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Los jugos de frutas se producen y consumen por su carácter refrescante, beneficios nutricionales y como una buena fuente de energía instantánea. Dado que los jugos son bebidas dulces, la determinación de los diferentes componentes del azúcar es muy importante en esta industria. En particular, los azúcares fructosa, glucosa y sacarosa son controlados y monitoreados. Los análisis de laboratorio tradicionales para la determinación de estos azúcares en jugos de frutas implican el uso de cromatografía líquida, así como mediciones polarimétricas y de índice de refracción. Esta combinación de técnicas requiere una cantidad significativa de tiempo para el análisis completo y requiere diferentes tipos de equipos de laboratorio.

La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) es una técnica analítica que permite la determinación simultánea de glucosa, fructosa y sacarosa en jugos de frutas en menos de un minuto. Además, no se requieren productos químicos y la preparación de la muestra no es necesaria cuando se utiliza la espectroscopia NIR.

Se preparó un total de 27 muestras, incluidas soluciones acuosas de glucosa (0–8 g/100 mL), fructosa (0–8 g/100 mL) y sacarosa (0–8 g/100 mL), para crear una predicción modelo para la cuantificación. Todas las muestras se midieron en modo de transmisión en un analizador de líquidos Metrohm NIRS DS2500 (400–2500 nm, Figura 1) con soporte para viales de 2 mm. Por comodidad, se utilizaron viales desechables con un paso óptico de 2 mm, lo que hizo innecesaria la limpieza de los recipientes de muestra.

Se midieron muestras de 10 jugos de frutas diferentes con esta configuración. El contenido de glucosa, fructosa y sacarosa se predijo utilizando los modelos de predicción mencionados anteriormente. La cromatografía iónica (CI) se utilizó como método de referencia para medir la concentración de diferentes azúcares en las muestras de jugo. El paquete de software Metrohm Vision Air Complete se utilizó para toda la adquisición de datos y el desarrollo del modelo de predicción.

Tabla 1. Resumen de equipos de hardware y software.

Equipo Número de artículo
Analizador de líquidos DS2500 2.929.0010
DS2500 Soporte viales de 2 mm 6.749.2000
Viales desechables, 2 mm 6.7402.070
Vision Air 2.0 completo 6.6072.208
Figure 1. Metrohm NIRS DS2500 Liquid Analyzer utilizado para la determinación de varios azúcares en jugos de frutas.

Los espectros Vis-NIR obtenidos (Figura 2) se utilizaron para crear un modelo de predicción para la cuantificación de glucosa, fructosa, sacarosa y azúcares totales. La calidad del modelo de predicción se evaluó mediante diagramas de correlación que muestran una correlación muy alta entre la predicción Vis-NIR y los valores de referencia. Las respectivas cifras de mérito (FOM) muestran la precisión esperada de una predicción durante el análisis de rutina (Figuras 3–6). El error estándar de predicción (SEP) para cada componente medido en este estudio se muestra en Figura 7.

Figure 2. Selección de espectros Vis-NIR de una mezcla acuosa de glucosa, fructosa y sacarosa analizada en un analizador de líquidos DS2500.
Figure 3. Diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción de glucosa en una mezcla acuosa de azúcares usando un Analizador de Líquidos DS2500. El valor de laboratorio se evaluó con IC.
Figuras de merito Valor
R2 0,9913
Error estándar de calibración 0,2586 (g/100 ml)
Error estándar de validación cruzada 0,2633 (g/100 ml)
Figure 4. Diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción del contenido de fructosa en una mezcla acuosa de azúcares usando un Analizador de Líquidos DS2500. El valor de laboratorio se evaluó con IC.
Figuras de merito Valor
R2 0,9967
Error estándar de calibración 0,1682 (g/100 ml)
Error estándar de validación cruzada 0,1876 (g/100 ml)
Figure 5. Diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción del contenido de sacarosa en una mezcla acuosa de azúcares usando un Analizador de Líquidos DS2500. El valor de laboratorio se evaluó con IC.
Figuras de merito Valor
R2 0,9902
Error estándar de calibración 0,2390 (g/100 ml)
Error estándar de validación cruzada 0,2401 (g/100 ml)
Figure 6. Diagrama de correlación y las respectivas cifras de mérito para la predicción de azúcares totales en una mezcla acuosa de azúcares usando un Analizador de Líquidos DS2500. El valor de laboratorio se evaluó con un refractómetro.
Figuras de merito Valor
R2 0,9985
Error estándar de calibración 0,2718 (g/100 ml)
Error estándar de validación cruzada 0,2770 (g/100 ml)
Figure 7. Parcelas de validación de fructosa, glucosa, sacarosa y azúcares totales en jugos de frutas 1 a 10 con SEP (Standard Error of Prediction).

Esta nota de aplicación demuestra la viabilidad de determinar glucosa, fructosa, sacarosa y azúcares totales en jugos con espectroscopía de infrarrojo cercano. La espectroscopia Vis-NIR ofrece a los usuarios resultados rápidos y muy precisos sin necesidad de analistas altamente capacitados, productos químicos o preparación de muestras. Por lo tanto, NIRS representa una alternativa adecuada a otros métodos estándar como la cromatografía líquida (Tabla 2).

Tabla 2. Descripción general del tiempo de resultado para los diferentes azúcares comúnmente analizados en los jugos.

Parámetro Método Tiempo de resultado
glucosa, fructosa, sacarosa Cromatografía iónica ∼5 min (preparación) + ∼40 min (CI)
Brix Refractómetro 1 minuto
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