Nieuwe methode detecteert vervalsing van olijfolie en vermindert de impact op het milieu

Samenvatting

Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld met behulp van side-front face fluorescentiespectroscopie om vervalsing van olijfolie op te sporen, wat het energieverbruik en de milieu-impact vermindert. Deze methode, beschreven in het tijdschrift Food Chemistry, biedt een snellere analyse, maakt anti-vervalsing beoordelingen toegankelijker en kan fraude vanaf vijf procent detecteren. De techniek zou een standaardinstrument kunnen worden voor het monitoren van de kwaliteit en herkomst van olijfolie, in afwachting van evaluatie en goedkeuring door de regelgeving.

Onderzoekers van Marokkaanse en Franse universiteiten hebben een nieuwe methode ontwikkeld om olijfolie vervalsing, wat het energieverbruik en de impact op het milieu aanzienlijk zou kunnen verminderen.

Volgens de auteurs van de onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Food Chemistry, verkort de nieuwe tool ook de tijd die nodig is voor de analyse van olijfolie, waardoor in situ anti-vervalsingsbeoordelingen breder toegankelijk maken.

"Extra vergine olijfolie vervalsing, hetzij door vermenging met olijfolie van lagere kwaliteit zoals ​'"Het gebruik van extra vierge olie of met andere plantaardige oliën is een vorm van misleiding van de consument en heeft een negatieve invloed op de reputatie van de producenten", vertelde Hicham Zaroual. Olive Oil Times.

Zaroual, medeauteur van de studie, is wetenschapper in het team Milieutechnologie, Biotechnologie en Bioresource Valorisatie aan de Abdelmalek Essaadi Universiteit in Tetouan, Marokko.

Volgens de auteurs is er sprake van fraude met verschillende soorten olijfolie is moeilijker te detecteren dan mengsels van andere plantaardige oliën.

""Dit soort fraude vermindert de voedingswaarde en sensorische voordelen van olijfolie en misleidt consumenten, vooral vanwege de strenge wetten die een duidelijke classificatie vereisen onder certificeringen zoals BOB of BGA", aldus Zaroual.

BOB (Beschermde Oorsprongsbenaming) en BGA (Beschermde Geografische Aanduiding) zijn kwaliteitscertificeringen van de Europese Unie die de authenticiteit van een product wat betreft inhoud en oorsprong garanderen.

""In zo'n context is het cruciaal om zelfs minimale vervalsing op te sporen om de productkwaliteit en het vertrouwen van de consument te behouden", aldus Zaroual.

Uit het onderzoek is gebleken dat met zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie een classificatienauwkeurigheid van maar liefst 100 procent wordt bereikt als deze wordt gecombineerd met geavanceerde statistische analyses, zoals partial least squares discriminant analysis.

Partiële kleinste-kwadraten-discriminantanalyse is een gesuperviseerde methode waarbij wiskundige en statistische technieken op chemische gegevens (chemometrie) worden toegepast om monsters te classificeren op basis van hun spectrale profielen.

Wanneer een methode onder supervisie staat, betekent dit dat het model wordt getraind met behulp van gelabelde gegevens.

In dit geval wisten de onderzoekers al welke monsters olijfolie extra vierge olijfolie waren en welke vervalst waren, en in welke hoeveelheid.

Het model leert patronen te herkennen die bij elke categorie horen en gebruikt die kennis vervolgens om nieuwe, onbekende monsters te classificeren.

Volgens de onderzoekers is de nieuwe methode sneller, eenvoudiger en kosteneffectiever dan traditionele technieken zoals vloeistofchromatografie (HPLC) en gaschromatografie-massaspectrometrie.

Hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC) wordt gebruikt om verbindingen in vloeibare monsters te scheiden en te kwantificeren. Het monster wordt door een hogedrukkolom met stilstaand materiaal geperst, waar de verbindingen worden gescheiden op basis van hun chemische interacties.

