Proteomics bzw. Proteomik gewinnt in der Authentizitätsprüfung von Honig zunehmend an Bedeutung. Seit einigen Jahren stehen wir deshalb auch schon im fachlichen Austausch mit einer wissenschaftlichen Arbeitsgruppe aus Prag, Tschechien, die die Grundlagen für diesen proteomischen Ansatz entwickelt hat. Parallel dazu haben wir selbst damit früh begonnen, die Methode auch in unserem eigenen Labor zu etablieren und zu erproben. Inzwischen ist das Verfahren bei uns validiert und akkreditiert. Da das Interesse an der Proteomik in der Honiganalytik zuletzt deutlich gestiegen ist und uns hierzu immer häufiger Fragen erreichen, möchten wir die wichtigsten Hintergründe sowie die Möglichkeiten und Grenzen der Methode im Folgenden kompakt zusammenfassen.
Was bedeutet Proteomik bei der Untersuchung von Honig?
Proteomik bezeichnet die gezielte Untersuchung von Proteinen. Da nahezu alle Enzyme Proteine sind, eignet sich die Methode unter anderem dazu, bestimmte natürliche oder honigfremde Enzyme nachzuweisen.
Dazu werden die im Honig enthaltenen Proteine zunächst extrahiert und enzymatisch in kleinere Fragmente, sogenannte Peptide, zerlegt. Anschließend erfolgt die Bestimmung charakteristischer Peptide mittels LC-MS/MS (Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie).
Proteine unterschiedlicher biologischer Herkunft unterscheiden sich in ihrer Aminosäuresequenz und damit auch in den daraus entstehenden Peptiden. Mittels Proteomik lässt sich daher nicht nur feststellen, welches Protein vorliegt, sondern bei entsprechenden Markern auch, aus welchem Organismus es ursprünglich stammt.
Warum sind Fremdenzyme in Honig überhaupt von Interesse?
Authentischer Honig enthält natürlicherweise verschiedene Proteine und Enzyme, die teilweise von der Honigbiene (Apis mellifera) stammen. Bei der Verarbeitung von Nektar oder Honigtau geben die Bienen Enzyme aus ihren Drüsensekreten hinzu. Diese sind an verschiedenen Prozessen während der Honigreifung beteiligt und werden so zu natürlichen Bestandteilen des Honigs.
Enzyme werden jedoch auch großtechnisch für industrielle Anwendungen produziert. Hierfür kommen beispielsweise Pilze oder Bakterien wie Aspergillus– oder Bacillus-Arten zum Einsatz, die in Fermentationsprozessen gezielt bestimmte Enzyme bilden. Solche technisch hergestellten Enzyme gehören nicht zum natürlichen Proteinspektrum von Honig.
Honigfremde Enzyme können auf unterschiedlichen Wegen in einer Probe auftreten. So könnten sie direkt zugesetzt worden sein, um enzymatische Eigenschaften des Honigs, etwa die Diastaseaktivität, positiv zu beeinflussen. Darüber hinaus spielen Enzyme wie Amylasen und Glucoamylasen eine wichtige Rolle bei der industriellen Herstellung bestimmter Zuckersirupe, beispielsweise beim Abbau von Stärke zu kleineren Zuckerbausteinen. Rückstände dieser Enzyme können im Sirup verbleiben und bei dessen Zugabe auch in den Honig gelangen. Ihr Nachweis kann deshalb unter bestimmten Bedingungen einen Hinweis auf eine mögliche Sirupverfälschung liefern.
Was kann mit Proteomik nachgewiesen werden?
Aktuell können in unserem Labor verschiedene Fremdenzyme differenziert werden:
- α-Amylase (Aspergillus niger)
- α-Amylase (Aspergillus oryzae)
- α-Amylase (Bacillus licheniformis)
- α-Amylase (Bacillus amyloliquefaciens)
- β-Amylase (Hordeum vulgare)
- Glucoamylase (Aspergillus niger)
- Invertase (Saccharomyces cerevisiae)
Zusätzlich lassen sich natürlicherweise von der Honigbiene stammende Proteine untersuchen:
- α-Glucosidase (Apis mellifera)
- MRJP 1 (Apis mellifera)
Neben ihrem reinen Nachweis kann auch ihre Menge zusätzliche Informationen liefern: Sind solche für Honig typischen Proteine nur in ungewöhnlich geringen Mengen vorhanden, könnte dies beispielsweise auf eine Verdünnung mit Sirup hindeuten. Eine solche Beobachtung muss jedoch immer im Zusammenhang mit der natürlichen Schwankungsbreite (Sortenabhängigkeit) und weiteren Analysenergebnissen bewertet werden.
