UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ

Transcription

1 UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ FACULTATEA DE ZOOTEHNIE ȘI BIOTEHNOLOGII LOREDANA FLORINA LEZEU (LEOPOLD) MARKERI DE CALITATE ȘI AUTENTICITATE A ULEIURILOR, SUCURILOR ȘI CEREALELOR DETERMINAȚI PRIN HPLC ȘI SPECTROSCOPIE IR/RAMAN REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC Prof. Dr. HORST DIEHL Cluj-Napoca 2010

2 II

3 CUPRINS INTRODUCERE...III I. EVALUAREA CALITĂŢII ULEIURILOR VEGETALE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR ŞI RAMAN... VIII MATERIALE ŞI METODE... VIII REZULTATE ŞI DISCUŢII... IX Spectrele FTIR ale uleiurilor vegetale... IX Amprenta spectrală Raman comparativă a uleiurilor vegetale... X Amprentele spectrale Raman specifice uleiurilor de palmier, măsline şi floarea-soarelui.... XI Amprentele spectrale Raman specifice uleiului de cătină... XIII Clasificarea uleiurilor vegetale folosind spectroscopia FTIR şi analiza PCA... XV CONCLUZII... XVI II. EVALUAREA CALITĂȚII SUCURILOR DE FRUCTE FOLOSIND SPECTROSCOPIA FTIR ȘI METODE CHEMOMETRICE... XVIII II.1 CUANTIFICAREA GLUCOZEI, FRUCTOZEI ȘI ZAHAROZEI ÎN SUCURI DE MERE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR CUPLATĂ CU METODE CHEMOMETRICE... XVIII MATERIALE ȘI METODE... XVIII REZULTATE ȘI DISCUȚII... XIX Amprenta spectrală ATR-MIR a principalilor carbohidrați... XIX Predicții cantitative bazate pe analiza PLS a concentraţiilor de carbohidraților din sucuri comerciale şi autentice... XX CONCLUZII... XXII II.2 CUANTIFICAREA GLUCOZEI, FRUCTOZEI ȘI A ZAHAROZEI ÎN SUCURILE DE FRUCTE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR ȘI ANALIZA STATISTICĂ MULTIVARIATĂ... XXIV MATERIALE ȘI METODE... XXIV REZULTATE ȘI DISCUȚII... XXVI Analiza de tip Principal Component Analysis (PCA)... XXVI Regresia de tip Partial Least Squares (PLS)... XXVII Evaluarea capacității antioxidante a sucurilor prin FTIR și PLS... XXXI CONCLUZII... XXXIII III. DETERMINAREA CAROTENOIDELOR ÎN GRÂU... XXXV MATERIALE ŞI METODE... XXXV Purificarea SPE (extracţie în fazã solidã)... XXXV REZULTATE ŞI DISCUŢII... XXXVI Separarea cromatograficã a carotenoidelor prin HPLC din probele de grâu nesaponificate.. XXXVI Analiza cantitativã a carotenoidelor din varietãţile de Einkorn, Rosadur, Kamut şi Toronit nesaponificate... XXXVII Separarea cromatograficã a carotenoidelor din grâu, folosind extracția în fază solidă.... XXXVIII Distribuţia carotenoidelor în fracţiunile de grâu... XXXIX CONCLUZII... XLI IV. DETERMINAREA CAROTENOIDELOR ŞI ANTOCIANILOR DIN ORZ... XLIII MATERIALE ŞI METODE... XLIII REZULTATE ŞI DISCUŢII... XLIV Analiza cantitativă a carotenoidelor în genotipurile de orz... XLIV Analiza probelor de orz negru... XLV Separarea cromatografică a antocianilor din probele de orz prin metoda HPLC... XLVII Analiza cantitativă a antocianilor din probele de orz negru, albastru şi purpuriu... XLVIII CONCLUZII... L BIBLIOGRAFIE... LII

