Luomukasviksille sormenjälki

Kasvava luomutuotteiden kysyntä ja luomutuotteista saatava parempi hinta on tuonut mukanaan myös lieveilmiöt kuten tuoteväärennökset. Valvontajärjestelmän ja -merkkien lisäksi koetaan tarpeelliseksi kehittää muitakin keinoja tunnistaa luomutuote. Eurooppalaiset tutkijat selvittävät parhaillaan yhteistyössä erityisesti luomutuotteille ominaisia kemiallisia sormenjälkiä. Tavoitteena on kehittää helppokäyttöinen työkalu tuoteväärennösten tunnistamiseen. Siten kuluttajat voivat jatkossakin olla varmoja, että luomutuote on oikeasti luomua.

Ongelmaan hakee vastausta kansainvälinen tutkimusprojekti Nopeita menetelmiä määrittää luomuviljeltyjen elintarvikkeiden alkuperä (Fast methods for authentication of organic plant based foods, AuthenticFood). Hankkeessa kehitetään valvontaan soveltuvia yksinkertaisia ja nopeasti toteutettavia ”pikamenetelmiä”, joiden avulla luomutuote voidaan erottaa tavanomaisesta, ja tarvittaessa myös kotimainen tuote ulkomaisesta.

Tutkimusmenetelmät
Tutkimushankkeessa testataan ja kehitetään analyyttisiä menetelmiä kasviperäisten luomutuotteiden aitouden todistamiseksi. Tutkimuskohteeksi on valittu kaksi luomutuotetta, jotka tulevat eri maantieteellisiltä alueilta. Analyyttisia lähestymistapoja on neljä: jaksollisen järjestelmän alkuaineiden määrät ja niiden yhdistelmät, metabolomiikka, stabiilien isotooppien, mm. typen isotooppisuhteet ja torjunta-ainejäämien seulominen. Synteettisten torjunta-ainejäämien seulonta on aikaisemmin ollut käytännössä ainoa analyysitapa erottaa luomutuotteet ja tavanomaiset tuotteet toisistaan, joten tutkimushanke tuo merkittävää lisäarvoa jäljitettävyyteen.

Viljelymenetelmät erotettavissa analyyttisesti
Eri viljelytekniikoiden erot ovat analytiikkatasolla tunnistettavissa. Esimerkiksi metabolomiikka on lupaava työkalu juuri ”luomun sormenjälkien” tunnistamiseen. Metabolomiikan avulla tutkitaan mm. kasvien sekundääristen aineenvaihduntatuotteiden kirjoa. Sekundaarimetaboliittien merkitys kasvikunnassa on hyvin keskeinen, sillä ne säätelevät muun muassa kasvien kehitystä ja kasvua sekä suojelevat kasvia haitallisilta ympäristövaikutuksilta. Yksi luokka ko. sekundäärisiä aineenvaihduntatuotteita on mm. fenoliset yhdisteet. Muita ovat mm. terpeenit (johon kuuluvat karotenoidit) ja alkaloidit. Ko. yhdisteiden muodostumiseen kasveissa voivat vaikuttaa mm. viljelytekniset seikat, lajikevalinta ja kasvien kasvua luonnollisesti hidastavat stressitekijät (esim. kuivuus, viileys, ravinteiden niukkuus jne). Sekundäärisistä metaboliiteista erityisesti kasvien suoja-aineina toimivia fenolisia yhdisteitä on havaittu olevan luomuhedelmissä- ja vihanneksissa keskimäärin noin 12 % enemmän kuin tavanomaisissa.

Isotooppijakauma
Viljelytapojen ero voidaan havaita myös tutkittaessa ns. stabiilien isotooppien suhteita. Se, mitä lannoitetta on käytetty typen lähteenä, näkyy siis mm. typen sekä hapen isotooppisuhteiden erilaisuutena (kuva 1). Käytännössä kyse on siis siitä, että isotooppianalyysillä voidaan osoittaa onko kasvien tarvitsema typpi peräisin eloperäisistä lannoitteista (luomuviljely), vai synteettisistä lannoitteista (tavanomainen viljely). Vastaavasti synteettisen nitraatin happiatomi on lähtöisin ilmasta, kun taas nitrifioivien maaperäbakteerien tuottamassa nitraatissa happi on osittain peräisin maaperän vedestä.

