Methodologies for Food Fraud
Ostatní | 2019 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Podvody s potravinami narušují důvěru spotřebitelů, ohrožují zdraví a vedou k výrazným ekonomickým ztrátám a zpřísnění regulací. Případy kontaminace melaminem v krmivech i potravinách pro lidi a rozsáhlé falšování extra panenského olivového oleje ukazují, že je potřeba robustních analytických metod schopných detekovat různé druhy záměrných a ekonomicky motivovaných podvodů.
Cílem přehledu je představit klíčové experimentální metodiky a instrumentální techniky používané při detekci food fraud s důrazem na spektroskopii, hmotnostní spektrometrii, elementární fingerprinting a genomické testování. Dále se zaměřuje na využití nenátargetových přístupů kombinovaných s multivariačními statistickými metodami včetně vývoje a nasazení modelů předpovědi třídy vzorku.
V přehledu jsou popsány tyto analytické techniky
Spektrální metody dokážou rychle odhalit drobné změny v absorbancích či Ramanových signálech při vhodné normalizaci dat. Nenátargetované MS přístupy založené na rekurzivním vyhledávání funkcí a pak na PCA umožňují postihnout neočekávané komponenty. Spolehlivé modely předpovědi třídy vzorků kombinují separaci dat na nezávislé proměnné, vyhodnocení replikací a stratifikaci trénovacích sad. Elementární fingerprinting s triple-quadrupólovou ICP-MS nebo obrazově vylučovacími ICP/OES daty účinně rozliší zeměpisný původ potravin. Genetické testy na mtDNA a NGS metabarcoding umožňují detekci deskových ryb a komplexních směsí, například v surimi. Recenzované studie demonstrovaly senzitivitu SORS na detekci denaturačních přísad ve whisky i falšovaných ochucovadel v poli.
Integrace nenátargetovaných analýz s robustními statistickými postupy šetří náklady a čas při screeningu potravin ve výrobních linkách a v terénu. Přenosné spektrometry a chemometrické softwarové nástroje umožňují rychlou předběžnou kontrolu kvality, zatímco vysoce přesná laboratořní MS nebo IR-MS se stabilními izotopy zajišťují potvrzující důkazy pro regulační orgány.
Očekává se další miniaturizace instrumentů, rozšíření databází nenátargetovaných fingerprintů a automatizace vývoje modelů strojového učení. Kombinace dat z více metod (multimodální analýza) a využití umělé inteligence zrychlí detekci neznámých podvodných intervencí. Dále poroste význam vysokorychlostního NGS a chemometrických cloudových platforem pro sdílení a aktualizaci autentizačních dat.
Potravinový podvod lze efektivně detekovat kombinací spektroskopických, hmotnostně-spektrometrických, elementárních a genetických postupů doplněných pokročilou statistickou analýzou. Volba optimální metodiky závisí na typu podvodu, cenovém rozpočtu a požadované senzitivě. Agilent nabízí integrovaná řešení od přípravků na vzorky až po instrumenty a software pro celou škálu EMA aplikací.
GC/MSD, LC/MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Podvody s potravinami narušují důvěru spotřebitelů, ohrožují zdraví a vedou k výrazným ekonomickým ztrátám a zpřísnění regulací. Případy kontaminace melaminem v krmivech i potravinách pro lidi a rozsáhlé falšování extra panenského olivového oleje ukazují, že je potřeba robustních analytických metod schopných detekovat různé druhy záměrných a ekonomicky motivovaných podvodů.
Cíle a přehled studie
Cílem přehledu je představit klíčové experimentální metodiky a instrumentální techniky používané při detekci food fraud s důrazem na spektroskopii, hmotnostní spektrometrii, elementární fingerprinting a genomické testování. Dále se zaměřuje na využití nenátargetových přístupů kombinovaných s multivariačními statistickými metodami včetně vývoje a nasazení modelů předpovědi třídy vzorku.