4 INTRODUCERE Scopul prezentului studiu a constat în caracterizarea unor produse alimentare, cum ar fi uleiuri vegetale, sucuri de fructe şi cereale, folosind cromatografia HPLC precum și metode spectroscopice FTIR/Raman, în vederea determinării calității și autenticității acestora. Biomarkerii selectați pentru evidențierea calităţii şi autenticităţii acestor produse alimentare sunt în principal componente minore, provenind din plante (numite fitochimicale). Astfel, obiectivele sunt legate de metoda analitică, de tipul alimentului şi markerul de calitate /autenticitate utilizat. FTIR şi FT-Raman reprezintă metode spectroscopice rapide de evaluare a calităţii și autenticității uleiurilor vegetale. Probele de ulei pot fi investigate în mod direct, fără nici o pregătire a probei în prealabil. Astfel, analizând amprenta spectrală FTIR şi FT- Raman, uleiurile vegetale au fost comparate pe baza conţinutului în acizi graşi saturaţi/nesaturaţi. Mai mult, profilul acizilor graşi a fost utilizat ca marker de autenticitate pentru uleiurile vegetale. Determinarea calităţii şi autenticităţii sucurilor de fructe reprezintă un domeniu de cercetare aplicată cu impact relevant în industrie, siguranţa alimentară şi protecţia consumatorului. Spectroscopia FTIR combinată cu metode de analiză statistică multivariată, cum ar fi cele de tip Principal Component Analysis (PCA) sau Partial Least Squares (PLS), au fost utilizate pentru determinarea conținutului de glucoză, fructoză şi zaharoză în diferite sucuri de fructe, ca markeri de calitate şi autenticitate. Astfel, a fost implementată o procedură rapidă pentru evaluarea carbohidraţilor din sucurile de fructe, confirmând autenticitatea pentru majoritatea probelor analizate, dar și adaosul de zaharoză în unele probe. Abordând o tematică modernă de cercetare, am urmărit extinderea potenţialului metodei spectroscopice FTIR combinată cu regresie de tip PLS, în vederea determinării capacităţii antioxidante a sucurilor de fructe. S-a obţinut astfel o bună corelaţie între valorile determinate prin predicție în urma regresiei PLS şi valorile măsurate prin metoda de referință TEAC pentru capacitatea antioxidantă totală (TAC). III

5 Cerealele reprezintă un produs alimentar din dieta zilnică. În ultimele decenii au fost cultivate specii de grâu cu un conţinut scăzut în carotenoide, în vederea obţinerii unei făini cât mai albe. Astăzi, efectele benefice al aportului de carotenoide din consumul zilnic de cereale sunt unanim recunoscute. Acum cercetătorii, sunt în căutare de specii de cereale cu conţinut cât mai ridicat în carotenoide. În această lucrare, este prezentată metodologia de determinare a carotenoidelor și antocianilor prin cromatografie HPLC din diverse specii de grâu şi orz Structura tezei. Teza este structurată în două părţi principale, şi anume, studiu de literatură şi contribuţii originale. Partea de studiu de literatură cuprinde trei capitole. Capitolul I introduce metodele spectroscopice de absorbţie UV-Vis, de absorbție în infraroşu (FTIR) şi împrăştiere Raman, precum şi potenţialul de aplicabilitate al acestora în chimia alimentului. De asemenea, în acest capitol sunt discutate pe scurt metodele statistice multivariate de tip PCA şi PLS. Capitolul II prezintă metoda HPLC, și cuprinde principiile, instrumentația şi aplicaţii generale în determinarea compuşilor minori din uleiuri, sucuri şi cereale. Capitolul III este dedicat fitochimicalelor din produsele alimentare studiate. Prin utilizarea metodelor HPLC, FTIR şi Raman în această lucrare au fost evaluate calitatea şi autenticitatea uleiurilor vegetale, a sucurilor de fructe și a cerealelor (grâu şi orz), pe baza profilului de acizi graşi saturați/nesaturați, carbohidrați şi a conținutului de carotenoide. Astfel, prezența şi proprietăţile chimice ale fitochimicalelor monitorizate sunt prezentate în detaliu în acest capitol. Cercetarea originală este organizată în patru capitole. În capitolul IV, au fost înregistrate spectrele FTIR şi FT-Raman a 13 tipuri de uleiuri vegetale şi identificate benzile marker pentru acizii graşi. Pe baza benzilor marker Raman a fost comparat gradul de saturare al acizilor grași pentru diferite tipuri de uleiuri. Spectrele FTIR a 25 uleiuri vegetale au fost supuse analizei PCA, permițând astfel gruparea uleiurilor în funcţie de originea lor biologică. În acest fel, este prezentată IV

6 posibilitatea discriminării FTIR/PCA între uleiurile de măsline, floarea soarelui, susan şi diferite uleiuri din sâmbure de fructe. De asemenea, conţinutul ridicat de carotenoide din uleiul de cătină este clar evidenţiat de benzi marker Raman. Capitolul V prezintă determinarea conținutului de carbohidrați (glucoză, fructoză și zaharoză) în 13 sucuri de mere şi 33 sucuri de fructe, prin combinarea metodelor FTIR şi chemometrice (PCA şi PLS). Valorile concentrațiilor prezise prin regresie PLS au fost validate prin metoda HPLC. Astfel, calitatea şi autenticitatea sucurilor a fost evaluată pe baza concentraţiilor de carbohidraţi. Spectrele FTIR a 22 sucuri de fructe au fost analizate prin metoda PCA, permițând astfel gruparea acestora în funcţie de originea lor biologică. Astfel, este demonstrată posibilitatea discriminării între sucurile de mere, portocale şi piersici prin spectroscopie FTIR și analiză PCA. De asemenea, a fost determinată capacitatea antioxidantă totală (TAC) a sucurilor de fructe prin combinarea metodelor spectroscopice FTIR şi regresie PLS, valorile prezise fiind în bună concordanță cu valorile determinate prin metoda de referință TEAC. Capitolul VI prezintă determinarea autenticității a patru varietăți de grâu prin realizarea amprentei carotenoidice. A fost optimizat protocolul de extracţie şi determinată eficienţa saponificării. Ca şi metodă alternativă de purificare și îndepărtare a lipidelor, s-a utilizat extracția în fază solidă (SPE). Conţinutul de carotenoide a fost evaluat în funcţie de varietate şi anul recoltei. De asemenea, în acest capitol s-a evaluat distribuția carotenoidelor în fracțiunile de măciniș. Capitolul VII tratează autenticitatea a patru genotipuri de orz (negru, galben, albastru și purpuriu) folosindu-se ca și markeri conținutul de carotenoide (luteina și zeaxantina) și antociani (cianidin glucozid, pelargonidin glucozid, delfinidină, peonidin glucozid şi cianidină). Capitolul tratează pe larg variația concentrațiilor de xantofile și antociani în funcție de genotip, varietate și condiții climaterice. V

