Authentizitätsprüfung von Kaffee
Abstract
Kaffees enthalten in der Produktkennzeichnung häufig Angaben über die verwendete Kaffeesorte und/oder über den geografischen Herkunftsort der Kaffeebohnen. In einem Schwerpunktprogramm überprüfte das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) die Authentizität, also Echtheit, Glaubwürdigkeit und Zuverlässigkeit dieser Angaben bei verschiedenen Kaffees mit der Auslobung „100% Arabica“ und einer zusätzlichen Herkunftsangabe der Bohnen.
Die Überprüfung der Angabe „100% Arabica“ ist über die Analyse der Probe auf das Vorhandensein der Substanz 16-O-Methylcafestol möglich. Diese Verbindung stellt eine Markersubstanz dar, die nur in Robustabohnen enthalten ist. Durch den Nachweis von 16-O-Methylcafestol in einem mit „100% Arabica“ deklarierten Kaffee kann somit die Verfälschung des Produktes mit preisgünstigeren Robustabohnen nachgewiesen werden. Um den Verbraucher vor einer solchen Verfälschung zu schützen, untersuchte das LGL 2023 insgesamt 200 Kaffeeproben mit der Auslobung "100% Arabica" in der Produktkennzeichnung auf das Vorhandensein von 16-O-Methylcafestol. Dabei beanstandete das LGL die Kennzeichnung von 8 mit „100 % Arabica“ gekennzeichneten Kaffeeproben als irreführend, was einer Beanstandungsquote von 4 % entspricht.
Neben der Kaffeesorte ist die geografische Herkunft der Kaffeebohnen eine weitere Auslobung, die die Authentizität des Kaffees bestimmt und daher ein Verfälschungspotenzial beinhaltet. Das LGL untersuchte, ob mit der Stabilisotopenanalyse die geografische Herkunft von Kaffees, deren Bohnen aus einem einzigen Land stammen, überprüft werden kann. So ist es bei afrikanischen Kaffees möglich, anhand der Isotopenverhältnisse zwischen Kaffee aus Äthiopien und Kaffee aus Kenia oder Ruanda zu unterscheiden. Bei Kaffee aus Südamerika ist eine Differenzierung zwischen Kaffee aus Brasilien und Kaffee aus Peru möglich. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass die Stabilisotopenanalyse einen Beitrag zur Überprüfung der geografischen Herkunft von Kaffee leisten kann.
Einleitung
Kaffee gehört zu den beliebtesten und populärsten Getränken weltweit. Der durchschnittliche Pro-Kopf-Verzehr in Deutschland lag im Jahr 2022 bei 167 Litern. Kaffee wird aus den verarbeiteten und gerösteten Samen des tropischen Kaffeebaums bzw. Kaffeestrauchs der Gattung Coffea der Pflanzenfamilie Rubiaceae (Rötegewächse) hergestellt. Diese Samen werden umgangssprachlich auch als „Kaffeebohnen“ bezeichnet. Weltweit gibt es über 124 verschiedene Coffea-Arten. Wirtschaftlich sind jedoch nur die beiden Kaffeearten Coffea Arabica (ca. 61 % der Weltkaffeeproduktion) und Coffea Canephora, allgemein als Robusta bezeichnet (ca. 39 % der Weltkaffeeproduktion), von Bedeutung. Aufgrund der besonderen klimatischen Anforderungen befindet sich die Anbauzone der Kaffeepflanze zwischen dem 23. Grad nördlicher Breite und dem 25. Grad südlicher Breite entlang des Äquators, die häufig auch als "Kaffeegürtel" bezeichnet wird. Diese eng gefasste „Anbaubreite“ begründet sich in den hohen Ansprüchen der Kaffeepflanze. So benötigt diese ein ausgeglichenes Klima ohne extreme Temperaturschwankungen mit ausreichendem Niederschlag und einer optimalen Bodenbeschaffenheit.
Bei den Anbauanforderungen zeigen Arabica- und Robusta-Pflanzen einige Unterschiede. Arabica-Pflanzen sind sehr anspruchsvoll im Anbau, da die Früchte eine lange Reifedauer benötigen und die Pflanzen anfällig für Schädlinge sowie gegenüber Temperatur- und Niederschlagsschwankungen sind. Arabica-Pflanzen wachsen nur in höheren Lagen, sodass dem Kaffee aus den Bohnen dieser Pflanzenart der Name „Hochlandkaffee“ zugesprochen wird. Robusta-Pflanzen sind, wie der Name bereits impliziert, weniger anspruchsvoll und wachsen auch in tieferen Regionen sowie bei höheren Temperaturen und Niederschlagsmengen.
