Analysis of the chemical composition represents an important step in the safety assessment of genetically modified foods. In addition to the targeted investigation of single compounds, non-destructive techniques and metabolite profiling methodologies can be applied for analysis of low-molecular weight food constituents. In the present study, the suitability of these approaches for the analytical characterisation of rice grains within a food safety assessment framework was investigated. Potential and limitations of the techniques were exemplarily demonstrated by analysis of low-molecular weight compounds in conventional and genetically modified (GM) rice grains. The suitability of Near Infrared Spectroscopy (NIRS) for non-destructive determination of minor compounds was investigated by using phytic acid, an anti-nutritional rice grain constituent, as example. Applicability of the methodology for rapid screening of rice samples from different origins regarding low, medium, and high phytic acid contents was demonstrated. Results obtained by NIRS for GM and parental rice lines were in agreement with those determined by the traditional method. Sample preparation is reduced to a minimum by the non-destructive approach. However, extensive calibration and validation is required in order to gain reliable results by means of NIRS. Assessment of NIRS data obtained from GM lines has to take into account spectral features of corresponding parental lines. A gas chromatographic metabolite profiling method for unbiased screening of a broad spectrum of compounds was elaborated using rice as model crop. It is based on a fractionation approach which eventually allows non-targeted investigation of major and minor rice grain constituents. General applicability of the technique for analysis of cereals with metabolite compositions similar to rice was demonstrated. Reliability of the profiling approach was proven by investigation of rice, maize and barley samples with known and expected differences on the metabolite level. Software tools for comparative analysis of metabolite profiling data were developed. They include methods for manual and automated correction of retention times and responses by means of corresponding standards. This allows transfer of normalised datasets into databases and eventually automated unbiased chromatogram comparison. Application of the metabolite profiling methodology to the analysis of GM and conventional rice revealed the suitability of a non-targeted approach for detection of statistically significant differences between metabolite levels in different genotypes. The usefulness of databases established through investigation of a broad spectrum of conventional rice cultivars for evaluation of differences in metabolite profiling data was demonstrated. The unbiased screening of a broad spectrum of compounds combined with powerful methods for data analysis may help to increase the chances to detect unintended effects due to the application of recombinant DNA techniques.     «

Analysis of the chemical composition represents an important step in the safety assessment of genetically modified foods. In addition to the targeted investigation of single compounds, non-destructive techniques and metabolite profiling methodologies can be applied for analysis of low-molecular weight food constituents. In the present study, the suitability of these approaches for the analytical characterisation of rice grains within a food safety assessment framework was investigated. Potential...     »

Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung stellt einen wichtigen Bestandteil der Sicherheitsbewertung gentechnisch veränderter Lebensmittel dar. Neben der spezifischen Analyse von Einzelverbindungen können nicht-destruktive Verfahren und Screening–Techniken zur Untersuchung niedermolekularer Lebensmittelinhaltsstoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Methodenansätze hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit zur chemisch-analytischen Charakterisierung von Reis im Rahmen einer Sicherheitsbewertung beurteilt. Möglichkeiten und Grenzen dieser Techniken wurden beispielhaft anhand der Untersuchung konventioneller und gentechnisch veränderter Reissorten aufgezeigt. Die Eignung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur nicht-destruktiven Analyse von Minorbestandteilen wurde am Beispiel der Phytinsäure, einem Reisinhaltsstoff mit antinutritiven Eigenschaften, untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NIRS bei minimalem Probenvorbereitungsaufwand zur schnellen Einteilung von Reissorten nach hohem, mittlerem und niedrigem Phytinsäuregehalt geeignet ist. Die mit der NIRS erhaltenen Ergebnisse für konventionelle und gentechnisch veränderte Reissorten stimmten gut mit denen der klassischen nasschemischen Referenzmethode überein. Dies setzte jedoch einen erheblichen Aufwand für die Kalibration und Validation voraus. Weiterhin stellte sich heraus, dass die Beurteilung quantitativer NIRS Daten für die gentechnisch veränderten Linien nur unter Einbeziehung der Daten für die Elternlinien möglich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein gaschromatographisches Analysenverfahren entwickelt, welches das Screening eines breiten Spektrums niedermolekularer Stoffe in Reis als Modell-Lebensmittel erlaubt. Das Prinzip der Methode besteht in der Anwendung von Fraktionierungsschritten, die schließlich eine separate Untersuchung der Haupt- und Minorbestandteile von Reis ermöglichen. Die allgemeine Anwendbarkeit der zugrundegelegten Analysenprinzipien für Getreidesorten mit einer dem Reis ähnlichen Zusammensetzung wurde demonstriert. Die Verlässlichkeit der mit dem Screeningverfahren erhaltenen Ergebnisse wurde durch die vergleichende Untersuchung von Reis-, Mais- und Gerstenproben mit bekannten bzw. vorhersehbaren Unterschieden in der Metabolitenzusammensetzung bestätigt. Zur vergleichenden Auswertung der komplexen Daten wurde eine Software erarbeitet. Sie ermöglicht eine Normalisierung von Chromatogrammen mit Hilfe von Werkzeugen zur automatischen und manuellen Korrektur von Rententionszeit- und Responseunterschieden. Dies erlaubt die Aufnahme standardisierter Datensätze in Datenbanken und schließlich einen automatisierten Chromatogrammvergleich. Bei der vergleichenden Untersuchung von gentechnisch verändertem und konventionellem Reis wurde gezeigt, dass mit Hilfe des Screeningverfahrens statistisch signifikante Unterschiede in der Metabolitenzusammensetzung zwischen verschiedenen Genotypen detektiert werden können. Zur Beurteilung des Ausmaßes von Unterschieden können Datenbanken herangezogen werden, die durch Untersuchung einer großen Anzahl von Reissorten erstellt wurden. Das Screening eines breiten Spektrums niedermolekularer Verbindungen in Kombination mit der Anwendung leistungsfähiger Methoden zur Datenauswertung erhöht die Wahrscheinlichkeit, unerwartete Effekte in gentechnisch veränderten Lebensmitteln zu detektieren.     «

Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung stellt einen wichtigen Bestandteil der Sicherheitsbewertung gentechnisch veränderter Lebensmittel dar. Neben der spezifischen Analyse von Einzelverbindungen können nicht-destruktive Verfahren und Screening–Techniken zur Untersuchung niedermolekularer Lebensmittelinhaltsstoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Methodenansätze hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit zur chemisch-analytischen Charakterisierung von Reis im Rahmen einer...     »