Validación de curvas de calibración por NIRS para la predicción de compuestos químicos de café almendra

Contenido principal del artículo

Claudia Rocío Gómez
Aristófeles Ortiz
Claudia Gallego
Luz Fanny Echeverri

Resumen

La técnica de espectroscopia de infrarrojo cercano-NIRS se ha consolidado como una técnica analítica secundaria confiable, objetiva, reproducible, verificable, económica y de bajo impacto ambiental. Esta investigación tuvo como objetivo realizar la validación de la ecuación desarrollada a partir de la técnica NIRS para café verde almendra, que predice actualmente 13 compuestos químicos (cafeína, trigonelina, ácidos clorogénicos totales, lípidos totales, ácidos grasos (palmítico, esteárico, oleico, linoleico, linolénico y araquídico), isómeros (3-CQA, 4-CQA y 5-CQA) y sacarosa. La validación se realizó con 70 muestras de café verde arábigo (Coffea arabica L.), variedades Castillo®, Cenicafé 1 y Tabi, producidas en los departamentos de Cauca, Cesar y Caldas, analizadas para la determinación de los compuestos químicos por métodos analíticos internacionales de la AOAC y estandarizados en Cenicafé; simultáneamente las muestras fueron analizadas en el equipo NIRS. A partir de los análisis estadísticos descriptivos, análisis de concordancia de Blan Altman y de correlación de Pearson entre el sesgo y magnitud, pudo establecerse la concordancia entre los métodos analíticos internacionales y el NIRS. El error relativo obtenido por la técnica NIRS para los compuestos cafeína, sacarosa, ácidos clorogénicos totales, isómeros de ácidos clorogénicos 4-CQA y 5-CQA, lípidos totales, ácidos grasos araquídico, esteárico y palmítico fue inferior al 6,0%. Los compuestos trigonelina y el ácido linoleico presentaron un error del 7,0% y el ácido oleico del 10,0%. Los resultados que soportan la investigación confirman que, con la calibración de la curva, la técnica NIRS puede constituirse como un método analítico secundario.

Detalles del artículo

Biografía del autor/a (VER)

Claudia Rocío Gómez, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé

Aristófeles Ortiz, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Investigador científico I. Disciplina de Fisiología, Cenicafé

Claudia Gallego, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé.

Luz Fanny Echeverri, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé.

Referencias (VER)

Alessandrini, L., Romani, S., Pinnavaia, G., & Rosa, M. D. (2008). Near infrared spectroscopy: An analytical tool to predict coffee roasting degree. Analytica Chimica Acta, 625(1), 95–102. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.07.013

Alomar, D., & Fuchslocher, R. (1998). Fundamentos de la espectroscopia de reflectancia en el infrarojo cercano (NIRS) como método de análisis de forrajes. Agro sur, 26(1), 88–104. https://doi.org/10.4206/agrosur.1998.v26n1-11

Barbin, D. F., Felicio, A. L. de S. M., Sun, D.-W., Nixdorf, S. L., & Hirooka, E. Y. (2014). Application of infrared spectral techniques on quality and compositional attributes of coffee: An overview. Food Research International, 61, 23–32. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.005

Bolaños Alfaro, J. D. (2016). El método NIR combinado con el análisis quimiométrico PLS-da para determinar la adulteración del aceite de oliva con aceite de girasol. Pensamiento Actual, 16(26), 163–172. https://doi.org/10.15517/pa.v16i26.25764

Büning-Pfaue, H. (2003). Analysis of water in food by near infrared spectroscopy. Food Chemistry, 82(1), 107–115. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00583-6

Cao, N. (2013). Calibration optimization and efficiency in near infrared spectroscopy [Tesis de Doctorado]. Iowa State University. https://lib.dr.iastate.edu/etd/13199

Cozzolino, D. (2002). Uso de la espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIRS) en el análisis de alimentos para animales. Agrociencia, 6(2), 25–32. http://www.fagro.edu.uy/~agrociencia/VOL6/2/p25-32.pdf

Echeverri-Giraldo, L. F., Ortiz, A., Gallego, C. P., & Imbachí, L. C. (2020). Caracterización de la fracción lipídica del café verde en variedades mejoradas de Coffea arabica L. Revista Cenicafé, 71(2), 39–52. https://doi.org/10.38141/10778/71203

Esteban-Díez, I., González-Sáiz, J. M., & Pizarro, C. (2004). Prediction of Roasting Colour and other Quality Parameters of Roasted Coffee Samples by near Infrared Spectroscopy. A Feasibility Study. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 12(5), 287–297. https://doi.org/10.1255/jnirs.437

