Z. Lebensm. Unters.-Forsch. 155, 85--87 (1974) © by J. F. Bergmann, Miinchen 1974

Beitr/ige zur Analytik von Farbstoffen*

XV. Nachweis des Natur fa rbs tof fes Betanin (Beetenrot) in Lebensmit te lzuberei tungen**

Gfinter Lehmann, marco Mor~n und Brigitte Neumann

Fachbereich Analytische und Biologisehe Chemie, Fachriehtung Erni~hrungs- und Haushalts- wissenschaften der Universit~t des Saarlandes, Saarbriieken (BI¢D)

Eingegangen am 14. Januar 1974

Contribution to the Analysis of Dyes

XV. Detection of Beetroot Dyes (Betanin) in Foods

S,~tmmary. The identification of beetroot dyes in food and foodproducts is described. The separation of the dye from the substrate, enrichment by polyamidepowder and the identification by thin-layer chromatography and spectrophotometrically measurement is demonstrated.

Zusammen]assung. Der Nachweis des Farbstoffes der Roten Beete (Betanin) in versehiedenen Lebensmittelzubereitungen wird beschrieben. Die Abtrennung vom Lebensmittel, Anreicherung, Adsorption an Polyamidpulver, Desorption und Identifizierung mit Hilfe der Diinnschicht- chromatographie Absorptionsspektroskopie ist angegeben.

Einleitung

Der Farbstoff des Saftes der Roten Rfibe (Roten Beete, Beta vulgaris L.), der auch in der Kermesbeere (Phytolacca decandra L.) [1] und in einigen Kakteen vor- kommt, ist das Mono-fl-glucopyranosid des Betanidins, eines Pyrylinm-Farbstoffes, der zu den Betalainen gehSrt [2]. Das Betanin ist in saurer L5sung leuchtenddunkel- rot und bis zum p H 3 relativ best/~ndig, im alkalischen Bereieh dagegen violettrot und leieht zersetzlich. Auch in chlorhaltigem Wasser, in Gegenwart yon Sulfit oder beim Erhitzen, wird der Farbstoff leicht zerstSrt. Diese Eigenschaft gestaltet seinen Nachweis mitunter schwierig [3].

Der zuckerhaltige, w/il3rige Ex t rak t aus der Roten Rfibe ist in Form von Sirup oder Pulver als Lebensmittelfarbstoff L-Rot 10, E 162, zum F/irben yon Lebens- mitteln zugelassen.

Seit einiger Zeit besteht ein steigender Trend, Naturfarbstoffe bevorzugt zum F/irben yon Lebensmittein heranzuziehen. Aus diesem Grunde besltzen Verfahren zum Nachweis und zur Identifizierung des Betanins besondere Aktualit/~t, da sich dieser Farbstoff als Ersatz synthetischer F/irbemittel zum F/~rben yon Pudding- pulver, Eiskreme, Sfil~waren und Pharmazeut ika bew/thrte und seit einiger Zeit auch MJlchzubereitungen mit Friichten zur Farbverst~rkung zugeffig% wird. Uber den l~achweis des Betanins in Lebensmitteln [4] und in Gewiirzextrakten zur Her- stellung yon Fleischwaren [5] liegen aus unserem Arbeitskreis VerSffentliehungen vor und kfirzlich beriehtete Spell [6] fiber dessen Nachweis in Rotweinsfilzen. Da es an einer speziellen Methode zur Isolierung und Identifizierung des Betanins aus den verschiedenen Lebensmitteln mangelt, halten w i r e s ffir angebracht, unsere Ergebnisse zum Nachweis des Farbstoffes vorzulegen, zumal sein Nachweis in ei- wei$haltigen Zubereitungen, die Fruchtgrundiagen enthalten, problematisch sein kann,

* ])em Verband der Chemischen Industrie e.V., Fonds der Chemischen Industrie, und der Deutschen l~orschungsgemeinsehaft danken wir f/Jr die Bereitstellung yon Mitteln, der Firma Dr. Friedrich-Karl Marcus ffir die ~berlassung von Farbstoffmustern.

