REIMS Research System with iKnife Sampling for Food and Agricultural Research

Význam tématu

V rychle se rozvíjejícím potravinovém a zemědělském průmyslu je klíčové rychlé a spolehlivé profilování surovin i konečných výrobků. Metoda REIMS (Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry) umožňuje analýzu vzorků bez jakékoli přípravy a v reálném čase generuje charakteristické molekulární otisky („fingerprint“). Díky tomu lze efektivně monitorovat bezpečnost potravin, předcházet podvodům, udržovat kvalitu a podporovat transparentní obchodní řetězce.

Cíle a přehled studie

Studie představuje vývoj a aplikaci výzkumného systému Waters REIMS s přenosným samplingovým zařízením iKnife pro následující oblasti:

• Autentizace a detekce padělání potravin (fish fraud, burger adulteration).
• Hodnocení kvality masa a identifikace zápachu „boar taint“ vepřového produktu.
• Rychlé fenotypování rostlinných vzorků pro agronomii a odolnost ke škůdcům či herbicidům.

Použitá metodika a instrumentace

Hlavní komponenty a postupy:

• Sampling: ruční iKnife™, které generuje výpary přímo z povrchu vzorku.
• Ionizace: Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry bez chromatografické separace.
• Systémy hmotnostní spektrometrie: time-of-flight (Tof-MS) platformy Waters SYNAPT a Xevo.
• Data processing: LiveID™ webová aplikace pro trénink a validaci statistických modelů v reálném čase, Progenesis QI pro vícevariantní analýzu metabolomiky a lipidomiky.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Autentizace ryb:

• Model pěti běžných bílých ryb (treska, coley, mintaj, treska tmavá, platýs) vytrénovaný na >400 biologických replikách dosáhl 99 % přesnosti.

2. Detectace koniny ve výrobcích:

• Modelování složení burgerů umožnilo detekovat >1 % příměsi koňského masa v reálném čase.

3. Boar taint u vepřového masa:

• Statistické modely rozlišily vzorky s přítomností androstenonu, skatalu a indolu od vzorků bez zápachu během <10 s analýzy.

4. Fenotypování rostlin:

• Profilování metabolitů listů jílku vyplolilo odlišné skupiny rezistentních a nerezistentních populací – včetně multiherbicidní rezistence.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda REIMS s iKnife přináší řadu výhod:

• Minimální čas analýzy (<10 s), okamžité výsledky pro rozhodování v bodě kontroly.
• Žádná příprava vzorku ani chromatografie – snížení nákladů a komplexnosti.
• Vysoká výtěžnost a přesnost ve fenotypování masa, ryb i rostlin.
• Podpora potravinové bezpečnosti, boje proti padělání produktů a optimalizace výnosu plodin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Budoucí rozvoj zahrnuje:

• Integraci REIMS s dalšími samplovacími metodami pro komplexní profilování („holistic profiling“).
• Rozšíření statistik a strojového učení pro automatizovanou detekci vzorků.
• Využití v reálném čase v terénu – mobilní laboratoře a on-line monitoring produkce.
• Propojení výsledků REIMS s big data platformami pro predikci kvality a odolnosti.

Závěr

REIMS s iKnife a doprovodným softwarem LiveID a Progenesis QI představuje silný nástroj pro rychlou, spolehlivou a bezpřípravovou analýzu potravin a zemědělských produktů. Jeho nasazení přispívá k zajištění bezpečnosti potravin, ochraně značky i podpoře inovativního šlechtění plodin.

Reference

• Pardo MÁ, Jiménez E, Pérez-Villarreal B. Misdescription incidents in seafood sector. Food Control. 2016;62(1):277-283.