Un campione viene bloccato nella tavola trasversale della camera di ionizzazione. Credito:UBT / Chr. Wißler.
L'imaging a spettrometria di massa (imaging MS) fornisce informazioni estremamente precise sulla distribuzione spaziale delle sostanze in molte aree. I ricercatori dell'Università di Bayreuth presentano ora nuove applicazioni esemplari nell'analisi degli alimenti sulla rivista Food Chemistry . Per la prima volta sono riusciti a rendere visibile un additivo nei prodotti lattiero-caseari e una contaminazione legata alla produzione nei prodotti da forno. Ingredienti speciali che influenzano la qualità degli alimenti possono essere rilevati in frutta, verdura e prodotti a base di carne. Lo studio, condotto in collaborazione con l'Autorità bavarese per la salute e la sicurezza alimentare (LGL), mostra il grande potenziale di questo metodo, anche in termini di protezione dei consumatori.
Natamicina nel formaggio
Per proteggere le forme di formaggio o le salsicce affumicate dall'infestazione di muffe, le superfici vengono spesso trattate con il fungicida natamicina. Un regolamento dell'UE stabilisce un limite di un milligrammo per decimetro quadrato per questo e stabilisce anche che la natamicina non deve penetrare a una profondità maggiore di cinque millimetri in una forma di formaggio trattata. Tuttavia, questa profondità di penetrazione non può essere descritta in dettaglio utilizzando i metodi di analisi degli alimenti comunemente utilizzati fino ad oggi, ma il team di ricerca di Bayreuth guidato dal Prof. Dr. Andreas Römpp è stato in grado di utilizzare l'imaging MS per mostrare per la prima volta dove e in cosa quantità il fungicida si trova in diversi tipi di Gouda.
La penetrazione delle molecole di natamicina può essere tracciata dalla crosta all'interno della forma. Gli scienziati hanno collaborato con l'Autorità bavarese per la salute e la sicurezza alimentare (LGL) in queste indagini. Sulla base dei risultati ottenuti, hanno sviluppato standard metodologici per l'identificazione della natamicina nel formaggio. "Basando su questo approccio di imaging della SM di recente sviluppo, in futuro potrebbe essere possibile ridurre l'esposizione dei consumatori ai conservanti", afferma il prof. Römpp, che è presidente di scienze bioanalitiche e analisi degli alimenti presso l'Università di Bayreuth.
Acrilamide nel pan di zenzero
Un regolamento dell'UE stabilisce anche limiti per la presenza di acrilammide negli alimenti. È una sostanza cancerogena formata da zucchero e asparagina, un amminoacido, a bassa umidità e temperature superiori a 120 gradi Celsius. Un metodo sviluppato a Bayreuth, in Germania, basato sull'imaging MS, visualizza la distribuzione dell'acrilammide nel tradizionale pan di zenzero tedesco. "Per fare ciò, abbiamo dovuto raffreddare i campioni di pan di zenzero a meno di -60 gradi Celsius e quindi utilizzare un microseghetto elettrico per produrre fette di pan di zenzero di due millimetri di spessore. Questo era l'unico modo per rilevare quantità molto piccole di acrilammide", riferisce Prof. Rompp.
Ingredienti di un kiwi:verde =zucchero, blu =polifenolo, rosso =lipide tipico del kiwi. Credito:Oliver Wittek
Studi di salsicce di vitello
Il nuovo studio mostra anche che l'imaging MS è ugualmente adatto per le analisi di prodotti a base di carne lavorata. Nelle salsicce di vitello diventano visibili componenti idrosolubili e liposolubili, in modo da poter distinguere chiaramente le regioni a basso contenuto di grassi e ad alto contenuto di grassi. Allo stesso modo, diventa visibile dove si trovano sostanze di origine vegetale che provengono da erbe miste. "Tuttavia, l'imaging MS non solo consente la localizzazione degli ingredienti nei prodotti a base di carne, ma aiuta anche, ad esempio, nelle indagini sulla 'carne appiccicosa' o sui cosiddetti additivi idrolizzati, che dovrebbero fingere una qualità superiore quando non sono dichiarati su la confezione. Potrebbe quindi essere utile per rilevare l'inganno dei consumatori nei prodotti a base di carne e proteggere meglio i consumatori anche sotto questo aspetto", afferma il Prof. Römpp.
Kiwi e carote
Il potenziale applicativo nel campo della frutta e verdura è dimostrato da studi su kiwi e carote. Il "mini kiwi" (Actinidia arguta) non è solo dolce, ma contiene anche numerosi ingredienti bioattivi salutari. Utilizzando fette campione spesse solo pochi centesimi di millimetro e raffreddate fino a una temperatura di meno 40 gradi, i bioanalisti di Bayreuth hanno visualizzato la distribuzione di diverse sostanze nella pelle e nella carne:molecole di zucchero (disaccaridi), polifenoli antiossidanti e un grasso (lipidico) caratteristico dei kiwi. Nelle carote, a loro volta, sono state rilevate molecole di beta-carotene, precursore della vitamina A. Inoltre, è stato anche possibile identificare la distribuzione spaziale e le strutture molecolari tipiche dei diversi coloranti (antociani) che conferiscono alle carote una colorazione arancione, gialla o viola.
Un metodo analitico senza coloranti
"Il nostro studio chiarisce che l'imaging della SM è un'aggiunta preziosa ai metodi di analisi degli alimenti già consolidati:offre nuove informazioni sulla distribuzione spaziale e sulle proporzioni relative degli ingredienti. Ha il grande vantaggio che le molecole degli ingredienti non devono essere etichettati con coloranti o altri metodi di etichettatura. All'Università di Bayreuth, all'interno della Facoltà VII di Scienze della vita di recente costituzione:cibo, nutrizione e salute, continueremo a lavorare in futuro per perfezionare le capacità analitiche della spettrometria di massa per immagini, combinandole with other food analysis tools, and applying it to ingredients not previously studied. In this way, we at the University of Bayreuth can make important contributions to consumer protection," says Prof. Römpp.
On imaging mass spectrometry (MS)
MS differs from other analytical methods such as UV, fluorescence, infrared or nuclear magnetic resonance spectroscopy in that it is not dependent on particular properties of the molecules and atoms—i.e. neither on light absorption or fluorescence nor on nuclear spin, the angular momentum of an atomic nucleus around its center of gravity. If two molecules or atoms differ in mass, this difference can be made visible by mass spectrometry. In this respect, a mass spectrometer is similar to a scale for atoms and molecules—the only difference being that it is several million times more accurate and sensitive than any kitchen scale.
Before any mass spectrometric analysis, it is necessary to ionize the molecules of the substances to be identified, so that charged particles are created. This is because only charged particles can be deflected and accelerated by the magnetic and electric fields used in the mass spectrometer. One ionization method that is also used at the Chair of Bioanalytics and Food Analysis at the University of Bayreuth is the matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI). Here, a matrix substance is placed on the sample and then irradiated with a laser. Imaging mass spectrometry (MS imaging) combines information about molecules obtained from MS with spatial information:by scanning a sample surface and irradiating a different spot on the sample each time, pixel by pixel, a mass spectrum can be recorded for each point that the laser has hit. + Esplora ulteriormente