Zwischen diesen beiden Kaffeesorten besteht unter anderem aufgrund der unterschiedlichen Anbaubedingungen der Kaffeepflanzen sowie der Aufbereitungstechnik der Kaffeefrüchte ein signifikanter Preisunterschied. So erzielen Arabica-Bohnen auf dem Weltmarkt deutlich höhere Preise als Robusta-Bohnen. Arabica- und Robusta-Kaffee unterscheiden sich auch geschmacklich, sodass häufig der aromatisch vielfältigere Arabica-Kaffee dem Robusta-Kaffee vorgezogen wird.
Um den Verbraucherinnen und Verbrauchern ein gleichbleibendes Geschmacksprofil anzubieten, wird Kaffee häufig als sogenannter „Blend“, eine Mischung aus Kaffees verschiedener Herkunft und Sorte, vermarktet. Auf dem Kaffeemarkt wird auch Kaffee angeboten, dessen Bohnen nur aus einem einzigen Land stammen (bezeichnet als „Single Origin“ oder „Länderkaffee“) und der häufig mit einer freiwilligen Herkunftsangabe versehen ist. Eine allgemeine Pflicht zur Kennzeichnung der Herkunft der Kaffeebohnen besteht nicht, jedoch ist eine falsche Angabe der geografischen Herkunft eine Irreführung der Verbraucherinnen und Verbraucher.
Kaffees enthalten in den Produktkennzeichnungen häufig Angaben über die verwendete Kaffeesorte (z.B. Arabica) und/oder über den geografischen Herkunftsort der Kaffeebohnen (z.B. Äthiopien). In einem LGL-Schwerpunktprogramm überprüfte das LGL daher die Authentizität, also Echtheit, Glaubwürdigkeit und Zuverlässigkeit dieser freiwilligen Angaben bei verschiedenen Kaffees.
Ergebnisse
Überprüfung der Angabe „100 % Arabica“
Für Verbraucherinnen und Verbraucher ist der Unterschied zwischen den Bohnen der beiden Kaffeesorten Arabica und Robusta, insbesondere im gemahlenen Zustand, optisch nicht zu erkennen. Eine eindeutige Unterscheidung liefert jedoch die analytische Bestimmung der Markersubstanz 16-O-Methylcafestol. Diese Substanz kommt von Natur aus nur in Kaffeebohnen der Art Robusta vor, nicht aber in Arabica. Um Verbraucherinnen und Verbraucher vor einer möglichen Verfälschung von als „100 % Arabica“ ausgelobtem Kaffee mit preisgünstigeren Robusta-Kaffeebohnen zu schützen, hat das LGL im Rahmen des Schwerpunktprogramms im Jahre 2023 insgesamt 200 Kaffeeproben, die laut Kennzeichnung mit der Auslobung "100 % Arabica" versehen sind, auf das Vorhandensein von 16-O-Methylcafestol überprüft. Alle vorgelegten Untersuchungsproben stammten von bayerischen Röstereien und dem Lebensmitteleinzelhandel und wurden mittels 1-H-NMR-Spektroskopie und der HPLC-UV-Methode untersucht. In Abbildung 1 sind drei beispielhafte Chromatogramme von einer robustahaltigen Probe (Spur C), einer robustafreien Probe (Spur B) sowie einer robustahaltigen Kontrollprobe (Spur A) dargestellt, wie sie bei der Untersuchung der Kaffeeproben mittels der 1-H-NMR-Spektroskopie erhalten wurden.
Abbildung 1: A: Ausschnitt des NMR-Spektrums einer robustahaltigen Kaffeekontrollprobe. Bei 3,16 ppm befindet sich im Spektrum das für 16-OMC charakteristische Signal. B/C: Ausschnitt des NMR-Spektrums zweier im Rahmen des Schwerpunktprogramms untersuchter Röstkaffeeproben, die in der Kennzeichnung jeweils die Auslobung „100 % Arabica“ enthielten. Im Spektrum B ist bei 3,16 ppm kein Signal für 16-OMC nachweisbar, d.h. bei der Probe wurde kein unzulässiger Zusatz von Robusta-Bohnen nachgewiesen. Im Spektrum C ist jedoch ein deutliches Signal bei 3,16 ppm nachweisbar. Der 16-OMC-Gehalt dieser Kaffeeprobe betrug 261 mg/kg. Da in dieser Probe ein unzulässiger Zusatz von Robusta-Bohnen nachweisbar war, hat das LGL die Auslobung „100 % Arabica“ in der Kennzeichnung dementsprechend als irreführend beurteilt.
