HPLC erklärt: Wie lassen sich Vitamine im Labor bestimmen?

Kurz gesagt

  • HPLC steht für „high performance liquid chromatography“; die deutschen Titel der einschlägigen Normen übersetzen das durchgängig mit „Hochleistungs-Flüssigchromatographie“, etwa DIN EN 12821:2009-08 für Vitamin D.
  • Die Probenvorbereitung entscheidet mit darüber, welche Vitaminformen überhaupt erfasst werden: Verseifung bei fettlöslichen Vitaminen, enzymatische Hydrolyse bei gebundenen B-Vitaminen.
  • Das Detektionsverfahren folgt dem Molekül: UV bei Vitamin D, Carotinoiden und Vitamin C, Fluoreszenz bei den Vitaminen B1, B2, B3, B6 und E, Tandem-Massenspektrometrie bei Multimethoden und niedrigen Gehalten.
  • Ein Zahlenwert entsteht erst durch die Kalibrierung. Die Verordnung (EU) 2017/625 listet in Anhang III die Merkmale auf, an denen eine Analysemethode zu messen ist, darunter Wiederfindung, Selektivität, Linearität und Messunsicherheit.
  • Ein HPLC-Ergebnis beschreibt eine Probe zu einem Zeitpunkt. Über die Bioverfügbarkeit, über die gesamte Charge und über den Gehalt am Ende der Haltbarkeit sagt es aus sich heraus nichts.

Wofür steht die Abkürzung HPLC?

HPLC ist die Abkürzung für „high performance liquid chromatography“. Die deutschen Fassungen der einschlägigen europäischen Normen geben den Begriff durchgängig mit „Hochleistungs-Flüssigchromatographie“ wieder, so in DIN EN 12821:2009-08 für Vitamin D oder DIN EN 14122:2014-08 für Vitamin B1. Die Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB verwendet die englische Kurzform gleichwertig, etwa in der Methode L 00.00–86 „Bestimmung von Vitamin K1 mit HPLC“.

Die Grundbegriffe der Chromatographie sind Lehrbuchwissen; die IUPAC-Dokumente, die sie verbindlich definieren, waren für diesen Beitrag nicht zugänglich. Vereinfacht beschrieben transportiert ein Lösungsmittelstrom, die mobile Phase, die gelöste Probe durch eine mit Partikeln gefüllte Säule, die stationäre Phase. Stoffe, die stärker mit dem Säulenmaterial wechselwirken, treten später aus. Am Säulenende registriert ein Detektor diesen Austritt. Das Ergebnis ist ein Chromatogramm: eine Kurve mit Signalspitzen, deren Lage den Stoff kennzeichnet und deren Fläche mit der Menge zusammenhängt.

Was unterscheidet HPLC und UHPLC?

In neueren ISO-Normen taucht UHPLC als eigene Verfahrensvariante auf; ISO 20635:2018 lässt beide Schreibweisen zu. Eine normative Definition, ab welcher Partikelgröße oder ab welchem Systemdruck von UHPLC zu sprechen ist, ließ sich in keiner geprüften Primärquelle finden; die im Fachjournalismus verbreiteten Grenzwerte sind nicht primärbelegt. Für ISO 23443:2020 wird berichtet, die dort beschriebene Methode erzeuge den typischen hohen Systemgegendruck gerade nicht und die Zuordnung erfolge über das geringe Systemvolumen und den Säulendurchmesser von 2,0 Millimetern; der Normvolltext lag uns nicht vor, diese Angabe ist daher nicht am Original verifiziert. Messbar ist der Unterschied vor allem als Zeitgewinn: Behnoush und Kollegen berichteten 2015 für eine identische Fragestellung 40 Minuten Laufzeit unter HPLC- gegenüber 15 Minuten unter UHPLC-Bedingungen.

Wie trennt eine HPLC-Säule Vitamine voneinander?

Die Trennung beruht auf unterschiedlich starken Wechselwirkungen zwischen Analyt, Säulenmaterial und Lösungsmittel. Ganesh und Kollegen beschreiben 2023, dass sie in der Umkehrphasen-HPLC auf Adsorption und Verteilung beruht und dass Retention und Selektivität zusätzlich vom Verteilungskoeffizienten und pKa-Wert des Analyten sowie vom pH-Wert der mobilen Phase, der Pufferkonzentration und dem organischen Modifier abhängen. Wirksam werden hydrophobe Wechselwirkungen, elektrostatische Kräfte und Wasserstoffbrücken.

