I succhi di frutta vengono prodotti e consumati per il loro carattere rinfrescante, i benefici nutrizionali e per una rapida carica di energia. La determinazione dei diversi componenti zuccherini in queste bevande dolci è di fondamentale importanza in questo settore. In particolare, fruttosio, glucosio e saccarosio vengono controllati e monitorati. L'analisi del contenuto di zucchero nei succhi di frutta prevede solitamente l'uso di misure polarimetriche e dell'indice di rifrazione, nonché della cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC). Queste misurazioni richiedono molto tempo e diverse tipologie di apparecchiature di laboratorio. La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è una tecnica analitica priva di sostanze chimiche in grado di misurare simultaneamente glucosio, fruttosio, glucosio e Brix nei succhi in pochi secondi. La preparazione del campione non è necessaria quando si utilizza NIRS e l'automazione con OMNIS Sample Robot semplifica ulteriormente l'analisi.
Sono stati preparati 15 campioni, tra cui soluzioni acquose di glucosio (1–8 g/100 mL), fruttosio (1–8 g/100 mL) e saccarosio (1–8 g/100 mL), per creare modelli predittivi per la quantificazione. Tutti i campioni sono stati misurati in modalità di trasmissione su OMNIS NIR Analyzer Liquid (1000–2250 nm) con una cella a flusso con cuvetta da 2 mm e un supporto per celle a flusso continuo (Figura 1). Per il trasferimento del liquido, è stata utilizzata la pompa peristaltica integrata a OMNIS Sample Robot S Pick&Place.
Con questa configurazione sono stati misurati campioni di sei diversi succhi di frutta (vari succhi d'arancia, succo d'ananas, succo multifrutta e succo di mela). La concentrazione di zucchero, glucosio (%), fruttosio (%), saccarosio (%) e Brix (°Brix) sono stati previsti utilizzando i modelli di previsione sopra menzionati. La cromatografia ionica (IC) è stata utilizzata come metodo di riferimento primario per misurare la concentrazione di diversi zuccheri nei campioni di succo (secondo AN-P-072) e un rifrattometro digitale è stato utilizzato per misurare il Brix. Il software OMNIS è stato utilizzato per l'acquisizione dei dati e lo sviluppo del modello di previsione.
Gli spettri NIR ottenuti (Figura 2) sono stati utilizzati per creare un modello predittivo per la quantificazione di glucosio, fruttosio, saccarosio e Brix. La qualità dei modelli predittivi è stata valutata utilizzando diagrammi di correlazione che mostrano un'elevata correlazione tra la previsione NIR e i valori di riferimento. Le rispettive cifre di merito (FOM) mostrano la precisione attesa di una previsione durante l'analisi di routine (Figure 3–6).
| R2 | SEC (%) | SECV (%) |
|---|---|---|
| 0.999 | 0.06 | 0.07 |
| R2 | SEC (%) | SECV (%) |
|---|---|---|
| 0.981 | 0.21 | 0.28 |
| R2 | SEC (%) | SECV (%) |
|---|---|---|
| 0.995 | 0.14 | 0.18 |
| R2 | SEC (%) | SECV (%) |
|---|---|---|
| 0.999 | 0.08 | 0.12 |
Utilizzando i modelli di previsione descritti in precedenza, i campioni di succhi di frutta commerciali sono stati misurati con spettroscopia NIR (Figura 7) utilizzando la configurazione automatizzata nella Figura 1. I valori previsti di glucosio, fruttosio, saccarosio e Brix nei succhi di frutta commerciali (da 1 a 6) sono mostrati nelle Tabelle 2–5.
| Succo di frutta n. | Rifrattometro Brix (°Brix) | Brix Predicted NIR (°Brix) |
|---|---|---|
| 1 | 11.32 | 11.11 |
| 2 | 11.32 | 10.96 |
| 3 | 12.59 | 12.68 |
| 4 | 11.32 | 10.94 |
| 5 | 11.63 | 11.79 |
| 6 | 11.06 | 11.74 |
| Succo di frutta n. | Fruttosio (%) (IC) | Fructose Predicted NIR (%) |
|---|---|---|
| 1 | 2.47 | 2.27 |
| 2 | 2.29 | 2.79 |
| 3 | 2.47 | 2.73 |
| 4 | 2.22 | 2.55 |
| 5 | 4.08 | 3.09 |
| 6 | 5.70 | 5.80 |
| Succo di frutta n. | Saccarosio (%) (IC) | Sucrose Predicted NIR (%) |
|---|---|---|
| 1 | 3.7 | 2.6 |
| 2 | 3.86 | 4.21 |
| 3 | 5.33 | 4.77 |
| 4 | 3.95 | 3.33 |
| 5 | 3.09 | 2.94 |
| 6 | 1.04 | 3.29 |
| Succo di frutta n. | Glucosio (%) (IC) | Glucose Predicted NIR (%) |
|---|---|---|
| 1 | 2.23 | 2.12 |
| 2 | 2.05 | 2.21 |
| 3 | 2.86 | 2.72 |
| 4 | 1.89 | 2.14 |
| 5 | 3.38 | 2.65 |
| 6 | 2.35 | 2.92 |
Questa Application Note dimostra la fattibilità della determinazione di glucosio, fruttosio, saccarosio e Brix in vari succhi di frutta mediante spettroscopia nel vicino infrarosso.
La spettroscopia NIR offre agli utenti risultati rapidi ed estremamente accurati senza la necessità di analisti altamente qualificati, prodotti chimici o preparazione del campione. Pertanto, la spettroscopia NIR rappresenta un'alternativa valida ai tradizionali metodi di analisi HPLC e Brix (Tabella 6). Inoltre, la possibilità di automatizzare la spettroscopia NIR per l'analisi dei succhi di frutta consente di risparmiare ulteriormente tempo e costi. Misurare il contenuto di zucchero nei succhi di frutta non è mai stato così facile.
Tabella 6. Panoramica dei tempi per ottenere i risultati per i diversi parametri dello zucchero comunemente analizzati nei succhi.
| Parametro | Metodo | Tempo del risultato |
|---|---|---|
| Glucose, Fructose, Sucrose | HPLC | ∼5 min (preparation) + ∼40 min (HPLC) |
| Brix | Refractometer | 1 min |