En 2024, el mercado mundial del chocolate se valoró en aproximadamente 131 000 millones de dólares. Se proyecta que alcance aproximadamente los 173 000 millones de dólares para 2030, lo que implica una tasa de crecimiento constante de aproximadamente el 4 % [1]. Este crecimiento está impulsado por la demanda sostenida de los consumidores y se espera que siga aumentando.
La espectroscopia se utiliza cada vez más en la fabricación de chocolate para el control de calidad (CC), gracias a su capacidad para evaluar la composición del chocolate, proporcionando un espectro de «huella dactilar» que revela sus detalles químicos. En concreto, la espectroscopia Raman puede utilizarse en el CC para distinguir entre tipos de chocolate, detectar adulteraciones, medir la cristalización y la textura, y supervisar el proceso de fabricación.
Esta nota de aplicación describe técnicas para recopilar eficazmente espectros Raman de diversos chocolates, proporcionando una base para la evaluación de la calidad y la detección de adulteraciones.
Se midieron los espectros Raman de barras de chocolate con diferente contenido de cacao, incluido el chocolate blanco (Lindt, Suiza), con una potencia láser baja (5%) y un tiempo de integración largo (120 s) (Figura 1).
Los tipos específicos de muestras de chocolate utilizados en este estudio se resumen en la Tabla 1. La potencia del láser se ajustó en función del contenido de cacao del chocolate (desde blanco hasta el 100%), sin superar el 15%, a menos que se deseara medir el chocolate fundido.
| Muestra | % Cacao |
|---|---|
| Chocolate (diferentes tipos) | 100% |
| 85% | |
| 70% | |
| Leche (~30%) | |
| Blanco (20%) |
| Relación | número de onda (cm-1) |
|---|---|
| Relacionado con el cacao | 1060–1080 |
| ~1300 | |
| 1420–1480 | |
| ~1670, ~1780 | |
| Relacionado con el azúcar | <750, 848 |
| 1460 |
* Consulte la referencia [2] para obtener más detalles sobre las asignaciones de bandas.
La recopilación de datos Raman con un sistema Raman de laboratorio i-Raman NxG 1064 (Figura 2) se optimizó ajustando el tiempo de integración y la potencia del láser (Tabla 3) para determinar las mejores condiciones para maximizar la intensidad de la señal y minimizar el riesgo de fusión de la muestra.
| Longitud de onda de excitación | 1064 nm |
|---|---|
| Potencia del láser | 5–15% |
| Tiempo de integración | >60 s |
| Accesorios | Sonda de muestreo estándar Portasondas con regulador de distancia |
| Software | SpecSuite |
Todas las muestras de chocolate se analizaron colocando un trozo de chocolate sobre la platina con una sonda Raman firmemente fijada sobre la muestra (Figura 3). La distancia de trabajo óptima se determinó ajustando la posición de la sonda en el eje z mientras se monitorizaba continuamente la intensidad de la señal Raman.
Una vez encontrada la distancia focal óptima, un regulador de distancia ayuda al operador a posicionar la sonda sobre la muestra para garantizar una medición consistente y fiable.
Intensidad del láser y fusión
El chocolate se funde entre 30 y 36 °C. Se utilizó chocolate 100 % para establecer el umbral de fusión inducido por láser debido a su color más oscuro. La muestra más oscura absorbe más luz láser y, como resultado, se funde a potencias más bajas y tiempos de exposición más cortos.
Optimizar la potencia del láser es fundamental para evitar daños térmicos o cambios estructurales durante la medición. Los espectros Raman obtenidos al 5 %, 10 % y 15 % de potencia del láser revelaron cambios notables en los picos relacionados con el cacao (Figura 4a), con fusión visible al 10 %. Los chocolates de color más claro toleraron potencias más altas, generalmente hasta el 15 %.