Bei acht untersuchten Proben wurden 16-O-Methylcafestol-Gehalte im Bereich zwischen 73 mg/kg und 1140 mg/kg nachgewiesen. Das LGL beurteilte die Auslobung „100 % Arabica“ in der Kennzeichnung dieser Produkte daher als irreführend im Sinne der Lebensmittel-Informationsverordnung (Art. 7 Abs. 1 Buchst. a VO (EU) Nr. 1169/2011). Der prozentuale Anteil der wegen Irreführung beanstandeter „100%-Arabica“ Kaffeeproben aus dem Jahr 2023 liegt mit 4 % deutlich oberhalb der mittleren Beanstandungsquote von 1,6 % aus den Jahren 2019 bis 2022. Kaffeeproben mit einer "100 % Arabica"-Auslobung werden somit auch weiterhin im Fokus der Untersuchungen stehen.
Überprüfung der geografischen Herkunft
Kaffee hat eine charakteristische Zusammensetzung der Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Kohlenstoffisotope aufgrund der klimatischen Bedingungen und Bodenverhältnisse, in denen er gewachsen ist. Aus den analytisch bestimmten Isotopenverhältnissen kann auf das Herkunftsgebiet des Kaffees geschlossen werden, wenn sich die Isotopenverhältnisse der geografischen Herkünfte deutlich voneinander unterscheiden und wenn eine ausreichende Anzahl von Vergleichsdaten vorliegen. Im Rahmen einer Projektarbeit begann das LGL 2019 mit der Untersuchung von 67 Kaffeeproben mittels Stabilisotopenanalyse. Die Datensammlung wurde 2022 mit 92 Kaffeeproben und 2023 mit 59 Kaffeeproben erweitert (Tabelle 1). Bei allen Proben handelt es sich um geröstete Kaffeeproben aus dem Handel, in deren Kennzeichnung eine Herkunftsangabe der Kaffeebohnen aufgeführt ist.
| Kontinent | Land | Anzahl der Proben |
|---|---|---|
| Mittelamerika | El Salvador | 7 |
| Mittelamerika | Costa Rica | 12 |
| Mittelamerika | Guatemala | 21 |
| Mittelamerika | Honduras | 9 |
| Mittelamerika | Mexiko | 9 |
| Mittelamerika | Nicaragua | 7 |
| Mittelamerika | Panama | 1 |
| Mittelamerika | Kuba | 4 |
| Mittelamerika | Jamaica | 1 |
| Südamerika | Brasilien | 35 |
| Südamerika | Ecuador | 3 |
| Südamerika | Kolumbien | 16 |
| Südamerika | Peru | 18 |
| Afrika | Äthiopien | 28 |
| Afrika | Kenia | 9 |
| Afrika | Tansania | 8 |
| Afrika | Burundi | 2 |
| Afrika | Ruanda | 7 |
| Afrika | Uganda | 1 |
| Asien | Indien | 11 |
| Asien | Indonesien | 9 |
| Summe | Alle Länder | 218 |
In den gefriergetrockneten Kaffeeproben werden die Isotopenverhältnisse der Elemente (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel) nach Verbrennung in einem Elementaranalysator massenspektrometrisch bestimmt und anschließend statistisch ausgewertet. Die Isotopenverhältnisse von Wasserstoff und Sauerstoff stehen in engem Zusammenhang zu den vorherrschenden klimatischen Bedingungen eines geografischen Gebietes. Afrikanische Kaffeeproben besitzen im Vergleich zu den Kaffeeproben aus Asien sowie Mittel- und Südamerika deutlich positivere Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenwerte (Abbildung 2). Die Ergebnisse zeigen, dass allein anhand der Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenwerte nicht zwischen den geografischen Herkünften unterschieden werden kann. Im nächsten Schritt werden für die Auswertung zusätzlich die Isotopenwerte von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel mit herangezogen.
Abbildung 2: Streudiagramm der Kaffeeproben verschiedener Kontinente (N: Anzahl der Proben)
Die Diskriminanzanalyse zeigt auf, wie stark die einzelnen Isotopenverhältnisse untereinander zusammenhängen. Dafür werden auf der Grundlage von erhobenen Werten (hier die bestimmten Isotopenverhältnisse) die sogenannten Diskriminanzfunktionen bestimmt, mit der die Gruppen entsprechend der Merkmale getrennt werden. In der Abbildung 3 ist das Ergebnis der Diskriminanzanalyse als Streudiagramm mit den Diskriminanzfunktionen 1 und 2 der untersuchten Kaffeeproben dargestellt. Die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse korrelieren mit der Funktion 1, was die Trennung der Proben aus Afrika von denen aus Asien sowie Mittel- und Südamerika erklärt. Bei der Funktion 2 korrelieren die Stickstoff- und Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse. Diese deuten auf Unterschiede der Proben aus Südamerika und denen aus Asien und Mittelamerika hin. In der Tabelle 2 ist das Klassifizierungsergebnis der Diskriminanzanalyse aufgeführt. 57,2 % der ursprünglich gruppierten Fälle wurden korrekt klassifiziert.
