A GC/MS based method for the thorough analysis of sterols in food

• Applicant: Professor Dr. Walter Vetter
• Subject Area: Food Chemistry ; Analytical Chemistry
• Term: from 2020 to 2024
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 450537549

• Final Report Year: 2024

Final Report Abstract

In den zahlreichen Publikationen dieses Projekts wurde unser Wissen über Sterole sukzessive verbessert und alle gewonnenen Erkenntnisse mündeten am Ende in eine Datenbank. Allerdings konnte das Ziel, alle Sterole zu charakterisieren, nicht erfüllt werden. Es zeigte sich, dass die strukturelle Zuordnung neuer Vertreter zunehmend komplexer wurde, je mehr Sterole bereits bekannt waren. Die Grenzen der Methodik liegen daran, dass viele der unbekannten Sterole Isomere waren, die sich strukturell nur minimal unterschieden und auch mittels GC/MS praktisch nicht unterscheidbar sind (z.B. da ungewöhnliche Positionen von Doppelbindungen nur schwer oder gar nicht eindeutig mittels GC/MS bestimmt werden können). Allerdings handelt es sich bei diesen fast immer um Sterole, die mit weniger als 1% zum Sterolmuster beitragen (Gruppe E und F), so dass sie lediglich im SIM-Modus detektiert werden können. Da dies in der Sterolanalytik bis auf wenige Ausnahmen unüblich ist, kann das Wissen um einige dieser Sterole gegenwärtig auch nicht von vielen Kollegen genutzt werden. Dazu wäre es erforderlich, auch die GC/MS-SIM-Methoden, die im vorliegenden Antrag entwickelt wurden, auch in anderen Arbeitskreisen zu etablieren, um alle Informationen der Datenbank auch effizient nutzen zu können. Erwähnt werden soll auch, dass alle Messungen und Zuordnungen mit einem einfachen niederauflösenden GC/MS-Gerät und damit kostengünstig erfolgen konnten. Es stellt sich hierbei die Frage, ob die Etablierung der hochauflösenden GC/MS zukünftig helfen würde, stoßen doch auch diese HRMS-Methoden bei den Sterolen an ihre Grenzen. So enthält die Datenbank allein 27 (!) S29:2 Isomere, die somit nicht anhand des Molekülions unterschieden werden können. Andererseits waren die Sterolmuster bei verschiedenen Varietäten erstaunlich ähnlich. So wurden in roten Gojibeeren bei bis zu 26 Sterolen, 23 davon in allen 13 untersuchten Beerenproben detektiert. Bei Quinoa konnten mittels Clustering von 34 Sorten vier Untergruppen definiert werden. Diese Feinheiten wurden jedoch nicht in der Datenbank berücksichtigt. Insgesamt bietet die Datenbank verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, darunter auch für Echtheitsprüfungen bis hin zu biochemischen Fragestellungen.

Publications

• GC/EI-MS method for the determination of phytosterols in vegetable oils. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 414(2), 1061-1071.
  Schlag, Sarah; Huang, Yining & Vetter, Walter
  
• Isolation of lanosterol and dihydrolanosterol from the unsaponifiable matter of lanolin by urea complexation and countercurrent chromatography in heart-cut recycling mode. Journal of Chromatography B, 1210, 123470.
  Rüttler, Felix; Hammerschick, Tim; Schlag, Sarah & Vetter, Walter
  
• Quantitation of 20 Phytosterols in 34 Different Accessions of Quinoa (Chenopodium quinoa). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70(32), 9856-9864.
  Schlag, Sarah; Götz, Sören; Rüttler, Felix; Schmöckel, Sandra M. & Vetter, Walter
  
• Gas chromatography with mass spectrometry analysis of 4,4-dimethylsterols and 4-methylsterols in edible oils after their enrichment by means of solid phase extraction. Journal of Chromatography A, 1705, 464166.
  Schlag, Sarah; Bräckle, Yvonne; Jelečević, Marina & Vetter, Walter
  
• Quantitative data of up to thirty sterols in vegetable oils and fats. European Food Research and Technology, 250(2), 469-482.
  Schlag, Sarah & Vetter, Walter
  
• Sample preparation of free sterols from vegetable oils by countercurrent chromatography in co-current mode. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 415(19), 4731-4740.
  Rüttler, Felix; Ormos, Rosalie; Cannas, Jil; Hammerschick, Tim; Schlag, Sarah & Vetter, Walter