Analyse von Koffein und Taurin in Energy-Drinks

Inhalt

1 Einleitung

2 Inhaltsstoffe der Energy-Drinks
2.1 Koffein
2.2 Taurin

3 Die HPLC-Analyse
3.1 Durchführung
3.2 Ergebnisse

4 Auswertung

5 Quellen

1 Einleitung

Der Begriff „Energy-Drink“ (engl. „energy-drink“) ist die Bezeichnung für Getränke, die laut Herstellerangaben eine anregende Wirkung auf den Organismus haben sollen.

Energy-Drinks sind in der Konsumwelt allgegenwärtig. Allein im „Energy-Drink-Magazin“, das online zugänglich ist, werden 363 verschiedene Produkte aufgelistet1.

Die besondere Konstante der Energy-Drinks ist der hohe Anteil an Koffein und Taurin, die in keinem Produkt fehlen. Die Wirkung von Koffein auf Zellen ist jedoch vielfältig, wobei hier die anregende Wirkung im Vordergrund steht.

Laut Herstellerangaben befindet sich die Koffeinkonzentration bei allen Proben bei 32mg/100ml (Red-Bull). Die Taurinkonzentration liegt bei 0,4%, was einem Wert von 400mg/100ml entspricht. Dieser Wert wird für den „Monster Energy Drink“ auch gesondert ausgewiesen.

Für die genaue Bestimmung dieser beiden Größen ist die Methode der Hochdruckflüssigchromatographie ( HPLC) geeignet, bei der die Stoffe durch ein chromatographisches Verfahren bestimmt werden.

2 Inhaltsstoffe der Energy-Drinks

2.1 Koffein

In fast allen Energy-Drinks ist Koffein enthalten. Diese früher auch Teein genannte Substanz wird nach Nomenklatur 1,3,7-Trimethylxanthin (C8H10N4O2) benannt und wurde zum ersten Mal von Ferdinand Runge 1819 aus der Kaffeebohne isoliert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1 Struktur des Koffeins2

Xanthin ist ein sauerstoffhaltiges Purin-Derivat und ist somit mit den Purin-Basen der Nukleinsäuren verwandt. Koffein wird daher in Pflanzen aus Purinderivaten gebildet2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2 Struktur des Purins2

Die in Deutschland produzierten Energy-Drinks dürfen maximal einen Koffeingehalt von 250mg/l haben, allerdings dürfen sie bis zu einem Gehalt von 320mg/l importiert werden3,4. Aus diesem Grund wird Red Bull beispielsweise in Österreich produziert.

2.2 Taurin

Viele Energy-Drinks enthalten auch Taurin, eine Aminosulfonsäure mit der Summenformel C2H7O3NS.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3 Struktur des Taurins2

Diese Substanz wurde 1827 erstmals aus der Stiergalle isoliert. Der Name Taurin kommt vom lateinischen Begriff „Fel tauri“ (Stiergalle). Bereits seit den 1930er Jahren wird Taurin im asiatischen Raum Lebensmitteln zugesetzt. Taurin konnte in der Pflanzenwelt nur in der Kaktusfeige Opuntia ficus-indica nachgewiesen werden, allerdings kommt es bei allen Tierarten vor, in besonders hoher Konzentration bei Meerestieren. In einem erwachsenen Menschen mit ca. 70kg Körpergewicht kommen zwischen 30 und 70g Taurin vor, wobei sich 75% davon in Muskelzellen befinden. Die Aufnahme von Taurin ist sehr stark von der Nahrung abhängig und liegt laut Schätzungen zwischen 0 und 400mg pro Tag5. Taurin kann vom Menschen selbst als Abfallprodukt der Aminosäure Cystein hergestellt werden und wird im Stoffwechsel nicht weiter verarbeitet. Im Herzmuskel beträgt der Taurinanteil sogar 50% des dortigen gesamten Aminosäurepools. Man vermutet, dass Taurin die Ca2+-Konzentration im Herzmuskeltätigkeit regelt6. In Energy-Drinks, die in Deutschland produziert werden, darf Taurin nur bis zu einer Konzentration von 300 mg/l zugesetzt werden, jedoch dürfen derartige Getränke bis zu einem Gehalt von 4000mg/l importiert werden.

3 Die HPLC-Analyse

3.1 Durchführung

HPLC steht als Abkürzung für „High Performance Liquid Chromatography“ (= Hochleistungs-Säulen-Flüssig-Chromatographie). Diese Untersuchungsmethode bietet im Vergleich zu den herkömmlichen einige Vorteile: Es wird eine höhere Auflösung der Trennung erreicht, die Analysendauer wird verkürzt und die Empfindlichkeit beim Nachweis der getrennten Substanzen wurde verbessert. Entscheidend ist, dass die zu analysierenden Substanzen in einem Lösungsmittel vorliegen. Daher ist diese Untersuchungsmethode zum Nachweis von Koffein und Taurin in Energy-Drinks ideal7.

Die Proben werden dazu jeweils 1:10 mit Reinstwasser verdünnt. Zur Herstellung des Fließmittels wird 0,2%ige Essigsäure verwendet. Diese wird mit Acetonitril in einem Volumenverhältnis 85:15 konzentriert. Als Trennsäule wird die Edelstahlsäule LiChrospher 60 RP-select B der Firma Merk verwendet8. Die Flussrate des Fließmittels beträgt 1,0 ml/min. Das verwendete Volumen der Proben beträgt jeweils 10µl, die Säulentemperatur liegt bei Raumtemperatur. Die Detektion von Koffein erfolgt bei 280nm, die von Taurin bei 340nm über einen UV-Detektor. Die Laufzeit beträgt 20min pro Probe.

3.2 Ergebnisse

Die folgenden HPLC-Chromatogramme zeigen die Bestimmung von Koffein und Taurin. Dazu wurde zunächst ein Chromatogramm der Reinstlösung abgebildet. Der Peak von Koffein und Taurin ist in den Chromatogrammen markiert. Es wurden die Energy-Drinks „Rockstar“, „Monster“, Red Bull“ und „Red Bull“ und „Red Bull Sugarfree“ untersucht.

HPLC Koffein:

Reinst/Standard:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Rockstar:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]