A Real-Time Lipidomics Approach for Detecting Fish Fraud Using Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry and LiveID Software

Význam tématu

Růst podvodů s mořskými plody ohrožuje jak spotřebitele, tak důvěryhodnost dodavatelských řetězců. Odhaduje se, že až 30 % prodávaných rybích výrobků je chybně označeno, což představuje ztrátu řádově stovek miliard dolarů ročně. Potřeba rychlé, spolehlivé a na místě prováděné kontroly motivovala vývoj nových ambientních ionizačních metod, které minimalizují přípravu vzorku a zkracují dobu analýzy na pouhé sekundy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo ukázat, že kombinace Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry (REIMS) a softwaru LiveID umožňuje v reálném čase rozlišit pět geneticky a vizuálně podobných druhů bílých mořských ryb (Gadus morhua, Pollachius virens, Melanogrammus aeglefinus, Pollachius pollachius a Merlangius merlangus) bez nutnosti chromatografické separace či složité přípravy vzorku.

Použitá metodika

Řez vzorku rybího masa prováděla elektrochirurgická iKnife s výkonem 30 W (režim Autocut). Aerosol z místa řezu se přiváděl do zdroje REIMS na hmotnostním spektrometru Xevo G2-XS QTof v rozsahu m/z 200–1200. Data se podrobila lock-mass korekci (Leu Enk m/z 554,2615), odečet pozadí (ABS), binování (0,5 Da) a TIC normalizaci. Následně byl vytvořen chemometrický model PCA-LDA z 2795 spekter 478 biologických vzorků.

Použitá instrumentace

• iKnife monopolar electrosurgical knife (Hangzhou Medstar) a diathermie Erbe VIO 50 C
• Waters Xevo G2-XS QTof MS s REIMS zdrojem
• Softwarové nástroje: MassLynx™ 4.1, LiveID™ 1.1, Progenesis™ QI 2.4, EZInfo 3.0, SIMCA-P

Hlavní výsledky a diskuse

• Model PCA-LDA s 80 PCA a 4 LDA komponentami dosáhl 99,9 % správné klasifikace při in silico validaci (leave 20 % out) a 98,9 % v nezávislém testu.
• Reálná doba identifikace vzorku je 2–3 s od řezu k přiřazení druhu, bez falešných negativních ani pozitivních výsledků.
• Mezilaboratorní ověření na jiném zařízení REIMS prokázalo 95,6 % souladu klasifikace.
• Test nepředstavovaných druhů (seabass, seabream) ukázal schopnost odhalit outliery nativního modelu.
• Biomarkerová analýza pomocí OPLS-DA v Progenesis QI identifikovala klíčové lipidy (PE, PI, SM, volné mastné kyseliny) podílející se na rozlišení druhů.

Přínosy a praktické využití metody

• Odstranění časově náročné přípravy a chromatografie.
• Okamžitá detekce druhu vhodná pro bodové kontroly (point-of-control).
• Možnost rozšíření na identifikaci metody lovu, geografického původu či kvality masa.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Standardizace protokolů a automatizace analýzy pro rutinní průmyslové nasazení.
• Integrace s dalšími -omickými přístupy (genomikou, proteomikou) pro komplexní autentizaci potravin.
• Rozšíření databází a modelů na větší počet druhů ryb a dalších potravinářských surovin.

Závěr

Kombinace REIMS a LiveID představuje inovativní řešení pro rychlou, přesnou a bezpřípravnou identifikaci rybích druhů. Metoda nabízí vysokou propustnost, flexibilitu pro kontrolu v terénu a potenciál pro rozšíření na další potravinové analýzy.

Reference

1. Pardo M Á, Jiménez E, Pérez-Villarreal B. Misdescription incidents in seafood sector. Food Control. 2016;62:277–283.
2. M&A International Inc. The seafood industry: A sea of buyers fishing for M&A opportunities. 2013.
3. Ellis DI et al. A flavour of omics approaches for the detection of food fraud. Curr Opin Food Sci. 2016;10:7–15.
4. Nielsen EE et al. Gene-associated markers provide tools for tackling illegal fishing and false eco-certification. Nat Commun. 2012;3:851.
5. Balog J et al. Intraoperative tissue identification using rapid evaporative ionization mass spectrometry. Sci Transl Med. 2013;5(194):194ra93.
6. Strittmatter N et al. Characterization and identification of clinically relevant microorganisms using REIMS. Anal Chem. 2014;86(13):6555–6562.
7. Balog J et al. Identification of the species of origin for meat products by REIMS. J Agric Food Chem. 2016;64(23):4793–4800.
8. Mahalanobis PC. On the Generalized Distance in Statistics. J Genet. 1936;41:159–193.