Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIDA)
Die Stabilisotopenverdünnungsanalyse (englisch: Stable Isotope Dilution Analysis, abgekürzt SIDA) ist ein hochpräzises analytisches Verfahren zur quantitativen Bestimmung chemischer Verbindungen in komplexen Proben. Sie gehört zu den sogenannten internen Standardmethoden und wird vor allem in der Lebensmittelchemie, Umweltanalytik, Biochemie und klinischen Diagnostik eingesetzt – insbesondere dann, wenn es auf höchste Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ankommt.
Das Grundprinzip der SIDA beruht auf der Zugabe eines isotopenmarkierten internen Standards, der chemisch mit der zu bestimmenden Zielsubstanz identisch ist, sich aber durch den Einbau eines oder mehrerer stabiler Isotope (wie ¹³C, ²H [Deuterium], ¹⁵N oder ¹⁸O) von ihr unterscheidet. Diese stabilen Isotope sind nicht radioaktiv und daher unbedenklich. Die markierte Substanz verhält sich bei allen Verarbeitungsschritten – etwa bei Extraktion, Aufreinigung, Derivatisierung oder Messung – exakt wie das natürliche Zielmolekül, da sie die gleiche chemische Struktur besitzt. Sie kann jedoch im Massenspektrometer eindeutig von der natürlichen Verbindung unterschieden werden, da sie eine leicht veränderte Molekülmasse aufweist.
Der Ablauf einer SIDA-Messung beginnt damit, dass einer Probe eine exakt bekannte Menge des isotopenmarkierten Standards zugegeben wird. Anschließend durchläuft die Probe den vollständigen analytischen Arbeitsprozess. Am Ende werden im Massenspektrometer die Signalintensitäten (Peakflächen oder Höhen) des markierten und unmarkierten Moleküls gemessen. Da das Verhältnis der Signale proportional zum Mengenverhältnis der beiden Substanzen ist, lässt sich aus dem bekannten Gehalt des Standards der unbekannte Gehalt der Zielsubstanz in der Probe sehr exakt berechnen.
Ein großer Vorteil der SIDA liegt in ihrer Fähigkeit, matrixbedingte Einflüsse, Verluste oder Störungen während der Probenvorbereitung und Analyse zu kompensieren. Besonders bei komplexen Matrices wie Lebensmitteln, Pflanzenextrakten oder biologischen Flüssigkeiten ist dies entscheidend, da konventionelle Methoden hier oft fehleranfällig sind.
SIDA wird in der Praxis unter anderem verwendet zur:
- Bestimmung von Kontaminanten wie Mykotoxinen, Pestiziden oder Acrylamid,
- Analyse von Vitaminen, Hormonen oder Aminosäuren,
- Quantifizierung spezifischer Eiweiße wie Allergen- oder Speicherproteine mittels LC-MS/MS,
- exakten Messung von Stoffwechselprodukten in klinischen Studien.
In der im Jahr 2025 veröffentlichten Studie zur Bestimmung von Amylase/Trypsin-Inhibitoren (ATIs) in Gerste wurde SIDA erfolgreich eingesetzt, um zehn spezifische ATI-Typen erstmals absolut zu quantifizieren. Durch die Kombination mit einer gezielten Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) konnten die Forscher eine Methode etablieren, die nicht nur hochsensitiv, sondern auch reproduzierbar und robust ist – ein typisches Beispiel für die Stärken der Stabilisotopenverdünnungsanalyse in der modernen Lebensmittelforschung.