Chemometric methods for botanical classification of Chinese honey based on the volatile compound profile

Chemometrické metody pro botanickou klasifikaci čínských medů na základě profilu těkavých látek

Význam tématu

Med je vysoce ceněný potravinářský produkt a znalost jeho botanického původu je klíčová pro ověření kvality, autenticity a stanovení tržní ceny. Analytické metody založené na těkavých profilech nabízejí rychlý a nedestruktivní přístup k odhalení rozdílů mezi různými druhy medu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit postup pro diskriminaci medů čtyř botanických původů (akácie, lípy, vitexu a řepky) pomocí nontargeted těkavých profilů získaných SPME-GC/MS a následné vyhodnocení dat chemometrickými metodami.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: 87 autentických vzorků medu (19 akácie, 22 lípy, 22 vitexu, 24 řepky), uchovávané při 4 °C.
• SPME: vláknová hlava DVB/CAR/PDMS, expozice 30 min při 80 °C, termální desorpce při 250 °C.
• GC/MS: Agilent 7890A GC, kolona HP-5MS (30 m×0,25 mm×0,25 μm), program pece od 50 °C do 250 °C, Agilent 5975C MS, režim Full scan (40–600 m/z).
• Zpracování dat: Agilent MassHunter, Mass Profiler Professional (MPP) – filtrace signálů, zarovnání, dekonvoluce.
• Chemometrie: PCA, ANOVA, PLS-DA, Naïve Bayes, BP-ANN pro klasifikaci a predikci.

Hlavní výsledky a diskuse

Filtrováním dat bylo z původních 2734 entit vybráno 70 klíčových proměnných. PCA ukázala, že první dvě hlavní komponenty vysvětlují přes 60 % variability a oddělují lipový med od ostatních. Modely PLS-DA, NB a BP-ANN dosáhly 100 % úspěšnosti rozpoznání i predikce v rámci cross-validace. Testovací sada 20 nezávislých vzorků byla klasifikována rovněž se 100 % přesností; NB a BP-ANN navíc vykázaly vysoké hodnoty spolehlivosti (confidence > 0,98). PLS-DA se ukázala být mírně méně stabilní u vzorků vitexu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a přesná autentizace botanického původu medu.
• Možnost rozšíření do rutinní kontroly kvality v potravinářských laboratořích.
• Objev markerů specifických pro jednotlivé druhy medu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření přístupu na geografickou indikaci medu, integrace s dalšími analytickými daty (např. izotopové analýzy), použití pokročilých strojových učících se metod či miniaturizovaných zařízení pro in-field monitoring.

Závěr

Kombinace SPME-GC/MS a chemometrických algoritmů představuje spolehlivou a univerzální metodu pro klasifikaci medu podle botanického původu s možností identifikace specifických těkavých markerů.

Reference

1. Cuevas-Glory LF, et al. A review of volatile analytical methods for determining the botanical origin of honey. Food Chem. 2007;103:1032–1043.
2. Chen H, Jin L, Fan C. Non-targeted volatile profiles for the classification of the botanical origin of Chinese honey by solid-phase microextraction and gas chromatography–mass spectrometry combined with chemometrics. J Sep Sci. 2017;40:4377–4384.
3. Chudzińska M, Baralkiewicz D. Estimation of honey authenticity by multielements characteristics using inductively coupled plasma-mass spectrometry combined with chemometrics. Food Chem Toxicol. 2010;48:284–290.
4. Wang M, et al. An integrated approach utilising chemometrics and GC/MS for classification of chamomile flowers, essential oils and commercial products. Food Chem. 2014;152:391–398.
5. Lušić D, et al. Volatile Profile of Croatian Lime Tree (Tilia sp.), Fir Honeydew (Abies alba) and Sage (Salvia officinalis) Honey. Food Technol Biotechnol. 2007;45:156–165.
6. Blank I, Fischer KH, Grosch W. Intensive neutral odorants of linden honey Differences from honeys of other botanical origin. Z Lebensm Unters Forsch. 1989;189:426–433.
7. Piasenzotto L, Gracco L, Conte L. Solid phase microextraction (SPME) applied to honey quality control. J Sci Food Agric. 2003;83:1037–1044.
8. Špánik I, et al. Characterisation of VOC composition of Slovak monofloral honeys by GC×GC-TOF-MS. Chem Papers. 2013;67:127–134.