7 Scopul acestei teze a fost: Determinarea calității și autenticității uleiurilor vegetale, sucurilor de fructe și cerealelor, utilizând cromatografia HPLC, metode spectroscopice FTIR și Raman, precum și metode chemometrice de tip PLS și PCA. Elaborarea unei metode simple și rapide pentru discriminarea uleiurilor vegetale și sucurilor de fructe în funcție de originea lor biologică. Elaborarea unei metode simple și rapide în vederea determinării capacității anioxidante a sucurilor. Determinarea calității diferitelor varietăți de grâu și orz pe baza amprentei specifice de carotenoide și antociani. Obiectivele acestei lucrări au fost: Identificarea benzilor marker IR și Raman ale acizilor grași din uleiurile vegetale. Identificarea benzilor marker Raman ale carotenoidelor din uleiul de cătină. Evaluarea comparativă a raportului de acizi grași saturați/nesaturați din uleiurile vegetale, ca marker al originii biologice. Discriminarea uleiurilor vegetale în funcție de originea biologică folosind metodele FTIR și analiza statistică PCA. Determinarea benzilor marker FTIR ale glucozei, fructozei și zaharozei din sucurile de fructe. Cuantificarea simultană a glucozei, fructozei și zaharozei din sucurile de fructeutilizând spectroscopia FTIR și regresia PLS. Discriminarea sucurilor de fructe în funcție de originea biologică folosind metodele FTIR și analiza statistică PCA. Determinarea capacității antioxidante totale a sucurilor de fructe utilizând spectroscopia FTIR și regresia PLS. VI

8 Determinarea amprentei HPLC a carotenoidelor luteină, zeaxantină, α- și β- caroten din fracții lipidice ale extractelor de grâu Einkorn (Ei), Rosadur, Kamut și Toronit din recoltele Distribuirea carotenoidelor luteină și zeaxantină în fracțiuni de măciniș de diferite mărimi. Determinarea, cuantificarea și compararea xantofilelor luteină și zeaxantină, din patru genotipuri de orz decorticat negru, galben, albastru și purpuriu cultivate in anul 2007 și Elucidarea și cuantificarea antocianilor din genotipuri de orz decorticat negru, albastru și purpuriu. VII

9 REZULTATE EXPERIMENTALE I. EVALUAREA CALITĂŢII ULEIURILOR VEGETALE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR ŞI RAMAN MATERIALE ŞI METODE Uleiurile vegetale au fost achiziţionate de la diferiţi furnizori locali. O scurtă descriere a probelor de ulei caracterizate prin spectroscopie IR/Raman este prezentată în Tabelul I.1. Tabel I.1 Uleiuri vegetale analizate prin metode spectroscopice FTIR și FT-Raman Table I.1 Different vegetable oils analyzed by FTIR and FT-Raman spectroscopic methods Probă Nr. Ulei Tip Prepararea probei Analiza Raman Analiza FTIR Sample Nr. Oil Type Preparation of sample Raman analysis FTIR analysis 1 Armurariu crud presat la rece + + 2a, 2b, 2c Cătină* crud Extras cu solvenți organici Floarea soarelui refinat presat la rece Porumb crud presat la rece + + 5a, 5b, 5c Măsline* crud presat la rece Șofran crud presat la rece Rapiță crud presat la rece + + 8a, 8b Soia** crud presat la rece Cânepă crud presat la rece + 10 Palmier crud presat la rece + 11 Dovleac crud presat la rece + 12 Nuci crud presat la rece + 13 Susan crud presat la rece + *-3 producători diferiți, **-2 producători diferiți, +-măsurători efectuate Spectrele FTIR au fost obţinute în intervalul numerelor de undă cm -1, cu un spectrometru Bruker Equinox 55 cu o rezoluţie spectrală de 2 cm -1. Probele au fost înregistrate cu ajutorul unei unităţi Attenuated Total Reflectance (ATR), prin coadăugarea de 32 de scanări. Spectrele FT-Raman (50 la 3500 cm -1 ) au fost înregistrate cu VIII