Tutkimuksen tavoitteet
Tutkimushanke ei ota kantaa erilaisten tuotteiden terveellisyyteen tai muihin ominaisuuksiin. Päätavoitteena on estää tuoteväärennökset. Kuluttajalle tämä tarkoittaa elintarvikeketjun entistä parempaa läpinäkyvyyttä ja sitä, että ostettu tuote on todellakin luomua.

Tutkimushanke
AuthenticFood on EU:n ERA-NET Core Organic II -rahoitusohjelmaan Coordination of European Transnational Research in Organic Food and Farming Systems pohjautuva tutkimushanke. Projektin monitieteinen tutkimusryhmä koostuu mm. maatalouden ja alkutuotannon tutkijoista, elintarviketieteilijöistä, kemisteistä sekä valvonta- ja sertifiointiorganisaatioiden edustajista. Ryhmään kuuluu 16 eri yhteistyökumppania 11 eri Euroopan maasta. Suomea tutkimushankkeessa edustavat Helsingin yliopiston Ruralia-instituutin tutkimusjohtaja, dosentti Carina Tikkanen-Kaukanen ja erikoissuunnittelija, ETM Marjo Särkkä-Tirkkonen. Hanke kestää syyskuuhun 2014 asti.

 Teksti: Marjo Särkkä-Tirkkonen 4. 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuva 1. Typen stabiilien isotooppien suhteet verrattaessa tavanomaista ja luonnonmukaista viljelytapaa (kuva Jarkko Lavila).

 

Aiheeseen liittyviä artikkeleita:
Araghipour, N., Colineau, J., Koot, A., Akkermans, W., Moreno Rojas, J.M., Beauchamp, J., Wisthaler, A., Maerk, T.D., Downey, G., Guillou, C., Mannina, L., van Ruth, S.M. (2008): Geographical origin classification of olive oils by PTR-MS. Food Chemistry, 108, 374-383.

Bateman A.S., Kelly S.D. (2006): Discriminating between organically and conventionally grown crops using stable isotope and multi-element analysis. UK Food Standards Agency, Food Standards Agency Project Number: Q01076, UEA Contract Number: RO2330.

Bateman A.S., Kelly S.D. (2007): Fertilizer nitrogen isotope signatures. Isotopes in Environmental and Health Studies, 43, 237.247.

Bateman, A.S., Kelly, S.D., and Woolfe, M. (2007): Nitrogen Isotope Composition of Organically and

Conventionally Grown Crops. J. Agric. Food Chem. 2007, 55, 2664-2670.

Bollen, M., Perez, R., Koot, A., van Ruth, S. (2009): Authentication of traditional, dry-cured hams: volatile organic compounds measured by PTR-MS. Proceedings of the 4th PTR-MS conference, Obergurgl, Austria.

Brandt, K., Leifert, C., Sanderson, R. & Seal, C. J. (2011). Agroecosystem Management and Nutritional Quality of Plant Foods: The Case of Organic Fruits and Vegetables. Critical Reviews in Plant Sciences, 30:177–197.

Camin, F., Moschella, A., Miselli, F., Parisi, B., Versini, G., Ranalli, P. and Bagnaresi, P. (2007): Evaluation of markers for the traceability of potato tubers grown in an organic versus conventional regime. J. Sci. Food Agric. 87:1330.1336.

Camin, F., Perini, M., Bontempo, L., Fabroni, S., Faedi, W., Magnani, S., Baruzi, G., Bonoli, M., Tabilio, M.R., Musmeci, S., Rossmann, A., Kelly, S.D., Rapisarda, P. (2011): Potential isotopic and chemical markers for characterizing organic fruits. Food Chemistry, 125, 1072-1082.

Campbell, B. L.; Lesschaeve, I.; Bowen, A. J.; Onufrey, S. R.; Moskowitz, H. (2010): Purchase Drivers of Canadian Consumers of Local and Organic Produce. Hortscience, 45 (10), 1480-1488.

del Amor F.M., Navarro., N. and Aparicio, P.M. (2008): Isotopic Discrimination as a Tool for Organic

Farming Certifi cation in Sweet Pepper. Journal of Envionmental Quality, 37, 182-185.

Flores, P., Fenoll, J., Fenoll, J., Hellin P. (2007): The Feasibility of Using δ15N and δ13C Values for

discriminating between Conventionally and Organically Fertilized Pepper (Capsicum annuum L.) J. Agric. Food Chem. 55, 5740-5745.