** Herrn Prof. Dr. T. Mabry, University of Texas, Austin/USA, danken wir fiir wertvolle Hinweise und Diskussionen.

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Eigene Versuehe

Prinzip der Methode Dem Verfahren liegt das Prinzip zugrunde, das Betanin aus wasserlSslichen Proben an

Polyamidpulver zu adsorbieren, Begleitsubstanzen abzutrennen und den :Farbstoff sauer zu eluieren. Proteinhaltiges Material wird durch Behandeln mit Ace~n getrocknet und entfettet, und aus dem Troekenmaterial im Chromatographierohr das Betanin alkalisch abgetrenn$. Nach anschlieflender Adsorption des Farbstoffes an DiBthylamino~thyl-Cellulose, Abtrennen yon Begleitsubstanzen und saurer Elution, effolgt die Identifizierung diinnschichtehromatographisch und durch Aufnahme des Absorptionsspektrums.

Durch]iihrung de~ Farbsto~nachweises l~eagentien (spezielle). Polyamidpulver zur SBulenchromatographie (M~N SC 6, Macherey,

Nagel & Co., 516 Diiren; Anionenaustauscher (MN 2100 DEAE zur SC), Celite 545, Seesand. Material. Mikrochromatographierohre 15 x 250 mm mit einem Auslaufrohr 3 × 100 ram

anstelle eines solchen mit Sehliffhahn. L6sungen. Elutionsgemisehe: I. HCOOtt/CHaOtt (4 + 6) und II . t tCOOH/CHsOH (2 -{- 8);

I II . CHsOHfNH40H konz. (95 + 5); Flietmittelgemiseh ffir die DC: n-Propanol/CH3COOI-I]tI~O (6 + 2 + 2).

Vorbereitung der Mikrochromatographierohre: Bei wasserlSsliehen Proben benStigt man 1 Rohr, bei proteinhaltigen sind 2 Mikrorohre am Auslauf mit Glaswolle abzudichten und mit Seesand zu besehiehten.

Arbeitsvorschri]t Isollerung aus wasserl6slichem Material: MSglichst konzentrierte LSsung bereiten, 2--3 ml

davon auf eine Mikrosiiule aus 0,5--1 g Polyamidpulver geben, mit 5--10 ml lauwarmem Wasser (keinesfalls hei tes Wasser verwenden !) durchspiilen, um Zueker usw. zu entfernen. Der an Poly- amidpulver adsorbierte Farbstoff wird mit 2---3 ml des Elutionsgemisches I desorbiert und dient zur Anfertigung des Dfinnsehichtchromatogrammes und des Absorptionsspektrums.

Isolierung aus proteinhaIHgem Material: ge nach FarbstKrke 25 g oder mehr in einer Porzellan- reibsehale mit ca. 2--3 g Celite stud 2 g Seesand in Gegenwart von 60 ml Aceton innig zerreiben, bis Protein ausfloekt. Absitzenlassen, L5sung dekantieren, Behandlung mit je 40 ml Aeeton 2real wiederholen, bis alles ]?eft, Wasser und evtl. vorhandenes Laetoflavin herausgelSst ist. Behandeltes Material troeknen lassen, in ein Mikrorohr iiberffihren und das am ausgef~llten Protein adsorbierte Betanin mit der EintionslSsung I I I eluieren, Eluat in halbkonz. Essigs~ture

1

x x x x

2

i !