10 un accesoriu Raman Bruker FRA 106/S ataşat la spectrometrul FTIR Bruker Equinox 55 echipat cu un detector Ge de înaltă sensibilitate, răcit cu azot lichid. Analiza tip Principal Component Analysis (PCA) este utilizată pentru a găsi sursele principale de variabilitate într-un set de date şi relaţia dintre / între obiecte şi variabile (Esbensen, KH et al., 2002). Programul Unscrambler (CAMO, Norvegia) a fost utilizat pentru a analiza componentelor mutiple prin utilizarea analizei de rutină PCA. Pentru analiza PCA, au fost înregistrate spectrele FTIR a 9 uleiuri de măsline, 10 de floarea-soarelui, 2 de susan şi 4 de sâmbure (2 de prune, 1 de caise, 1 de piersici), obţinute de la furnizori locali. Spectrele de absorbţie mid-ir (MIR) au fost înregistrate folosind un spectrometru FTIR (IR-Prestige, Shimadzu Europa GmbH, Duisburg, Germania), echipat cu un detector DLATGS. Rezoluţie spectrală a fost de 4 cm -1 iar pentru fiecare spectru s-au mediat 128 scanări. Accesoriul ATR utilizat constă dintr-o placă ZnSe cu reflexii multiple (10 reflexii) (Pike Technology, Madison, SUA). Ca referinţă, s-a înregistrat spectrul de fond al aerului. Probele de suc au fost măsurate direct pe cristalul ATR din ZnSe fără a fi necesară o pregătire a proei în prealabil. Între măsurători cristalul ATR a fost curăţat cu apă distilată şi apoi uscat. REZULTATE ŞI DISCUŢII Spectrele FTIR ale uleiurilor vegetale Spectrele FTIR a uleiurilor vegetale (probele 1, 2a, 3, 4, 5a, 6, 7, 8a din Tabelul I.1) sunt prezentate în Figura I.1. Spectrele acestor uleiuri prezintă forme spectrale foarte asemănătoare, datorită structurii chimice apropiate ale acizilor graşi constituenți. Benzile IR sunt dominate de o vibraţie de întindere C=O la 1744 cm -1 foarte intensă. Vibrațile de deformare C-H sunt prezente în spectrele FTIR la 1466 cm -1, în timp ce vibraţile de întindere C-C şi C-O sunt prezente la 1097 şi respectiv 1161 cm -1. Spectrele FTIR conţin benzi caracteristice de absorbţie a acizilor graşi constituenţi a uleiurilor vegetale, dar din cauza polarităţii slabe a legăturilor, benzile de absorbţie IR sunt relativ slabe, cu excepţia legăturii polare C=O. Prin urmare, pentru evaluarea calitativă şi cantitativă exactă, se recomandă implementarea unor algoritmi chemometrici. IX

11 Figura I.1. Spectrele FTIR ale probelor de uleiuri vegetale 1, 2a, 3, 4, 5a, 6, 7, 8a din Tabelul I.1, în domeniul spectral cm -1. Figure I.1. FTIR spectra in the cm -1 spectral range of vegetable oil samples 1, 2a, 3, 4, 5a, 6, 7, 8a from Table I.1. Figura I.2. Spectrele Raman ale uleiurilor vegetale 6, 1, 11, 12, 4 și 13 din Tabelul I.1 în domeniul cm -1. Figure I.2. Raman spectra of vegetable oil samples 6, 1, 11, 12, 4 and 13 from Table I.1, in the cm -1 range. Amprenta spectrală Raman comparativă a uleiurilor vegetale Spectroscopia Raman reprezintă o tehnică mai potrivită pentru analiza uleiurilor, deoarece legăturile nepolare, C=C, apar foarte intens în spectrul Raman la aproximativ 1657 cm -1 (Figura I.2). X

