How can stable isotopes be used to determine origin and authenticity of food and beverage products?

Význam tématu

Metoda izotopové poměrové hmotnostní spektrometrie (IRMS) umožňuje odhalit původ a pravost potravin a nápojů na základě analýzy stabilních izotopů uhlíku, dusíku, síry, kyslíku a vodíku. Vzhledem k rozdílným biogeochemickým procesům souvisejícím s růstem rostlin, typem půdy či klimatickými podmínkami se izotopové otisky liší podle geografického, botanického i technologického původu. Díky tomu IRMS hraje klíčovou roli v praxi pro boj proti ekonomicky motivovaným podvodům, zajištění transparentnosti dodavatelských řetězců a ochranu spotřebitelské důvěry.

Cíle a přehled studie

Článek přináší přehled principů IRMS a ukazuje, jak lze stabilní izotopy využít k verifikaci označení produktů podle původu a kvality. Zaměřuje se na detekci padělání potravin a nápojů, jako je doslazování medu, ředění vín či olejů, a na rozlišení konvenčních a biologických produktů. Studie popisuje analytické přístupy pro získání a vyhodnocení izotopových dat.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický postup spočívá v přeměně pevného či kapalného vzorku na plynnou fázi a následné separaci a detekci jednotlivých složek:

• Spalování vzorku při cca 1000 °C (EA-IRMS) pro uvolnění CO₂, N₂ a SO₂;
• Pyrolýza při 1400 °C pro uvolnění H₂ a CO;
• Oddělení plynů pomocí plynové chromatografie;
• Detekce izotopových poměrů ve spektrometru IRMS.

Pro tyto účely jsou v článku uvedeny komerční systémy Thermo Scientific™:

• EA IsoLink™ IRMS System pro analýzu celkových (bulk) vzorků;
• GC IsoLink II™ Interface pro GC-IRMS analýzu vybraných sloučenin;
• LC IsoLink™ Interface pro IRM-LC/MS;
• GasBench II System pro analýzu vzorků v plynné fázi (nápoje).

Hlavní výsledky a diskuse

Tabulka izotopových otisků shrnuje klíčové interpretace:

• Uhlík (C3 vs. C4 fotosyntéza): rozlišení botanického původu a detekce doslazování;
• Dusík: vliv hnojení a půdních procesů, rozlišení organické a konvenční produkce;
• Síra: lokalizace založená na proximite k pobřeží a lokálních podmínkách půdy;
• Kyslík a vodík: geografické odlišení na základě složení srážek.

Díky těmto diferenciacím lze jednoznačně potvrdit či vyvrátit deklarovaný původ, kvalitu i možné formy falšování potravin a nápojů.

Přínosy a praktické využití metody

• Ověření označení s chráněným zeměpisným původem (PDO, PGI, TSG);
• Podpora souladu s národními i mezinárodními legislativními normami;
• Posílení důvěry spotřebitelů a ochrana reputace značek;
• Prevence ekonomicky motivovaných podvodů (doslazování, ředění, špatné značení).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozvoj komponentově specifických metod v kombinaci s LC/MS pro detailní sledování jednotlivých látek;
• Zvyšování automatizace a propustnosti analýz díky pokročilým rozhraním;
• Vytváření databází izotopových otisků a aplikace strojového učení pro vyšší spolehlivost rozlišení;
• Rozšíření použití IRMS na širší spektrum potravinových a nápojových matrik.

Závěr

IRMS je robustní a univerzální technika, která díky své vysoké citlivosti a specifičnosti poskytuje spolehlivou informaci o původu a autenticity potravin a nápojů. V kombinaci s moderními analytickými periferiemi přispívá k transparentnosti celého dodavatelského řetězce a ochraně koncového spotřebitele.

Reference

• Thermo Fisher Scientific Inc. SmartNotes: Isotope Ratio Mass Spectrometry. SN30410-EN. 2017.