Abbildung 3: Diskriminanzanalyse von Kaffeeproben unterschiedlicher Kontinente (Daten aus den Jahren 2019 − 2023, N: Anzahl der Proben)
| Kontinent | Mittelamerika | Südamerika | Afrika | Asien |
|---|---|---|---|---|
| Mittelamerika | 26,1 | 23,2 | 7,2 | 43,5 |
| Südamerika | 18,3 | 63,4 | 12,7 | 5,6 |
| Afrika | 1,8 | 5,5 | 85,5 | 7,3 |
| Asien | 15 | 20 | 0 | 65 |
Die Vorbetrachtung der Zugehörigkeit von Kaffeeproben zu den Kontinenten, scheint nur für afrikanische Kaffeeproben möglich zu sein. Da bei der Kennzeichnung der Kaffeeproben nicht die Kontinente aufgeführt sind, werden im weiteren Kaffeeproben jeweils eines Kontinents betrachtet.
In der Abbildung 4 ist das Ergebnis der Diskriminanzanalyse als Streudiagramm mit den Diskriminanzfunktionen 1 und 2 der Kaffeeproben aus Mittelamerika dargestellt. Die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse korrelieren mit der Funktion 1, was die Trennung der Proben aus Costa Rica und Kuba von denen aus Guatemala, Honduras, Mexiko, Nicaragua, Jamaica und Panama erklärt. Bei der Funktion 2 korrelieren die Stickstoff- und Schwefel-Isotopenverhältnisse. Diese erklären zusammen die Trennung der Proben aus Costa Rica, Kuba und Nicaragua von denen aus Mexiko. In der Tabelle 3 ist das Klassifizierungsergebnis der Diskriminanzanalyse aufgeführt. 65,2% der ursprünglich gruppierten Fälle wurden korrekt klassifiziert.
Kaffeeproben aus Guatemala streuen sehr im Vergleich zu den Kaffeeproben der anderen Länder.
Abbildung 4: Diskriminanzanalyse von mittelamerikanischer Kaffeeproben (Daten aus den Jahren 2019 – 2023, N: Anzahl der Proben)
| Land | El Salvador | Costa Rica | Guatemala | Honduras | Mexiko | Nicaragua | Kuba | Jamaica | Panama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| El Salvador | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 0 | 20 |
| Costa Rica | 0 | 75 | 8,3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 16,7 |
| Guatemala | 9,5 | 4,8 | 42,9 | 14,3 | 9,5 | 4,8 | 0 | 9,5 | 4,8 |
| Honduras | 0 | 0 | 11,1 | 66,7 | 11,1 | 11,1 | 0 | 0 | 0 |
| Mexiko | 0 | 0 | 22,2 | 0 | 77,8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Nicaragua | 0 | 0 | 0 | 14,3 | 0 | 71,4 | 0 | 14,3 | 0 |
| Kuba | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 0 |
| Jamaica | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 |
| Panama | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
In der Abbildung 5 ist das Ergebnis der Diskriminanzanalyse als Streudiagramm mit den Diskriminanzfunktionen 1 und 2 der Kaffeeproben aus Südamerika dargestellt. Die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse korrelieren mit der Funktion 1, was die Trennung der Proben aus Brasilien von denen aus Peru, Ecuador und Kolumbien erklärt. Bei der Funktion 2 korrelieren die Kohlenstoff- und Schwefel-Isotopenverhältnisse. In der Tabelle 4 ist das Klassifizierungsergebnis der Diskriminanzanalyse aufgeführt. 90,1 % der ursprünglich gruppierten Fälle wurden korrekt klassifiziert. Kaffeeproben aus Ecuador sind mit drei Proben unterrepräsentiert. Weitere Proben sind notwendig, um eine Aussage zur möglichen Differenzierung von Kaffee aus Ecuador von Kaffee aus Peru machen zu können.
