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Outils de prédiction et de spectroscopie in silico pour la sécurité alimentaire

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Outils de prédiction et de spectroscopie in silico pour la sécurité alimentaire

matériaux en contact avec les aliments (FCM) sont difficiles à identifier en raison de matrices complexes et de normes commerciales contraignantes. L’utilisation d’outils basés sur des algorithmes d’apprentissage automatique peut aider à identifier ces matériaux.

Stady : Détermination des migrations non volatiles à partir de matériaux en contact avec les aliments à l’aide de la mobilité ionique – spectrométrie de masse à haute résolution et outils de prédiction in silico.. Crédit d’image : Alexander Raths / Shutterstock.com

Des recherches récentes publiées dans Journal de l’agriculture et de la chimie alimentaire Démontre l’utilisation de modèles de collision en coupe transversale (CSS) au silicium et de techniques de temps de rétention (RT) pour détecter les migrations inertes à partir de matériaux en contact avec les aliments à l’aide de la chromatographie liquide-spectrométrie de masse ionique. L’étude de la migration chimique des cuillères en polyamide (PA) permet de déterminer la pertinence de cette approche.

Effets indésirables des produits chimiques en contact avec les aliments (FCC)

Lors de la transformation, du transport, de la conservation et de la livraison, les aliments et les boissons peuvent entrer en contact avec divers matériaux.

Les produits chimiques contenus dans les matériaux en contact avec les aliments peuvent se transférer dans les aliments et causer des problèmes de santé aux consommateurs.

Dans certains cas, les matériaux en contact avec les aliments peuvent également inclure des produits chimiques indésirables (FCC) tels que les produits de décomposition des additifs, le polymère lui-même, les solvants industriels ou les sous-produits de réactions chimiques.

Le papier, le bois, la verrerie, le métal, le plastique et les biomatériaux sont tous des FCM.

Les polymères plastiques entrent souvent en contact avec les aliments. Les additifs sont utilisés dans la fabrication des plastiques pour améliorer les performances du produit final. Les plastifiants, les inhibiteurs, les liants et les lubrifiants sont parmi les additifs les plus couramment utilisés. Ces additifs peuvent passer dans les aliments car ils ne sont pas chimiquement liés aux polymères.

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Il a été rapporté que la contamination des aliments causée par les produits chimiques des FCM peut être 100 fois supérieure à celle des pesticides synthétiques et des polluants industriels.

Défis associés à l’identification du craquage catalytique fluide

La détection précise des FCC à partir des FCM est difficile en raison de la complexité de la matrice plastique, du contenu inconnu et des paramètres restreints. La composition élémentaire des matériaux détectés peut être estimée à partir des ions élémentaires et de la diffusion isotopique à l’aide de la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS), y compris le temps de vol (TOF).

Les molécules avec la formule chimique spécifiée dans ChemSpider ou PubChem révèlent plusieurs structures potentielles. Des analystes ayant des connaissances en interprétation du spectre MS sont nécessaires pour éliminer les entrées déraisonnables et réduire les faux positifs.

La possibilité de la spectrométrie de masse du mouvement des ions pour la détection du craquage catalytique fluide

Ces dernières années, la spectroscopie de mobilité ionique a été largement utilisée pour le criblage contrôlé et non contrôlé d’échantillons complexes.

La section efficace de collision dérivée de la spectrométrie de masse à mouvement ionique est une propriété stable associée à la taille, à la morphologie et au potentiel des particules.

Les mesures transversales d’impact combinent le temps de rétention (RT), la masse exacte, le motif atomique et le fractionnement des ions pour l’identification chimique.

Limitation de la spectrométrie de masse à mobilité ionique basée sur la section efficace de collision

Une limitation dans la détection des FCC provenant des FCM est que de nombreux composés suspects ne sont pas disponibles dans le commerce. Ainsi, il n’est pas possible de vérifier une détermination précise et spécifique en faisant correspondre les valeurs de section efficace de collision de l’inconnu avec les valeurs des valeurs standard.

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Développement de modèles de prédiction de collisions accidentelles à l’aide d’approches d’apprentissage automatique

Pour améliorer la détection FCC par spectrométrie de masse du mouvement des ions, les chercheurs ont développé des modèles de prédiction de collision basés sur l’apprentissage automatique. Basé sur la chromatographie liquide, la spectrométrie de masse à mobilité ionique et les outils de prédiction de la section transversale de collision (CCS), Sung et d’autres. Suggérer une méthode pour détecter les produits chimiques non volatils dans les FCM.