Umkehrphase ist der Regelfall

In der Umkehrphase ist das Säulenmaterial unpolar, das Laufmittel vergleichsweise polar. Der Evaluierungsbericht des EU-Referenzlaboratoriums für Futtermittelzusatzstoffe zu Vitamin D3 von 2012 bezeichnet EN 12821 ausdrücklich als ringversuchsvalidierte Methode auf Basis von RP-HPLC mit UV-Detektion; auch ISO 20634:2015 für Vitamin B12 und ISO 23443:2020 für Carotinoide tragen „reversed-phase“ im Titel.

Normalphase bei Isomeren und Estern

Die Normalphase wird gezielt dort eingesetzt, wo eng verwandte Molekülformen auseinandergehalten werden müssen. ISO 20633:2015 bestimmt Vitamin E und Vitamin A in Säuglings- und Spezialnahrung über Normalphasen-HPLC und erfasst dabei auch die Ester, ohne die Stereoisomere des Vitamin E zu unterscheiden; ISO 21446:2019 weist beim Vitamin K1 auf demselben Weg trans-Anteil und Gesamtgehalt getrennt aus. Ein dritter Weg ist eine besonders lange Alkylkette: ISO 23443:2020 nutzt eine C30-Säule, um all-trans-β-Carotin und Lycopin von ihren cis-Isomeren sowie von Lutein, Zeaxanthin und α-Carotin zu trennen.

Warum entscheidet die Probenvorbereitung über das Ergebnis?

Vitamine liegen in Lebensmitteln selten frei vor: Sie sind in Fett eingebettet, an Proteine gebunden, phosphoryliert oder verestert. Bevor getrennt werden kann, muss die Probe aufgeschlossen und der Analyt in eine messbare Form überführt werden. Eine Untersuchung, die den Fehlerbeitrag der Vorbereitung gegenüber Trennung und Detektion quantitativ aufteilt, ist uns nicht bekannt; die folgenden Einzelbefunde zeigen aber, wie stark diese Schritte das Ergebnis verschieben.

Vom Probenmaterial bis zum Chromatogramm sind fünf Arbeitsschritte nötig

  1. SCHRITT 1Probe vorbereitenHomogenisieren, Einwaage, Zusatz eines internen Standards
  2. SCHRITT 2AufschließenVerseifung bei fettlöslichen Vitaminen, enzymatische oder saure Hydrolyse bei gebundenen B-Vitaminen
  3. SCHRITT 3Extrahieren und reinigenFlüssig-Flüssig-Extraktion, bei Biotin auch Immunaffinitäts-Clean-up
  4. SCHRITT 4TrennenUmkehr- oder Normalphasen­säule, Elution mit der mobilen Phase
  5. SCHRITT 5Detektieren und auswertenUV, Fluoreszenz oder MS/MS; Peakfläche über die Kalibrierfunktion in einen Gehalt umrechnen
Vereinfachte Darstellung nach DIN EN 12821:2009-08, DIN EN 14122:2014-08, ISO 21470:2020, ISO 23305:2020 und ISO 23443:2020. Die konkreten Schritte unterscheiden sich je nach Vitamin und Lebensmittelmatrix erheblich.

Homogenisieren und Verseifen

Vorab steht die Frage, ob das analysierte Teilstück die Probe repräsentiert. Die Verordnung (EG) Nr. 333/2007 verlangt in Abschnitt C.2.3, die gesamte Sammelprobe fein zu mahlen, sorgfältig zu mischen und die vollständige Homogenisierung nachzuweisen – allerdings für Spurenelemente und Prozesskontaminanten, nicht für Vitamine.

Bei fettlöslichen Vitaminen folgt in der Regel eine alkalische Verseifung, die das umgebende Fett spaltet; DIN EN 12823-1:2014-08 bestimmt all-E-Retinol und 13-Z-Retinol nach Verseifung und Lösungsmittelextraktion. ISO 23443:2020 beschreibt den Ablauf für Carotinoide konkret: interner Standard, Kaliumhydroxid, Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Methyl-tert-butylether und Tetrahydrofuran, anschließend Hexan.

Enzymatischer Aufschluss bei den B-Vitaminen

Wasserlösliche B-Vitamine liegen häufig phosphoryliert oder an Makromoleküle gebunden vor. ISO 21470:2020 beschreibt den Aufschluss mit Papain und α-Amylase sowie mit saurer Phosphatase, die phosphorylierte Formen freisetzt. DIN EN 14122:2014-08 kombiniert für Vitamin B1 eine enzymatische Behandlung mit der Derivatisierung zu Thiochrom; DIN EN 14164:2014-08 führt für Vitamin B6 saure Hydrolyse, Dephosphorylierung und Reduktion zu Pyridoxin durch. EN 15652:2009 lässt für Niacin drei Hydrolysewege zu, ISO 20631:2024 arbeitet beim Folat mit einer Trienzym-Extraktion.