12 Figura I.2 prezintă amprenta spectrală Raman ale probelor de ulei vegetal 6, 1, 11, 12, 4 şi 13, descrise în Tabelul I.1. Vibrațile de deformare C-H sunt de asemenea evidenţiate de către o bandă intensă la 1439 cm -1. Caracteristic pentru spectrele Raman ale uleiurilor sunt şi două benzi de la 1264 şi 1301 cm -1 datorită deformărilor -CH 2 şi respectiv =C-H. Vibraţiile de întindere C=O ale acizilor graşi apar de obicei ca o bandă mediu-slabă în spectrul Raman la 1747 cm -1. Atribuirea benzilor marker este prezentată pentru fiecare ulei investigat în Tabelul I.2. Tabel I.2 Date cumulate identificarea benzilor Raman marker a uleiurilor investigate Table I.2 Cumulative data identification of Raman marker bands for the investigated oils Mod de vibrație Nr. Crt Ulei întindere deformare (C=C) (=C-H) (-C-H) Vibration mode (cm -1 ) Crt. Nr. Oil stretching bending (C=C) (=C-H) (-C-H) 1 Armurariu 1657 s 1301 m 1264 w 2 Porumb 1657 s 1302 m 1265 m 3 Șofran 1657vs 1302 m 1264 m 4 Dovleac 1657 s 1302 m 1265 m 5 Nuci 1657 vs 1302 m 1265 ms 6 Susan 1657 s 1302 m 1265 m Amprentele spectrale Raman specifice uleiurilor de palmier, măsline şi floareasoarelui. Figura I.3 prezintă spectrele Raman ale uleiurilor de floarea-soarelui, măsline şi de palmier în intervalul cm -1. Comparând intensităţile vibraţiilor de întindere a XI

13 C=C la 1657 cm -1 din aceste uleiuri, poate fi observat că cea mai mică intensitate corespunde uleiului de palmier. De asemenea, pentru uleiul de palmier, vibraţiile de deformare a legăturilor C-H a atomilor de carbon cu o singură legătură au intensitatea cea mai mică în comparaţie cu celelalte două uleiuri. Figure I.3. Raman spectra of sunflower (sample 3), olive (sample 5a) and palm oil (sample 10) in the cm -1 range. Figura I.3. Spectrele Raman ale uleiului de floarea soarelui (proba 3), măsline (proba 5a) și de palmier (proba 10) în domeniul spectral cm -1. Aceste rezultate sunt în excelentă concordanţă cu compoziţia cunoscută de acizi graşi a uleiului de palmier. Uleiul de palmier conţine 45% acid palmitic (C16: 0), 40 % acid oleic şi 10% acid linoleic; conţinutul ridicat de acizi graşi saturaţi conducând la intensităţi medii-slabe ale vibraţiilor atomilor de carbon dublu legaţi. XII

14 Cea mai intensă vibraţie de întindere C=C a fost observată în spectrul de ulei de floarea-soarelui. De asemenea, vibraţiile de deformare C-H ale carbonilor dublu legaţi arată cea mai mare intensitate, comparativ cu uleiurile de palmier şi de măsline. Aceste rezultate pot fi explicate prin conţinutul de acizi graşi al uleiului de floarea-soarelui. Uleiul de floarea soarelui conţine 68% acid linoleic (C18:2), 19% acid oleic (C18: 1) şi numai 12% acizi saturaţi (C16:0 şi C18: 0). Uleiul de măsline prezintă caracteristici spectrale faţă de uleiurile de palmier şi floarea-soarelui. Intensităţiile vibraților de întindere a legăturii C=C şi de deformare a legăturii =C-H a atomului de carbon dublu legat sunt mai mari decât cele ale uleiului de palmier, dar mai slabe decât cele ale uleiului de floarea-soarelui. Aceste caracteristici pot fi explicate prin conţinutul ridicat de acid oleic în uleiul de măsline (71%), acid linoleic (10%) şi conţinut de acizi graşi saturaţi (16%). Amprentele spectrale Raman specifice uleiului de cătină Figura I.4 prezintă spectrul Raman a trei uleiuri de cătină obţinute de la trei producători diferiţi. Spectrul uleiului de floarea-soarelui a fost introdus pentru compararea amprentelor spectrale a acizilor graşi. După cum se poate observa în Figura I.4, uleiul de cătină conţine toate caracteristicile spectrale ale unui ulei vegetal. În plus, apar mai multe benzi noi în spectru la 1523, 1190, 1156 şi 1005 cm -1, atribuite conţinutului de carotenoide a uleiului de cătină. XIII

15 Figura I.4. Spectrele Raman ale uleiurilor de cătină de la trei producători diferiți (probele 2a, 2b și 2c) și comparativ uleiul de floarea soarelui (proba 3) în domeniul cm -1. Figure I.4. Raman spectra of seabuckthorn oil from three different producers (samples 2a, 2b and 2c) and comparatively of sunflower oil (sample 3) in the cm -1 range. Compoziţia acizilor graşi din uleiul de cătină este descrisă în literatura de specialitate după cum urmează: acizi graşi saturaţi 35%, acizi graşi mononesaturaţi 57%, şi acizii graşi polinesaturaţi 9%. Amprenta spectrală a acizilor graşi din cele trei uleiuri de cătină din Figura I.4, diferă foarte mult, dezvăluind raporturi diferite de acizi graşi saturaţi /nesaturaţi. Este cunoscut faptul că uleiul de cătină conţine diverşi carotenoizi, cum ar fi licopen sau β-caroten. Analizând intensităţile benzilor atribuite conţinutului de carotenoide, pot fi obţinute evaluări calitative privind uleiurile de cătină. De exemplu, luând ca benzi marker benzile de la 1523 şi 1156 cm -1, atribuite vibraţiilor de întindere a XIV

