В лаборатории инструментальных методов и органических реагентов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук совместно с Институтом общей физики им. А.М. Прохорова  РАН разрабатывается новый масс-спектрометрический метод прямого анализа органических и биологических образцов сложного состава по профилю летучих органических соединений.

Метод исследован для решения задачи классификации растительных масел. Изучены образцы оливкового, рапсового, подсолнечного и льняного масел. Стандартная методология масс-спектрометрического анализа растительных масел базируется на выделении группы соединений — индикаторов качества (жирных кислот, стеринов, фосфоглицеридов и др.) и их последующем разделении методами газовой или жидкостной хроматографии. Разработанный способ позволяет проводить высокоскоростной анализ растительных масел без предварительной пробоподготовки.

Результаты исследования были опубликованы в Journal of Analytical Chemistry.

Схема анализа приведена на рисунке. Образец масла помещают в пробирку, выделяемые пробой летучие органические вещества поступают в зону ионизации, ионизируются и детектируются масс-спектрометром. Для ионизации используется разработанный авторами метод, основанный на использовании лазерно-индуцированной плазмы (метод APLPI — Atmospheric Pressure Laser Plasma Ionization).

Масс-спектры, зарегистрированные при анализе образцов масел, содержат нескольких сотен пиков различной интенсивности. Для их обработки использовали методы машинного обучения. При этом решались две различные задачи. Первая из них — это классификация масла по типу. Показано, что безошибочную классификацию обеспечивает применение метода иерархической кластеризации в сочетании с предварительным отбором признаков методом дисперсионного анализа (ANOVA — ANalysis Of VArianc) и сокращением размерности данных методом cтохастического вложения соседей с t-распределением (t-SNE).

Вторая задача заключалась в характеризации бинарных смесей масел с нечёткой принадлежностью к классу. Решение данной задачи важно в практическом плане, например для выявления фальсифицированной продукции. Часто мишенью для фальсификации становится оливковое масло, в которое добавляют растительные масла с низкой коммерческой ценностью. В работе исследованы смеси оливкового и рапсового масел с различным содержанием компонентов. Продемонстрировано, что применение метода множественной линейной регрессии позволяет количественно определять доли масел. Полученные результаты показали хорошие прогностические возможности модели и, следовательно, эффективность применения метода APLPI в сочетании с методом линейной регрессии для определения фальсификации оливкового масла.

«Разработанный способ позволяет проводить быстрый неразрушающий анализ растительных масел без пробоподготовки и может быть востребован для контроля качества», — прокомментировала младший научный сотрудник лаборатории инструментальных методов и органических реагентов ГЕОХИ РАН Светлана Тимакова.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.