Interne Standards und der Sonderfall Antioxidantien

ISO 21470:2020 setzt stabilisotopenmarkierte interne Standards ein, unter anderem ²H₄-Niacinamid, um Schwankungen der Probenvorbereitung und der Geräteantwort zu korrigieren. Dass Schutzmaßnahmen selbst zur Fehlerquelle werden, zeigt eine Arbeit von Czauderna und Kowalczyk aus dem Jahr 2007: Eine Verseifung in Gegenwart von Vitamin C senkte die gemessenen Tocopherolkonzentrationen, besonders bei α- und γ-Tocopherol; mit dem Antioxidans BHT oder allein unter Argonstrom fiel die Abnahme von α-, γ- und δ-Tocopherol noch stärker aus. Normative Vorgaben zu Licht- und Sauerstoffausschluss ließen sich aus frei zugänglichen Primärquellen nicht zitieren. Wie empfindlich flüssige Zubereitungen auf Lagerbedingungen reagieren, ist an anderer Stelle beschrieben.

Welches Detektionsverfahren passt zu welchem Vitamin?

Die Trennsäule liefert zeitlich getrennte Stoffbanden; sichtbar werden sie erst durch den Detektor. Welcher Detektor genormt ist, hängt davon ab, welche physikalische Eigenschaft das Molekül bietet. Drei Prinzipien dominieren: Absorption von UV- oder sichtbarem Licht, Fluoreszenz und Tandem-Massenspektrometrie.

Für jedes Vitamin ist mindestens ein Nachweisverfahren genormt, für viele mehrere

Zuordnung von Vitaminen zu NachweisverfahrenVitaminNachweis bzw. AlternativverfahrenUV/VisFluoreszenzMS/MSmikrobiologischVitamin A (Retinol)Vitamin DVitamin E (Tocopherole)CarotinoideVitamin CVitamin B1 (Thiamin)Vitamin B2 (Riboflavin)Vitamin B3 (Niacin)Vitamin B6FolatPantothensäure
Zusammenstellung nach den im Text genannten EN-, ISO- und ASU-Methoden. Ein Punkt bedeutet, dass für dieses Vitamin ein genormtes Verfahren mit diesem Nachweis existiert, nicht dass es das genaueste ist. Der mikrobiologische Assay ist kein Detektor, sondern ein eigenständiges Verfahren ohne Chromatographie. Vitamin K1, Vitamin B12 und Biotin fehlen, weil in den geprüften Katalogeinträgen kein Detektionsverfahren ausgewiesen war.

UV- und Fluoreszenzdetektion

UV-Detektion wird dort genormt, wo das Molekül stark absorbiert. Der EURL-Bericht beschreibt EN 12821 für Vitamin D als RP-HPLC-UV-Verfahren, ISO 23443:2020 nutzt für Carotinoide UV-Vis-Detektion, und die ASU-Methode L 00.00–171 von 2020 trägt den Titel „Bestimmung von Vitamin C in Lebensmitteln; HPLC-UV-Verfahren“.

Fluoreszenzdetektion kommt zum Einsatz, wenn das Molekül von sich aus fluoresziert oder sich in eine fluoreszierende Form überführen lässt. EN 14152:2014 bestimmt Vitamin B2 ausdrücklich mit Fluoreszenzdetektion, EN 15652:2009 quantifiziert die Niacin-Vitamere fluorimetrisch nach einer Nachsäulenderivatisierung durch UV-Bestrahlung, DIN EN 14164:2014-08 misst Vitamin B6 nach der Reduktion zu Pyridoxin ebenfalls fluorimetrisch. DIN EN 12822:2014-08 lässt für Vitamin E photometrische Detektion im UV-Bereich zu, bezeichnet die fluorimetrische Messung aber als bevorzugt. Für die häufig genannte Diodenarray-Detektion ließ sich in keiner geprüften EN-, ISO- oder ASU-Vitaminmethode eine normative Verankerung finden; die Aussage, sie sei der Standard der Vitaminanalytik, ist nicht primärbelegt.

Tandem-Massenspektrometrie

Massenspektrometrische Kopplungen setzen sich dort durch, wo mehrere Vitamine in einem Lauf erfasst, sehr niedrige Gehalte gemessen oder einzelne Vitamerformen unterschieden werden sollen. ISO 21470:2020 bestimmt die Vitamine B1, B2, B3 und B6 gemeinsam per LC-MS/MS, ISO 20639:2015 Pantothensäure und ISO 20631:2024 das Gesamtfolat per UHPLC-MS/MS. Seit August 2024 enthält auch die Amtliche Sammlung mit L 00.00–195 eine LC-MS/MS-Multimethode für wasserlösliche Vitamine; belegt sind hier allerdings nur Nummer, Titel und Ausgabedatum, nicht der Methodeninhalt. Die Selektivität entsteht laut ISO 21470:2020 dadurch, dass für jeden Analyten und jeden internen Standard ein bestimmtes Vorläufer-Fragment-Ionenpaar überwacht wird.