16 legăturilor C=C şi respectiv C-C este evident că uleiul de cătină obţinut de la producătorul al treilea (Figura I.4) are conţinutul cel mai ridicat de carotenoide. Clasificarea uleiurilor vegetale folosind spectroscopia FTIR şi analiza PCA Pentru spectrele FTIR a 9 uleiuri de măsline, 10 de floarea-soarelui, 2 de susan şi 4 de sâmbure (2 de prune, 1 de caise, 1 de piersici), regiunea spectrală caracteristică, cu informaţii structurale moleculare utile, a fost identificată în intervalele spectrale şi cm -1. Prin analiza PCA a diferenţelor între profilurile spectrelor s-a obținut gruparea uleiurilor după originea biologică a acestora. Figura I.5 prezintă rezultatele obţinute. olive kernel sesame sunflower Figura I.5. Gruparea uleiurilor de măsline, floarea soarelui, sesam și diferite uleiuri din sâmburi de fructe Figure I.5. Grouping of olive, sunflower, sesame and fruit kernel oils by PCA.. Uleiurile de măsline şi de floarea-soarelui pot fi observate în grupuri total distincte (Figura I.5), permiţând astfel o discriminare excelentă după originea vegetală. Cu toate acestea, una dintre probele de ulei de măsline este în afara grupului caracteristic. Astfel, autenticitatea acestei probe nu poate fi confirmată prin spectroscopie FTIR/analiză PCA. XV

17 O grupare satisfăcătoare a fost obţinută pentru uleiurile din sâmburi (caise, piersici şi două uleiuri din sâmburi de prune). Cele două uleiuri de susan reprezintă un grup distinct. CONCLUZII Spectroscopia FTIR și FT-Raman reprezintă metode viabile, rapide și de analiză nedistructivă pentru evaluarea calității și autenticității uleiurilor vegetale. Au fost investigate 13 tipuri de ulei vegetal provenite de la diferiți producători fară a fi necesară prelucrarea probelor. Astfel, amprentele FTIR ale diferitelor uleiuri vegetale au fost comparate folosind benzile specifice, caracteristice acizilor graşi saturaţi și nesaturați. Profilul acestora a fost folosit ca și marker de autenticitate. Combinând spectroscopia FTIR și analiza statistică PCA, 25 de uleiuri vegetale de floarea soarelui, măsline, susan și sâmburi de fructe au fost grupate cu succes, permițând discriminarea uleiurilor în funcție de originea lor biologică. Amprenta spectrală FT-Raman a uleiurilor prezintă raportul acizilor grași saturați și nesaturați, comparând intensitățile relative ale benzilor marker, cum ar fi banda de vibrație =C-H de la 1302 cm -1, banda de vibrație -CH 2 de la 1264 cm -1, precum și vibrația de întindere C=C de la 1657 cm -1. În domeniul numerelor de undă mari, pot fi menționate următoarele benzi marker: banda de la 2851 cm -1, datorată vibrației de întindere -CH 2, precum și banda de la 3010 cm -1 atribuită vibrației de întindere =C-H. Așa cum era de așteptat, spectrul Raman al uleiului de palmier, prezintă concentrația cea mai mare în acizi grași saturați. Spectroscopia FT-Raman, a fost aplicată cu succes în evaluarea calității uleiului de cătină, analizând nu doar conținutul în acizi grași, dar și conținutul în carotenoide a uleiului. Astfel, au fost identificate benzi marker ale uleiului de cătină: 1523 cm -1, 1156 cm -1, 1004 cm -1. Utilizând aceste benzi, a fost evaluat conținutul în carotenoide al uleiurilor de cătină provenite de la trei producători diferiți, putând fi observate diferențe de până la 100%. XVI

18 Pe bazat profilului spectral și intensitatea benzilor marker s-a putut identifica etichetarea greșită a unui ulei de soia ca fiind de rapiță. XVII