La base de données sur les produits chimiques en contact avec les aliments (FCCdb) et la base de données sur les produits chimiques associés aux emballages en plastique (CPPdb) sont deux bases de données contenant des informations sur les FCM. Les modèles attendus conçus par les chercheurs ont été utilisés pour prédire les valeurs RT et CCS des produits chimiques dans CPPdb et FCCdb. La méthode d’interprétation structurelle incluait les deux bases de données comme bibliothèques de vérification.

En analysant la migration des produits chimiques à partir des cuillères PA, l’efficacité de ces deux bases de données dans la détection des FCC a été évaluée.

Après avoir utilisé les filtres de prédiction RT et CCS, le nombre de composés apparentés a diminué d’environ 75 % et 29 %, respectivement. Les cuillères en PA contenaient 95 produits chimiques différents, vérifiés à l’aide de 54 étalons de référence.

Selon les chercheurs, la détection de produits chimiques dans les FCM peut être facilitée en créant une base de données des valeurs de RT et de CCS prévues pour les composés associés aux FCM.

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Les valeurs RT et CCS attendues peuvent être ajoutées aux procédures d’identification pour augmenter la confiance de l’identification, bien qu’elles ne montrent pas de manière concluante la présence du composé.

conclusion

En criblant les produits chimiques dans deux bases de données publiques (CPPdb et FCCdb) avec des valeurs de RT et de CCS améliorées prévues basées sur l’apprentissage automatique, différents composés présents dans les FCM peuvent être détectés.

Les valeurs RT et CCS prédites peuvent être utilisées efficacement pour réduire considérablement les faux positifs et améliorer la précision de l’identification. L’ajout de plus de valeurs mesurées aux ensembles d’apprentissage appropriés augmente la précision des prédictions RT et CCS.

référence

Song, X.-C, Canellas, E., Dreolin, N., Goshawk, J. et Nerin, C. (2022). Détermination des migrations non volatiles des matériaux en contact avec les aliments à l’aide de la mobilité ionique – spectrométrie de masse à haute résolution et outils de prédiction in silico. Journal de l’agriculture et de la chimie alimentaire. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.2c03615

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Les astronomes ont découvert le carbone connu le plus éloigné de l’univers, remontant à seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte – issue du télescope spatial Webb de la NASA – a utilisé les observations infrarouges de l’actuel Advanced Extragalactic Deep Survey pour identifier le carbone dans une toute jeune galaxie qui s’est formée peu de temps après la nuit des temps.

Les résultats obligeront probablement les cosmologistes et les théoriciens à repenser une grande partie de tout ce qu’ils savent sur l’enrichissement chimique de notre univers.

Dans une recherche acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysiqueUne équipe internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni a détaillé ses observations de cette ancienne galaxie, connue sous le nom de GS-z12. Il est situé à un redshift supérieur à 12, près de l’aube cosmique.

« Il s’agit non seulement de la première découverte confirmée de carbone, mais aussi de la première découverte confirmée de tout élément chimique autre que les éléments primitifs produits par le Big Bang (hydrogène, hélium et traces de lithium), Francesco DiEugenio, auteur principal de l’article. . Un astrophysicien de l’Université de Cambridge me l’a dit par e-mail.

La découverte de ce carbone si tôt dans l’histoire cosmique pourrait également signifier que quelque part là-bas, la vie aurait pu démarrer plus tôt que prévu.

Cette découverte remet également en question nos modèles d’évolution chimique, dit DiEugenio. « Nous ne nous attendions pas à voir des abondances aussi élevées de carbone en oxygène avant plus tard dans l’histoire de l’univers », dit-il. Par conséquent, notre découverte indique des canaux d’enrichissement chimique nouveaux et inattendus dans l’univers primitif, explique Diogenio.

En raison de la faiblesse exceptionnelle de ces galaxies lointaines, l’équipe n’a pu détecter le carbone qu’après environ 65 heures d’observations par spectroscopie proche infrarouge.

Les astronomes utilisent la spectroscopie pour étudier l’absorption et l’émission de lumière et d’autres rayonnements par la matière. Chaque élément possède sa propre empreinte chimique qui apparaît dans le spectre de la cible céleste, ce qui a permis dans ce cas d’identifier de manière surprenante le carbone à des époques aussi précoces.

Comment ce carbone a-t-il été créé ?

Diogenio dit que le Big Bang n’a produit que de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium. Par conséquent, ce carbone – et tout le carbone de l’univers – doit avoir été produit à l’intérieur des étoiles, dit-il. Une partie du carbone est produite dans des étoiles massives à courte durée de vie, et une autre dans des étoiles de faible masse à longue durée de vie, explique DiEugenio.

