Analyse XRF à la recherche d'un profil élémentaire d'empreintes digitales dans le sud

Jun 25, 2023

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 13739 (2023) Citer cet article

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La mise en œuvre de techniques analytiques capables de certifier la qualité et l'origine des aliments de manière rapide et non destructive devient un besoin généralisé dans le secteur agroalimentaire. Parmi les techniques physiques non destructives, la spectrométrie de fluorescence X (XRF) est souvent utilisée pour analyser la composition élémentaire d'échantillons biologiques. Dans cette étude, des profils élémentaires de fluorescence X (XRF) ont été mesurés sur des échantillons de tomates appartenant à différentes zones géographiques de Sicile (Italie). Le but de cette enquête visait à établir un protocole de mesure et d'analyse in situ capable de fournir une évaluation de la qualité et une traçabilité des produits agroalimentaires IGP, en soutenant spécifiquement la sécurité sanitaire et l'auto-qualification de la signature biochimique. En détail, l'échantillonnage a été réalisé dans l'une des zones les plus productives de tomates du sud-est de la Sicile (district de Pachino), caractérisée par une quantité relativement plus élevée de carbone organique et de capacité d'échange cationique, et comparée à des échantillons provenant d'autres zones de culture de Sicile, en baisse. dans la province de Raguse et dans la région de l'Etna. Les données expérimentales ont été analysées dans le cadre d'une analyse multivariée en utilisant une analyse en composantes principales et validées ensuite par une analyse discriminante. Les résultats montrent la présence de signatures élémentaires spécifiques associées à plusieurs éléments caractérisants. Cette méthodologie établit la possibilité de démêler un modèle d'empreinte digitale clair associé à l'origine géographique d'un produit agroalimentaire.

Les caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques des aliments, ainsi que leur origine et leurs conditions hygiéniques et sanitaires, sont des exigences fondamentales pour l'évaluation de la qualité et de la sécurité, avec un impact direct sur une alimentation saine et le bien-être social.

L'identité et l'origine d'un produit provenant d'une zone géographique particulière et précieuse sont reconnues par la Communauté européenne avec les labels « Indication Géographique Protégée » (IGP) et « Appellation d'Origine Protégée » (AOP). Ces labels visent à sauvegarder les noms de produits spécifiques pour promouvoir leurs caractéristiques uniques liées à leur origine géographique.

Il est déjà connu dans la littérature que la présence dans les légumes de divers composés bioactifs tels que des flavonoïdes, des tanins et d'autres constituants polyphénoliques1,2 ainsi que de composés aromatiques, qui sont principalement responsables des propriétés organoleptiques des aliments, identifie souvent l'authenticité du produit et la santé. Celles-ci sont strictement liées aux spécificités du territoire d’origine. Ainsi, vérifier l’origine des aliments en déterminant les éléments caractérisants devient extrêmement important pour la traçabilité et pour lutter contre la fraude alimentaire tout au long de la chaîne de production, de transformation et de commercialisation. Dans ce contexte, l’authentification des aliments est particulièrement nécessaire pour les produits de marque, comme ceux labellisés AOP et IGP, qui sont plus sujets à la fraude que les autres produits, en raison de leur valeur économique plus élevée.

Les éléments caractérisants et les oligo-éléments présents dans les échantillons biologiques et environnementaux sont généralement identifiés à l'aide de méthodes traditionnelles, telles que les techniques de spectrométrie atomique, notamment l'ICP-OES (spectrométrie d'émission optique à plasma couplé par induction) et l'ICP-MS (spectrométrie de masse à plasma couplé par induction)3. Malgré l'utilisation généralisée des instruments analytiques classiques, des techniques non destructives ont été récemment introduites, avec le double avantage d'accélérer l'analyse et d'éviter d'endommager la matrice biologique analysée. De plus, ils nécessitent une quantité minimale d’échantillons et peuvent être utilisés pour des mesures en ligne à différentes étapes du processus industriel. Parmi celles-ci, la spectrométrie de fluorescence X (XRF) est souvent utilisée. Il permet d'identifier et de quantifier les éléments d'un échantillon homogène ou non (solide ou liquide) en mesurant les rayons X fluorescents émis lors de la désexcitation de la coquille atomique, suite à une irradiation aux rayons X primaires (voir 4 et référence dans celui-ci). La spectrométrie XRF a l'avantage d'être une technique relativement peu coûteuse, facile à mettre en œuvre (même sur le terrain) et très rapide, car elle permet de déterminer la présence et les concentrations de nombreux éléments chimiques en quelques minutes, avec une grande exactitude et précision. Cependant, cette technique présente une grande difficulté pour déterminer des éléments chimiques ayant un poids atomique inférieur à celui de Na (Z \(\leqslant\) 11). En effet, le faisceau de rayons X incident est principalement diffusé et mal absorbé par des échantillons organiques particulièrement riches en éléments légers, tels que C, H, O et N. Dans ce cas, une connaissance plus approfondie de la composition chimique d'un L'échantillon pourrait être obtenu en travaillant dans d'autres régions spectrales et en utilisant des techniques spectrométriques basées sur la diffusion, telles que celles de Rayleigh, Compton et Raman.5,6.