Vitamin Vorbereitung und Trennung Detektion Norm
A (Retinol) Verseifung, Lösungsmittelextraktion, HPLC Fluoreszenz oder UV DIN EN 12823-1:2014-08; ASU L 00.00–63/1 (2015-06)
A und E in Säuglingsnahrung Normalphasen-HPLC, Retinylester und α-Tocopherylacetat im Anwendungsbereich nicht spezifiziert ISO 20633:2015
β-Carotin, Lycopin, Lutein Kaliumhydroxid, interner Standard, Extraktion, RP-UHPLC mit C30-Säule UV-Vis ISO 23443:2020; DIN EN 12823-2, ASU L 00.00–63/2 (2001-07)
D (D₂ oder D₃) Verseifung, Extraktion, RP-HPLC UV DIN EN 12821:2009-08; ASU L 00.00–61 (2010-01)
D per Massenspektrometrie LC-MS bzw. Isotopenverdünnung MS/MS ISO 20636:2018
E (α-, β-, γ-, δ-Tocopherol) Verseifung, Extraktion, HPLC, externe Kalibrierung bevorzugt Fluoreszenz, alternativ UV DIN EN 12822:2014-08; ASU L 00.00–62 (2015-06)
K1 (Phyllochinon) HPLC; Normalphase für trans- und Gesamtgehalt im Katalogeintrag nicht spezifiziert DIN EN 14148:2003-10; ASU L 00.00–86 (2004-07); ISO 21446:2019
B1 (Thiamin) Enzymatische Behandlung, Derivatisierung zu Thiochrom Fluoreszenz DIN EN 14122:2014-08; ASU L 00.00–83 (2015-06)
B2 (Riboflavin einschließlich Phosphate) HPLC Fluoreszenz DIN EN 14152:2014-08; ASU L 00.00–84 (2015-06)
B3 (Niacin) Saure, enzymatische oder sauer-alkalische Hydrolyse Fluoreszenz nach Nachsäulenderivatisierung mit UV-Bestrahlung DIN EN 15652:2009-09; keine ASU-Methode gefunden
B6 ohne Glycoside Saure Hydrolyse, Dephosphorylierung, Reduktion zu Pyridoxin Fluoreszenz DIN EN 14164:2014-08; ASU L 00.00–130 (2015-06)
B6 mit glycosylierten Formen HPLC, Angabe als Pyridoxin-Äquivalente im Abstract nicht spezifiziert EN 14663:2005; ASU L 00.00–97 (2006-12)
C (Ascorbin- und Dehydroascorbinsäure) HPLC; EN 14130:2003 wurde ersatzlos zurückgezogen UV ASU L 00.00–171 (2020-05); ISO 20635:2018
Folat Mikrobiologischer Assay oder Trienzym-Extraktion mit UPLC MS/MS bei ISO 20631 DIN EN 14131:2003-09; ASU L 00.00–87 (2004-07); ISO 20631:2024
B12 RP-HPLC im Katalogeintrag nicht spezifiziert ISO 20634:2015; keine EN- oder ASU-Methode gefunden
Pantothensäure UHPLC MS/MS ISO 20639:2015
Biotin LC mit Immunaffinitäts-Clean-up im Katalogeintrag nicht spezifiziert ISO 23305:2020
Wasserlösliche Vitamine als Multimethode Papain, α-Amylase, saure Phosphatase, markierte interne Standards, UPLC MS/MS ISO 21470:2020; ASU L 00.00–195 (2024-08)

Quellen: DIN Media, AFNOR, NSAI und ISO für die Normtitel; BVL, Amtliche Sammlung nach § 64 LFGB, Inhaltsverzeichnis Stand April 2026. Die Volltexte der kostenpflichtigen Normen lagen nicht vor; verifiziert sind Titel, Ausgabedatum und – soweit frei zugänglich – Anwendungsbereich und Prinzip.

Wie wird aus einem Peak ein Zahlenwert?

Ein Chromatogramm liefert zunächst nur Signalflächen; erst die Kalibrierung übersetzt sie in einen Gehalt. Der Eurachem-Leitfaden zur Methodenvalidierung führt in seiner dritten Auflage von 2025 vier Kalibrierverfahren auf, die sich darin unterscheiden, wie stark sie die Probenmatrix berücksichtigen.