Použitá metodika a instrumentace
V přehledu jsou popsány tyto analytické techniky
- Handheld spektrometry – Raman (Resolve SORS 830 nm) a FTIR (4300 Handheld)
- GC/MS a GC/TOF – fingerprinting těkavých a polosvětelných látek s knihovnami NIST
- LC/Q-TOF (Agilent 6546) a kvadrupólová MS (5977B) pro nenátargované a cílené analýzy
- ICP-MS (7900) a ICP/OES (5110) pro stopové prvky a geografie původu
- Isotopové rozbory (IR-MS) pro stabilní izotopy C, N a H
- Genomické testy – Bioanalyzer 2100 a PCR-RFLP pro identifikaci živočišných druhů
- Lab-on-a-chip kapilární elektroforéza a NGS metabarcoding pro komplexní biologické směsi
- 1D a 2D HR-NMR pro metabolické profilování
- Elektronický nos a chemická čidla pro rychlý screening aroma
Hlavní výsledky a diskuse
Spektrální metody dokážou rychle odhalit drobné změny v absorbancích či Ramanových signálech při vhodné normalizaci dat. Nenátargetované MS přístupy založené na rekurzivním vyhledávání funkcí a pak na PCA umožňují postihnout neočekávané komponenty. Spolehlivé modely předpovědi třídy vzorků kombinují separaci dat na nezávislé proměnné, vyhodnocení replikací a stratifikaci trénovacích sad. Elementární fingerprinting s triple-quadrupólovou ICP-MS nebo obrazově vylučovacími ICP/OES daty účinně rozliší zeměpisný původ potravin. Genetické testy na mtDNA a NGS metabarcoding umožňují detekci deskových ryb a komplexních směsí, například v surimi. Recenzované studie demonstrovaly senzitivitu SORS na detekci denaturačních přísad ve whisky i falšovaných ochucovadel v poli.
Přínosy a praktické využití metody
Integrace nenátargetovaných analýz s robustními statistickými postupy šetří náklady a čas při screeningu potravin ve výrobních linkách a v terénu. Přenosné spektrometry a chemometrické softwarové nástroje umožňují rychlou předběžnou kontrolu kvality, zatímco vysoce přesná laboratořní MS nebo IR-MS se stabilními izotopy zajišťují potvrzující důkazy pro regulační orgány.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další miniaturizace instrumentů, rozšíření databází nenátargetovaných fingerprintů a automatizace vývoje modelů strojového učení. Kombinace dat z více metod (multimodální analýza) a využití umělé inteligence zrychlí detekci neznámých podvodných intervencí. Dále poroste význam vysokorychlostního NGS a chemometrických cloudových platforem pro sdílení a aktualizaci autentizačních dat.
Závěr
Potravinový podvod lze efektivně detekovat kombinací spektroskopických, hmotnostně-spektrometrických, elementárních a genetických postupů doplněných pokročilou statistickou analýzou. Volba optimální metodiky závisí na typu podvodu, cenovém rozpočtu a požadované senzitivě. Agilent nabízí integrovaná řešení od přípravků na vzorky až po instrumenty a software pro celou škálu EMA aplikací.
Reference
- Barboza D Barrionuevo A Filler in Animal Feed Is Open Secret in China The New York Times 30 April 2007
- Litzau J J Mercer G E Mulligan K J GC-MS Screen for the Presence of Melamine Ammeline Amelide and Cyanuric Acid v 2 1 FDA Center for Veterinary Medicine original posting May 5 2007
- Bhalla V et al Melamine Nephrotoxicity an Emerging Epidemic in an Era of Globalization Kidney International 2009 75 774–779
- GC-MS Screen for the Presence of Melamine Ammeline Amelide and Cyanuric Acid U S Food and Drug Administration LIB No 4423 vol 4 October 2008
- FDA Notice of Public Meeting on Economically Motivated Adulteration 74 Fed Reg 15497 April 6 2009
- Frankel E N et al Tests Indicate That Imported Extra Virgin Olive Oil Often Fails International and USDA Standards UC Davis Olive Center July 2010
- Cord C 80 Percent is the New 69 Percent Olive Oil Times Nov 30 2016
- Ayton J Mailer R J Graham K The Effect of Storage Conditions on Extra Virgin Olive Oil Quality RIRDC April 2012 12/024
- Morales M T Luna G Aparicio R S Comparative Study of Virgin Olive Oil Sensory Defects Food Chem 2005 91(2) 293–301
- Stein S E Scott D R Optimization and Testing of Mass Spectral Library Search Algorithms for Compound Identification J Amer Soc Mass Spectrom 1994 5(9) 859–866