Sin embargo, la fusión no es el único indicador de cambios estructurales inducidos por el calor. Incluso el chocolate blanco mostró sutiles cambios de cristalinidad en el rango de 1060 a 1100 cm⁻¹ cuando la potencia del láser superó el 10 % (Figura 4b). Estos resultados resaltan que el chocolate puede sufrir alteraciones térmicas con potencias láser relativamente bajas, lo que enfatiza la necesidad de una cuidadosa selección de la potencia durante el control de calidad (QA/QC). Los métodos de rechazo de fluorescencia combinados con una excitación de 785 nm de menor potencia ofrecen posibles soluciones.
Raman spectra of test sample
El chocolate generalmente consta de tres componentes principales: cacao, manteca de cacao y azúcar, en proporciones significativamente diferentes según el tipo. Por ejemplo, el chocolate 100% no contiene azúcar añadido, mientras que el chocolate blanco carece de cacao, pero sí contiene manteca de cacao. Las demás variedades se encuentran entre estos extremos, con diferentes contenidos de cacao y azúcar. (Tabla 4).
| Tipo de chocolate | Cacao (%)* | Azúcar (g)** |
|---|---|---|
| Blanco | 20 | 16 |
| Leche | 31 | 17 |
| 70% | 70 | 9 |
| 85% | 85 | 4 |
| 100% | 100 | 0 |
*Porcentaje de sólidos de cacao según el fabricante [3].
**Basado en el contenido total de azúcar de las tablas de nutrientes.
Los picos de azúcar más importantes se observan claramente en los chocolates blanco, con leche y al 70% (Figura 5). Sin embargo, en el chocolate al 85%, la única característica espectral perceptible relacionada con el azúcar aparece a 1460 cm⁻¹. Esto sugiere que la espectrometría Raman determina eficazmente el contenido de azúcar para las mediciones de control de calidad. Los ingredientes relacionados con el cacao presentan bandas Raman características alrededor de 1300 cm⁻¹ y 1420-1480 cm⁻¹. Al confinar un modelo de Mínimos Cuadrados Parciales (PLS) a estas regiones espectrales, se obtuvo el modelo predictivo más preciso para el análisis del contenido de cacao.
Rendimiento del modelo PLS y precisión predictiva
Los modelos PLS generados a partir de picos clave entre 1200 y 1600 cm⁻¹ en los espectros Raman de varios tipos de chocolate muestran una alta concordancia entre el contenido de cacao predicho y medido, con un bajo error estándar. Esto confirma la eficacia de la espectroscopia Raman para el análisis rutinario del contenido de cacao (Figura 6a). Añadir puntos de datos aumentaría la confianza en las predicciones con niveles más altos de cacao.
El modelo de contenido de azúcar demuestra una precisión predictiva aún mayor, atribuida a los picos de azúcar distintivos y a la ausencia de variación relacionada con la temperatura en las mediciones de azúcar. Los datos de azúcar también pueden refinar las predicciones del contenido relacionado con el cacao, ya que la intensidad Raman del azúcar varía proporcionalmente al contenido de cacao (Figura 6b). Tanto el contenido de azúcar como el de cacao son parámetros importantes de control de calidad medibles mediante espectroscopía Raman.
Este estudio destaca la capacidad de la espectroscopia Raman para realizar mediciones rápidas y no destructivas de indicadores de calidad del chocolate. Los modelos PLS demuestran una alta precisión predictiva tanto para los materiales relacionados con el cacao como para el contenido de azúcar. Aumentar el número de muestras y analizar una gama más amplia de chocolates mejoraría aún más la robustez y la precisión del modelo.
En general, la espectroscopia Raman, combinada con el modelado quimiométrico, ofrece un método de control de calidad fiable para el análisis rutinario y en tiempo real del chocolate.
- marknteladvisors. Chocolate Market Size, Share, Analysis and Industry Trend to 2030.
- Esmonde-White, K.; Lewis, M.; Lewis, I. R. Direct Measurement of Chocolate Components Using Dispersive Raman Spectroscopy at 1000 Nm Excitation. Appl Spectrosc 2023, 77 (3), 320–326. https://doi.org/10.1177/00037028221147941.
- Chocolates, Truffles, and Delicious Gifts: Buy Online | Lindt Shop Intl. https://www.chocolate.lindt.com/ (accessed 2025-08-17).