Verfahren Prinzip Was es leistet
Externe Kalibrierung Das Gerät wird getrennt mit reinen Kalibrierstandards kalibriert Einfach; berücksichtigt die Matrix nicht
Standardaddition Bekannte Analytmengen werden der Probe auf mehreren Niveaus zugesetzt, der Gehalt wird durch Extrapolation bestimmt Korrigiert laut Eurachem ausschließlich proportionale Effekte, keine additiven
Matrixangepasste Standards Aliquote der Matrix werden auf mehreren Niveaus dotiert Bildet Matrixeinflüsse in der Kalibrierfunktion ab
Interner Standard Eine dem Analyten ähnliche Verbindung, etwa eine isotopenmarkierte Form, wird allen Standards und der Probe zugesetzt; ausgewertet wird das Signalverhältnis Korrigiert Verluste und Schwankungen der Geräteantwort

Quelle: Eurachem Guide „The Fitness for Purpose of Analytical Methods“, 3. Auflage 2025, Abschnitte 5.1.2 und 5.2.2.

Isotopenverdünnung als Referenzverfahren

Die anspruchsvollste Variante ist die Isotopenverdünnungsanalyse mit massenspektrometrischer Detektion. ISO 21470:2020 arbeitet mit sechs gemischten Arbeitsstandardlösungen über zwei Größenordnungen und kalibriert über das Verhältnis der Peakantworten von Analyt und markiertem internen Standard. Das US-amerikanische NIST hat mit demselben Prinzip Vitamin-D₃-Gehalte zwischen 0,498 und 49,5 Mikrogramm je Kilogramm in fünf Lebensmittel-Referenzmaterialien zugewiesen, darunter Vollmilchpulver und Volleipulver.

Arbeitsbereich und Wiederfindung

Eine Kalibrierfunktion gilt nicht unbegrenzt. Der Arbeitsbereich ist laut Eurachem das Intervall, in dem die Methode Ergebnisse mit akzeptabler Unsicherheit liefert; seine untere Grenze ist die Bestimmungsgrenze, seine obere Grenze liegt dort, wo die Empfindlichkeit deutliche Anomalien zeigt, etwa durch Detektorsättigung. Der Leitfaden verlangt, den Arbeitsbereich für jede Matrix gesondert festzulegen.

Enthält eine Methode einen Extraktionsschritt, geht ein Teil des Analyten verloren. Die Verordnung (EU) 2017/625 führt die Wiederfindung in Anhang III als eines der Merkmale auf, an denen eine Analysemethode zu kennzeichnen ist. Konkreter wird die Verordnung (EG) Nr. 333/2007 in Abschnitt D.1.2: Dort ist das Ergebnis um die Wiederfindungsrate zu berichtigen und diese mitzuteilen; unterbleibt die Korrektur, ist darauf hinzuweisen. Diese Regel gilt formal für Spurenelemente und Prozesskontaminanten. Wie solche Angaben in einem Analysenzertifikat zu lesen sind, behandeln wir in einem eigenen Beitrag.

Woran erkennt man eine belastbare Methode?

Der rechtliche Rahmen für amtliche Analysen in der EU ist die Verordnung (EU) 2017/625. Artikel 34 regelt die Hierarchie: Vorrang haben Unionsvorschriften, danach international anerkannte Regeln oder Protokolle, beispielsweise die vom Europäischen Normenausschuss CEN anerkannten, danach nationale Vorschriften und schließlich validierte Einzellabor- oder Ringversuchsmethoden. Artikel 34 Absatz 4 verweist auf Anhang III, der die Merkmale auflistet, durch die Analysemethoden gekennzeichnet sein sollten; Artikel 37 Absatz 4 Buchstabe e verlangt, dass amtliche Laboratorien nach EN ISO/IEC 17025 arbeiten und akkreditiert sind. Spezifische Leistungskriterien eigens für Vitaminanalysen sind uns in keiner EU-Rechtsvorschrift begegnet.

