Black Pepper Origin Differentiation Using Large ICP-MS Datasets and Chemometric Tools

Význam tématu

Ověření geografického původu černého pepře je klíčové pro zajištění kvality, transparentní zásobovací řetězce a prevenci ekonomicky motivované adulterace. Přísné požadavky evropských nařízení a iniciativy EUDR zdůrazňují význam sledovatelnosti surovin pro ochranu spotřebitelů i producentů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo aplikovat elementální profilování pomocí ICP MS a chemometrické softwarové nástroje pro rozlišení původu pepře z pěti hlavních zemí produkce (Brazílie, Kambodža, Indie, Indonésie a Vietnam). Celkem bylo analyzováno 150 vzorků a z každého byla zjištěna koncentrace 38 prvků.

Použitá metodika a instrumentace

• ICP MS Agilent 7850 s oktopolovým reaction system ORS4 pro potlačení polyatomických interferencí
• Analýza ve dvou režimech – heliový režim He KED pro většinu prvků a bezplynový režim pro bor
• Nebulizér Agilent MicroMist s peristaltickým čerpadlem a autosampler SPS 4
• Řízení přístroje softwarem MassHunter 5.1 a zpracování dat v Mass Profiler Professional verze 15.1
• Příprava vzorků: mikrovlnná digesce v systému Mars 6 s HNO3 a H2O2, následné ředění 0,5 % HCl

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla limitů detekce od sub-ppb až po jednotky ppb a reprodukovatelných recoveries 81–119 %. PCA identifikovala odlišná seskupení brazilských, indických a indonéských vzorků, zatímco kambodžské a vietnamské se částečně překrývaly vzhledem k podobným půdně-klimatickým podmínkám. Klasifikační modely Linear Discriminant Analysis a Random Forest na testovací sadě vykázaly přesnost 99,2 % respektive 100 %.

Přínosy a praktické využití metody

Díky rychlému multielementálnímu profilování a robustnímu chemometrickému vyhodnocení lze metodu využít pro kontrolu autenticity, boj s paděláním, splnění požadavků certifikačních schémat a zvýšení důvěry v dodavatelské řetězce potravinářských komodit.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit na další potravinářské materiály či koření, kombinovat s metabolomickými přístupy nebo izotopovým značením a využít pokročilé algoritmy strojového učení pro širší a automatizované monitorování původu surovin.

Závěr

Studie potvrdila vysokou účinnost kombinace ICP MS a chemometrie pro autentizaci geografického původu černého pepře. Vysoká přesnost a reprodukovatelnost podporují implementaci této metody do rutinní kontroly kvality a ochrany značky.

Reference

• Nair KPP et al Agronomy and economy of black pepper and cardamom Elsevier 2011
• Ahmad R et al Biomedical Chromatography 2019 34 e4772
• Jarvis I Jarvis KE Chemical Geology 1992 95 1-2 1–33
• Agilent 7850 ICP MS publikační materiál 5994-2302EN
• Chilaka CA et al Food Chemistry 2025 492 145420
• Costa TDO et al Food Chemistry 2024 442 138268