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Wissen & Umwelt

Rind, Pferd oder Krokodil?

Welches Tier in einer Wurst oder einem Fleischprodukt verarbeitet wurde, kann per DNA-Test herausgefunden werden. Das geht relativ unkompliziert und schnell. Ein besonders effizientes Verfahren erkennt über 50 Tiere.

Ist Fleischprodukten etwas beigemengt, von dem die Lebensmittelchemiker nicht einmal etwas ahnen können, werden sie es meist auch nicht finden. Denn sie suchen nicht gezielt danach. Dass es auch anders geht, haben Forscher am Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Ökologie in Schmallenberg bewiesen: Sie können mit einem einzigen Test über 50 verschiedene Tierarten ausfindig machen.

Für Matthias Kotthoff ist der Umgang mit Lebensmitteln mehr Berufung als Beruf: Schon vor seinem Studium als Ernährungswissenschaftler, Lebensmittelchemiker und Molekularbiologe hatte er eine Ausbildung als Koch abgeschlossen. Routiniert nimmt er eine Rinder- und eine Pferdesalami in die Hand, riecht daran und begutachtet sie: "Wir haben hier einen ganz typischen Salami-Geruch. Bei der Pferdesalami ist der ein kleines bisschen säuerlicher. Das kann an der Art der Zubereitung liegen, denn beide Salamis stammen von zwei verschiedenen Metzgern."

Am Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Schmallenberg gefriert eine Fleischprobe unter Zugabe von Stickstoff auf minus 196 Grad Celsius ab (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Die Fleischprobe wird mit eiskalten Stickstoff eingefrohren und dann zerrieben

"Ich finde, die riechen beide sehr appetitlich", findet Kotthoff und versichert, dass auch er die Würste allein am Geruch nicht unterscheiden könne. Zwar ist die Pferdesalami ein wenig dunkler als die Rindersalami, aber auch auf die Farbe allein möchte sich Kotthoff nicht verlassen: "Wenn Sie kein Vergleichsprodukt in der einen und in der anderen Hand haben, dann wird es schon sehr viel schwieriger."

DNA-Analyse gibt Aufschluss

Auge und Nase versagen also bei der Bestimmung der Tierart. Deshalb setzt der Molekularbiologe Analysetechnik ein: Er will über das Erbgut, also die DNA, herausfinden, von welchen Tieren das Fleisch stammt. Dafür schneidet seine Assistentin Elisabeth Hardebusch zunächst eine winzige Fleischprobe ab. Dabei achtet sie besonders auf Sauberkeit, zieht sich Handschuhe an, säubert das Messer und das Schneidebrett mit Alkohol, denn bereits winzige Spuren können die Proben verfälschen.

In einem Mörser wird das das Fleisch-Scheibchen mit  flüssigem Stickstoff übergossen und bei  -196 Grad Celsius schockgefroren. Anschließend zerreibt Elisabeth Hardebusch den Eisklumpen zu feinem Pulver. Schon ein Mini-Portiönchen - so klein wie drei Stecknadelköpfe - reicht ihr für die DNA-Bestimmung. In einem Proberöhrchen löst sie das Pulver mit einer Flüssigkeit auf. Dabei werden die Zellbestandteile zerstört und  die DNA aus dem Inneren der Zelle freigesetzt.

Am Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Schmallenberg pipettiert die biologisch technische Assistentin Elisabeth Hardebusch eine Probe (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Elisabeth Hardebusch hält die DNA in den Röhrchen mit einer Magnetlösung fest. Die Restlösung entfernt sie.

DNA-Moleküle sind negativ geladen. Dadurch lassen sie sich mit einer Magnetlösung einfangen. Die DNA bleibt im Proberöhrchen haften, während der Rest der Lösung mit den übrigen Zellbestandteilen - Fett und anderen Verunreinigungen - entfernt werden kann. Am Ende bleiben reine DNA-Moleküle übrig - gelöst in Wasser.

