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.
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.
25a Reunião Anual da Sociedade
Brasileira de Química - SBQ