3

Abb. 1

5

532 nm

, , , . . . . / \ \

' , . , /

350 400 450 500 550 600 k(nm)

Abb. 2

Abb. 1. Dfinnschieh%chromatogramm farbs%offhaltiger Lebensmittel. Schich$: Kieselgel FlieB- mittelgemiseh: n:Propanol/Essigs£ure/Wasser (6 + 2 -{- 2). 1 Erdbeerhaltige Fruehtzubereitung mit Betanin, 2 Uberzug yon SchokoladenplK~zchen mi~ Betanin, 3 Betanin, 4 Farbstoff der

Erdbeere, 5 Traubensaft-Farbstoff

Abb. 2. Absorp$ionsspektren verschiedener F~rbemittel bei pH ~ 4. - - Betanin (Beeten- rot), - . . . . . Traubensaftrot, - - • - - • ErdbeersafL - - o - - o Carmin, - - /% ~ /%

R o t k r a u t s a f t , - ÷ - - + gohannisbeersaft

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auffangen, mit Ammoniakl6sung neutralisieren und mit ca. 0,5 g DEAE-Cetlulosepulver versetzen. Der Anionenaustauscher adsorbier~ das Betanin, naeh Ubeffiihrung in ein Mikrorohr den Aus- tauseher mit Wasser durchspfilen, Farbstoff mit Elutionsgemiseh I I desorbieren, im Vakuum einengen und durch ]3iinnschiehtchromatographie identifizieren.

Identl]izierung: Auftragen der Eluate auf Kieselgelschieht und entwickeln mit dem FlieB- mittelgemisch n-Propanol]Essigs~ure/Wasser (6 + 2 + 2). Die Aufnahme des Absorptions- spektrums im siehtbaren Licht gestattet mit der ]3iinnschichtehromatographie eine Zuordnung und eine sichere Abgrenzung yon ~ihnliehen Farbstoffen (Abb. 1 u. 2).

Ergebnisse und Diskussionen

Nach der beschriebenen Methode l~Bt sich der Farbstoff der Roten Riibe, das Betanin, in den verschiedenen Lebensmittelzubereitungen unter Heranziehung der Diinnschichtchromatographie einwandfrei nachweisen und identffizieren. Die An- wesenheit synthetischer Farbstoffe kann ebenso wie die anderer Naturfarbstoffe durch das untersehiedliche Verhalten gegeniiber Polyamidpulver (synthetisehe, saute Earbstoffe werden sauer nicht vom Polyamid eluiert) oder bei der Dfinn- sehichtchromatographie leieht festgestellt werden (Bedampfen des Chromatogram- rues mi t Ammoniak, Chlorwasserstoff, Einwirkung yon hellem Tageslicht usw.). Sollten sich in der zu untersuchenden Probe aueh synthetisehe Lebensmittelfarb- stoffe befinden, so effolgt die Analyse nach der Vorsehrfft der I I . Mitteilung [4].

Die Anwendbarkeit der vorstehend beschriebenen Methode wurde an Uberzfigen won Sehokoladenpl~tzehen, Schaumbonbons, Nonpareflle, TortenguB, Gelatine, Quarkzubereitungen und ~rueh~joghurt ausprobiert.

Literatur 1. Wileox, l~LE., Wyler, H., Mabry, T.J., ]3reiding, A.S.: Helv. Chim. Acta 48, 252---258 (1965) 2. Mabry, T.J., ]3reiding, A.S.: The Betalains, New York (1968) 3. Weiehel, H.H.: Deut. Lebensm. Rundschau 62, 53 (1966) 4. Lehmann, G., Hahn, H.-G., CoHet, P., Seiffert-Eistert, B., Mor~n, IV[.: Z. Lebensm. Unters.-

~orseh. 143, 256--263 (1970) 5. Lehmann, G., Gerhardt, U, Collet, P., Guter, J.: Fleischwirtsehaft 50, 946--948 (1970) 6. Spell,E.: Fleischwirtschaft 52, 75 (1972)

Professor ]3r. rer. nat. G/inter Lehmann Fachbereieh Analytisehe und Biologisehe Chemie Fachrichtung Ern~Lhrungs- und Haushalts- wissensehaften der Universit~t des Saarlandes ]3-6600 Saarbriicken Bundesrepublik ]3eutschland