GC/MSD, LC/MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceAgilent Technologies
Klasifikace pesticidů podle vhodnosti pro GC/MS a LC/MS pomocí QSPR a strojového učení
Význam tématu:
Analýza reziduí pesticidů v potravinách vyžaduje výběr mezi GC/MS a LC/MS.
Správná volba metody ovlivňuje citlivost, selektivitu a efektivitu analýzy.
Cíle a přehled studie:
- Vytvořit predikční model pro klasifikaci pesticidů podle jejich slučitelnosti s GC/MS nebo LC/MS.
- Využít kvantitativní vztahy struktura-vlastnost (QSPR) s molekulovými deskriptory.
- Použít 194 pesticidů z validačních studií FDA a EURL.
Použitá metodika a instrumentace:
- Sběr dat z validačních zpráv FDA (avokádo) a EURL (olivový olej) zahrnujících GC/MS i LC/MS.
- Generování 224 molekulových deskriptorů přes rcdk v R, po filtraci 176 deskriptorů.
- Strojové učení v prostředí R caret: 119 klasifikačních metod (SVM, náhodné lesy, boosting, bagging, spline aj.).
- Měření výkonnosti: přesnost klasifikace pomocí 10násobné křížové validace a doba výpočtu (System.time()).
Hlavní výsledky a diskuse:
- Průměrná přesnost napříč všemi metodami: 77 %.
- Metody bagEarth vykazují nízkou spolehlivost; boostingové metody (AdaBoost.M1) dosahují až 85,5 % přesnosti, ale s vyšší časovou náročností (~1,5 h).
- Nejlepší kompromis poskytují xgbTree (84,6 % přesnosti do 2 min) a xgbDART (85,0 % do 8,5 min).
- Významný vliv na výkon má volba algoritmu i doba výpočtu, klíčové pro praktické nasazení.
Přínosy a praktické využití metody:
- Rychlá a objektivní podpora volby analytické techniky pro rezidua pesticidů.
- Úspora nákladů a času v laboratořích díky prediktivnímu nástroji.
- Možnost rozšíření databáze o další sloučeniny a nové analytické schémata.
Budoucí trendy a možnosti využití:
- Integrace pokročilých popisovačů (3D deskriptory, kvantové parametry).
- Využití hlubokého učení pro zlepšení přesnosti a generalizace modelů.
- Implementace online platformy pro sdílení dat a modelů mezi laboratořemi.
Závěr:
- Predikční QSPR model umožňuje efektivní klasifikaci pesticidů pro GC/MS a LC/MS.
- Metoda xgbDART představuje nejlepší poměr přesnosti a doby výpočtu.
- Přístup usnadní rozhodování analytiků a zvýší produktivitu rutinních analýz.
Reference:
- Z. Barganska, P. Konieczka, J. Namiesnik, Comparison of Two Methods for the Determination of Selected Pesticides in Honey and Honeybee Samples, Molecules 23:2582 (2018).
- C. Anagnostopoulos, G.E. Miliadis, Development and validation of an easy multiresidue method for the determination of multiclass pesticide residues using GC–MS/MS and LC–MS/MS in olive oil and olives, Talanta 121:1-10 (2013).
- Pesticide Analytical Manual Vol. I, Appendix II, Food and Drug Administration (1999).
- N. Chamkasem et al., Analysis of 136 Pesticides in Avocado Using a Modified QuEChERS Method with LC/MS/MS and GC/MS/MS, J. Agric. Food Chem. 61:2315-2329 (2013).
- EURL-FV(2012-M6) Validation Data of 127 Pesticides Using a Multiresidue Method by LC/MS/MS and GC/MS/MS in Olive Oil, EU Reference Laboratories for residues of pesticides (2012).
- M. Kuhn, Building Predictive Models in R Using the caret Package, J. Statistical Software 28:1-26 (2008).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.