La birra è una popolare bevanda alcolica prodotta con grano maltato, luppolo, lievito e aromi. Migliaia di birrifici internazionali e locali producono birra di alta qualità per il divertimento globale. Tuttavia, in alcune regioni i criminali falsificano le birre semplicemente sostituendo i tappi e le etichette di prodotti meno costosi con marchi più redditizi o riempiendo bottiglie vuote con miscele non regolamentate. Solo nel 2022, le autorità doganali e di polizia nazionali di 19 paesi dell'UE hanno sequestrato quasi 14,8 milioni di litri di bevande alcoliche contraffatte, tra cui vino e birra [1].
Attualmente non esistono test semplici per identificare la birra contraffatta. Questa Application Note dimostra la capacità di i-Raman EX, lo strumento Raman del laboratorio B&W Tek con un laser a 1064 nm, con analisi dei componenti principali (PCA) per distinguere tra birre di produttori diversi e da una miscela di birre.
Nel campo delle scienze alimentari, la spettroscopia Raman viene valutata ai fini del controllo della qualità. Viene utilizzato per l'identificazione e la quantificazione dei componenti in una miscela e per l'autenticazione dei campioni.
La birra è una miscela complessa di oltre 400 composti diversi da ingredienti di prodotti naturali che sono sottoposti al processo di fermentazione. Lo spettro Raman della birra è sensibile a questi attributi unici e riflette da vicino la ricetta e il processo di produzione. Anche piccoli cambiamenti spettrali sono rilevabili e possono essere utilizzati per identificare birre contraffatte e rintracciare l'adulterazione fino all'autore.
Solo le lager sono state studiate per questa applicazione. Lavorare con diversi stili di birra (ad esempio, stout vs pilsener) mostrerebbe una variazione notevolmente maggiore nei loro spettri Raman.
Gli spettri Raman sono stati raccolti immergendo una sonda nel liquido decantato da tre lattine da 12 oz. (355 ml) ciascuna delle quattro famose marche di lager. È stata campionata una lager «lite», con un contenuto calorico inferiore del 30% rispetto alle altre marche. Il contenuto di alcol in volume è riportato come % ABV da ciascun produttore. I parametri sperimentali sono riassunti nella Tabella 1.
Tabella 1. Parametri sperimentali e informazioni sul campione.
| Strumento | Acquisizione |
|---|---|
| i-Raman EX System | Laser Power 330 mW |
| RIS100-SS Probe | Int. time 10 s |
| BWSpec and BWIQ Software | Average 1 |
| Sample | kcal / % ABV |
| Lager-H | 150 / 5.0% |
| Lager-B | 145 / 5.0% |
| Lager-C | 149 / 4.7% |
| Lager-M | 96 / 4.2% |
Lo spettro Raman della birra (Figura 1) è semplice rispetto a prodotti chimici complessi come il paracetamolo, perché la birra generalmente contiene circa il 96% di acqua (un debole diffusore Raman). Il resto è etanolo, una semplice molecola organica, e tracce di altre sostanze.
Lo spettro Raman della birra chiara è dominato dai picchi di etanolo a circa 880, 1050, 1090, 1280 e 1450 cm-1. Sebbene questi spettri siano visivamente abbastanza simili, le regioni di varianza relativamente elevata evidenziate nella Figura 1 riflettono le diverse composizioni delle lager.
L'intensità del tratto C-C dell'etanolo a circa 880 cm-1 rappresenta bene la diversa % ABV delle lager (Figura 2). Questo è un prezioso punto di riferimento per discriminare tra le bevande alcoliche.
L'analisi dei componenti principali (PCA) può essere utilizzata per distinguere ulteriormente ciascun campione. La Figura 3 mostra un grafico PCA di ciascun campione e una miscela di due diversi marchi (H1+M1, mostrato in arancione). Nonostante qualche leggera sovrapposizione, ogni marchio appare come un gruppo distinto.
Si noti che Lager-M si distingue facilmente dalle altre marche. Lager-M era l'unica «American-Light Lager» con un contenuto calorico e alcolico inferiore (96 kcal, 4,2% ABV) rispetto alle altre marche (145–150 kcal, 4,6–5,0%).
H1+M1, che è una miscela 1:1 di Lager-H e Lager-M, appare come un cluster separato tra i due e dimostra la capacità di Raman e PCA di discernere facilmente i prodotti adulterati.
- L'eccitazione a 1064 nm genera dati affidabili nonostante la forte fluorescenza dei prodotti naturali presenti nella birra.
- Condizioni di campionamento costanti generano i dati più affidabili. Ad esempio, le differenze di temperatura potrebbero aumentare artificialmente la variazione spettrale.
- La sonda a sfera in zaffiro utilizzata qui fornisce meno siti di nucleazione per un minor numero di bolle di CO2, che potrebbero interferire con le misurazioni.
- Tempi di integrazione di 10 secondi e più forniscono i dati più affidabili.
Un sistema B&W Tek i-Raman EX configurato con una sonda a immersione ha distinto facilmente le lager di diversi birrifici e una miscela di lager, dimostrando la sua capacità di autenticare campioni e rilevare prodotti contraffatti. Anche una piccola quantità di adulterazione può essere identificata con un'analisi PCA dettagliata dello spettro Raman della birra.
- 14.8 million litres alcoholic drinks seized across Europe. https://anti-fraud.ec.europa.eu/media-corner/news/148-million-litres-alcoholic-drinks-seized-across-europe-2022-11-17_en (accessed 2023-03-21).
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