Carbone via supernovae

Dans GS-z12, qui a une masse d’environ 50 millions de masses solaires seulement, nous pouvons exclure le deuxième scénario, car l’univers était si jeune que les étoiles de faible masse n’avaient pas assez de temps pour apporter des quantités significatives de carbone, explique DiEugenio. . Il dit que cela signifie qu’il a été produit dans des étoiles massives. Cependant, le rapport carbone/oxygène que nous observons dans GS-z12 ne correspond pas à celui des étoiles massives connues, explique Diogenio. C’est pourquoi nous pensons que cette découverte de carbone pourrait avoir été produite dans des types d’étoiles massives plus exotiques, telles que les étoiles du troisième groupe, dit-il.

Les étoiles du groupe III sont un groupe théorique des premières étoiles de l’univers.

Selon certains modèles, lorsque ces premières étoiles ont explosé en supernova, elles auraient pu libérer moins d’énergie que prévu initialement, suggère l’Université de Cambridge. Dans ce cas, il s’agit du carbone, qui était présent dans l’exosphère des étoiles et était moins lié gravitationnellement que l’oxygène, selon l’université. Par conséquent, ce carbone aurait pu s’échapper plus facilement et se propager dans toute la galaxie, tandis qu’une grande quantité d’oxygène serait retombée et s’effondrerait dans un trou noir, a expliqué l’université.

Ce carbone serait-il le résultat d’une étoile de Population III devenue supernova ?

« Nous ne savons pas avec certitude quel type d’étoile a produit ce carbone », explique DiEugenio. Cependant, étant donné le temps très court disponible pour l’évolution stellaire, celle-ci doit provenir d’explosions de supernova provoquées par la mort d’étoiles massives, explique Diogenio. Selon lui, des preuves allant de l’univers local jusqu’à un milliard d’années après le Big Bang montrent que le rapport carbone/oxygène produit par les supernovae est bien inférieur à ce que nous observons dans cette galaxie.

Rapports carbone/oxygène

Expliquer le rapport carbone/oxygène élevé observé dans le GS-z12 est difficile dans le cadre actuel, explique DiEugenio. Dans ce contexte, il existe certains scénarios théoriques dans lesquels les supernovae du groupe III produisent des ratios carbone/oxygène élevés ; Il dit que ce serait un scénario approprié, mais qu’il doit être confirmé.

Quant au carbone découvert ?

Diogenio dit qu’il a été produit dans l’une des coques internes brûlant de l’hélium d’une étoile massive alors qu’elle était sur le point de devenir une supernova. Il dit que lorsque l’étoile est devenue supernova, son gaz riche en carbone est revenu dans la galaxie.

C’est à ce moment-là qu’il est devenu détectable.

Ces premières supernovae et leurs sous-produits représentent les premières étapes de l’enrichissement chimique cosmique. Des milliards d’années plus tard, cette évolution chimique a conduit à l’émergence d’un groupe de galaxies telles que notre propre Voie Lactée ; Chimiquement riche et – sur cette planète du moins – regorgeant de vie basée sur le carbone.

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

Le système stellaire est situé à 3 400 années-lumière.

Vendredi, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié une image étonnante d’un mystérieux système stellaire. L’étoile est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique de glace et de feu », notant qu’elle devient de plus en plus chaude et faible.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « éruption semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois.

« C’est l’histoire de deux étoiles : une géante rouge fait généreusement don de matière à sa compagne naine blanche, créant ainsi un spectacle éblouissant. Du brouillard rouge ? Ce sont les vents forts de la géante rouge ! ️Mais Mira HM Sge est un véritable mystère. En 1975, les astronomes ont été surpris par une explosion semblable à une nova, mais contrairement à la plupart des novae, elle n’a pas disparu. Depuis, il fait plus chaud mais plus faible ! », lit-on dans la légende du message. Le message comprend quatre images qui, ensemble, constituent l’image complète du système stellaire symbiote.

Voir les photos ici :

Les astronomes ont utilisé de nouvelles données de Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) de la NASA, ainsi que des données d’archives d’autres missions, pour revisiter le système stellaire binaire.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, indiquant la présence d’un disque de matière en rotation.

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Entre avril et septembre 1975, la luminosité du système binaire HM Sagittae a été multipliée par 250. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement s’est légèrement atténué.

En réponse à l’image, un utilisateur a écrit : « C’est vraiment incroyable la danse des échanges matériels entre la géante rouge et la naine blanche. »

Un autre a commenté : « C’est tellement beau et mystérieux, j’adore ça. » Un troisième a déclaré : « Superbes clichés ».

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

3,6 millions d’Indiens nous ont rendu visite en une seule journée et nous ont choisis comme plate-forme incontestée de l’Inde pour les résultats des élections générales. Découvrez les dernières mises à jour ici!

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