García Olmo, J. (2002). Clasificación y autentificación de canales de cerdo ibérico mediante espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) [Tesis de Doctorado], Universidad de Córdoba. http://hdl.handle.net/10396/2340

Giavarina, D. (2015). Understanding Bland Altman analysis. Biochemia Medica, 25(2), 141–151. https://doi.org/10.11613/BM.2015.015

Givens, D. I., De Boever, J. L., & Deaville, E. R. (1997). The principles, practices and some future applications of near infrared spectroscopy for predicting the nutritive value of foods for animals and humans. Nutrition Research Reviews, 10(1), 83–114. https://doi.org/10.1079/NRR19970006

Holscher, W., Vitzthum, O. G., & Steinhart, H. (1990). Identification and sensorial evaluation of aroma-impact-compounds in roasted Colombian coffee. Café Cacao The, 34(3), 205–212.

Huck, C. W., Guggenbichler, W., & Bonn, G. K. (2005). Analysis of caffeine, theobromine and theophylline in coffee by near infrared spectroscopy (NIRS) compared to high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to mass spectrometry. Analytica Chimica Acta, 538(1), 195–203. https://doi.org/10.1016/j.aca.2005.01.064

Jiménez, P. A. (2007). Identificación de harinas de yuca (Manihot esculenta crantz) con alto contenido proteico mediante espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) [Tesis de pregrado]. Universidad Nacional de Colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/2473

Marin, C., & Puerta, G. I. (2008). Contenido de ácidos clorogénicos en granos de Coffea arabica L. y C. Canephora, según el desarrollo del fruto. Revista Cenicafé, 59(1), 7–28. http://hdl.handle.net/10778/60

Massart, D. L., Vandeginste, B. G. M., Deming, S. M., & Kaufman, L. (Eds.). (1988). Chemometrics: A textbook. Elsevier.

Mongay Fernández, C. (2005). Quimiometría. Universidad de Valencia.

Ocampo, J. F. (2015). Estandarización de las curvas de calibración por la metodología NIR y la química húmeda en las materias primas y carnes frías para la optimización de las respuestas de análisis [Tesis de especialización]. Corporación Universitaria Lasallista. http://hdl.handle.net/10567/1571

Osborne, B. G., Fearn, T., & Hindle, P. T. (1993). Practical NIR spectroscopy with applications in food and beverage analysis (2a ed.). Longman Scientific & Technical?; Wiley.

Pizarro, C., Esteban-Díez, I., González-Sáiz, J.-M., & Forina, M. (2007). Use of Near-Infrared Spectroscopy and Feature Selection Techniques for Predicting the Caffeine Content and Roasting Color in Roasted Coffees. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(18), 7477–7488. https://doi.org/10.1021/jf071139x

Reeves, J. B., & Van Kessel, J. S. (2000). Near-Infrared Spectroscopic Determination of Carbon, Total Nitrogen, and Ammonium-N in Dairy Manures1. Journal of Dairy Science, 83(8), 1829–1836. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(00)75053-3

Rovalo, M., & Rojas, M. (1982). Fisiología vegetal experimental; prácticas de laboratorio. Editorial Limusa.

Sunarharum, W. B., Williams, D. J., & Smyth, H. E. (2014). Complexity of coffee flavor: A compositional and sensory perspective. Food Research International, 62, 315–325. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.02.030

Vásquez, D. R., Abadía, B., & Arreaza, L. C. (2004). Aplicación de la Espectroscopía de Reflectancia en el Infrarrojo Cercano (NIRS) para la caracterización nutricional del pasto Guinea y del grano de maíz. Ciencia & Tecnología Agropecuaria, 5(1), 49–55. https://doi.org/10.21930/rcta.vol5_num1_art:24

Villarreal, D., Baena, L. M., & Posada, H. E. (2012). Análisis de lípidos y ácidos grasos en café verde de líneas avanzadas de Coffea arabica cultivadas en Colombia. Revista Cenicafé, 63(1), 19–40. http://hdl.handle.net/10778/520

Villegas, A. M., Pérez, C., Arana, V. A., Sandoval, T., Posada, H. E., Garrido, A., Guerrero, J., Pérez, D., & García, J. (2014). Identificación de origen y calibración para tres compuestos químicos en café por espectroscopia de infrarojo cercano. Revista Cenicafé, 65(1), 7–16. http://hdl.handle.net/10778/551

Weyer, L. G. (1985). Near-Infrared Spectroscopy of Organic Substances. Applied Spectroscopy Reviews, 21(1-2), 1–43. https://doi.org/10.1080/05704928508060427