Identificação da qualidade de amêndoas de cacau por espectroscopia de infravermelho próximo e modelagem multivariada

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i15.22732

Palavras-chave:

Controle de qualidade; Espectroscopia NIR; PLS-DA; PLS; Quimiometria.

Resumo

O cacau é uma commodity responsável pela renda de milhões de pessoas e pela fabricação de diversos produtos importantes para a indústria alimentícia, farmacêutica, cosmética. A sua qualidade está associada a vários fatores envolvidos nas etapas do beneficiamento, principalmente na fermentação e secagem. A espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) associada à análise estatística multivariada mostrou eficiência na classificação e predição de atributos em grãos de cacau. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de dados espectroscópicos no infravermelho próximo associados à análise multivariada para classificar os grãos de cacau de acordo com sua qualidade e prever atributos como pH e acidez total por PLS-DA e PLS, respectivamente. Os valores de pH (4,4-6,7) e acidez total (6,12-29,9) foram determinados pelos métodos convencionais. O PLS-DA mostrou-se eficaz em diferenciar as classes de amostras de cacau com qualidade superior e inferior, apresentando na validação 100% e 71,43% de classificação correta das amêndoas de cacau com qualidade inferior e qualidade superior, respectivamente. Os modelos obtidos por PLS apresentaram parâmetros satisfatórios, sendo classificados como de utilidade prática moderada e excelente capacidade preditiva para pH e utilidade prática moderada e capacidade preditiva razoável para acidez total. Desta forma, o potencial da tecnologia NIRS associada com a quimiometria foi constatado e pode ser utilizada para classificação das amostras de acordo com a sua qualidade e para predição dos atributos de qualidade das amêndoas de cacau.

Referências

Afoakwa, E. O. (2011). Cocoa cultivation, bean composition and chocolate flavor precursor formation and character. Chocolate Science and Technology, 12-34.

Alvarez, C., Perez, E., Cros, E., Lares, M., Assemat, S., Boulanger, R. & Davrieux, F. (2012). The use of near infrared spectroscopy to determine the fat, caffeine, theobromine and epicatechin contents in unfermented and sun-dried beans of criollo cocoa. J Near Infrared Spectrosc, 20, 307–315.

Anyidoho, E. K., Teye, E., Agbemafle, R., Amuah, C. L. Y. & Boadu, V. G. (2021). Application of portable near infrared spectroscopy for classifying and quantifying cocoa bean quality parameters. Journal of Food Processing and Preservation, 45(5), 1–13.

AOAC. (2010). Official Methods of Analysis of Association of Official Analytical Chemists (18th ed.).

Barbin, D. F., Maciel, L. F., Bazoni, C. H. M., Ribeiro, M. D. S., Carvalho, E. D. S., Bispo, M. D. P. S. & Miranda, E.Y. (2018). Classification and compositional characterization of different varieties of cocoa beans by near infrared spectroscopy and multivariate statistical analyses. Journal of Food Science & Technology, 55, 2457-2466.

Barrientos, L. D. P., Oquendo, J. D. T., Garzón, M. A. G. & Álvarez, O. L. M. (2019). Effect of the solar drying process on the sensory and chemical quality of cocoa (Theobroma cacao L.) cultivated in Antioquia, Colombia. Food Research International, 115(52), 259–267.

Beg, M. S., Ahmad, S., Jan, K. & Bashir, K. (2017). Status, supply chain and processing of cocoa - A review. Trends in Food Science and Technology, 66, 108–116.

BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento-Instrução Normativa n° 38, de 23 de jun. de 2008. Regulamento Técnico da Amêndoa de Cacau. Diário Oficial da União, Brasília, 30 jun. 2008. Seção I, pg.2.

CoEx. (2017). Elements of harmonized international standards for cocoa quality and flavour assessment.

Crafack, M., Keul, H., Eskildsen, C. E., Petersen, M. A., Saerens, S., Blennow, A., Skovmand-Larsen, M., Swiegers, J. H., Petersen, G. B., Heimdal, H. & Nielsen, D. S. (2014). Impact of starter cultures and fermentation techniques on the volatile aroma and sensory profile of chocolate. Food Research International, 63, 306–316.

Cruz-Tirado, J. P., Fernández Pierna, J. A., Rogez, H., Barbin, D. F. & Baeten, V. (2020). Authentication of cocoa (Theobroma cacao) bean hybrids by NIR-hyperspectral imaging and chemometrics. Food Control, 118, 107445.

Diomande, D., Antheaume, I., Leroux, M., Lalande, J., Balayssac, S., Remaud, G. S. & Tea, I. (2015). Multi-element, multi-compound isotope profiling as a means to distinguish the geographical and varietal origin of fermented cocoa (Theobroma cacao L.) beans. Food Chemistry,188, 576–582.