Kennzahl Bedeutung Fundstelle
Richtigkeit Qualitative Beschreibung des systematischen Fehlers; quantitatives Maß ist der Bias, ermittelt über Referenzmaterialien, dotierte Proben oder Methodenvergleich Eurachem 2025, 5.6.1 und 5.6.2
Präzision Übereinstimmung wiederholter Messungen, angegeben als Standardabweichung oder relative Standardabweichung; konzentrationsabhängig, daher über mehrere Niveaus zu bestimmen Eurachem 2025, 5.7; ICH Q2(R2), Glossar
Wiederholbarkeit Ein Analytiker, ein Gerät, ein Labor, kurze Zeitspanne; r = 2,8 × sr VO (EG) Nr. 333/2007, C.3.1
Reproduzierbarkeit Identisches Material in verschiedenen Laboren nach standardisiertem Verfahren; R = 2,8 × sR, zu ermitteln im Ringversuch nach ISO 5725 VO (EG) Nr. 333/2007, C.3.1; VO (EU) 2017/625, Anhang III Nr. 2 (Ringversuch nach ISO 5725)
Nachweisgrenze Kleinster Gehalt, bei dem mit angemessener statistischer Zuverlässigkeit auf das Vorhandensein eines Analyten geschlossen werden kann VO (EG) Nr. 333/2007, C.3.1; DIN 32645:2008-11
Bestimmungsgrenze Niedrigste Analytmenge, die sich mit angemessener statistischer Zuverlässigkeit quantifizieren lässt VO (EG) Nr. 333/2007, C.3.1; ICH Q2(R2)
Selektivität Ausmaß, in dem ein Verfahren bestimmte Analyten in Gemischen ohne Störung durch ähnlich reagierende Bestandteile bestimmen kann Eurachem 2025, 5.1.1
Messunsicherheit Streuungsmaß des Ergebnisses; anzugeben als x ± U mit Erweiterungsfaktor 2, entsprechend etwa 95 Prozent Konfidenzniveau VO (EU) 2017/625, Anhang III Nr. 1 l; VO (EG) Nr. 333/2007, D.1.3
Robustheit Fähigkeit eines Verfahrens, bei geringfügigen Änderungen der Arbeitsbedingungen akzeptable Leistung zu behalten Eurachem 2025, 5.9.1

Quellen: Verordnung (EU) 2017/625 Anhang III; Verordnung (EG) Nr. 333/2007, konsolidierte Fassung 2023; Eurachem Guide 3. Auflage 2025; ICH Q2(R2), EMA/CHMP/ICH/82072/2006; DIN 32645:2008-11.

Wie solche Kennzahlen aussehen, zeigt der EURL-Bericht zu Vitamin D3 von 2012: Für EN 12821 nennt er relative Standardabweichungen von 2,4 bis 6,7 Prozent unter Wiederhol- und 5,5 bis 12 Prozent unter Vergleichsbedingungen. Die Spanne zwischen beiden Werten beschreibt, wie weit Ergebnisse verschiedener Labore auseinanderliegen dürfen, ohne dass ein Fehler vorliegt.

Welche Fehlerquellen sind dokumentiert?

Die belegten Fehlerquellen liegen überwiegend vor und nach der Säule. Drei Gruppen lassen sich mit Primärquellen belegen: Abbau während der Vorbereitung, Matrixeffekte in der Massenspektrometrie und die Verwechslung von Vitamerformen.

Abbau und Matrixeffekte

Zum Abbau liefern die genannte Arbeit zu Tocopherolen sowie die Untersuchung von Mazurek und Włodarczyk-Stasiak zum Vitamin C konkrete Befunde; der EU-Leitfaden zu Toleranzen von Nährwertangaben nennt in Abschnitt 2.4 besonders hohe Abbauraten von Nährstoffen in bestimmten Matrizes als zu berücksichtigenden Aspekt.

Matrixeffekte betreffen vor allem massenspektrometrische Verfahren. Der Eurachem-Leitfaden verlangt, Matrixeffekte vor dem Einsatz einer Methode im Rahmen der Validierung gründlich zu bewerten. Matuszewski und Kollegen wiesen bereits 2003 darauf hin, dass die verbreitete Annahme, HPLC-MS/MS garantiere praktisch Selektivität, durch berichtete Fälle von Ionensuppression oder Signalverstärkung infrage gestellt wird. Für Vitamin D in Lebensmitteln haben Ložnjak Švarc und Kollegen dies 2021 mit Nachsäulen-Infusionsexperimenten in Lachs, Käse, Schweinefett, Schweinefleisch und Eigelb belegt: Der Matrixeffekt war mit deuteriertem internen Standard in den meisten Matrizes signifikant, und ein ¹³C-markierter Standard verringerte ihn zwar, beseitigte ihn aber nicht.

Wenn dieselbe Probe drei Zahlen ergibt

Am besten dokumentiert ist die Verwechslungsgefahr zwischen Vitamerformen. EN 15652:2009 lässt für Niacin drei Hydrolysewege zu und beschreibt deren Folgen selbst: Die sauer-alkalische Variante liefert bei nicht angereicherten Getreideerzeugnissen höhere Werte als die beiden anderen, weil die alkalische Hydrolyse gebundene Formen freisetzt, die in Mais und Getreide normalerweise biologisch nicht verfügbar sind; die saure Variante verursacht eine geringfügige Umwandlung von Nicotinamid in Nicotinsäure. Dieselbe Probe kann damit je nach Normvariante drei verschiedene Zahlen ergeben, ohne dass eine davon falsch wäre.

