Auf unserer Webseite verwenden wir Cookies, die unter „Cookie-Einstellungen anpassen“ näher beschrieben werden. Notwendige Cookies werden für grundlegende Funktionen der Webseite benötigt, um eine optimale Nutzung zu ermöglichen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Webseite einwandfrei funktioniert. Darüber hinaus können Sie Cookies für Statistikzwecke zulassen. Diese ermöglichen es uns, die Webseite stetig zu verbessern und Ihr Nutzererlebnis zu optimieren. Ihre Einwilligung zur Nutzung der Statistik-Cookies ist freiwillig und kann in der Datenschutzerklärung dieser Webseite unter „Cookie-Einstellungen“ jederzeit widerrufen werden.
Datenschutzerklärung
Impressum
DNA-Chip-basierter qualitativer Schnelltest zur Fischartendifferenzierung
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18667 N, MRI-MF-08-151-306-1050 Fish-Chip
Laufzeit: 01.09.2016
- 31.08.2019
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Aufgrund globaler Lieferketten können Verbraucher heute aus einer Vielzahl von Fisch- und Meeresfrüchte-Arten auswählen. So gibt es schätzungsweise mehr als 500 Fischarten, die auf dem deutschen Markt gehandelt werden. Die fischverarbeitenden Betriebe und Händler sind gesetzlich verpflichtet, die richtige Kennzeichnung ihrer Produkte sicherzustellen. Beziehen diese Betriebe jedoch bereits bearbeitete Rohwaren (z.B. Fischfilets) oder Spezies, die morphologisch nicht eindeutig zu bestimmen sind (z.B. bestimmte Thunfisch- oder Snapper-Arten), so ist eine visuelle Artbestimmung meist unmöglich. Fehlerhafte Kennzeichnungen können für die betroffenen Unternehmen bedeutende negative Folgen wie z.B. teure Rückrufaktionen oder Bußgelder nach sich ziehen sowie beachtliche Imageschäden für die gesamte Branche verursachen. Außerdem werden durch gezielte Falschkennzeichnungen bzw. Täuschungen andere Unternehmen im Wettbewerb benachteiligt, die einwandfreie Produkte herstellen und vertreiben. Schließlich wird durch die Berichte der Falschkennzeichnungen in Zeitungen und Fernsehen das Vertrauen der Verbraucher in die Qualität der Fischprodukte allgemein geschädigt, was zu erheblichen Einbußen für die gesamte Fischwirtschaft führen kann. Etablierte analytische Techniken zur Speziesidentifizierung von Fisch- und Meerestieren sind entweder nicht spezifisch genug (isoelektrische Fokussierung), zeitaufwendig (Sequenzierung von PCR-Produkten) oder zielen nur auf eine bis sehr wenige Arten ab und sind nicht geeignet, direkt vor Ort angewandt zu werden. Es fehlen schnelle, einfach zu handhabende und kostengünstige Analysenmethoden, die ohne aufwändige und teure Instrumente auch in kleineren Laboratorien (z.B. Handels- oder unternehmenseigenen Laboratorien) von nicht hochspezialisiertem Personal als Routineuntersuchung durchgeführt werden können und mit denen die Spezies in unterschiedlichen Fischereierzeugnissen und auch Fischmischungen bestimmt werden kann. Somit müssen Proben zur stichpunktartigen Speziesuntersuchung in der Regel an hochspezialisierte Dienstleistungslaboratorien geschickt werden, was neben hohen Kosten, die gerade für kleine und mittelständische Unternehmen problematisch sind, zu längeren Analysezeiten und damit auch Lagerzeiten führt und besonders im Fall von Frischfisch inakzeptabel sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer DNA-Microarray-basierten Analysemethode mit integrierter isothermaler Amplifikationsreaktion zur Vervielfältigung der Marker-DNA für die Bestimmung der zehn für den deutschen Markt bedeutendsten Fischarten sowie zweier hochpreisiger Garnelenspezies als Alternative zum heutigen Goldstandard der konventionellen Sanger-Sequenzierung von PCR-Produkten. Die Methode soll einfach und schnell durchzuführen und auszuwerten sein und durch den Verzicht von technisch aufwändigen Geräten die Möglichkeit bieten, auch direkt in den fischverarbeitenden Unternehmen oder in den für die Qualitätskontrolle beauftragten Handelslaboratorien angewandt zu werden.