- Taro Q et al New Investigator Tools for Finding Unique and Common Components in Multiple Samples with Comprehensive Two-Dimensional Chromatography Chromatography Today 2018 13–18
- Smith C A et al XCMS Processing Mass Spectrometry Data for Metabolite Profiling Using Nonlinear Peak Alignment Matching and Identification Anal Chem 2006 78(3) 779–782
- Hjelmeland A K et al Characterizing the Chemical and Sensory Profiles of United States Cabernet Sauvignon Wines and Blends Am J Enol Vitic 2013 64(2) 169–179
- Bradbury L M T et al The Gene for Fragrance in Rice Plant Biotechnol J 2005 3 363–370
- Bergman C J et al Rapid Gas Chromatograph Technique for Quantifying 2-Acetyl-1-Pyrroline and Hexanal in Rice Oryza sativa L Cereal Chem 2000 77(4) 454–458
- Grimm C C et al Screening for 2-Acetyl-1-Pyrroline in the Headspace of Rice using SPME/GC-MS J Agric Food Chem 2001 49 245–249
- Yannell K E Cuthbertson D Food Authenticity Testing with the Agilent 6546 LC/Q-TOF and MassHunter Classifier Agilent Technologies Application Note 5994-0694EN March 2019
- WTO Analytical Index TRIPS Agreement Articles 2018 22 23
- Ibanez J G et al Metals in Alcohol Beverages A Review of Sources Effects Concentrations Removal Speciation and Analysis J Food Compos Anal 2008 21 672–683
- Förstel H The Natural Fingerprint of Stable Isotopes Use of IRMS to Test Food Authenticity Anal Bioanal Chem 2007 388 541–544
- Drivelos S A Georgiou C A MultiElement and MultiIsotope-Ratio Analysis to Determine the Geographic Origin of Foods in the European Union Trends Anal Chem 2012 40 38–51
- Nelson J Hopfer H Authentication of Specialty Teas An Application Note Food Qual Saf 2019 December/January 32–33
- Woods G Measurement of Trace Elements in Malt Spirit Beverages Whisky by 7500cx ICP-MS Agilent Technologies Application Note publication number 5989-7214EN August 2007
- Moore J C Spink J Lipp M Development and Application of a Database of Food Ingredient Fraud and Economically Motivated Adulteration from 1980 to 2010 J Food Sci 2012 77(4) R118–R126
- Santos P M Pereira-Filho E R Rodriguez-Saona L E Application of Hand-Held and Portable Infrared Spectrometers in Bovine Milk Analysis J Agric Food Chem 2013 61 1205–1211
- Muthayya S et al An Overview of Global Rice Production Supply Trade and Consumption Ann N Y Acad Sci 2014 1324 7–14
- Vemireddy L R et al Review of Methods for the Detection and Quantification of Adulteration of Rice Basmati as a Case Study J Food Sci Technol 2015 52(6) 3187–3202
- Kim S S et al Authentication of Rice Using Near-Infrared Reflectance Spectroscopy Cereal Chem 2003 80(3) 346–349
- Teye E et al Innovative and Rapid Analysis for Rice Authenticity Using Hand-Held NIR Spectrometry and Chemometrics Spectrochim Acta A 2019 217 147–154
- Izake E L Forensics and Homeland Security Applications of Modern Portable Raman Spectroscopy Forensic Sci Int 2010 202(1-3) 1–8
- Dooley J et al Improved Fish Species Identification by the Use of Lab-on-a-Chip Technology Food Control 2005 16 601–607
- Dooley J J et al Fish Species Identification Using PCR-RFLP Analysis and Lab-on-Chip Capillary Electrophoresis Application to Detect White Fish Species in Food Products and an Interlaboratory Study J Agric Food Chem 2005 53 3348–3357
- Hebert P D et al Biological Identifications Through DNA Barcodes Proc Biol Sci 2003 270(1512) 313–21
- Ratnasingham S Hebert P D BOLD The Barcode of Life Data System www barcodinglife org Mol Ecol Notes 2007 7 355–364
- Wattoo J I et al DNA Barcoding Amplification and Sequence Analysis of rbcL and matK Genome Regions in Three Divergent Plant Species Adv Life Sci 2016 4(1) 3–7
- CBOL Plant Working Group A DNA barcode for land plants PNAS 2009 106(31) 12794–12797
- Garrett S Clarke M Use of the Agilent 2100 Bioanalyzer for Basmati Rice Authenticity Testing Agilent Technologies Application Note 5989-6836EN 2007
- Wong E H Hanner R H DNA Barcoding Detects Market Substitution in North American Seafood Food Res Int 2008 41(8) 828–837