Ähnlich beim Vitamin B6: DIN EN 14164:2014-08 erfasst Pyridoxin, Pyridoxal und Pyridoxamin einschließlich phosphorylierter Derivate, nicht aber die β-glycosylierten Formen; EN 14663:2005 misst diese zusätzlich und drückt das Ergebnis als Pyridoxin-Äquivalente aus, validiert für 0,034 bis 1,21 Milligramm je 100 Gramm.

Ein Verfahren kann auch ganz zurückgezogen werden. EN 14130:2003 für Vitamin C wurde ersatzlos zurückgezogen, weil die Methode unzuverlässige Ergebnisse lieferte; Ursache war laut Mazurek und Włodarczyk-Stasiak die notwendige pH-Anhebung bei der Reduktion der Dehydroascorbinsäure, unter der Vitamin C beschleunigt zerfällt. Die ASU-Methode L 00.00–85 wurde im Oktober 2018 zurückgezogen, an ihre Stelle trat 2020 die eigenständige Methode L 00.00–171. Coelution, Kalibrierdrift und fehlerhafte Peakintegration sind weitere bekannte chromatographische Fehlerquellen; vitaminspezifische Primärquellen mit Zahlen dazu haben wir nicht gefunden.

Wann kommen andere Verfahren zum Einsatz?

Nicht jedes Vitamin lässt sich sinnvoll chromatographisch bestimmen. Für Folat ist mit DIN EN 14131:2003-09 und der ASU-Methode L 00.00–87 nach wie vor ein mikrobiologischer Assay genormt. Dessen Grenzen sind gut dokumentiert: Koontz und Kollegen schickten 2005 identische Homogenate viermal an vier erfahrene US-Auftragslabore. Für die beiden mit Folsäure angereicherten Produkte lag der Zwischenlabor-Variationskoeffizient bei 9 bis 11 Prozent, für alle übrigen Lebensmittel über 45 Prozent. Dass ein Teil der Streuung auf die Kalibrierung entfällt, zeigte eine CDC-Ringstudie mit acht Laboren: Ein Folsäure- statt eines 5-Methyltetrahydrofolat-Kalibrators ergab 12 Prozent höhere Serum- und 15 Prozent höhere Vollblutwerte, während die Wahl des Mikroorganismus nur 2,3 Prozent ausmachte. Als chromatographische Alternative steht seit 2024 ISO 20631 zur Verfügung.

Beim Vitamin B12 liegt das Problem in der Spezifität. Watanabe und Kollegen beschrieben 2013, dass die meisten essbaren Blaualgen und bestimmte Schalentiere überwiegend ein für den Menschen unwirksames Corrinoid enthalten, das sogenannte Pseudovitamin B12. Ein Verfahren, das Corrinoide unspezifisch erfasst, überschätzt den humanwirksamen Gehalt.

Für andere Stoffgruppen sind gänzlich andere Techniken amtlich verankert: Mineralstoffe und Spurenelemente werden per induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie bestimmt, etwa nach ASU L 00.00–168 von 2024 für 14 Elemente von Silber bis Zink; Fettsäuren misst man gaschromatographisch als Methylester, etwa nach ASU L 13.00–46. HPLC ist also kein Universalverfahren. Wie wir Quellen auswählen und gewichten, legen wir in unserer Methodik offen.

Was sagt ein HPLC-Ergebnis nicht?

Ein Analysenergebnis beschreibt den Gehalt in einer aufgearbeiteten Probe. Drei Fragen beantwortet es aus sich heraus nicht.

Erstens sagt es nichts über die Aufnahme im Körper. EN 15652:2009 weist selbst darauf hin, dass gebundenes Niacin in Mais und Getreide normalerweise biologisch nicht verfügbar ist, von einer der Hydrolysevarianten aber miterfasst wird. ISO/TR 23304:2021 gibt Anleitung dazu, wie Vitamin- und Vitamergehalte auszudrücken sind – also genau zu der Frage, welche Molekülform hinter einem Zahlenwert steht. Was ein Nährstoff im Organismus tatsächlich erreicht, ist damit eine eigenständige Frage.

Zweitens sagt es nichts über die gesamte Charge. Die Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 bestimmt in Artikel 31 Absatz 4, dass die angegebenen Nährwerte Durchschnittswerte sind, beruhend auf einer Analyse des Herstellers, auf einer Berechnung aus den Durchschnittswerten der Zutaten oder auf allgemein akzeptierten Daten. Der EU-Leitfaden vom Dezember 2012 präzisiert, dass deklarierte Werte den Durchschnittswerten über mehrere Chargen entsprechen sollten.