Im Rahmen des Projekts wurde eine Analytik etabliert, mit der exemplarisch elf Fischarten sowie zwei Garnelenarten innerhalb von maximal vier Stunden mit geringem technischem Aufwand und ohne wissenschaftliche Expertise bezüglich der Speziesauthentizität überprüft werden können. Bei der Auswahl der Zielarten wurden Spezies berücksichtigt, die aufgrund hoher Produktionsmengen eine wichtige Rolle für die Fischwirtschaft spielen, wie z. B. Alaska-Seelachs, Atlantischer Lachs, Atlantischer Hering, der Echte Bonito und der Atlantische Kabeljau. Mit der entwickelten Analytik können jedoch auch beliebte Plattfische (Seezunge und Scholle), Rotlachs, Pangasius sowie der indowest-pazifische Red Snapper und der mit Ausbrüchen einer ernsten Fischvergiftung (Ciguatera) assoziierte Doppelfleckschnapper detektiert werden. Darüber hinaus weist das Verfahren die Weiße sowie die Schwarze Tiger-Garnele nach, die zu den wichtigsten Zuchtgarnelen zählen. Das entwickelte Verfahren zur Speziesidentifizierung umfasst folgende Schritte: (i) eine einfache und hygienische Gewebeentnahme mit Hilfe einer Kanüle mit stumpfer Spitze als Stanze, (ii) eine schnelle DNA-Extraktion mit einer kommerziell erhältlichen Lösung (Extracta DNA Prep for PCR-Tissue, Quanta Biosciences), (iii) die Amplifikation der genetischen Marker cytb und 16S rDNA bei Fischproben bzw. ausschließlich 16S rDNA (bei Garnelen) durch eine isothermale Amplifikationsreaktion (recombinase polymerase amplification (RPA) (TwistDx)), (iv) die Differenzierung der RPA-Amplikons mit Hilfe von Oligonukleotidsonden auf einem DNA-Chip am Boden eines Reaktionsgefäßes (ArrayTube2, Alere Technologies) und (v) eine automatische Auswertung inklusive eines Vergleichs der Sondensignale der Probe mit denen von Referenzindividuen durch eine hierarchische Clusteringanalyse mit Hilfe einer speziell entwickelten Web-basierten Software-Applikation. Als Laborequipment werden lediglich ein Pipettensatz, ein Thermoschüttler, eine Minizentrifuge, ein kleines Durchlichtmessgerät zur Messung der Sondensignale sowie ein Computer oder Laptop mit Internetzugang zur Datenauswertung benötigt. Die Spezifität des entworfenen Sondensatzes von 185 Oligonukleotidsonden wurde durch den Test mit PCR-Produkten der dreizehn Zielarten sowie 56 nah verwandter Fischarten sowie mindestens 13 verwandter Krebstiere bestätigt. Im Rahmen einer Validierung der Gesamtprozedur von der Probenahme bis zur Software-gestützten Datenauswertung konnte gezeigt werden, dass mit dieser Analytik nicht nur die Zielarten, sondern auch nah verwandte Spezies unabhängig von der Verarbeitung (frisch, mariniert, geräuchert, gekocht, gebraten, gedünstet, gefroren oder in Ethanol konserviert) spezifisch nachgewiesen werden können. Weitere Untersuchungen zur Standardisierung der Methode sind jedoch empfehlenswert. Kappel, K., Fritsche, J., Eschbach, E., Schott, I., Kamenjas, K., Weißer, K., & Fischer, M. (2018). Differenzierung per DNA-Chip - Entwicklung eines qualitativen Schnelltests für die Überprüfung verschiedener Fisch- und Garnelenarten. Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 114, 286 - 290.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie
- Verfahrenstechnik
Rahmenprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch (MRI-MF)
