Use of MALDI-TOF mass spectrometry and machine learning to detect the adulteration of extra virgin olive oils
Postery | 2018 | ShimadzuInstrumentace
Extra panenský olivový olej (EVOO) má významné nutriční a zdravotní přínosy a zároveň vysokou tržní hodnotu, což jej činí častým cílem falšování levnějšími rostlinnými oleji. Rychlé a spolehlivé metody detekce křivě etiketovaných produktů jsou klíčové pro ochranu spotřebitelů a zachování kvality a důvěry v tento vysokohodnotný potravinářský výrobek.
Cílem předložené studie je vyvinout jednoduchý a robustní analytický postup spojující profilování triacylglycerolů (TAG) pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a strojové učení (evoluční neuronová síť s logistickou regresí), který umožní spolehlivě rozlišit čistý EVOO od vzorků adulterovaných slunečnicovým olejem.
V experimentu byly využity komerčně dostupné vzorky extra panenského olivového oleje a slunečnicového oleje. Adulterace byla simulována přípravou směsí obsahujících 5 %, 10 % a 20 % slunečnicového oleje.
Analýza spekter odhalila charakteristické TAG signatury pro oleje s vysokým obsahem palmitové (P), olejové (O) a linolové (L) kyseliny. V čistém EVOO dominovaly píky OPO (m/z 881) a OOO (m/z 907), zatímco v slunečnicovém oleji byly nejvýraznější LLL (m/z 901), OLL (m/z 903) a OLO (m/z 905). Změny poměrů TAG (např. 877/907, 901/907, 903/907, 905/907) vykázaly vynikající lineární závislost na úrovni přídavku slunečnicového oleje (R2 > 0,996). Neuronová síť dosáhla validační přesnosti 97,8 % a při testu na 30 skrytých vzorcích 100% úspěšnost klasifikace čistého EVOO, adulterací i čistého slunečnicového oleje.
Navržený postup kombinuje rychlou přípravu vzorku (spotting bez matrice), vysokou selektivitu MALDI-TOF MS a automatizaci vyhodnocení pomocí strojového učení. Výsledkem je robustní, škálovatelná a snadno implementovatelná metoda vhodná pro rutinní QC laboratoře v olejárenském průmyslu a orgány potravinové inspekce.
Rozšíření trénovací databáze o další typy rostlinných olejů, vyšší úrovně adulterace a různé výrobní šarže pomůže zvýšit univerzálnost modelu. Integrace s online spektrometrickými zařízeními a cloudovými platformami strojového učení umožní real-time monitoring kvality a včasné odhalování podvodů v celém výrobním řetězci.
Prokázalo se, že spojení MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a neuronových sítí poskytuje spolehlivou a rychlou detekci adulterace extra panenského olivového oleje slunečnicovým olejem. Metoda nabízí kvantitativní i kvalitatívní přístup, vysokou citlivost a potenciál pro širší uplatnění v potravinářské analytice.
Salivo S., Abban T.K., Duque I., Mancera L., Openshaw M.E. Use of MALDI-TOF mass spectrometry and machine learning to detect the adulteration of extra virgin olive oils. ASMS 2018.
MALDI, LC/TOF, LC/MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Extra panenský olivový olej (EVOO) má významné nutriční a zdravotní přínosy a zároveň vysokou tržní hodnotu, což jej činí častým cílem falšování levnějšími rostlinnými oleji. Rychlé a spolehlivé metody detekce křivě etiketovaných produktů jsou klíčové pro ochranu spotřebitelů a zachování kvality a důvěry v tento vysokohodnotný potravinářský výrobek.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem předložené studie je vyvinout jednoduchý a robustní analytický postup spojující profilování triacylglycerolů (TAG) pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a strojové učení (evoluční neuronová síť s logistickou regresí), který umožní spolehlivě rozlišit čistý EVOO od vzorků adulterovaných slunečnicovým olejem.
Použitá metodika a instrumentace
V experimentu byly využity komerčně dostupné vzorky extra panenského olivového oleje a slunečnicového oleje. Adulterace byla simulována přípravou směsí obsahujících 5 %, 10 % a 20 % slunečnicového oleje.