Drittens sagt es nichts über den Zustand am Ende der Haltbarkeit. Derselbe Leitfaden hält in Abschnitt 2.2 fest, dass der Messwert während der gesamten Haltbarkeitsdauer innerhalb der Toleranzen um den deklarierten Wert liegen soll. Eine Einzelmessung zu einem beliebigen Zeitpunkt kann das nicht belegen.

Für Vitamine in Nahrungsergänzungsmitteln reicht der zulässige Bereich von 80 bis 150 Prozent des deklarierten Wertes

Toleranzbereiche für Nährstoffangaben nach dem EU-Leitfaden von 2012Produktgruppedeklarierter Wert80 bis 150 %80 bis 145 %65 bis 150 %Vitamine, NEMMineralstoffe, NEMVitamine, übrige Lebensmittel6080100120140160Messwert in Prozent des deklarierten Wertes
Quelle: Europäische Kommission, Leitfaden zu Toleranzen für Nährwertangaben, Dezember 2012, Tabellen 1 und 2. NEM steht für Nahrungsergänzungsmittel. Die Toleranzwerte schließen die Messunsicherheit bereits ein. Für Vitamin C in Flüssigkeiten können laut Fußnote höhere obere Werte akzeptiert werden.

Der Leitfaden nennt für Nahrungsergänzungsmittel Toleranzen von plus 50 und minus 20 Prozent bei Vitaminen sowie plus 45 und minus 20 Prozent bei Mineralstoffen; für übrige Lebensmittel gelten bei Vitaminen plus 50 und minus 35 Prozent. Entscheidend ist ein Satz aus den Abschnitten 3 und 4: Die Toleranzwerte schließen die Messunsicherheit bereits ein, sodass beim Abgleich kein weiterer Zuschlag vorzunehmen ist. Das Rechenbeispiel des Leitfadens zeigt die Größenordnung: Bei deklarierten 125 Mikrogramm Folsäure je Einheit reicht der zulässige Bereich von 99,6 bis 188 Mikrogramm je Einheit.

Fazit

Die HPLC ist in der Vitaminanalytik das Standardverfahren, weil sie Stoffe trennt, die sich chemisch sehr ähnlich sind. Ihre Aussagekraft entscheidet sich jedoch weniger an der Säule als an den Randbedingungen: daran, wie die Probe aufgeschlossen wurde, welche Vitamerformen die Methode definitionsgemäß erfasst, wie kalibriert wurde und ob Matrixeffekte geprüft sind. Bei Niacin führen drei genormte Hydrolysewege zu drei verschiedenen Zahlen. Ein Analysenergebnis ist deshalb keine absolute Eigenschaft eines Produkts, sondern das Ergebnis einer definierten Messvorschrift.

Häufige Fragen

Ist HPLC genauer als andere Analyseverfahren?

So lässt sich die Frage nicht beantworten, weil Genauigkeit laut Verordnung (EU) 2017/625 Anhang III ein Sammelbegriff aus Richtigkeit und Präzision ist und immer für eine bestimmte Matrix und einen bestimmten Konzentrationsbereich gilt. Belegt ist, dass genormte HPLC-Methoden dokumentierte Ringversuchsdaten aufweisen, während für mikrobiologische Folatbestimmungen in nicht angereicherten Lebensmitteln Variationskoeffizienten über 45 Prozent zwischen Laboren berichtet wurden.

Warum liefern zwei Labore für dieselbe Probe unterschiedliche Werte?

Belegte Gründe sind: unterschiedliche genormte Methoden, die per Definition unterschiedliche Vitamerformen erfassen; unterschiedliche Kalibratoren, die im CDC-Ringversuch beim Folat 12 bis 15 Prozent ausmachten; Matrixeffekte, die selbst bei isotopenmarkierten internen Standards fortbestehen; und die Streuung zwischen Laboren, die als Vergleichspräzision quantifiziert wird.

Belegt ein einzelnes Analysenzertifikat die Einhaltung der Deklaration?

Nach Artikel 31 Absatz 4 der Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 sind deklarierte Nährwerte Durchschnittswerte. Der EU-Leitfaden vom Dezember 2012 verlangt zudem, dass der Messwert während der gesamten Haltbarkeitsdauer innerhalb der Toleranzen liegt. Eine Einzelmessung an einer Charge zu einem Zeitpunkt ist damit ein Baustein, aber kein vollständiger Nachweis.

Quellen

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