Integrated machine learning-based approach to evaluate authenticity in various food matrices via MALDI-TOF-MS technology

Postery | 2023 | Bruker | ASMSInstrumentace
MALDI, LC/MS, LC/TOF
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce
Bruker

Význam tématu


Autenticita potravin je klíčová pro zachování výživové hodnoty, bezpečnosti a důvěry spotřebitelů. Rychlé a spolehlivé metody detekce původu a případného ředění potravin se stávají nezbytnými nástroji v potravinářském průmyslu.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo vyvinout integrovaný postup založený na strojovém učení a MALDI-TOF-MS pro screening autenticity potravin v různých matricích (olivový olej, mléko). Workflow detekuje původ vzorků a odhaluje ředění až na 1 % podílu cizí složky, s možností generovat digitální autentizační značku (QR kód).

Použitá metodika a instrumentace


Metoda využívá extrakci lipidů ze vzorků chloroform-methanol směsí a matrice α-cyano-hydroxycinnamové kyseliny. Spotting probíhá na ground steel target desce ve dvojité vrstvě. Spektrální analýzu zajišťuje MALDI-TOF-MS (microfleX LRF, Bruker Daltonics) v reflector módu.
Data jsou kalibrována, konvertována do formátu mzXML, z nichž se extrahují iontové chromatogramy a převádějí do škály od šedi. Greyscale obrázky jsou dále zpracovány pomocí konvoluční neuronové sítě, která identifikuje regiony zájmu (ROI) specifické pro jednotlivé potraviny a provádí klasifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse


Workflow dosáhl vysoké přesnosti při klasifikaci šesti potravinářských matric (extra panenský olivový olej, rafinovaný olej, slunečnicový olej, kravské, kozí a ovčí mléko). Detekce ředění extra panenského oleje nižší kvality byla možná při 1 % kontaminaci. Model dynamicky přizpůsobuje výstupní vrstvy podle počtu tříd a převádí výsledky do QR kódů. Výsledky potvrzují rychlost a nízké náklady metody.

Přínosy a praktické využití metody


  • Univerzálnost pro různé potravinářské matice.
  • Rychlé zpracování vzorků a analýzu v řádu minut.
  • Nákladová efektivita a jednoduchá příprava.
  • Digitální značení autenticity pro spotřebitele i výrobce.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření na další kategorie potravin (např. víno, med).
  • Integrace s IoT a blockchain pro sledování dodavatelského řetězce.
  • Přenosné přístroje pro on-site testing.
  • Vylepšení modelů strojového učení pro vyšší robustnost.

Závěr


Navržený postup kombinuje MALDI-TOF-MS a hluboké učení k rychlé, spolehlivé a citlivé detekci autenticity potravin. Díky nízkým nákladům a možnosti digitálního sdílení výsledků lze metodu nasadit v průmyslové praxi pro zajištění kvality a transparentnosti.

Reference


  1. [1] Food Chemistry, 2021, art. 131057, doi:10.1016/j.foodchem.2021.131057
  2. [2] Food Chemistry, 2012, doi:10.1016/j.foodchem.2012.02.154

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Use of MALDI-TOF mass spectrometry and machine learning to detect the adulteration of extra virgin olive oils
Methodologies for Food Fraud
Methodologies for Food Fraud
2019|Agilent Technologies|Ostatní
Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution
Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution