aufzucht der Schwarzwaldforelle besteht ein hoher Anspruch an die Wasser- und Futterqualität, und es muss eine permanente Frischwasserversorgung aus Gewässern, Quellen und Brunnen der Güteklassen 1 und 2 gewährleistet sein. Je kälter das Wasser ist, desto langsamer wachsen die Forellen und desto fester ist das Fleisch. Setzlinge dürfen beim Einsatz ein Jungfischgewicht von 10 g nicht überschreiten und müssen in dem geschützten geographischen Gebiet bis zur Schlachtreife aufwachsen. Der Zukauf von Forellen ist ausschließlich aus dem Vorland erlaubt und darf nur 30 % des Bestandes betragen. Zudem müssen die zugekauften Forellen mindestens zwei Wochen in der Anlage gehalten werden, bevor diese unter dem geschützten Namen verkauft werden dürfen.

Überwachung der Forellenzüchter

Die Überwachung der Einhaltung dieser Spezifikationen wurde von der EU auf die Mitgliedsstaaten und für das Bundesland Baden-Würt­temberg schließlich dem Regierungspräsidium Karlsruhe übertragen, das die erforderlichen Betriebskontrollen u. a. von dafür zugelassenen privaten Kontrollstellen durchführen lässt. Aktuell sind sechs Forellenzuchtbetriebe zur Erzeugung von Schwarzwaldforellen angemeldet und zugelassen. Forellenzüchter, die ihre Betriebe nicht anmelden und nicht überwachen lassen, dürfen keine Schwarzwaldforellen produzieren, auch wenn deren Teiche im geographischen Gebiet des Schwarzwaldes liegen. In Zusammenarbeit mit den Fischgesundheitsdiensten, die im Auftrag die Überwachung der Fischzüchter durchführen, wurden Fischproben aus Betrieben in Baden-Württemberg erhoben und am CVUA Karlsruhe untersucht.

Zur Überprüfung der geographischen Herkunft gibt es zwei unterschiedliche Verfahren: die zielgerichtete Analytik (targeted) und die nicht-zielgerichtete Analytik (non-targeted):

  • Bei der zielgerichteten Analytik wird ein spezifischer Marker identifiziert, der in diesem Fall charakteristisch für die Herkunft der Forelle ist. Ist ein solcher Marker gefunden, so lassen sich die Proben zielgerichtet auf diesen Marker hin untersuchen.
  • Beim Verfahren der nicht-zielgerichteten Analyse wird von jeder Probe eine Messung durchgeführt, die einem Fingerabdruck dieser Probe entspricht. Die so erhaltenen Fingerabdrücke der einzelnen Proben werden über mathematische Methoden (z. B. Hauptkomponentenanalyse und lineare Diskriminanzanalyse) miteinander verglichen. Darüber können die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den ­Messungen be­rechnet und die Proben anschließend klassifiziert werden, in diesem Fall in die Gruppen „Schwarzwald“ und „Nicht-Schwarzwald“. Durch die Untersuchung von authentischen Proben wird ein Modell aufgebaut, das die Wirklichkeit möglichst genau wiedergibt, ohne die natürlich vorkommenden Varianzen aus dem Modell auszuschließen. Von neuen Proben unbekannter Herkunft wird mit einer Messung ebenfalls ein Fingerabdruck erstellt. Dieser wird in das zuvor mathematisch erstellte Modell aus authentischen Proben projiziert und einer der beiden Gruppen „Schwarzwald“ und „Nicht-Schwarzwald“ zugeordnet. In einer Konfusionsmatrix wird berechnet, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Probe aus der Gruppe „Schwarzwald“ positiv in diese Gruppe zugeordnet wird. Je größer der Wert, desto besser ist die Abgrenzung der beiden Gruppen.

Elementanalytik für das Targeted-Verfahren

In dem Projekt zur Schwarzwaldforelle wurde als zielgerichtetes Verfahren für die Elementanalytik die induktiv gekoppelte Massenspektrometrie (ICP-MS und ICP-OES) verwendet. In einem weiteren Ansatz wurde als nicht-zielgerichtetes Verfahren von den gleichen Proben ein NMR-Spektrum aufgenommen, und die Spektren wurden mit mathematischen Methoden miteinander verglichen. Im ersten Schritt der Untersuchungen werden die Forellen ausgenommen und anschließend homogenisiert und gefriergetrocknet. Bei der Elementanalytik wird gleichzeitig der Gehalt von bis zu 70 Elementen in einer Fischprobe halbquantitativ mit ICP-MS bestimmt und anhand ihrer Konzentration in die drei Gruppen Haupt-, Neben- und Spurenelemente eingeteilt. Zu den Hauptelementen zählen Calcium, Kalium und Phosphor sowie Natrium und Magnesium. Zur Gruppe der Nebenelemente gehören unter anderem Zink, Titan, Strontium, Rubidium und Barium. Zu den Spurenelementen, mit sehr geringen Konzentrationen im gesamten Fisch, gehören in diesem Fall unter anderem Blei, Cäsium und Vanadium. Beim Vergleich der Elementgehalte nach geographischen Regionen konnten Unterschiede festgestellt werden, und so zeigen die Bariumgehalte der Forellenproben ein deutliches Konzentrationsgefälle.

