Aplicación de espectroscopia de infrarrojo cercano para identificar adulteraciones de cacao con harina de algarroba

Abstract

[ES] El cacao ha incrementado su precio en el mercado en los últimos años. Por este motivo, se sospecha que determinados comerciantes de cacao podrían estar adulterando el cacao en polvo con otros ingredientes más baratos. Entre estos ingredientes destaca la harina de algarroba por ser un producto con características similares en cuanto a color, aroma y sabor. En este contexto, el objetivo de este trabajo es evaluar la tecnología NIR combinada con un análisis multivariante, como método rápido, para la determinación cualitativa y cuantitativa de adulteración de cacao en polvo con harina de algarroba. El proceso experimental consistió en la mezcla de polvos de cacao comerciales (n = 12) con harina de algarroba comercial (n = 6) en diferentes proporciones (100 a 40%) dando como resultado un total de 216 muestras adulteradas. Los espectros de reflectancia difusa de las muestras se adquirieron a intervalos de 2 nm en un intervalo de longitud de onda de 1100 a 2500 nm utilizando un espectrofotómetro Foss NIR. Para la determinación cualitativa se realizó un análisis de componentes principales (PCA) como análisis exploratorio y un análisis discriminante de mínimos cuadrados parciales (PLS-DA). El coeficiente de determinación (R2 ) del modelo PLS-DA fue de 0,947 y el coeficiente de determinación de la validación (R2 CV), basado en una validación cruzada completa, fue 0,875 indicando una buena calibración con buena predictibilidad. Estos resultados indican que es possible distinguir las muestras adulteradas de las muestras de polvo de cacao puras. Para el análisis cuantitativo se realizó un análisis de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS). El 70% de las muestras se utilizaron para construir el modelo y el 30% restante para la validación. El modelo de predicción PLS se obtuvo con 4 factores a R2 de 0,98 y 0,94 y un error cuadrático medio de 2,08 y 4,26 para los conjuntos de calibración y validación, respectivamente. Estos datos han llevado a la conclusión de que la tecnología NIR combinada con análisis multivariante permite la identificación y determinación de la cantidad de polvo de cacao natural presente en una mezcla adulterada con harina de algarroba.

[EN] Cocoa has increased its price in the market in recent years. For this reason, it is suspected that some cocoa traders may be adulterating cocoa powder with other cheaper ingredients. Among these ingredients, carob flour stands out because it is a product with similar characteristics in terms of color, aroma and flavor. In this context, the objective of this work is to evaluate the NIR technology combined with a multivariate analysis, as a fast method, for the qualitative and quantitative determination of adulteration of cocoa powder with carob flour. The experimental process consisted of the mixing of commercial cocoa powder (n = 12) with commercial carob flour (n = 6) in different proportions (100 to 40%) resulting in a total of 216 adulterated samples. The diffuse reflectance spectra of the samples were acquired at intervals of 2 nm in a wavelength range of 1100 to 2500 nm using a Foss NIR spectrophotometer. For the qualitative determination, a principal component analysis (PCA) was performed as an exploratory analysis as well as a partial least squares discriminant analysis (PLS-DA). The coefficient of determination (R2 ) of the PLS-DA model was 0.947 and the validation determination coefficient (R2 CV), based on a complete cross validation, was 0.875 indicating a good calibration with good predictability. These results indicate that it is possible to distinguish adulterated samples from pure cocoa powder samples. For the quantitative analysis, a partial least squares regression analysis (PLS) was performed. 70% of the samples were used to construct the model and the remaining 30% for validation. The PLS prediction model was obtained with 4 factors at R2 of 0.98 and 0.94 and an average squared error of 2.08 and 4.26 for the calibration and validation sets, respectively. These data have led to the conclusion that NIR technology combined with multivariate analysis allows the identification and determination of the amount of natural cocoa powder present in a mixture adulterated with carob flour.

[CA] El cacau ha incrementat el seu preu en el mercat en els últims anys. Per aquest motiu, se sospita que determinats comerciants de cacau podrien estar adulterant el cacau en pols amb altres ingredients més barats. Entre aquests ingredients destaca la farina de garrofa per ser un producte amb característiques similars pel que fa a color, aroma i sabor. En aquest context, l'objectiu d'aquest treball és avaluar la tecnologia NIR combinada amb una anàlisi multivariant, com a mètode ràpid, per a la determinació qualitativa i quantitativa d'adulteració de cacau en pols amb farina de garrofa. El procés experimental va consistir en la mescla de pols de cacau comercials (n=12) amb farina de garrofa comercial (n=6) en diferents proporcions (100 a 40%) donant com a resultat un total de 216 mostres adulterades. Els espectres de reflectància difusa de les mostres es van adquirir a intervals de 2 nm en un interval de longitud d'ona de 1100 a 2500 nm mitjançant un es van registrar utilitzant un espectrofotòmetre Foss NIR. Per a la determinació qualitativa es va realitzar una anàlisi de components principals (PCA) com anàlisi exploratòria i una anàlisi discriminant de mínims quadrats parcials (PLS-DA). El coeficient de determinació (R2 ) del model PLS-DA va ser de 0,947 i el coeficient de determinació de la validació (R2 CV), basat en una validació creuada completa, va ser 0,875 indicant una bona calibració amb bona predictibilitat. Aquests resultats indiquen que és possible distingir les mostres adulterades de les mostres de pols de cacau pures. Per a l'anàlisi quantitativa es va realitzar una anàlisi de regressió de mínims quadrats parcials (PLS). El 70% de les mostres es van utilitzar per construir el model i el 30% restant per a la validació. El model de predicció PLS es va obtenir amb 4 factors a R2 de 0,98 i 0,94 i un error quadràtic mitjà de 2,08 i 4,26 per als conjunts de calibratge i validació, respectivament. Aquestes dades han portat a la conclusió que la tecnologia NIR combinada amb anàlisi multivariant permet la identificació i determinació de la quantitat de pols de cacau present en una mescla adulterada amb farina de garrofa.