Georgi, M., Voerkelius, S., Rossmann, A., Grassmann, J., Schnitzler, W.H. (2005): Multielement isotope ratios of vegetables from integrated and organic production. Plant and Soil, 275, 93-100.

Gundersen, V., Bechmann, I. E., Behrens, A., & Sturup, S. (2000): Comparative investigation of

concentrations of major and trace elements in organic and conventional Danish agricultural crops. 1. Onions (Allium cepa Hysam) and Peas (Pisum sativum Ping Pong). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48, 6094.6102.

Hajslova J., Cajka T. Vaclavik L. (2010): Challenging applications offered by direct analysis in real time (DART) in food quality and safety analysis, TRAC, 30, 204-218.

Hofmann D, Gehre M & Jung K (2003): Sample preparation techniques for the determination of natural 15N/14N variations in amino acids by gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS). Isotopes in Environmental and Health Studies, 39 (3), 233-244.

Husted, S., Mikkelsen, B.F., Jensen, J. Nielsen, N.E. (2004): Determining the geographical origin of barley genotypes using inductively coupled plasma mass spectrometry, isotope ratio mass spectrometry and multivariate statistics. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 378, 171-182.

Kelly, S. D.; Bateman, A. S. (2010): Comparison of mineral concentrations in commercially grown organic and conventional crops – Tomatoes (Lycopersicon esculentum) and lettuces (Lactuca sativa). Food Chem, 119, 738-745.

Kelly, S.D., Heaton K., Hoogewerff, J. (2005): Tracing the geographic origin of food: The application of multielement and multi-isotope analysis. Trends in Food Science and Technology, 16, 555-567.

Laursen KH, Hansen TH, Persson DP, Schjoerring JK and Husted S (2009): Multi-elemental fingerprinting of plant tissue by semi-quantitative ICP-MS and chemometrics. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 24, 13, 1198-1207.

Laursen, K.H., Schjoerring, J.K., Olesen, J.E., Askegaard, M., Halekoh, U., Husted, S. (2011): Multielemental fingerprinting as a tool for authentication of organic wheat, barley, faba bean and potato. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 11; 59(9):4385-96.

Little, R.; Maye, D.; Ilbery, B. (2010): Collective purchase: moving local and organic foods beyond the niche market. Environment and Planning A, 42 (8), 1797-1813.

Luykx, D.M.A.M., van Ruth, S.M. (2008): A review of analytical methods for determining the geographical origin of food products. Food Chemistry, 107, 897-911.

Macatelli, M., Akkermans, W., Koot, A., Buchgraber, M., Paterson, A., van Ruth, S.M. (2009): Verification of the geographic origin of European butters using PTR-MS. Journal of Food Composition and Analysis, 118, 169-175.

Machiels, D., van Ruth, S.M., Posthumus, M.A & Istasse, L. (2003): Gas Chromatography-Olfactometry analysis of the volatile compounds of organic and conventional Irish beef. Talanta, 60/4, 755-764. Otsuchi, B., Sanriku, J., Carvalho, M. C., Hayashizaki, K., & Ogawa, H. (2008): Sulfur stable isotopes indicate the source of sinking materials in a coastal bay. Journal of Oceanography, 64, 705.712.

Schmidt, O., Quilter, J. M., Bahar, B., Moloney, A. P., Scrimgeour, C. M., & Begley, I. S. (2005): Inferring the origin and dietary history of beef from C, N and S stable isotope ratio analysis. Food Chemistry, 91, 545.549.

Sigman D, Casciotti KL, Andreani M, Barford C, Galanter M & Bohlke JK (2001): A Bacterial Method for the Nitrogen Isotopic Analysis of Nitrate in Seawater and Freshwater. Analytical Chemistry, 73, 4145-4153.

Tanz N & Schmidt H-L (2010): δ34S-Value Measurements in Food Origin Assignments and Sulfur Isotope Fractionations in Plants and Animals. J. Agric. Food Chem., 58 (5), 3139.3146.

Tres, A., O’Neill, R., van Ruth, S. (2011): Fingerprinting of fatty acid composition for the verification of the identity of organic eggs. Lipid Technology, Vol. 23, No. 2, 40–42.

van Ruth, S., Alewijn, M., Rogers, K., Newton-Smith, E., Tena, N., Bollen, M., Koot, A. (2011):

Authentication of organic eggs by carotenoid profiling. Food Chemistry, 126, 1299-1305.

Tulosta