Hoewel nauwkeurige, hoogwaardige vloeistofchromatografie als lastig wordt beschouwd vanwege de noodzaak van dure oplosmiddelen, tijdrovende voorbereiding en gespecialiseerde apparatuur en training.

Gaschromatografie-massaspectrometrie combineert gaschromatografie voor het scheiden van vluchtige verbindingen met massaspectrometrie om ze te identificeren aan de hand van hun moleculaire fragmenten.

Hoewel het zeer nauwkeurig is, is het technisch complex, kostbaar en beperkt tot vluchtige stoffen of monsters die afkomstig zijn van chemische veranderingen. Het vereist bovendien uitgebreide voorbereiding en bekwaam personeel.

"“De nieuwe techniek heeft minimale middelen nodig en kan snel veel monsters verwerken”, aldus Zaroual. ​"Bovendien kan het in real-time worden toegepast, in situ, om fraude te detecteren zonder dat daarvoor zeer geavanceerde laboratoria nodig zijn, wat het een innovatieve stap maakt in kwaliteitscontrole.” 

Volgens de onderzoekers onderscheidt de zij-voorzijde-gezichtsfluorescentiespectroscopie zich ook van andere spectroscopische technieken die al voor de analyse van olijfolie worden gebruikt.

""Fluorescentiespectroscopie van de zijkant en de voorkant valt op door de unieke methode om de chemische samenstelling van olijfolie te detecteren via de emissie van fluorescerend licht bij blootstelling aan specifieke straling", aldus Zaroual.

""Daardoor is het zeer gevoelig voor kleine chemische veranderingen die worden veroorzaakt door vervalsing of opslagomstandigheden", voegde hij toe.

Zaroual legde uit dat andere technieken, zoals mid-infrarood en nabij-infrarood spectroscopie, zich richten op het meten van de lichtabsorptie van moleculaire trillingen. Hierdoor zijn ze beter geschikt voor het analyseren van specifieke componenten dan voor het nauwkeurig identificeren van vervalsing.

""Ramantechnieken zijn ook afhankelijk van moleculaire trillingen, maar kunnen worden beïnvloed door storende fluorescerende signalen, waardoor hun efficiëntie wordt beperkt", aldus Zaroual. ​""Met zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie kunnen oliën worden onderscheiden op basis van hun fluorescerende emissie bij specifieke golflengten, zoals 430 nanometer", voegde hij toe.

Vierhonderddertig nanometer is een belangrijke analytische golflengte waarbij de chemische verschillen tussen oliën zichtbaar worden in het fluorescentiesignaal, wat nauwkeurige classificatie en kwantificering via chemometrische analyse mogelijk maakt.

De onderzoekers ontdekten dat fluorescentie-emissies op 430 nanometer vooral effectief waren bij het onderscheiden tussen extra vierge olijfolie en monsters die vervuild waren met oliën van lagere kwaliteit, zoals vierge, geraffineerde olijfolie of olie uit perskoeken van olijven.

Bij deze golflengte vertoonden de fluorescentiesignalen, geproduceerd door natuurlijk voorkomende verbindingen zoals chlorofylen of oxidatiemarkers, duidelijke en consistente verschillen, afhankelijk van het type en percentage van de vervalsing.

Deze unieke emissiepatronen werden geanalyseerd met behulp van chemometrische modellen, zoals partial least squares discriminant analysis, waarmee een classificatienauwkeurigheid van 100 procent werd bereikt.

Volgens de auteurs is de nieuwe methode op basis van zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie eenvoudiger in gebruik en vergt deze slechts enkele minuten per analyse, aanzienlijk minder tijd dan de uren die nodig zijn voor hogeprestatievloeistofchromatografie of gaschromatografie-massaspectrometrie.

""De analyse met zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie duurt slechts enkele minuten per monster, met drie scans per monster, waardoor het ideaal is voor het snel verwerken van grote aantallen monsters", aldus Zaroual. 

""Het minimaliseert bovendien het gebruik van chemicaliën en oplosmiddelen, waardoor zowel de kosten als de impact op het milieu worden verlaagd", voegde hij toe.

