Woher unsere Lebensmittel kommen

Kommt der Marchfelder Spargel wirklich aus dem Marchfeld? Forscher in Tulln beantworten Fragen wie diese, indem sie Isotope - eine Art chemischer Fingerabdruck - untersuchen. Zurzeit arbeiten sie an einer Isotopenlandkarte für ganz Österreich.

Isotope sind Atome vom selben chemischen Element mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen, also einer unterschiedlichen Masse. „Wenn etwa Wassermoleküle, die aus Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, vom Meer verdampfen, dann werden zuerst die schweren Wassermoleküle abgeregnet“, erklärt Thomas Prohaska von der Abteilung für Analytische Chemie der Universität für Bodenkultur Wien. „Die Isotopenzusammensetzung Richtung Landesinnere wird immer leichter.“ Somit weist jede Region eine spezifische Isotopenzusammensetzung der Elemente Wasserstoff und Sauerstoff auf, je nachdem, wie trocken oder feucht eine Region ist, wie hoch sie liegt oder wie weit sie vom Meer entfernt ist.

Das Projekt IsoPROTECT sucht noch nach Citizen Scientists aus ganz Österreich. Mehr Informationen finden Sie hier.

Während die Isotopenzusammensetzung von Sauerstoff und Wasserstoff sich je nach Saison und Wetter ändert, bleibt die Isotopenzusammensetzung der Elemente Blei und Strontium stabil. „Denn einzelne Blei- oder Strontium-Isotope entstehen durch den radioaktiven Zerfall von natürlich vorkommenden Elementen“, sagt der Chemiker.

„Beispielsweise zerfällt das Rubidium-87-Isotop über 50 Milliarden Jahre hinweg zum Strontium 87.“ Je älter also ein Gestein ist und je mehr Rubidium 87 ursprünglich vorhanden war, desto mehr Strontium 87 findet man in dieser Region. Der Boden hinterlässt einen eindeutigen chemischen Fingerabdruck im Lebensmittel.

Eine Isotopenlandkarte von Österreich

„Das Strontium ist der direkte Link zwischen Boden und Pflanze“, erklärt Prohaska. Denn Lebensmittel aus dem Marchfeld müssen dieselbe Strontium-Isotopenzusammensetzung aufweisen - egal ob Spargel, Erdäpfel oder Karotten. Schülerinnen und Schüler haben bereits im Rahmen eines „Sparkling Science“-Projekts, das Forschungskollege Andreas Zitek entwickelt und koordiniert hat, Daten gesammelt.

Nun sollen die verbleibenden weißen Flecken noch weiter gefüllt werden, indem Produzenten und Konsumenten von regionalen Lebensmitteln Boden- und Wasserproben sammeln. Diese Citizen Scientists liefern nicht nur Element- und Isotopendaten, sondern werden damit auch zu wichtigen Experten für Nachhaltigkeit und Regionalität.

„Wir generieren dann in einem nächsten Schritt eine Strontium-Isotopenlandkarte für Österreich, wo wir für bestimmte Regionen diesen Fingerabdruck, der über moderne Massenspektrometer bestimmt wird, zur Verfügung haben.“

Schematische Abbildung einer Isotopenlandkarte für das von der Geologie beeinflusste Verhältnis der Isotope Strontium 87 / Strontium 86
Andreas Zitek
So könnte es am Ende aussehen: Schematische Abbildung einer Isotopenlandkarte für das von der Geologie beeinflusste Verhältnis der Isotope Strontium 87/Strontium 86

Neues Kompetenzzentrum

Seit einem Jahr gibt es in Tulln das Forschungszentrum zur Sicherung der Futtermittel- und Lebensmittelproduktion (FFoQSI), an dem neben der Universität für Bodenkultur Wien und der Veterinärmedizinischen Universität Wien auch über 30 Industriepartner beteiligt sind. Ein Ziel ist es, schnelle Screening-Methoden zu entwickeln, die auf Spektroskopie basieren. Mit einer Lichtquelle, etwa in der Größe eines Handys, wird das zu analysierende Lebensmittel angestrahlt.

„Das reflektierte Licht wird in seinen unterschiedlichen Wellenlängen gemessen“, erläutert Thomas Prohaska, „und aufgrund der Zusammensetzung ergibt sich ein bestimmtes Spektrum.“ So weisen etwa die beiden Kaffeesorten Arabica und Robusta eine unterschiedliche Infrarotstrahlung auf.

Komplexer wird die Herkunftsbestimmung bei tierischen Produkten. Denn hier hängt der chemische Fingerabdruck davon ab, was das Tier zu sich genommen hat. Bei Fischen konnten bereits gute Erfolge erzielt werden. Der chemische Fingerabdruck der Gewässer kann mittlerweile nicht nur aus dem Gehörsteinchen, Gebilden im Innenohr, ausgelesen werden, sondern auch aus Fischfilets und sogar Gräten. Die Herkunftsbezeichnung von Fischen aus Aquakulturen kann so überprüft werden. Ob das zukünftig auch bei Rindfleisch möglich ist, daran wird aktuell geforscht.

Juliane Nagiller, Ö1-Wissenschaft

Mehr zu dem Thema: