162.

Tavares L. A., Boffo E. F., Ferreira A. G., Ferreira M. M. C., "Determinação da autenticidade de cafés torrados via análise multivariada de dados de RMN de  1H" ["Roasted coffee authenticity assessment by multivariate analysis of  1H NMR data"].  Águas de Lindóia, SP, 19-22/05/2006: 29a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - Química e Energia: Transforma a vida e preserva o ambiente [29th Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society - Chemistry and Energy: Changing Life and Preserving Environment], CDROM online, (2006) T0824-1. Poster QA-124.



Português

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

Determinação da autenticidade de cafés torrados via análise multivariada de dados de RMN de 1H

Leila A. Tavares1* (PQ), Elisangela F. Boffo1 (PG), Antonio G. Ferreira1 (PQ), Márcia M. C. Ferreira2 (PQ). leilaley@yahoo.com

1 Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear, Departamento de Química, UFSCar, São Carlos, SP.
2 Instituto de Química, UNICAMP, Campinas, SP.

Palavras Chave: Análise multivariada, RMN.

Introdução
   A prática da adulteração ocorre em todo setor especulativo que envolve o interesse enconômico. Ela é ainda pior quando se trata da saúde pública, onde modificações e/ou adulterações da composição química podem causar danos à população.
   Os principais adulterantes do café são os seus sucedâneos que são: cevada, chicória, trigo, centeio e leguminosas1.
   Com o intuito de encontrar uma metodologia capaz de determinar possíveis adulterações a assegurar a qualidade desse produto utilizamos as técnicas de RMN de 1H e quimiometria, muito utilizadas em conjunto para esse propósito em vários tipos de alimentos como: sucos de laranja, óleo de oliva, vinho, queijo e outros2-4. Essas técnicas serão utilizadas para o reconhecimento de padrões dos espectros de RMN para determinar a autenticidade dos cafés com a possível adição de cevada.

Resultados e Discussão
   As amostras estudadas foram divididas em dois conjuntos de dados, uma contendo misturas em diferentes proporcões de café e cevada e que foram utilizadas na construção dos modelos de previsão, necessárias aos métodos de classificação e calibração. O outro conjunto contendo as amostras testes, cujas composições de algumas delas eram conhecidas pelo analista, mas não pelos modelos de previsão, e também amostras de cafés torrados e moídos adquiridos no comércio.
   A análise de componentes principais (PCA) foi aplicada ao primeiro conjunto de dados para uma análise exploratória. Os parâmetros foram otimizados e então utilizados nos outros métodos de análise (SIMCA, KNN, PLS e PCR).
   No método de PCA as amostras foram discriminadas, por PC1, em 2 grupos como mostra a Figura 1. Um grupo (em vermelho) contendo as amostras com maior proporção de cevada, e outro (em azul) com maior proporção de café, sendo o primeiro com maior variação e espalhamento entre as amostras.
   Para a classificação das amostras foram aplicados os métodos SIMCA e KNN. O método KNN se mostrou altamente eficiente na previsão das classes das amostras "desconhecidas", acertando 100%, enquanto o SIMCA acertou somente cerca de 7%.
   Para a determinação do teor de cevada adicionado às amostras de café foram feitas as análises de PCR e PLS. Ambos os métodos foram igualmente eficientes nas previsões, determinando as composições com um erro máximo 11,4% no PLS, e 12,0% no PCR.

Figura 1. Gráfico de scores (PC1xPC2, 48,3 e 17,8% de variância, respectivamente) dos cafés com diferentes proporções de cevada.

Conclusões
   A análise quimiométrica dos dados de RMN de 1H mostrou-se eficaz na determinação da autenticidade de cafés com a possível adição de cevada, podendo se utilizada como uma poderosa ferramenta para a detecção desse tipo de adulteração.

Agradecimentos
   CAPES, CNPq e FAPESP.
____________________________
1Menezes Jr., J. B. F. Rev. Adolfo Lutz 1952, 12, 111.
2Vogels, J. T. W. E.; Terwel, L.; Tas, A. C.; Van der Berg, F.;  Dukel, F. e Van de Greef. J. Agric. Food Chem., 1996, 44, 175.
3Vlahov, G., Progress NMR Spectr. 1999, 35, 341.
4Curtis, S. A.; Curini, R.; Delfini, M.; Brosio, E.; D'Ascenzo, F. e Bocca, B. Food Chem. 2000, 71, 495.
 
 

25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ


English

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

Roasted coffee authenticity assessment by multivariate analysis of 1H NMR data

Leila A. Tavares1* (PQ), Elisangela F. Boffo1 (PG), Antonio G. Ferreira1 (PQ), Márcia M. C. Ferreira2 (PQ). leilaley@yahoo.com

1 Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear, Departamento de Química, UFSCar, São Carlos, SP.
2 Instituto de Química, UNICAMP, Campinas, SP.

Key Words: Multivariate analysis, NMR.

Introduction
   The practice of adulteration exists in all areas related to economic interest. It is even worse in case of the public health, because modifications and/or alterations of chemical composition can make damage to the population.
   The main coffee adulterants are its substitutes: barley, chicory, wheat, rye and root vegetables1.
   1H NMR technique and chemometrics were applied in order to establish a methodology capable to identify adulterations and to assure the quality of coffee products. 1H NMR and chemometrics are widely used jointly for various types of food: orange juices, olive oil, vine, cheese and others2-4. These techniques will be used for pattern recognition of NMR spectra to determine the authenticity of coffees with possible addition of barley.

Results and Discussion
   The studied samples were divided into two data sets. One set containing mixed coffee and barley in different proportions, was used in the construction of the prediction model, as is necessary for classification and calibration models. The other data set contains test samples among which some have known composition, and which also includes samples of roasted and ground coffee as obtained on the market.
   Principal component analysis (PCA) was applied to the first data set to perform an exploratory analysis. The parameters were optimized and then used in other analyses (SIMCA, KNN, PLS and PCR).
   In PCA, the samples were discriminated by PC1 into two groups as presented in Figure 1. One group (red) has samples with higher barley contents, while the other group (blue) has higher coffee contents, what represents the major variation and dispersion of the samples.
   SIMCA and KNN were applied for classification of the samples. KNN showed to be highly efficient in prediction of "unknown" classes of the samples, with 100% right predictions, while SIMCA had only 7% right predictions.
   To determine the content of barley added in the coffee samples, PLS and PCR analyses were carried out. The two methods were equally efficient in prediction, with maximum errors in predicted composition contents 11.4% for PLS and 12.0% for PCR.

Figure 1. Scores plot (PC1xPC2, 48.3 and17.8% variance, respectively) of the coffees with different barley contents.

Conclusions
   Chemometric analysis of 1H NMR data showed to be capable to determine the autheticity of coffee with possible barley addition, and therefore, it can be used as a powerful tool in detection of this type of adulteration.

Acknowledgements
   CAPES, CNPq and FAPESP.
____________________________
1Menezes Jr., J. B. F. Rev. Adolfo Lutz 1952, 12, 111.
2Vogels, J. T. W. E.; Terwel, L.; Tas, A. C.; Van der Berg, F.;  Dukel, F. and Van de Greef. J. Agric. Food Chem., 1996, 44, 175.
3Vlahov, G., Progress NMR Spectr. 1999, 35, 341.
4Curtis, S. A.; Curini, R.; Delfini, M.; Brosio, E.; D'Ascenzo, F. and Bocca, B. Food Chem. 2000, 71, 495.
 
 

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