Hayati, R., Zulfahrizal, Z. & Munawar, A. A. (2021). Robust prediction performance of inner quality attributes in intact cocoa beans using near infrared spectroscopy and multivariate analysis. Heliyon, 7(2), e06286.

Hernandez-Hernandez, C., Fernandez-Cabanas, V. M., Rodríguez-Gutierrez, G., Fernandez-Prior, A. & Morales-Sillero, A. (2022). Rapid screening of unground cocoa beans based on their content of bioactive compounds by NIR spectroscopy. Food Control, 131,1-9.

Kadow, D., Bohlmann, J., Phillips, W. & Lieberei, R. (2013). Identification of main fine or flavour components in two genotypes of the cocoa tree (Theobroma cacao L.). Journal of Applied Botany and Food Quality, 86, 90–98.

Krähmer, A., Engel, A., Kadow, D., Ali, N., Umaharan, P., Kroh, L. W. & Schulz, H. (2015). Fast and neat–determination of biochemical quality parameters in cocoa using near infrared spectroscopy. Food Chemistry, 181,152-159.

Lima, A. B. S. de, Batista, A. S., Jesus, J. C. de, Silva, J. de J., Araújo, A. C. M. & Santos, L. S. (2020). Fast quantitative detection of black pepper and cumin adulterations by near-infrared spectroscopy and multivariate modeling. Food Control, 107.

Lohumi, S. H., Lee, S., Lee, H. & Cho, B-K. (2015). A review of vibrational spectroscopic techniques for the detection of food authenticity and adulteration. Trends in Food Science e Technology, 46 (1), 85-98.

L opes, J., Lima, A., Ribeiro, R., Santos, L. S., Viana, M., Passini, S. & Ferr, B. (2022). Application of spectroscopic techniques and chemometric methods to differentiate between true cinnamon and false cinnamon. Food Chemistry, 368.

Nogueira, B.L. (2015). Processamento do cacau: avaliação do teor nutricional do chocolate e dos outros derivados do cacau. (TCC) em Engenharia Bioquímica, Universidade de São Paulo.

Nunes, C. A., Freitas, M. P., Pinheiro, A. C. M. & Bastos, S. C. (2012). Chemoface: A novel free user-friendly interface for chemometrics. Journal of the Brazilian Chemical Society, 23(11), 2003–2010.

Oliveira, L. F., Braga, S. C. G. N., Augusto, F., Hashimoto, J. C., Efraim, P. & Poppi, R. J. (2016). Differentiation of cocoa nibs from distinct origins using comprehensive twodimensional gas chromatography and multivariate analysis. Food Research International, 90, 133-138.

Peláez, P. P., Guerra, S. & Contreras, D. (2016). Changes in physical and chemical characteristics of fermented cocoa (Theobroma cacao) beans with manual and semi-mechanized transfer, between fermentation boxes. Scientia Agropecuaria, 07(02), 111–119.

Santos, I. A., Conceição, D. G., Viana, M. B., Silva, G. de J., Santos, L. S. & Ferrão, S. P. B. (2021). NIR and MIR spectroscopy for quick detection of the adulteration of cocoa content in chocolates. Food Chemistry, 349.

Souza, A. M. D., Breitkreitz, M. C., Filgueiras, P. R., Rohwedder, J. J. R. & Poppi, R. J. (2013). Experimento didático de quimiometria para calibração multivariada na determinação de paracetamol em comprimidos comerciais utilizando espectroscopia no infravermelho próximo: um tutorial, parte II. Química Nova, 36 (7), 1057-1065.

Sunoj, S., Igathinathane, C. & Visvanathan, R. (2016). Nondestructive determination of cocoa bean quality using FT-NIR spectroscopy. Computers and Electronics in Agriculture, 124, 234–242.

Veselá, A., Barros, A. S., Synytsya, A, Delgadillo, I., Čopíková, J. & Coimbra, M. A. (2007). Infrared spectroscopy and outer product analysis for quantification of fat, nitrogen, and moisture of cocoa powder. Anal Chim Acta, 601(1), 77–86.

Whitacre, E., Oliver, J., Van, D. B. R., Van E. P., Kremers, B., Van, D. H. B., Stewart, M. & Jansen-Beuvink, A. (2003) Predictive analysis of cocoa procyanidins using near-infrared spectroscopy techniques. J Food Sci, 68, 2618–2622.

Downloads

Publicado

20/11/2021

Como Citar

BATISTA, A. S.; OLIVEIRA, T. de F.; PEREIRA, I. de O. .; SANTOS, L. S. Identificação da qualidade de amêndoas de cacau por espectroscopia de infravermelho próximo e modelagem multivariada. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 15, p. e64101522732, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i15.22732. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/22732. Acesso em: 8 ago. 2024.

Edição

Seção

Ciências Agrárias e Biológicas