19 II. EVALUAREA CALITĂȚII SUCURILOR DE FRUCTE FOLOSIND SPECTROSCOPIA FTIR ȘI METODE CHEMOMETRICE II.1 CUANTIFICAREA GLUCOZEI, FRUCTOZEI ȘI ZAHAROZEI ÎN SUCURI DE MERE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR CUPLATĂ CU METODE CHEMOMETRICE MATERIALE ȘI METODE Probe. Un număr de 11 sucuri de mere au fost achiziționate de la diferite supermarket-uri. Sucuri de mere autentice (100% naturale) au fost obţinute prin stoarcerea unui măr de tip Golden Delicious şi a unui măr de tip Jonagold. Cele 13 probe sunt descrise în Tabelul II.1, conform cu etichetarea acestora. Tabel II.1 Notația și descrierea probelor de sucuri folosite în analiza FTIR Table II.1 Notation and short description of apple juice samples used for FTIR analysis Nr. Probă Descriere probă Proveniență Nr. Sample Description Provenience 1 A1_100% suc de mere 100%, măr verde comercial 2 A2_100% suc de mere 100% comercial 3 A3_100% suc de mere 100% comercial 4 A4_100% suc de mere 100% comercial 5 A5_100% suc de mere 100% comercial 6 A6t_100% suc de mere 100%, tulbure comercial 7 A7t_100% suc de mere 100%, tulbure comercial 8 A8t_100% suc de mere 100%, tulbure comercial 9 A9c_100% suc de mere 100%, din concentrat comercial 10 A10c_100% suc de mere 100%, din concentrat comercial 11 A11_50% suc de mere 50% comercial 12 Golden suc autentic stors din măr Golden Delicious 13 Jonagold suc autentic stors din măr Jonagold Pentru prepararea a 24 amestecuri de glucoză, fructoză și zaharoză (codificate g_f_s) au fost folosite soluţii standard de diferite concentraţii (g/100 ml) de glucoză (g) (1.0, 1.25, 2.0, 2.5, 4.0 şi 5), fructoză (f) (3.25, 3.5, 6.0, 6.5, 7.0, 9.0 şi 13.0) şi zaharoză XVIII

20 (e) (0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0). Soluțiile standard pregătite au acoperit intervalele minime şi maxime de concentraţie, reprezentative pentru probele naturale şi au fost utilizate pentru dezvoltarea modelului de calibrare. Instrumentația. Spectrele din domeniul mid-ir (MIR) au fost înregistrate folosind o unitate ATR (Attenuated Total Refelectance) la temperatura camerei cu ajutorul unui spectrometru FTIR (Bruker, Germania), echipat cu un detector răcit cu azot lichid de tip cadmiu-telur mercur (MCT). Rezoluţia spectrală a fost de 4 cm -1, iar pentru fiecare spectru au fost acumulate 32 scanări. Analiza cantitativă. Pentru analiza cantitativă a fost folosit programul Unscrambler (Camo, Norvegia). Modelele de calibrare au fost elaborate folosind prima derivată a spectrelor celor 24 soluţii standard de glucoză, fructoză şi zaharoză. Domeniul spectral al carbohidraţilor a fost identificat între cm -1, acesta fiind utilizat pentru procesele de calibrare şi predicţie. REZULTATE ȘI DISCUȚII Amprenta spectrală ATR-MIR a principalilor carbohidrați Pentru a găsi amprentele spectrale specifice pentru glucoză, fructoză şi zaharoză au fost înregistrate spectrele de absorbţie ATR-MIR, a soluţiilor individuale, la diferite concentraţii, de exemplu, glucoză (5%), fructoza (13%) şi zaharoză (3%), așa cum este prezentat în Figura II.1. Toate spectrele MIR, ale acestor soluţii sunt dominate de o bandă puternică datortă absorbţiei apei, centrată la 1650 cm -1. Cu toate acestea, rămâne disponibilă o fereastră spectrală între 885 şi 1500 cm -1 pentru observarea benzilor caracteristice absorbţiei carbohidraților. În această regiune au fost identificate benzile caracteristice glucozei (maxime specifice la 991, 1034, 1080, 1107, 1151, 1367 şi 1460 cm -1 ), fructozei (maxime specifice la 966, 1063, 1155, 1254,1346, 1416 și 1456 cm-1) şi zaharozei (maxime specifice la 995, 1055, 1113, 1138, 1338 şi 1464 cm -1 ). XIX

21 Benzile din regiunea cm -1 sunt atribuite vibrațiilor de întinde C-O şi C- C, în timp ce benzile din domeniul cm -1 sunt datorate vibrațiilor grupărilor O- C-H, C-C-H şi C-O-H al carbohidraţilor (Irudayaraj şi Tewari, 2003). Figura II.1. Spectrele specifice ATR-MIR ale soluțiilor standard de glucoză (5%), fructoză (13%) și zaharoză (3%). Figure II.1. Specific ATR-MIR spectra of standard solutions of glucose (5%), fructose (13%) and sucrose (3%). Predicții cantitative bazate pe analiza PLS a concentraţiilor de carbohidraților din sucuri comerciale şi autentice Calitativ se pot identifica benzi caracteristice pentru glucoză, fructoză şi zaharoză la 1034, 1063 şi 995 cm -1, în conformitate cu Figura II.1. Prin utilizarea doar aceste benzi marker, o evaluare cantitativă a carbohidraților din sucuri este extrem de dificilă sau chiar speculativă, având în vedere suprapunerea acestor benzi, cu intensităţi diferite de absorbţie. XX

