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Título: Metodologias analíticas para a agroindústria de frutas empregando infravermelho próximo e quimiometria
Autor(es): Costa, Rosângela Câmara
Palavras-chave: Quimiometria;Frutas;Jabuticabas;Castanholas;Classificação;Regressão
Data do documento: 26-Set-2018
Referência: COSTA, Rosângela Câmara. Metodologias analíticas para a agroindústria de frutas empregando infravermelho próximo e quimiometria. 2018. 108f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The application of methodologies in fruits agroindustry using non-destructive techniques such as near-infrared has great importance due to the rising demand for products in addition to the necessity of technologies that can follow the growth of this field. Also, the use of these techniques implies in reduction of time of analyses, costs with chemical reagents, the need of specialized work and generation of residual components. Therefore, this thesis was developed aiming to contribute to the repertoire of analytical methods applied in fruits agroindustry using near-infrared spectroscopy (NIRS) combined with chemometric treatment. This research was conducted using two types of approaches, one application to classify the fruits and another one to quantify the evaluation parameters of sensory and nutritional quality of fruits. For the classification, jaboticaba fruit [Myrciaria cauliflora (Mart.) O. Berg cv. Açú] were analyzed in three stages of maturation (immature, physiologically mature and mature fruit) using NIR. After that, classification models for these maturation stages were developed applying the PCA-LCA, SPA-LDA and GA-LDA algorithms. The best PCA-LDA model was calculated using four principal components. As for the SPA-LCA, the best adjustment was obtained using 123 variables and the best GA-LDA model was found using 48 variables. Evaluation parameters of these models such as sensitivity and specificity were calculated presenting satisfactory values: 100% of validation for the immature stage, 77% for the intermediate stage and 50% for the mature stage. These results indicate the effectiveness of the technique to evaluate the maturation stage of jaboticaba fruit, indicating its applicability in agroindustry. Concerning the approach of quantification of fruits parameters, the concentrations of anthocyanins and phenolic compounds in Indian-almonds (Terminalia catappa) were determined using NIR. Subsequently, regression models were developed in order to predict these parameters applying PLS and the variables selection using iPLS and GA-PLS. The best results acquired in order to determine the levels of anthocyanins and phenolic compounds were obtained using GA-PLS for both parameters. The best model for phenolic compounds presented a determination coefficient of prediction (𝑅𝑝 2 ) of 0.82 and an error of prediction (RMSEP) of 11.3 mg GAE g-1 (mg of gallic acid equivalent (GAE) per gram of sample). Regarding the anthocyanins determination, the best model presented a determination coefficient of prediction 𝑅𝑝 2 of 0.80 and an error of prediction (RMSEP) of 8.7 mg GAE g-1 . In conclusion, the results obtained in this research confirm that NIR allied to chemometric methods present a potential of applicability for fruits agroindustry for both quantitative and qualitative approaches.
Resumo: A aplicação de metodologias para a agroindústria de frutas usando técnicas não destrutivas como o infravermelho próximo tem grande importância devido à crescente demanda por produtos e pela necessidade de tecnologias que possam acompanhar o crescimento da área. Além disso, o uso dessas técnicas resulta na redução de: tempo de análises, dos custos com reagentes, do trabalho para o analista e da geração de resíduos nas análises. Portanto, esta tese foi desenvolvida com o objetivo de contribuir com o repertório de métodos analíticos aplicados à agroindústria de frutas, utilizando a espectroscopia do infravermelho próximo (NIRS) combinado com um tratamento quimiométrico. Esta pesquisa foi conduzida usando dois tipos de abordagens, uma aplicada à classificação de frutas, e outra à quantificação de parâmetros de avaliação da qualidade sensorial e nutricional de frutas. Para a classificação das frutas, foram analisadas jabuticabas [Myrciaria cauliflora (Mart.) O. Berg cv. Açú], em três estágios de maturação (fruto imaturo, fisiologicamente maduro e maduro), usando infravermelho próximo. Em seguida, foram desenvolvidos modelos para a classificação desses três estágios de maturação, empregando-se os algoritmos PCA-LDA, SPA-LDA e GA-LDA. O melhor modelo PCA-LDA foi calculado usando-se quatro componentes principais. O melhor SPA-LDA foi encontrado utilizando-se 123 variáveis, e o melhor GA-LDA foi encontrado utilizando-se 48 variáveis. Foram calculados parâmetros de avaliação dos modelos, como sensibilidade e especificidade, os quais apresentaram valores satisfatórios, com 100% no conjunto de validação para o estágio imaturo e valores acima de 77% para o estágio intermediário e acima de 50% para o estágio maduro. Estes resultados demonstraram a capacidade do método para avaliação da maturação de jabuticabas, como indicativo de possibilidade para a sua aplicação industrial. Na abordagem de quantificação de parâmetros em frutas, foram determinados o teor de antocianinas e teor de compostos fenólicos em castanholas (Terminalia catappa) por NIR. Após isto, foram desenvolvidos modelos de regressão para a previsão desses parâmetros, empregando-se o PLS e seleção de variáveis usando iPLS e GA-PLS. Os melhores resultados encontrados para a determinação de compostos fenólicos e antocianinas foram com GA-PLS para ambos os parâmetros. O melhor modelo encontrado para os compostos fenólicos apresentou um coeficiente de determinação de previsão (𝑅𝑝 2 ) de 0,82 e um erro de previsão (RMSEP) de 11.3 mg GAE g-1 (mg equivalentes de ácido gálico (GAE) por g de amostra. Em relação a determinação de antocianinas, o melhor modelo encontrado apresentou um coeficiente de determinação de previsão (𝑅𝑝 2 ) de 0,80 e um erro de previsão (RMSEP) de 8,7 mg L-1 . Diante dos resultados obtidos, é possível concluir que o NIR aliado a métodos quimiométricos se apresenta com potencial de aplicabilidade para metodologias analíticas na agroindústria de frutas, tanto para abordagens de natureza qualitativa, como também quantitativas.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26632
Aparece nas coleções:PPGQ - Doutorado em Química

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