Espectroscopia de Infrarrojo Cercano (NIR): Análisis Rápido y No Destructivo de la Calidad de los Granos y el Trigo
Ingeniera en Control de Calidad de Alimentos Selin Yolcu, Ingeniera en Control de Calidad de Alimentos Gülperi Sıla Bardakçı
En los últimos años, la demanda de tecnologías rápidas, fiables y respetuosas con el medio ambiente en los procesos de producción y análisis de alimentos ha aumentado significativamente. Por ello, se han desarrollado diversas tecnologías innovadoras como alternativas a los métodos tradicionales. La dependencia de los métodos tradicionales de equipos, productos químicos y analistas expertos, así como su carácter lento, ha incrementado el interés por estas soluciones innovadoras. Entre estas alternativas, la Espectroscopia de Infrarrojo Cercano (NIR) ha emergido como una tecnología potente y eficiente.
La espectroscopia es el proceso de medir e interpretar la radiación electromagnética absorbida o emitida por átomos, moléculas o iones durante las transiciones entre sus niveles de energía. En este contexto, los análisis espectroscópicos son métodos instrumentales que examinan las propiedades de las sustancias, como la absorción, transmisión o reflexión de la luz.
La espectroscopia NIR se basa en la interacción de la luz con la materia. La radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de 780-2500 nm induce vibraciones moleculares. Específicamente, las vibraciones de enlaces como O-H, N-H y C-H proporcionan información sobre las propiedades químicas y físicas de los granos. La Espectroscopia de Infrarrojo Cercano (NIR) correlaciona los atributos de calidad de las muestras alimenticias con la absorción de luz en un rango específico del espectro electromagnético. Los análisis que interpretan esta correlación han permitido el uso rutinario de la tecnología NIR tanto en análisis físicos como químicos de productos alimenticios y agrícolas.
La espectroscopia NIR se ha convertido en una parte indispensable de los procesos modernos de control de calidad, especialmente en el análisis de trigo y granos. Esta tecnología proporciona a los sectores agrícola y alimentario la capacidad de realizar análisis rápidos y fiables sin el uso de productos químicos. Mejorando la eficiencia de la gestión de la seguridad y calidad alimentaria, los dispositivos NIR pueden ser utilizados tanto en laboratorios como en el campo.
Componentes clave:
- Fuente de luz: Genera luz infrarroja y la dirige hacia la muestra.
- Celda de muestra: Contiene las muestras sólidas o líquidas.
- Detector: Mide la luz reflejada o transmitida.
- Espectrómetro: Produce el espectro de absorción.
- Software: Analiza los datos y calcula el contenido químico y las propiedades físicas.
Proceso de análisis:
- Preparación de la muestra: Los granos de trigo o las muestras molidas se colocan en el compartimento del dispositivo. La ausencia de preparación especial hace que el proceso sea altamente práctico.
- Escaneo espectral: Se dirige luz de infrarrojo cercano hacia la muestra. La luz reflejada o absorbida por la muestra genera un espectro basado en su estructura molecular.
- Calibración y modelado: Utilizando modelos de referencia creados a partir de pruebas de laboratorio anteriores, se analizan las variaciones en los datos espectrales.
- Interpretación de resultados: Los resultados cuantitativos de parámetros como proteínas, humedad, gluten e índice de sedimentación se reportan en cuestión de segundos.
En un estudio realizado con el analizador NIR DA 9000 de Bastak Instruments, se analizaron muestras de trigo de diversas regiones de Turquía. En cuestión de segundos, se midieron parámetros como contenido de gluten, contenido de proteínas, nivel de humedad, contenido de cenizas y valores de sedimentación Zeleny.
Gracias a su pantalla táctil intuitiva de 13 pulgadas, su sensor de diodos de última generación y su capacidad para analizar tanto harina como granos utilizando el mismo recipiente de muestra, el analizador NIR DA 9000 de Bastak ofreció una experiencia rápida y fácil de usar. Durante el estudio, se compararon las propiedades fisicoquímicas de las muestras de trigo y el contenido de proteínas de los genotipos de trigo utilizando el método NIR.
Figura 1: La serie 1 representa los valores de proteínas obtenidos utilizando el método Kjeldahl, mientras que la serie 2 representa los valores de proteínas medidos por FT-NIR.
Los niveles de proteínas medidos por el método Kjeldahl oscilaron entre el 10,21 % y el 16,34 %, mientras que los obtenidos mediante el método NIR estuvieron dentro del rango de 10,34 % a 16,57 % (Figura 1). Las muestras recolectadas de diferentes regiones para el mismo genotipo de trigo mostraron niveles variables de similitud entre los valores de proteínas obtenidos por ambos métodos.
Se encontró que la precisión de los resultados de medición para ambos métodos fue alta (r = 0,91), lo que indica una fuerte correlación en el análisis. Esto demuestra que la espectroscopia NIR es un método fiable para determinar el contenido de proteínas en el trigo.