Was ist der Unterschied zu klassischen enzymaktivitätsbasierten Tests?
Klassische, seit Langem etablierte Fremdenzymtests prüfen in erster Linie, ob eine bestimmte Enzymaktivität vorhanden ist. Proteomische Verfahren verfolgen einen anderen Ansatz: Sie weisen charakteristische Bestandteile des Proteins selbst nach.
Daraus ergeben sich zwei wesentliche Vorteile.
Zum einen ermöglicht die Proteomik eine hohe Spezifität. So kann beispielsweise zwischen alpha-Amylasen unterschiedlicher biologischer Herkunft unterschieden werden, etwa zwischen einem Enzym der Honigbiene und einer technisch hergestellten alpha-Amylase aus einem Pilz.
Zum anderen können unter geeigneten Bedingungen auch denaturierte und damit nicht mehr aktive Enzyme erfasst werden. Dies kann beispielsweise nach einer thermischen Behandlung relevant sein. Hat ein Enzym durch Hitzeeinwirkung seine Aktivität verloren, lässt es sich mit einem aktivitätsbasierten Test nicht mehr über seine Funktion nachweisen. Proteomische Verfahren können dagegen weiterhin charakteristische Peptide des Proteins erfassen.
Wo liegen die Grenzen der Proteomik?
Insbesondere hoch aufgereinigte Sirupe können so weit von Proteinen und Enzymen befreit sein, dass keine geeigneten Proteinmarker mehr nachweisbar sind. Das Fehlen von Fremdproteinen ist daher kein grundsätzlicher Beweis dafür, dass einem Honig kein Sirup zugesetzt wurde.
Umgekehrt muss ein positiver Proteinnachweis stets im Kontext der jeweiligen Probe bewertet werden. Eine mögliche Ursache können beispielsweise Fütterungsrückstände sein, da auch Futtersirupe oder Futterteige honigfremde Enzyme enthalten können. Geringe Spuren solcher Rückstände können auch bei guter imkerlicher Praxis auftreten und sind nicht automatisch als Hinweis auf eine Verfälschung zu werten. Entscheidend ist daher nicht allein der qualitative Nachweis, sondern auch die Größenordnung des Befundes und dessen Einordnung in den Gesamtkontext der Probe. Ein vergleichbares Prinzip gilt auch bei anderen Verfahren zur Fremdzuckeranalytik, bei denen geringe Spuren von möglichen Fütterungseinträgen von Befunden unterschieden werden, die auf eine tatsächliche Verfälschung oder ungeeignete imkerliche Praxis hindeuten.
Auch die Bewertung der Menge natürlicher, von der Biene stammender Proteine erfordert eine ausreichend breite Datengrundlage. Noch muss genauer charakterisiert werden, welche Konzentrationsbereiche und natürlichen Schwankungen bei authentischen Honigen zu erwarten sind und in welchem Ausmaß sich beispielsweise unterschiedliche Honigsorten voneinander unterscheiden. Erst vor diesem Hintergrund lassen sich auffällig niedrige Gehalte zuverlässig einordnen.
Wie ist die Proteomik in der Honigauthentizitätsprüfung einzuordnen?
Proteomik ist kein universeller Einzeltest für die Frage „authentisch oder verfälscht“, sondern ein weiterer sinnvoller Puzzlestein innerhalb der Honigauthentizitätsanalytik. Sie kann bestehende Untersuchungsverfahren um spezifische Informationen ergänzen.
Für Interessierte ist die proteomische Analyse in unserem Labor unter Code 840 verfügbar. Bei Fragen zur Methode oder zur Eignung für eine konkrete Untersuchung können Sie sich gerne an uns wenden.
Abbildung: Maniturm / Pixabay
