Китайские учёные разработали метод, который со стопроцентной точностью определяет географическое происхождение ягод годжи. Ключом к идентификации стал не химический состав самих ягод, а «отпечаток» микроэлементов из почвы, где они выросли. Технология может стать эффективным инструментом для борьбы с контрафактом на рынке дорогих продуктов питания.
Ягоды годжи, известные в Китае как Lycii Fructus, ценятся во всём мире как «суперфуд». Их крупнейший и наиболее известный регион производства – Нинся-Хуэйский автономный район КНР. По мере роста спроса обострилась проблема подтверждения подлинности происхождения ягод, от которого напрямую зависит их цена. Чтобы решить эту задачу, исследователи сравнили два подхода к анализу.
Сначала они изучили содержание 12 полезных органических соединений – метаболитов, которые и создали ягодам годжи репутацию. Для этого учёные взяли 90 образцов из трёх ключевых провинций: Нинся, Цинхай и Ганьсу. Однако анализ биоактивных веществ не дал чётких результатов. Модели машинного обучения, основанные на этих данных, часто ошибались и не могли различить образцы даже из соседних районов.
Прорывным оказался второй подход – анализ неорганического состава. Исследователи измерили содержание в ягодах 38 химических элементов, включая 17 редкоземельных металлов. Их концентрация и соотношение напрямую зависят от состава почвы в конкретной местности. Этот «элементный отпечаток» оказался уникальным для каждого из четырёх исследованных регионов.
На основе этих данных все четыре протестированные модели машинного обучения – от нейросетей до метода случайного леса – смогли безошибочно классифицировать 100% образцов как в обучающей, так и в контрольной выборке. Наиболее важными для определения оказались литий, никель, свинец, цинк, магний и ряд редкоземельных металлов. Авторы исследования отмечают, что это первая работа, в которой для идентификации ягод годжи использовали анализ редкоземельных элементов.
Новый метод имеет большое практическое значение. В 2021 году Китай произвёл более 420 тыс. тонн ягод годжи, из которых свыше 10 тыс. тонн ушло на экспорт по средней цене $7,2 за кг. Возможность научно подтвердить происхождение товара поможет защитить премиальные бренды, такие как ягоды из Нинся, и поддержать систему географических указаний. Исследователи планируют проверить работу модели на образцах из урожаев других лет, чтобы подтвердить её универсальность.