- Xing R R et al Application of Next Generation Sequencing for Species Identification in Meat and Poultry Products A DNA Metabarcoding Approach Food Control 2019 101 173–179
- Pillonel L et al Analytical Methods for the Determination of the Geographic Origin of Emmental Cheese Volatile Compounds by GC/MS-FID and Electronic Nose Eur Food Res Technol 2003 216 179–183
- Bertelli D et al Detection of Honey Adulteration by Sugar Syrups Using One-Dimensional and Two-Dimensional High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance J Agric Food Chem 2010 58 8495–8501
- Faul F et al Statistical power analyses using GPower 3 1 Tests for Correlation and Regression Analyses Behav Res Methods 2009 41(4) 1149–1160
- Johnson W E Li C Adjusting Batch Effects in Microarray Expression Data Using Empirical Bayes Methods Biostatistics 2007 8(1) 118–127
- Schultz-Trieglaff O et al Statistical Quality Assessment and Outlier Detection for Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Experiments BioData Mining 2009 2 4
- Dunn W et al The Importance of Experimental Design and QC Samples in Large-Scale and MS-Driven Untargeted Metabolomic Studies of Humans Bioanalysis 2012 4 2249–2264
- Tautenhahn R et al XCMS Online A Web-Based Platform to Process Untargeted Metabolomic Data Anal Chem 2012 84(11) 5035–5039
- Styczynski M P et al Systematic Identification of Conserved Metabolites in GC/MS Data for Metabolomics and Biomarker Discovery Anal Chem 2007 79 966–973
- Smilde A K et al Metabolomics in Practice Successful Strategies to Generate and Analyze Metabolic Data Lämmerhofer M Weckwerth W Eds Weinheim Germany Wiley-VCH Verlag Co 2013 266
Podobná PDF
A Metabolomics Approach to Multivariate Analysis of Black Pepper Using LC/Q-TOF
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note A Metabolomics Approach to Multivariate Analysis of Black Pepper Using LC/Q-TOF Authors Trung Quoc Pham, Minh Trung Tran, Xuan Dai Phan, Dat Ho Tuan, and Anh Tuan Le IndoChina Center of Excellence Ho Chi Minh City, Vietnam Boonraksa…
Klíčová slova
pepper, pepperquoc, quocphu, phublack, blackdaklak, daklakbinh, binhphuoc, phuocmetabolomics, metabolomicsentities, entitiesgeographical, geographicalmodel, modeldiscriminant, discriminantsamples, samplesmpp, mppchemometric
BOOK OF ABSTRACTS - 9th International Symposium on RECENT ADVANCES IN FOOD ANALYSIS (RAFA)
2019||Ostatní
BOOK OF ABSTRACTS 9th International Symposium on RECENT ADVANCES IN FOOD ANALYSIS November 5–8, 2019 Prague, Czech Republic Jana Pulkrabová, Monika Tomaniová, Michel Nielen and Jana Hajšlová Editors © • CONTENT 9th International Symposium on RECENT ADVANCES IN FOOD ANALYSIS…
Klíčová slova
food, foodlectures, lecturesresidues, residuesanalysis, analysiscontaminants, contaminantsspectrometry, spectrometryusing, usingmass, masspesticides, pesticidesdetermination, determinationmethod, methodbased, baseddetection, detectionfrom, fromhigh
Differentiation of Geographical Origins for Cabernet Sauvignon Wines
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Differentiation of Geographical Origins for Cabernet Sauvignon Wines A Nontarget Metabolomics Study Using UHPLC-Q-TOF/MS Application Note Food Testing Authors Abstract Nana Liang, Ying Liu, Linli Wang, Food adulteration and mislabeling may pose potential health risks and trust issues to consumers,…
Klíčová slova
qhd, qhdzjk, zjkwine, winewines, winestof, tofwineries, wineriesgeographical, geographicalorigins, originschemometric, chemometricval, valmetabolomic, metabolomicentities, entitiesuhplc, uhplcile, ileleu
Simple and Accessible Food Testing with RADIAN™ ASAP
2022|Waters|Technické články
[ WHITE PAPER ] Simple and Accessible Food Testing with RADIAN™ ASAP Daniel Ng, Huei Hong Lee International Food and Water Research Centre, Waters, Singapore INTRODUCTION Robust food quality systems require surveillance throughout the food supply chain to ensure safety…
Klíčová slova
radian, radianasap, asapfood, foodaccessible, accessiblepaper, paperwhite, whitetesting, testingdirect, directhops, hopssimple, simplecapillary, capillaryviscous, viscoushoney, honeyhop, hopcapillaries