- Vzorky: EVOO a slunečnicový olej z lokálního trhu
- Příprava: ředění olejů v chloroformu, přímá aplikace na MALDI terč předpokrytý NaTFA
- Interní standard: tricaprin (m/z 577) pro srovnání a kalibraci intenzit
- Spektrometrie: MALDI-8020 benchtop lineární MALDI-TOF MS (Shimadzu) v LDI režimu
- Software: Clover MS (Clover Bioanalytical Software) pro integraci piků, zarovnání spekter a normalizaci
- Strojové učení: třívrstvá neuronová síť s logistickou regresí, parametry – 75 epoch, batch size 10, skryté vrstvy 50 a 25 uzlů, učící rychlost 0,00025
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza spekter odhalila charakteristické TAG signatury pro oleje s vysokým obsahem palmitové (P), olejové (O) a linolové (L) kyseliny. V čistém EVOO dominovaly píky OPO (m/z 881) a OOO (m/z 907), zatímco v slunečnicovém oleji byly nejvýraznější LLL (m/z 901), OLL (m/z 903) a OLO (m/z 905). Změny poměrů TAG (např. 877/907, 901/907, 903/907, 905/907) vykázaly vynikající lineární závislost na úrovni přídavku slunečnicového oleje (R2 > 0,996). Neuronová síť dosáhla validační přesnosti 97,8 % a při testu na 30 skrytých vzorcích 100% úspěšnost klasifikace čistého EVOO, adulterací i čistého slunečnicového oleje.
Přínosy a praktické využití metody
Navržený postup kombinuje rychlou přípravu vzorku (spotting bez matrice), vysokou selektivitu MALDI-TOF MS a automatizaci vyhodnocení pomocí strojového učení. Výsledkem je robustní, škálovatelná a snadno implementovatelná metoda vhodná pro rutinní QC laboratoře v olejárenském průmyslu a orgány potravinové inspekce.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozšíření trénovací databáze o další typy rostlinných olejů, vyšší úrovně adulterace a různé výrobní šarže pomůže zvýšit univerzálnost modelu. Integrace s online spektrometrickými zařízeními a cloudovými platformami strojového učení umožní real-time monitoring kvality a včasné odhalování podvodů v celém výrobním řetězci.
Závěr
Prokázalo se, že spojení MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a neuronových sítí poskytuje spolehlivou a rychlou detekci adulterace extra panenského olivového oleje slunečnicovým olejem. Metoda nabízí kvantitativní i kvalitatívní přístup, vysokou citlivost a potenciál pro širší uplatnění v potravinářské analytice.
Reference
Salivo S., Abban T.K., Duque I., Mancera L., Openshaw M.E. Use of MALDI-TOF mass spectrometry and machine learning to detect the adulteration of extra virgin olive oils. ASMS 2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution
2022|Shimadzu|Aplikace
MALDI-TOF Mass Spectrometry Analysis Application News MALDI-8030 Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution™ S. Salivo User Benefits Minimal sample preparation which does not require labor-intensive procedures and excessive solvent…
Klíčová slova
evoo, evoosunflower, sunflowermachine, machinelearning, learningadulterated, adulteratedtag, tagmultivariate, multivariateoil, oilldi, ldiemstat, emstatshimadzu, shimadzuanalysis, analysisclassification, classificationauc, aucpca
Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution
2022|Shimadzu|Aplikace
MALDI-TOF Mass Spectrometry Analysis Application News MALDI-8030 Extra-virgin olive oil authentication: triacylglycerol profiling and machine learning using the Shimadzu MALDI-8020/MALDI-8030 and eMSTAT Solution™ S. Salivo (KRATOS ANALYTICAL LTD.) User Benefits Minimal sample preparation which does not require labor-intensive procedures…
Klíčová slova
evoo, evoosunflower, sunflowermachine, machinelearning, learningadulterated, adulteratedtag, tagmultivariate, multivariateoil, oilldi, ldishimadzu, shimadzuemstat, emstatanalysis, analysisauc, aucclassification, classificationpca
Integrated machine learning-based approach to evaluate authenticity in various food matrices via MALDI-TOF-MS technology
2023|Bruker|Postery
ASMS 2023, MP 473 Integrated machine learning-based approach to evaluate authenticity in various food matrices via MALDI-TOF-MS technology Summary Reza Aalizadeh1; Anastasia S. Kritikou1; Sofia K. Drakopoulou1; Matthew Clabaugh2; Carsten Baessmann3; Nikolaos S. Thomaidis1 Α novel fast & reliable screening…
Klíčová slova
rois, roisprobability, probabilityauthenticity, authenticityfood, foodmilk, milkolive, oliveoil, oillearning, learninggreyscale, greyscalevalues, valueslipid, lipiddeep, deepclassification, classificationmaldi, maldiorigin
A sustainable analytical approach for detecting extra virgin olive oil adulteration using Nexera™ UC
2025|Shimadzu|Technické články
C190-E341 Technical Report A sustainable analytical approach for detecting extra virgin olive oil adulteration using Nexera™ UC Main feature: development of a green analytical method using supercritical fluid chromatography with UV detection Antonella Satira, Paola Donato, Luigi Mondello (University of…
Klíčová slova
tags, tagssfc, sfcoils, oilssupercritical, supercriticalevoo, evoolll, lllnexera, nexeratriacylglycerols, triacylglycerolsfluid, fluidadulterated, adulteratedseed, seedadulteration, adulterationolive, olivelnop, lnopuhe