Abbildung 5: Diskriminanzanalyse von südamerikanischer Kaffeeproben (Daten aus den Jahren 2019 – 2023, N: Anzahl der Proben)
| Land | Brasilien | Ecuador | Kolumbien | Peru |
|---|---|---|---|---|
| Brasilien | 100 | 0 | 0 | 0 |
| Ecuador | 0 | 100 | 0 | 0 |
| Kolumbien | 0 | 6,3 | 87,5 | 6,3 |
| Peru | 0 | 16,7 | 11,1 | 72,2 |
In der Abbildung 6 ist das Ergebnis der Diskriminanzanalyse als Streudiagramm mit den Diskriminanzfunktionen 1 und 2 der Kaffeeproben aus Afrika dargestellt. Die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse korrelieren mit der Funktion 1, was die Trennung der Proben aus Äthiopien von denen aus Ruanda erklärt. Bei der Funktion 2 korrelieren die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse. In der Tabelle 5 ist das Klassifizierungsergebnis der Diskriminanzanalyse aufgeführt. 70,9 % der ursprünglich gruppierten Fälle wurden korrekt klassifiziert. Proben aus Tansania teilen sich in zwei Gruppen. Dieses Ergebnis muss mit weiteren Proben näher betrachtet werden, um erklären zu können, ob Proben tatsächlich falsch deklariert waren oder ob es charakteristisch für Kaffee aus Tansania ist.
Abbildung 6: Diskriminanzanalyse von afrikanischen Kaffeeproben (Daten aus den Jahren 2019 – 2023, N: Anzahl der Proben)
| Land | Äthiopien | Kenia | Tansania | Burundi | Ruanda | Uganda |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Äthiopien | 82,1 | 3,6 | 10,7 | 0 | 0 | 3,6 |
| Kenia | 0 | 66,7 | 0 | 0 | 22,2 | 11,1 |
| Tansania | 25 | 12,5 | 37,5 | 12,5 | 0 | 12,5 |
| Burundi | 0 | 0 | 0 | 50 | 50 | 0 |
| Ruanda | 0 | 14,3 | 0 | 0 | 71,4 | 14,3 |
| Uganda | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
In der Abbildung 7 ist das Streudiagramm der Schwefel- und Wasserstoff-Isotopenwerte asiatischer Kaffeeproben dargestellt. Die indischen Proben haben im Vergleich zu den indonesischen deutlich positivere Wasserstoff- und Schwefelisotope und lassen sich daher gut voneinander trennen. Eine der neun indonesischen Proben liegt im Bereich der indischen Proben. Es handelt sich dabei um eine im Jahr 2019 untersuchte Probe, bei der nicht mehr geklärt werden kann, ob eine falsche Deklaration vorliegt oder es sich um einen Ausreißer handelt. Weitere Untersuchungen indonesischer Proben sind daher geplant. In der Tabelle 6 ist das Klassifizierungsergebnis der Diskriminanzanalyse aufgeführt Die Diskriminanzanalyse zeigt, dass 95,0 % der ursprünglich gruppierten Fälle korrekt klassifiziert wurden.
Abbildung 7: Streudiagramm von asiatischer Kaffeeproben (Daten aus den Jahren 2019 – 2023, N: Anzahl der Proben)
| Land | Indien | Indonesien |
|---|---|---|
| Indien | 100,0 | 0,0 |
| Indonesien | 11,1 | 88,9 |
Fazit und Ausblick
Um den Verbraucher vor einer möglichen Verfälschung von als „100 % Arabica“ ausgelobtem Kaffee mit preisgünstigeren Robusta-Kaffeebohnen zu schützen, untersuchte das LGL im Jahre 2023 insgesamt 200 Kaffeeproben. Der prozentuale Anteil der wegen Irreführung beanstandeten Kaffeeproben aus dem Jahr 2023 liegt mit 4 % deutlich oberhalb der mittleren Beanstandungsquote von 1,6 % aus den Jahren 2019 bis 2022. Kaffeeproben mit einer "100 % Arabica"-Auslobung werden somit auch zukünftig im Fokus der Prüfung auf Authentizität stehen.
Die im Schwerpunktprogramm erhobenen Daten zeigen, dass die Stabilisotopenanalyse einen Beitrag zur Überprüfung der geografischen Herkunft von Kaffee leisten kann. Derzeit kann eine Kaffeeprobe mit auffälligen Analyseergebnissen im Hinblick auf die geografische Herkunftskennzeichnung nur als Verdachtsfall für weitere Ermittlungen an die Vollzugsbehörden abgegeben werden. Die Untersuchungen werden in den kommenden Jahren weitergeführt, um die Datenlage zu erweitern und um jährliche klimatische Unterschiede und mögliche Veränderungen bei den Produktionsmethoden erkennen zu können.