De onderzoekers constateerden bovendien dat het bedienen van de apparatuur aanzienlijk minder energie kost dan traditionele methoden.

""Bovendien zijn er geen zeer technische vaardigheden of geavanceerde laboratoria nodig, waardoor het toegankelijk is voor kwaliteitscontrolelaboratoria in kleine olijfmolens", voegde hij toe. ​"Voor zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie is slechts een basisopleiding nodig om het apparaat te bedienen en de resultaten te interpreteren, waardoor de afhankelijkheid van zeer gespecialiseerd personeel wordt verminderd.”

Dankzij de hoge gevoeligheid kunnen ook zeer lage niveaus van vervalsing worden gedetecteerd.

""Het onderzoek toonde aan dat fluorescentiespectroscopie van de zijkant en de voorkant vervalsing van slechts vijf procent toegevoegde olie kan detecteren wanneer deze wordt gemengd met extra vierge olijfolie, wat de gevoeligheid van de techniek aantoont", aldus Zaroual.

""Daardoor is het geschikt voor het detecteren van zelfs kleinschalige fraudegevallen die met traditionele methoden moeilijk te identificeren zijn", voegde hij toe.

Volgens de onderzoekers kan deze methode het beste worden toegepast tijdens de productie, omdat fraude dan al in een vroeg stadium kan worden opgespoord, nog voordat het product in de toeleveringsketen terechtkomt.

""Het kan ook worden gebruikt tijdens het verpakken om de kwaliteit te bewaken en de integriteit van het product te garanderen", aldus Zaroual. ​"Indien nodig kan het worden toegepast tijdens de distributie of detailhandel om naleving van de regelgeving te garanderen en de eindconsument te beschermen tegen fraude.” 

Uitdagingen bij het verkrijgen van optimale resultaten met zij-voorzijdefluorescentiespectroscopie zijn onder meer de invloed van externe factoren, zoals opslag of blootstelling aan licht en hitte, die de fluorescentie-emissie kunnen beïnvloeden en de analytische resultaten kunnen verstoren.

""Bovendien kan het lastig zijn om mengsels van olijfolie met chemische profielen die dicht bij die van extra vierge olijfolie liggen, te onderscheiden. Hiervoor zijn nauwkeurigere referentiemodellen en de integratie van geavanceerde statistische hulpmiddelen nodig", aldus Zaroual.

"Chemische interferentie van polyfenolen en vluchtige verbindingen, die de fluorescentiesignatuur veranderen, vormen een andere potentiële uitdaging", voegde hij toe.

Volgens de auteurs zou side-front face fluorescentiespectroscopie een standaardinstrument kunnen worden voor het monitoren van olijfolie, zodra het is geëvalueerd en goedgekeurd door regelgevende kaders.

""Met de ontwikkeling van gestandaardiseerde protocollen en officiële erkenning door organisaties zoals de Internationale Olijvenraad, zou het gebruikt kunnen worden om naleving van oorsprongs- en kwaliteitscertificeringen zoals BOB en BGA te garanderen", aldus Zaroual. ​"Dat was een van de doelen bij het ontwikkelen van deze techniek.” 

Volgens de onderzoekers zal toekomstig werk zich richten op het bestrijken van een breder scala aan plantaardige oliën en het verfijnen van voorspellende modellen voor nauwkeurigere fraudedetectie.

""De inspanningen zullen zich richten op de ontwikkeling van compacte, goedkope apparaten voor gebruik in het veld door producenten en distributeurs", aldus Zaroual. ​"Het team is ook van plan om de studie van fluorescentie in relatie tot geografische en variëteitsoorsprong te verdiepen, om een ​​methode te ontwikkelen die gebaseerd is op geografische vingerafdrukken.”

"Andere doelen zijn onder meer het verbeteren van de gevoeligheid om vervalsingsniveaus onder de 0.5 procent te detecteren en het integreren kunstmatige intelligentie “We hebben systemen nodig om realtimegegevens te analyseren”, concludeerde Zaroual.