Fusione dei dati e analisi multivariata per l'analisi dell'autenticità degli alimenti

Nature Communications volume 14, numero articolo: 3309 (2023) Citare questo articolo

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Una fusione di dati di medio livello abbinata a un approccio di analisi multivariata viene applicata ai set di dati di spettrometria di massa a doppia piattaforma utilizzando la spettrometria di massa a ionizzazione evaporativa rapida e la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente per determinare la corretta classificazione dell'origine del salmone e dei metodi di produzione. Nello studio sono stati utilizzati salmoni (n = 522) provenienti da cinque diverse regioni e due metodi di produzione. Il metodo raggiunge una precisione di classificazione della convalida incrociata del 100% e tutti i campioni di prova (n = 17) hanno la loro origine determinata correttamente, cosa non possibile con i metodi a piattaforma singola. Sono stati trovati diciotto marcatori lipidici robusti e nove marcatori elementari, che forniscono una prova solida della provenienza del salmone. Pertanto, dimostriamo che la nostra fusione di dati di medio livello - strategia di analisi multivariata migliora notevolmente la capacità di identificare correttamente l'origine geografica e il metodo di produzione del salmone, e questo approccio innovativo può essere applicato a molte altre applicazioni di autenticità alimentare.

Il consumo mondiale di salmone è tre volte superiore rispetto al 19801. Quella che un tempo era considerata una prelibatezza è oggi una delle specie ittiche più popolari negli Stati Uniti (USA)2, in Europa (UE)3 e nei paesi asiatici4. Il salmone dell'Atlantico e del Pacifico sono le due principali fonti di salmone nel mondo. Quasi il 70% di tutta la produzione di salmone è d’allevamento e nel 2020 sono state prodotte oltre 2,6 milioni di tonnellate di salmone d’allevamento, rispetto a solo circa 550.000 tonnellate di salmone selvatico1. I prezzi del salmone possono essere volatili5 ma sono più che raddoppiati negli ultimi 10 anni e ora sono più alti di molti prodotti comparabili6. L’acquacoltura su larga scala viene utilizzata per produrre il salmone atlantico negli emisferi settentrionale e meridionale ed è diventato il pesce più comunemente allevato nel mondo occidentale7,8.

Le principali regioni di consumo di salmone sono l’UE, seguita da Stati Uniti, Brasile, Cina, Russia e Giappone9. Interrogando i consumatori cinesi, è emerso che la qualità e il valore erano i fattori più importanti nell’acquisto del salmone. Il 57% degli intervistati ritiene che il salmone selvatico dell'Alaska abbia un sapore migliore rispetto alla varietà allevata in fattoria, indicando che i consumatori cinesi erano più interessati all'acquisto di salmone selvatico pescato10. I consumatori giapponesi apprezzano il mercato del salmone più diversificato del mondo. Il prezzo del salmone in questo mercato è determinato dalla domanda e dall'offerta totale di tutte le specie ittiche11. Da un rapporto è emerso che in alcune regioni del Nord America i consumatori di prodotti ittici preferiscono il salmone selvatico rispetto a quello d’allevamento12. Tuttavia, potrebbero non ricevere il tipo e la qualità del salmone per il quale hanno pagato. Hu et al.13 utilizzando i metodi del codice a barre del DNA e del mini-codice a barre del DNA hanno rivelato un tasso di etichettatura errata del 25% nei prodotti ittici di Vancouver. Uno dei problemi principali è che il salmone può viaggiare da un peschereccio dell’Alaska a un impianto di lavorazione cinese e poi a un punto vendita al dettaglio a New York, mentre le informazioni sul pesce, come da dove proviene e se è stato catturato o allevato, possono perdersi o essere modificato in modo fraudolento mentre viaggia lungo la più complessa delle catene di approvvigionamento14.

Nella letteratura scientifica, le misure per identificare l’etichettatura errata dei pesci sono comuni nell’ambito della ricerca sull’autenticità15. Il codice a barre del DNA è stato utilizzato per identificare la sostituzione sul mercato del salmone atlantico con il salmone del Pacifico16. Più recentemente, Deconinck et al.17 hanno presentato un metodo Droplet Digital PCR per l'identificazione e la quantificazione della percentuale di salmone atlantico nei prodotti alimentari trasformati e misti, consentendo l'identificazione e la semi-quantificazione del tessuto specifico del salmone nei prodotti alimentari trasformati contenenti più specie . Negli ultimi anni, la spettrometria di massa (MS) è diventata uno strumento sempre più popolare nella ricerca sull’autenticità degli alimenti. Fiorino et al.18 hanno descritto un metodo di analisi diretta in tempo reale – spettrometria di massa ad alta risoluzione (DART-HRMS) per la discriminazione del salmone selvatico e d'allevamento. Sebbene studi precedenti abbiano riportato tecniche di analisi dell'autenticità del salmone, questi metodi sono soggetti a lunghe procedure di preparazione dei campioni e non sono riusciti a raggiungere un livello di precisione sufficiente in termini di tracciabilità geografica19. Sono stati sviluppati una spettroscopia nel vicino infrarosso e un metodo ICP-MS, combinati con approcci chemiometrici per determinare la discriminazione tra il salmone d'allevamento cileno e quello di origine norvegese20. Più recentemente Chang et al.21 hanno pubblicato un metodo LC-HRMS per discriminare l'origine del salmone atlantico dalla Norvegia e dal Cile. È necessario monitorare l’autenticità dell’origine geografica del salmone, ma la provenienza e il numero di campioni necessari per sviluppare e convalidare metodi non mirati devono essere attentamente considerati poiché ciò avrà un’enorme influenza sulla robustezza di qualsiasi procedura sviluppata.