Bild 2: Bariumgehalt je Züchter (CA, KL, MA, BA, WE). © CVUA Karlsruhe

In Bild 2 sind die Bariumgehalte von fünf ausgewählten Züchtern dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Konzentration an Barium bei den beiden Züchtern der Schwarzwaldforellen (CA und KL) deutlich höher ist als bei den übrigen Züchtern, die keine Schwarzwaldforellen züchten (MA, BA, WE). Dies ist ein erster Hinweis auf einen natürlich vorkommenden Marker, anhand dessen eine Unterscheidung der geographischen Herkunft möglich erscheint. [2]

Auf Grundlage dieser Ergebnisse stellte sich die Frage, in welchem Teil des Fisches sich das Element Barium hauptsächlich befindet und sich über dessen Lebenszeit anreichert. Zur Klärung dieser Fragestellung wurden die Fische zerteilt und die Teile Kiemen, Gräten, Flossen, Kopf, Haut und Filet getrennt untersucht. Die höchsten Bariumgehalte wurden in den Fischteilen Flossen, Kiemen und Gräten gemessen (Bild 3). Für die Schwarzwaldforellen liegen die Bariumgehalte insgesamt in allen Fischteilen höher als die Bariumgehalte der Forellen, die nicht im Schwarzwald gezüchtet wurden.

Bild 3: Bariumgehalte der einzelnen Fischteile einer Schwarzwaldforelle. © CVUA Karlsruhe

Mit einer quantitativen ICP-OES-Messmethode wurden die Bariumgehalte von Regenbogenforellen aus mittlerweile 15 unterschiedlichen Betrieben bestimmt (Bild 4).

Bild 4: Bariumgehalt [mg/kg­­] in Kiemen, Flossen und ­Gräten. © CVUA Karlsruhe

Die Betriebe 1 bis 5 produzieren Schwarzwaldforellen, und dort wurden auch die höchsten Bariumgehalte gemessen. Die Teiche der Fischzüchter 6 bis 8, die keinen Antrag zur Produktion von Schwarzwaldforellen gestellt haben, liegen im geographischen Gebiet des Schwarzwaldes, und in diesen Regenbogenforellen wurden vergleichbar hohe Bariumgehalte gemessen. Die Betriebe 9 bis 15 liegen in angrenzenden Gebieten des Schwarzwaldes und dem nördlichen Baden-Württemberg, und die Bariumgehalte sind deutlich geringer. Über die Höhe des Bariumgehaltes lässt sich somit eine Aussage darüber treffen, ob der Fisch im geographischen Gebiet des Schwarzwaldes gezüchtet wurde oder nicht. Eine Aussage über die Einhaltung bezüglich der strengen Vorgaben zur Produktion von Schwarzwaldforellen ist über diesen Parameter alleine nicht möglich.

NMR-Spektrum als „Fingerabdruck“

Als eine weitere, unabhängige Messmethode zur Bestimmung der geographischen Herkunft wurde von den Fischfilets eine Extraktion der lipophilen Komponenten (u. a. Fettsäuren) durchgeführt und davon mit der NMR-Spektroskopie ein 1H-NMR Spektrum aufgenommen. Das Spektrum dieser extrahierten lipophilen Komponenten liefert somit einen für jede Fischprobe charakteristischen Fingerabdruck.

Über eine Hauptkomponentenanalyse mit anschließender linearer Diskriminanzanalyse (PCA-LDA) wurden die Spektren den beiden Gruppen „Schwarzwald“ und „Nicht-Schwarzwald“ zugeordnet. In der Konfusionsmatrix wird angegeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Probe aus dem Schwarzwald auch wirklich der Gruppe „Schwarzwald“ zugeordnet wird (Bild 5).

Bild 5: Konfusionsmatrix und Klassifizierungsmodell der PCA-LDA-Auswertung der 1H-NMR Spektren. © CVUA Karlsruhe

Die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Probe, die aus dem Schwarzwald stammt, auch wirklich der Gruppe „Schwarzwald“ zugeordnet wird, beträgt 83 %. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Gruppe „Schwarzwald“ nur die Betriebe der Schwarzwaldforelle zusammengefasst sind und diese sich gegenüber den anderen Züchtern, die keine Schwarzwaldforellen produzieren, abgrenzen lassen.

Fazit

Zur Überprüfung der geographischen Herkunft von Schwarzwaldforellen erscheint die Kombination zweier Messverfahren am erfolgversprechendsten: die Abgrenzung des geographischen Gebietes über den zielgerichteten Bariumgehalt in den knochigen Fischteilen – und die Abgrenzung der Produktionsvorgaben der Schwarzwaldforelle über die nicht-zielgerichtete Methode der 1H-NMR Spektren aus dem Fischfilet.

Referenzen:
[1] Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 des Europäischen Parlaments und des Rates, zul. geänd. durch Art. 33 ÄndVO (EU) 2015/2283 vom 25. 11. 2015 (ABl. Nr. L 327 S. 1), Schwarzwaldforelle RAL-RG 0030 (1987).
[2] P. Deurer et al., g.g.A. Schwarzwaldforelle - Abgrenzung der Herkunft mittels Elementanalytik-Screening, Deutsche Lebensmittel-Rundschau 113 (2017), 393–398.

AUTOREN
Tobias S. Brunner
Kerstin Schöberl
Thomas Kuballa
Dirk W. Lachenmeier
Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Karlsruhe

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