Spectroscopie Proche Infrarouge (NIR) : Analyse Rapide et Non Destructive de la Qualité des Grains et du Blé

Ingénieure Q.C. Alimentaire Selin Yolcu, Ingénieure Q.C. Alimentaire Gülperi Sıla Bardakçı

Ces dernières années, la demande pour des technologies rapides, fiables et respectueuses de l'environnement dans les processus de production alimentaire et les analyses a considérablement augmenté. En conséquence, diverses technologies innovantes ont été développées en tant qu'alternatives aux méthodes traditionnelles. La dépendance des méthodes traditionnelles envers les équipements, les produits chimiques et les analystes experts, ainsi que leur caractère chronophage, a renforcé l'intérêt pour ces solutions innovantes. Parmi ces alternatives, la spectroscopie proche infrarouge (NIR) s'est imposée comme une technologie puissante et efficace.

La spectroscopie est le processus de mesure et d'interprétation du rayonnement électromagnétique absorbé ou émis par des atomes, des molécules ou des ions lors de transitions entre leurs niveaux d'énergie. Dans ce contexte, les analyses spectroscopiques sont des méthodes instrumentales qui examinent les propriétés des substances telles que l'absorption lumineuse, la transmission ou la réflexion.

La spectroscopie NIR repose sur l'interaction de la lumière avec la matière. Le rayonnement électromagnétique dans la plage de longueurs d'onde de 780 à 2500 nm provoque des vibrations moléculaires. Plus précisément, les vibrations des liaisons telles que O-H, N-H et C-H fournissent des informations sur les propriétés chimiques et physiques des grains. La spectroscopie proche infrarouge (NIR) établit une corrélation entre les attributs de qualité des échantillons alimentaires et l'absorption lumineuse dans une plage spécifique du spectre électromagnétique. Les analyses interprétant cette corrélation ont permis une utilisation de routine de la technologie NIR dans les analyses physiques et chimiques des produits alimentaires et agricoles.

La spectroscopie NIR est devenue un élément indispensable des processus modernes de contrôle qualité, en particulier dans l'analyse du blé et des grains. Cette technologie offre aux secteurs de l'agriculture et de l'alimentation la possibilité d'effectuer des analyses rapides et fiables sans recours aux produits chimiques. Améliorant l'efficacité de la gestion de la sécurité et de la qualité alimentaires, les appareils NIR peuvent être utilisés aussi bien en laboratoire que sur le terrain.

Composants principaux :

• Source lumineuse : Génère une lumière infrarouge et la dirige vers l'échantillon.
• Cellule d'échantillon : Contient les échantillons solides ou liquides.
• Détecteur : Mesure la lumière réfléchie ou transmise.
• Spectromètre : Produit le spectre d'absorption.
• Logiciel : Analyse les données et calcule le contenu chimique et les propriétés physiques.

Processus d'analyse :

1. Préparation de l'échantillon : Les grains de blé ou les échantillons moulus sont placés dans le compartiment de l'appareil. L'absence de préparation spéciale rend le processus très pratique.
2. Balayage spectral : Une lumière proche infrarouge est dirigée vers l'échantillon. La lumière réfléchie ou absorbée par l'échantillon génère un spectre basé sur sa structure moléculaire.
3. Calibration et modélisation : À l'aide de modèles de référence créés à partir de tests de laboratoire précédents, les variations dans les données spectrales sont analysées.
4. Interprétation des résultats : Les résultats quantitatifs pour des paramètres tels que les protéines, l'humidité, le gluten et l'indice de sédimentation sont rapportés en quelques secondes.

Dans une étude réalisée avec l'analyseur NIR DA 9000 de Bastak Instruments, des échantillons de blé provenant de différentes régions de Turquie ont été analysés. En quelques secondes, des paramètres tels que la teneur en gluten, la teneur en protéines, le niveau d'humidité, la teneur en cendres et les valeurs de sédimentation Zeleny ont été mesurés.

Grâce à son écran tactile intuitif de 13 pouces, son capteur de nouvelle génération à réseau de diodes et sa capacité à analyser à la fois la farine et les grains avec le même récipient d'échantillon, l'analyseur NIR DA 9000 de Bastak a offert une expérience rapide et conviviale. Lors de l'étude, les propriétés physico-chimiques des échantillons de blé et la teneur en protéines des génotypes de blé ont été comparées en utilisant la méthode NIR.

Figure 1 : La série 1 représente les valeurs de protéines obtenues avec la méthode Kjeldahl, tandis que la série 2 représente les valeurs de protéines mesurées par FT-NIR.

Les niveaux de protéines mesurés par la méthode Kjeldahl variaient de 10,21 % à 16,34 %, tandis que ceux obtenus avec la méthode NIR se situaient entre 10,34 % et 16,57 % (Figure 1). Les échantillons collectés dans différentes régions pour le même génotype de blé ont montré des niveaux variables de similarité entre les valeurs de protéines obtenues par les deux méthodes.

La précision des résultats de mesure pour les deux méthodes s'est avérée élevée (r = 0,91), indiquant une forte corrélation dans l'analyse. Cela démontre que la spectroscopie NIR est une méthode fiable pour déterminer la teneur en protéines du blé.