L'imagerie par spectrométrie de masse (imagerie MS) fournit des informations très précises sur la distribution spatiale des substances dans de nombreux domaines. Des chercheurs de l'Université de Bayreuth présentent désormais de nouvelles applications exemplaires en analyse alimentaire dans la revue Food Chemistry . Pour la première fois, ils ont réussi à rendre visible un additif dans les produits laitiers et une contamination liée à la production dans les produits de boulangerie. Des ingrédients spéciaux qui influencent la qualité des aliments peuvent être détectés dans les fruits, les légumes et les produits à base de viande. L'étude, qui a été menée en coopération avec l'Autorité bavaroise de la santé et de la sécurité alimentaire (LGL), montre le grand potentiel de cette méthode, notamment en termes de protection des consommateurs.

Natamycine dans le fromage

Pour protéger les meules de fromage ou les saucisses fumées des infestations de moisissures, les surfaces sont souvent traitées avec le fongicide natamycine. Un règlement de l'UE fixe une limite d'un milligramme par décimètre carré pour cela et stipule également que la natamycine ne doit pas pénétrer plus profondément que cinq millimètres dans une meule de fromage traitée. Cependant, cette profondeur de pénétration ne peut pas être décrite en détail à l'aide des méthodes d'analyse des aliments couramment utilisées à ce jour, mais l'équipe de recherche de Bayreuth dirigée par le professeur Andreas Römpp a pu utiliser l'imagerie MS pour montrer pour la première fois où et dans quoi quantités le fongicide se produit dans différents types de Gouda.

La pénétration des molécules de natamycine peut être suivie de la croûte à l'intérieur de la meule. Les scientifiques ont collaboré avec l'Autorité bavaroise de la santé et de la sécurité alimentaire (LGL) dans ces enquêtes. Sur la base des résultats obtenus, ils ont développé des standards méthodologiques pour l'identification de la natamycine dans le fromage. "En s'appuyant sur cette approche d'imagerie MS nouvellement développée, il pourrait être possible de réduire l'exposition des consommateurs aux conservateurs à l'avenir", déclare le professeur Römpp, qui est titulaire de la chaire des sciences bioanalytiques et de l'analyse alimentaire à l'université de Bayreuth.

Acrylamide dans le pain d'épice

Un règlement de l'UE fixe également des limites pour la présence d'acrylamide dans les aliments. C'est une substance anticancéreuse qui se forme à partir de sucre et d'asparagine, un acide aminé, à faible humidité et à des températures supérieures à 120 degrés Celsius. Une méthode développée à Bayreuth, en Allemagne, basée sur l'imagerie MS, visualise la distribution de l'acrylamide dans le pain d'épice allemand traditionnel. « Pour ce faire, nous avons dû refroidir les échantillons de pain d'épice à moins de moins 60 degrés Celsius, puis utiliser une microscie électrique pour produire des tranches de pain d'épice de deux millimètres d'épaisseur. C'était la seule façon de détecter de très petites quantités d'acrylamide », rapporte Prof. Römpp.

Études de saucisses de veau

La nouvelle étude montre également que l'imagerie MS convient également aux analyses de produits carnés transformés. Dans les saucisses de veau, les composants hydrosolubles et liposolubles deviennent visibles, de sorte que les régions à faible teneur en matières grasses et à haute teneur en matières grasses peuvent être clairement distinguées. De même, il devient visible là où se trouvent des substances d'origine végétale provenant d'herbes mélangées. "Cependant, l'imagerie MS permet non seulement de localiser les ingrédients dans les produits à base de viande, mais aide également, par exemple, dans les enquêtes sur la" viande collante "ou les soi-disant additifs d'hydrolysat, qui sont censés simuler une qualité supérieure lorsqu'ils ne sont pas déclarés sur Il pourrait donc être utile pour détecter la tromperie des consommateurs dans les produits à base de viande et mieux protéger les consommateurs à cet égard également », déclare le professeur Römpp.

Kiwis et carottes

Le potentiel d'application dans le domaine des fruits et légumes est démontré par des études sur les kiwis et les carottes. Le "mini kiwi" (Actinidia arguta) est non seulement sucré, mais contient également de nombreux ingrédients bioactifs favorables à la santé. A partir de tranches d'échantillons de seulement quelques centièmes de millimètre d'épaisseur et refroidies à une température de moins 40 degrés, les bioanalystes de Bayreuth ont visualisé la répartition de plusieurs substances dans la peau et la chair :des molécules de sucre (disaccharides), un polyphénol antioxydant et une graisse (lipide) caractéristique des kiwis. Dans les carottes, à leur tour, des molécules de bêta-carotène, un précurseur de la vitamine A, ont été détectées. De plus, il a également été possible d'identifier la distribution spatiale et les structures moléculaires typiques de différents colorants (anthocyanes) qui donnent aux carottes une coloration orange, jaune ou violette.

Une méthode analytique sans colorants

"Notre étude montre clairement que l'imagerie MS est un complément précieux aux méthodes d'analyse alimentaire déjà établies :elle offre de nouvelles informations sur la distribution spatiale et les proportions relatives des ingrédients. Elle présente le grand avantage que les molécules des ingrédients n'ont pas à être étiquetés avec des colorants ou d'autres méthodes d'étiquetage. À l'Université de Bayreuth, au sein de la nouvelle Faculté VII des sciences de la vie :alimentation, nutrition et santé, nous continuerons à travailler à l'avenir pour affiner les capacités analytiques de la spectrométrie de masse par imagerie, en la combinant with other food analysis tools, and applying it to ingredients not previously studied. In this way, we at the University of Bayreuth can make important contributions to consumer protection," says Prof. Römpp.

On imaging mass spectrometry (MS)

MS differs from other analytical methods such as UV, fluorescence, infrared or nuclear magnetic resonance spectroscopy in that it is not dependent on particular properties of the molecules and atoms—i.e. neither on light absorption or fluorescence nor on nuclear spin, the angular momentum of an atomic nucleus around its center of gravity. If two molecules or atoms differ in mass, this difference can be made visible by mass spectrometry. In this respect, a mass spectrometer is similar to a scale for atoms and molecules—the only difference being that it is several million times more accurate and sensitive than any kitchen scale.

Before any mass spectrometric analysis, it is necessary to ionize the molecules of the substances to be identified, so that charged particles are created. This is because only charged particles can be deflected and accelerated by the magnetic and electric fields used in the mass spectrometer. One ionization method that is also used at the Chair of Bioanalytics and Food Analysis at the University of Bayreuth is the matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI). Here, a matrix substance is placed on the sample and then irradiated with a laser. Imaging mass spectrometry (MS imaging) combines information about molecules obtained from MS with spatial information:by scanning a sample surface and irradiating a different spot on the sample each time, pixel by pixel, a mass spectrum can be recorded for each point that the laser has hit. + Explorer plus loin

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