Authentication of beef from a Brazilian Cerrado terroir using elemental fingerprints and machine learning

In de wereld van voedsel laat de plek waar een dier leeft en de manier waarop het wordt gefokt een blijvende afdruk achter op het vlees. Dit concept, bekend als terroir, wordt meestal geassocieerd met wijn, waarbij bodem, klimaat en lokale landbouwtradities samenkomen om een unieke smaak te creëren die nergens anders gereproduceerd kan worden. Wetenschappers vermoeden al lang dat ditzelfde principe ook voor rundvlees geldt. Net zoals een wijnstok mineralen uit de aarde absorbeert, absorberen runderen chemische elementen uit de bodem, het water en de planten die ze consumeren. Deze elementen worden onderdeel van het weefsel van het dier, waardoor er een chemische handtekening ontstaat die fungeert als een natuurlijke vingerafdruk. Als onderzoekers deze vingerafdruk kunnen lezen, kunnen ze bewijzen waar een stuk vlees precies vandaan komt, wat consumenten beschermt tegen fraude en boeren helpt om de unieke kwaliteit van hun producten aan te tonen.

Een team onderzoekers in Brazilië zette zich in om dit idee te testen met rundvlees uit de Cerrado, een uitgestrekt tropisch savannebiome dat een groot deel van het land beslaat. Hoewel de Cerrado het hart is van de Braziliaanse veeteelt, is het een enorm en gevarieerd landschap. De onderzoekers wilden weten of ze rundvlees van een specifieke, hoogwaardige landbouwoperatie binnen de Cerrado konden onderscheiden van rundvlees dat geproduceerd wordt door andere boerderijen in dezelfde algemene regio. Ze richtten zich op een bedrijf genaamd Beef Passion, dat zijn vee beheert via een volledig geïntegreerd systeem van geboorte tot slacht, wat een onderscheidende productieomgeving creëert. Om het antwoord te vinden, vertrouwden ze niet op smaak of geur, maar op de werkelijke chemische samenstelling van het vlees. Ze verzamelden monsters van de biceps femoris-spier, een premium snede bekend als picanha, van de Beef Passion-operatie en van vijf andere gemeenten verspreid over de Cerrado die representatief waren voor meer typische, niet-gespecialiseerde productie.

Om het verborgen chemische verhaal van het vlees te ontsluiten, gebruikten de wetenschappers twee krachtige analytische instrumenten. Eerst gebruikten ze een techniek genaamd neutronenactiveringsanalyse, waarbij kleine monsters van het gedroogde vlees worden gebombardeerd met neutronen in een kernreactor om de elementen in het vlees te laten oplichten met straling, wat een nauwkeurige identificatie mogelijk maakt. Ze gebruikten ook een methode genaend inductief gekoppelde plasma-massaspectrometrie, waarbij het monster wordt verdampt om het gewicht van de atomen te meten. Deze methoden stelden hen in staat om de hoeveelheden van veertien verschillende chemische elementen in het rundvlees te detecteren en te meten, waaronder mineralen zoals calcium, ijzer en zink, evenals sporenelementen zoals rubidium en chroom. Wanneer ze de resultaten van beide methoden vergeleken, bleken deze perfect overeen te stemmen, wat bevestigde dat de gegevens betrouwbaar waren.

De onderzoekers werden vervolgens geconfronteerd met een uitdaging: konden zij het verschil zien tussen de vijf verschillende niet-gespecialiseerde locaties binnen de Cerrado? Toen ze probeerden computeralgoritmen te gebruiken om het rundvlees te sorteren op specifieke herkomststad, waren de resultaten matig. De chemische profielen van het rundvlees uit deze verschillende steden waren te vergelijkbaar om van elkaar te onderscheiden, waarschijnlijk omdat de landbouwpraktijken en omgevingscondities in die gebieden te veel op elkaar leken. Echter, toen de onderzoekers al deze niet-gespecialiseerde monsters samenvoegden en deze vergeleken met de Beef Passion-monsters, veranderde het beeld drastisch. De computermodellen, die fungeren als geavanceerde patroonherkenningsinstrumenten, waren in staat om de twee groepen met perfecte helderheid van elkaar te scheiden.

De studie toonde aan dat de vlees-terroir van Beef Passion een onderscheidend elementair profiel bezat dat het onderscheidde van de rest van de regio. De computermodellen behaalden een nauwkeurigheid van honderd procent bij het identificeren van welke groep een monster tot behoorde, wat betekende dat er geen fouten optraden in de classificatie. De analyse wees uit dat twee specifieke elementen de sleutel vormden tot dit onderscheid: rubidium en chroom. Het rundvlees uit de speciale terroir bevatte aanzienlijk hogere niveaus van rubidium en lagere niveels van chroom vergeleken met het rundvlees van de andere locaties. Hoewel de exacte redenen voor dit verschil complex zijn, suggereren de onderzoekers dat dit voortkomt uit de unieke combinatie van bodemsamenstelling, vegetatie en managementpraktijken op de Beef Passion-boerderij, wat invloed had op hoe de dieren deze mineralen absorbeerden.

Deze bevinding demonstreert dat de unieke omgevings- en managementcondities van een specifieke terroir inderdaad een detecteerbare chemische handtekening op rundvlees kunnen achterlaten. De studie suggereert dat door het meten van een kleine set elementen, het mogelijk is om de herkomst van hoogwaardig rundvlees met absolute zekerheid te verifiëren. Deze capaciteit biedt een krachtig instrument voor het verifiëren van de identiteit van producten die hun waarde ontlenen aan hun geografische herkomst, waardoor wordt gewaarborgd dat het verhaal op het etiket overeenkomt met de realiteit in de verpakking. Het onderzoek bevestigt dat de Cerrado niet slechts één enkele, uniforme bron van rundvlees is, maar een landschap waar specifieke, goed beheerde regio's vlees kunnen produceren met een chemische identiteit die geheel aan hen toe is.