La canna da zucchero (Saccharum spp.) è una coltura molto importante per l'economia globale. Viene spesso utilizzato come materia prima per la produzione di zucchero, alcool, lievito e altro.. Brix (°Brix), Pol (%), purezza del succo (%), zuccheri riduttori (%) e zuccheri totali recuperabili (Kg t-1) sono alcuni dei tanti parametri di controllo qualità (QC) che devono essere analizzati nella canna da zucchero succo.
Sono disponibili numerosi metodi basati su diverse tecniche analitiche per il controllo della qualità del succo di canna da zucchero. Questi metodi possono richiedere molto tempo poiché il trattamento del campione è un prerequisito. Un'alternativa più rapida a questi altri metodi è la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). NIRS consente la determinazione simultanea di diversi componenti CQ, senza sostanze chimiche o preparazione del campione, in meno di un minuto.
Il succo di canna da zucchero è stato analizzato dal NIRS e sono stati raccolti un totale di 100 spettri per creare un modello di previsione per la quantificazione di diversi parametri QC. Tutti i campioni sono stati misurati con Metrohm NIRS DS2500 Liquid Analyzer (400–2500 nm) iin modalità di trasmissione con DS2500 Holder Flow Cell (Figura. 1). n questo studio è stata utilizzata una cella a flusso con lunghezza del cammino ottico di 1 mm. Questa cella di flusso è stata riempita tramite pompa peristaltica. Il pacchetto software Vision Air Complete di Metrohm è stato utilizzato per tutta l'acquisizione dei dati e lo sviluppo del modello di previsione.
Tabella 1. Panoramica delle apparecchiature hardware e software.
| Strumento | Codice articolo |
|---|---|
| DS2500 Liquid Analyzer | 2.929.0010 |
| DS2500 Holder Flow cell | 6.7493.000 |
| NIRS quartz cuvette flow 1 mm | 6.7401.310 |
| Vision Air 2.0 Complete | 6.6072.208 |
Gli spettri Vis-NIR ottenuti (Figura 2) sono stati utilizzati per creare un modello di previsione per la quantificazione di Brix (°Brix), Pol (%), purezza del succo (%), zuccheri riducenti (%) e zuccheri totali recuperabili (Kg t-1). La qualità del modello di previsione è stata valutata utilizzando diagrammi di correlazione che mostrano una correlazione molto elevata tra la previsione Vis-NIR e i valori di riferimento. Le rispettive figure di merito (FOM) mostrano la precisione prevista di una previsione durante l'analisi di routine (Figure 3-8).
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9875 |
| Standard Error of Calibration | 0.1323 (°Brix) |
| Standard Error of Cross-Validation | 0.1467 (°Brix) |
| Standard Error of Validation | 0.138 (°Brix) |
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9833 |
| Standard Error of Calibration | 0.1506% |
| Standard Error of Cross-Validation | 0.1851% |
| Standard Error of Validation | 0.1388% |
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.8194 |
| Standard Error of Calibration | 0.7202% |
| Standard Error of Cross-Validation | 0.7596% |
| Standard Error of Validation | 0.564% |
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.6497 |
| Standard Error of Calibration | 0.0263% |
| Standard Error of Cross-Validation | 0.0291% |
| Standard Error of Validation | 0.0249% |
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9911 |
| Standard Error of Calibration | 0.5388% |
| Standard Error of Cross-Validation | 0.6604% |
| Standard Error of Validation | 0.497% |
| Figures of Merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9463 |
| Standard Error of Calibration | 2.2985% |
| Standard Error of Cross-Validation | 2.5118% |
| Standard Error of Validation | 1.9074% |
Questa Application Note dimostra la possibilità di determinare Brix, Pol, purezza del succo, zuccheri riducenti e zuccheri totali recuperabili nel succo di canna da zucchero con la spettroscopia NIR. La spettroscopia Vis-NIR consente un'alternativa rapida e altamente accurata ad altri metodi standard (Tabella 2). Non è richiesta alcuna preparazione del campione e i risultati vengono forniti in meno di un minuto.
Tabella 2. Tempo per ottenere una panoramica dei diversi parametri di controllo della qualità tipicamente misurati nel succo di canna da zucchero.
| Parametro | Metodo | Tempo del risultato |
|---|---|---|
| Brix | Refractometer | ∼1 min |
| Pol | Calcolato da Pol e Brix, nonché dall'applicazione di alcune costanti | ∼10 min preparazione del campione (chiarificazione e filtrazione) + ∼1 min polarimetro + ∼1 min rifrattometro |
| Purity | Calcolato da Pol e Brix | Purezza = 100 × (Pol/Brix) |
| Reducing sugars (RS) | Cromatografia Ionica | 10 min di preparazione del campione (chiarificazione e filtrazione) + ∼40 min IC |
| Sucrose reading | Polarimetro | ∼10 min di preparazione del campione (chiarificazione e filtrazione) + ∼1 min di polarimetro |
| Total recoverable sugars (TRS) | Calcolato da Pol e zuccheri riducenti | TRS = (9.5263 × Pol) – (9.05 × RS) |
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Internal reference: AW NIR CH-0073-042023