Natürliche tiefe eutektische Lösungsmittel als nachhaltige Alternative zur Extraktion von Mehrklassen-Pestiziden in der Lebensmittelsicherheitsanalyse

Warum das auf Ihrem Esstisch wichtig ist

Viele Früchte, Gemüse und Getreide werden auf Pestizidrückstände geprüft, bevor sie im Supermarkt landen. Heute beruhen diese Tests häufig auf großen Mengen aggressiver, giftiger Lösungsmittel, die für Laborpersonal und Umwelt schädlich sind. Diese Studie untersucht eine neue, von Pflanzen inspirierte Flüssigkeitsklasse — natürliche tiefe eutektische Lösungsmittel (NADES) — als sauberere Methode, um Pestizide aus Lebensmitteln wie Orangen, Spinat und Weizen zu extrahieren, damit sie genau und sicher gemessen werden können.

Eine neue Art von „grüner“ Flüssigkeit

NADES sind Mischungen gängiger natürlicher Stoffe wie Pflanzen­säuren, Zucker und kleiner Alkohole. Werden sie im richtigen Verhältnis kombiniert, bilden diese normalerweise festen Bestandteile bei Raumtemperatur eine stabile Flüssigkeit. Da sie aus einfachen, biologisch abbaubaren Bausteinen bestehen und nicht flüchtig sind, sind sie deutlich schonender als traditionelle, erdölbasierte Lösungsmittel wie Acetonitril, die das Nervensystem schädigen und gefährliche Abfälle erzeugen können. Die Autoren fragten, ob diese natürlichen Mischungen Standardlösungsmittel bei einer der anspruchsvollsten Aufgaben in Lebensmittellaboren ersetzen könnten: der Extraktion von Hunderten verschiedener Pestizide — von sehr wasserliebend bis sehr ölig — aus realen Lebensmittelproben.

Test der neuen Lösungsmittel an realen Lebensmitteln

Um das herauszufinden, wählte das Team drei Alltagslebensmittel, die sehr unterschiedliche Produktarten repräsentieren: saftige, saure Orangen; blättrigen, wasserreichen Spinat; und trockenes, stärkehaltiges Weizen. Zunächst wählten sie elf Pestizide aus, die ein breites Spektrum chemischer Eigenschaften abdecken, und erweiterten die Untersuchung später auf einen vollständigen Satz von 313 Pestiziden, die in der routinemäßigen Überwachung üblich sind. Fünf verschiedene NADES-Rezepturen — sowohl hydrophile als auch hydrophobe — wurden als Extraktionsflüssigkeiten in einem einfachen Feststoff–Flüssigkeits-Mischschritt ausprobiert. Die Wissenschaftler maßen, wie viel jedes Pestizid extrahiert werden konnte und wie sauber es mit einem hochpräzisen Instrument, der Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie, detektiert werden konnte.

Das beste Rezept finden und den Prozess optimieren

Unter den getesteten Mischungen erwies sich eine Kombination aus Thymol und Menthol im gleichen Anteil insgesamt als am besten. Dieses hydrophobe (wasserabweisende) NADES fing sowohl relativ polare als auch sehr ölige Pestizide ein und lieferte scharfe, gut geformte Signale im Instrument. Die Forschenden optimierten anschließend die Extraktionsbedingungen: Menge des NADES, zugegebene Wassermenge in der Probe, der Säuregrad (pH) der Probe und die Schüttelzeit. Leicht basische Bedingungen halfen, schwierige Pestizide wie Propamocarb und einige große, ölige Verbindungen besser wiederzugewinnen. Mit nur 2 Millilitern des Thymol–Menthol-Lösungsmittels und etwa 10 Minuten Mischzeit erzielte die Methode gute Rückgewinnungsraten für die Testpestizide in allen drei Lebensmitteln.

Leistungsprüfung und ökologischer Fußabdruck

Nach der Optimierung wurde die NADES-basierte Methode in realem Maßstab getestet: 313 Pestizide wurden in Orangen, Spinat und Weizen extrahiert und gemessen. Für die meisten Verbindungen lagen die Rückgewinnungen innerhalb akzeptierter Bereiche und die Messwiederholbarkeit war hoch, was bedeutet, dass die Methode für regulatorische Anwendungen zuverlässig genug ist. Das Team bewertete außerdem, wie stark die Lebensmittelmatrix zusammen mit dem Lösungsmittel die Messungen beeinträchtigte, und korrigierte diese Effekte mittels matrixangepasster Kalibrierung. Zur Beurteilung der Umweltverträglichkeit und der Alltagstauglichkeit wendeten sie etablierte Bewertungsinstrumente an (AGREEprep für die „Grünheit“ und BAGI für die Methodentauglichkeit). Die Thymol–Menthol-Methode erzielte eine höhere Nachhaltigkeitsbewertung als das weit verbreitete QuEChERS-Protokoll, selbst in seiner miniaturisierten Form, und blieb dabei einfach und schnell genug für den Routineeinsatz im Labor.

Was das für sicherere und umweltfreundlichere Lebensmitteltests bedeutet

Einfach gesagt zeigt diese Studie, dass ein Lösungsmittel aus zwei vertrauten, pflanzlichen Inhaltsstoffen — Thymol und Menthol — einen großen Teil der giftigen Chemikalien ersetzen kann, die üblicherweise zur Prüfung unserer Lebensmittel auf Pestizide verwendet werden. Die Methode extrahiert Hunderte verschiedener Pestizide aus gängigen Lebensmitteln mit guter Genauigkeit, hält das spezielle grüne Lösungsmittel während des Prozesses stabil und reduziert gefährliche Abfälle. Bei breiterer Anwendung könnte die NADES-basierte Extraktion Lebensmittelprüflabore dabei unterstützen, sowohl den Verbraucherschutz als auch die Umwelt zu schützen und die Pestizidüberwachung näher an wirklich „grüne“ Chemie zu bringen, ohne Sicherheit oder Zuverlässigkeit zu opfern.

Zitation: Carbonell-Rozas, L., Aloisi, I., Garrido Frenich, A. et al. Natural deep eutectic solvents as a sustainable alternative for multi-class pesticide extraction in food safety analysis. npj Sci Food 10, 67 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00717-7

Schlüsselwörter: Pestizidrückstände, grüne Lösungsmittel, Lebensmittelsicherheit, natürliche tiefe eutektische Lösungsmittel, LC-MS-Analyse