Met proton transfer reaction-massaspectrometrie wil Valentina Acierno de herkomst van cacaobonen achterhalen en eerlijke handel ondersteunen.

De chocolade-industrie voert een hevige strijd tegen de oneerlijke concurrentie van illegale cacaoplantages, maar controles op ongecertificeerde bonen blijven lastig. Daar wil Valentina Acierno, promovendus voedselauthenticiteit aan de Wageningen Universiteit, verandering in brengen met proton transfer reaction-massaspectrometer (PTR-MS): ‘Mijn methode moet ook consumenten beschermen tegen slechte cacaobonen.’

Vluchtige stoffen

Acierno werkt aan een methode om de herkomst van cacaobonen te achterhalen uit chocoladerepen. ‘Ik wil weten welke vluchtige stoffen kenmerkend zijn voor de soort cacaoboon die een producent gebruikt, en waar die boon vandaan komt’, vertelt de aio. ‘Met die informatie kan je achterhalen of de bonen van plantages komen met een gecertificeerde productie.’

Om deze kenmerkende stoffen te achterhalen, verzamelde Acierno negentig pure chocoladerepen en analyseerde ze met PTR-MS. Dit instrument protoneert vluchtige organische moleculen zoals methanol en propanal met waterionen, en meet vervolgens de massa in een time of flight-massaspectrometer. Omdat er tijdens de protonatie maar een klein beetje energie vrijkomt, fragmenteren de moleculen nauwelijks, en kan je het spectrum makkelijk analyseren. En de techniek heeft nog meer voordelen, vertelt Acierno: ‘Met PTR-MS heb je binnen een seconde resultaat, terwijl dat met technieken zoals gaschromatografie al snel vijf tot tien minuten duurt.’

‘De samenstelling verraadt de herkomst van de boon’

‘Ook is het apparaat gevoelig’, vervolgt Acierno. ‘Je kunt deeltjes met concentraties van slechts een paar deeltjes per biljoen meten.’ Deze gevoeligheid is vergelijkbaar met andere technieken zoals GC-MS, maar PTR-­MS kent een makkelijkere samplepreparatie. ‘Je vermaalt de chocolade of cacaobonen en zet ze in een waterbad om de vluchtige moleculen los te maken’, legt Acierno uit. Je kunt met PTR-MS overigens niet alles detecteren, want het apparaat protoneert en meet alleen vluchtige stoffen met een hogere protonaffiniteit dan water.

Via statistische analyse ontdekte Acierno dat de spectra een soort vingerafdruk van de chocoladereep geven, een beeld van alle aanwezige vluchtige stoffen.’ Ze vergeleek deze vingerafdrukken met de spectra van rauwe cacaobonen, en ontdekte een patroon: ‘De samenstelling van de reep verraadt de herkomst van de boon.’

Toch is ze nog niet tevreden, want het productieproces zorgt voor duidelijke ruis: ‘Re­pen van hetzelfde merk lijken in mijn analyse erg op elkaar. Je ziet de manier waarop ze de bonen in de fabriek verwerken terug in de vingerafdruk. Als een fabriek de bonen bijvoorbeeld langer roostert, vind je in die repen minder fenolen terug.’

Ondanks deze ruis kan Acierno de vingerafdrukken al goed onderscheiden. Zo weet ze dat de reep gemaakt is van een Foraste­ro boon als ze benzaldehyde en acetofenon in het spectrum ziet, en wijst heptenal op bonen uit Zuid-Amerika. Toch analyseert ze de chocolade ook met andere technieken, zoals isotoopratio-analyse en sensorische analyses. Zo hoopt ze meer kenmerken te vinden die bonen van elkaar kunnen on­der­­scheiden, zoals smaak of de isotoopverdeling, om de ruis verder te onder­drukken.

Yoghurt en koffie

Acierno heeft er vertrouwen in dat PTR-MS uiteindelijk veel toe kan voegen aan de strijd tegen illegale cacaoboeren. Haar collega’s gebruiken de techniek ondertussen ook om te kijken welke stoffen de smaak van yoghurt beïnvloeden of om de herkomst van koffiebonen te achterhalen. Acierno: ‘Dus ook voor andere voedingsmiddelen is PTR-MS nuttig.’