Gen-Bruchstücke verraten die Herkunft

Um herauszufinden, von welchen Tieren das Fleisch stammt, braucht Molekularbiologe Kotthoff nicht die gesamte DNA. Winzige Abschnitte reichen ihm. Diese Gen-Bruchstücke vermehrt er in einem speziellen Gerät milliardenfach. Vor allem auf einen Abschnitt des Gens Zytochrom-B hat er es abgesehen. Dieses Gen, bestimmt die Farbgebung der Zellen. (Zyto steht griechisch für Zelle und Chrom für Farbe). Weil dieses Gen für die Zellatmung wichtig ist, tragen es alle Tiere in sich.

Doch es gibt winzige Unterschiede von Tier zu Tier. "Die Genabschnitte verschiedener Tierarten sind unterschiedlich lang", verrät Kotthoff. Und genau das sei wichtig für die Unterscheidung. Sein Trick: An jeden Genabschnitt hängt er vorne und hinten eine Farbstoffmarkierung an - zum Beispiel vorne blau, hinten rot.

Ein Analysegerät für DNA-Proben am Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Schmallenberg (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Gen-Abschnitte wandern durch hauchdünne Schläuche (links) zum Farbsensor (rechts oben)

So markiert wandert die Lösung durch einen winzigen Schlauch eines Analysegeräts. Am Ende des Schlauchs wartet ein Sensor. Der misst, wenn eine Farbstoffmarkierung vorbeikommt. Dann gibt es eine Spitze auf der Messkurve, einen sogenannten Peak.

Je nachdem wie lange es dauert, bis ein Genabschnitt vom Anfang bis zum Ende durch die Kapilare gewandert ist, kann Kotthoff von diesen Peaks ablesen, von welchem Tier der gerade gemessene Genabschnitt stammt. Auf einer Kurve am Computer sind alle Peaks einer Probe zu erkennen. Am Ende ordnet Kotthoff jeden Peak einer bestimmten Tierart zu.

Nutztiere und Exoten

Bisher umfasst die Tierliste des Instituts über 50 Tierarten. Darunter viele Nutztiere, wie zum Beispiel Pferd, Schaf und Rind oder Geflügel wie Huhn, Strauss oder die Flugente. Auch Fischarten lassen sich mit der Methode identifizieren. "Wir haben sogar ein paar exotische Tiere auf unserer Liste wie Krokodil oder Känguru", versichert der Mikrobiologe.

Am Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Schmallenberg steht der Koch und Molekularbiologe Matthias Kotthoff vor einer Tafel, die zeigt, wie mit DNA-Analysen verschiedene Tierarten in Fleischproben entdeckt werden können (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Matthias Kotthoff zeigt die Peaks verschiedener Tierarten. Auch der Mensch ist auf der Liste

Der Vorteil des Verfahrens: Alles wird gefunden. Der Nachteil: Auch kleinste Verunreinigungen können noch detektiert werden. Spricht der Wissenschaftler zum Beispiel während der Arbeit, verliert er immer kleine Speicheltropfen. "Da ist tatsächlich schon so viel DNA drin, dass es nachweisbar ist", sagt Kotthoff. "Wenn dann ein Fleischer mal kräftig niest oder sich in den Finger schneidet, ist es eigentlich nur eine Frage der Zeit, bis es heißt: 'Wir haben Spuren von Menschenfleisch gefunden'", warnt er vor voreiligen Schlußfolgerungen. 

So könnten Spuren von Pferdefleisch unter Umständen auch schon dann im Rindfleisch auftauchen, wenn beide Fleischstücke im selben Kühlhaus gelagert oder in derselben Schlachterei mit denselben Maschinen verarbeitet wurden. Betrug liegt dann noch lange nicht vor.

Auch die Menge der gefundenen DNA gibt nicht sicher Aufschluss über die tatsächliche Fleischmenge in einer Probe. Denn Fleisch ist nicht gleich Fleisch. Zum Beispiel kann Nervengewebe eine Million mal mehr Zellen - und damit auch DNA-Moleküle - enthalten als Fettgewebe. Wenn dann bei der Wurstproduktion ein Gramm Rindernerv mit einem Kilo Schweinespeck vermischt wird, könnte man den Eindruck gewinnen, die Wurst enthalte vorwiegend Rind.

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