22 Folosind spectrele FTIR ale soluţiilor standard, cu concentrații de glucoză, fructoză și zaharoză cunoscute, a fost elaborat un model pe baza regresiei de tip PLS. Apoi, aplicând acest model elaborat la spectrele cu concentrații necunoscute, a sucurilor de mere comerciale și autentice, programul chemometric a prezis concentrația de glucoză, fructoză şi zaharoză din probele sucurilor comerciale şi autentice, așa cum este prezentat în Figura II.2. (a) (b) (c) Figura II.2. Valori ale concentrațiilor prezise pentru glucoză (a), fructoză (b) și zaharoză (c) în sucurile de mere comerciale și cele autentice folosind modele de regresie PLS. Figure II.2. Predicted values for glucose (a), fructose (b) and sucrose (c) concentrations in the commercial and genuine apple juices using the PLS regression models. Valorile maxime pentru glucoză (3.166%) şi fructoză (9.344%) au fost obţinute pentru sucul autentic obținut din măr stors Golden Delicious, sucul de măr stors Jonagold XXI

23 prezentând de asemenea valori similare. Concentraţiile de zaharoză în probele Golden Delicious și Jonagold au fost 1.393% şi respectiv 1.381%. Sucurile A2_100% şi A3_100% etichetate "100% naturale" prezintă concentraţii de carbohidrați comparabile cu cele din sucurile de mere stoarse indicând autenticitatea acestora. Autenticitatea probelor A4_100% şi A5_100% nu a putut fi confirmată prin analiza ATR-MIR. Concentraţiile de glucoză (1.664%) şi fructoză (4.374%) sunt mult mai mici decât a sucurilor etichetate "100% naturale". Proba A1_100% prezintă o deviere standard (SD) relativ mare la determinarea glucozei şi fructozei, dar rezultatele indică în mod clar o concentrare ridicat de zaharoză. De regulă, conţinutul ridicat de zaharoză indică o adaosul acestei substanțe pentru îndulcire, astfel că acest suc nu poate fi catalogat 100%, așa cum este trecut pe etichetă. Sucurile de mere comerciale obţinute din concentrat (A9c_100% şi A10c_100%), precum şi sucurile tulburi A6t_100%, A7t_100% şi A8t_100% prezintă o calitate bună în ceea ce privește conținutul de glucoză, fructoză şi zaharoză, datorită valorilor aproapiate de sucurile autentice. Turbiditatea sucurilor nu a influenţat absorbţia IR, astfel sucurile tulburi au putut fi de asemenea clasificate cu succes. Sucul de mere A11_50% (50% conținut suc de fructe) prezinta glucoză (1.999%) şi fructoză (3.701%) aproximativ 60% din conţinutul unui suc de mere natural autentic, în timp ce concentraţia de zaharoză (3.518%) este aproape de două ori mai mare decât în sucul de mere pur, probabil datorită adaosului de zaharoză suplimentar, necesare pentru a menţine intensitatea gustului dulce. CONCLUZII Metodele combinate, spectroscopie FTIR şi analiză statistică multivariată (chemometrie), au fost aplicate pentru evaluarea calității și autenticității sucurilor de mere, prin determinarea concentraţiilor de glucoză, fructoză şi zaharoză în 11 de sucuri de mere comerciale şi compararea cu valorile a două 2 sucuri autentice obținute prin stoarcerea merelor. XXII

24 În vederea determinării acurate a concentrațiilor de carbohidrați din sucurile de mere au fost analizate în prealabil un număr de 24 soluții de amestecuri de glucoză, fructoză şi zaharoză (soluții standard), la diferite concentraţii, pentru elaborarea unui model de calibrare. Concentraţiile de glucoză prezise, utilizând regresia PLS, pentru sucurile comerciale, au variat între și 3.133% (w/w) faţă de 3.1% pentru sucurile pure, autentice. Concentraţiile de fructoză prezise pentru sucurile comerciale au variat între și faţă de 9.2% pentru sucurile proaspete, autentice, în timp ce concentraţiile de zaharoză prezise pentru sucurile comerciale au variat între la faţă de 1.38% pentru sucurile autentice. Majoritatea sucurilor au prezentat un conținut de carbohidrați în conformitate cu valorile din literatură pentru sucuri autentice, cu o medie de 2.8, 6.5 şi 1.5% pentru glucoză, fructoză şi respectiv zaharoză. Cu toate acestea, mai multe probe au prezentat discrepanţe faţă de valorile medii, astfel autenticitatea acestor sucuri nu a putut fi confirmată. De asemenea, concentraţia ridicată de zaharoză indică adulterarea sucului, așa cum s-a observat pentru proba A1_100%, sau adaosul zaharozei la suc pentru menținerea intensității gustului dulce în cazul sucurilor cu conținut parțial de fruct, așa cum s-a observat pentru proba A11_50%. Devierea standard a valorilor prezis prin regresie PLS pentru cele mai multe probe a fost sub 10%. Turbiditatea sucurilor nu au perturbat analiza IR, obținându-se rezultate acurate și pentru aceste probe. Rezultatele noastre demonstrează că metoda FTIR combinată cu tehnici de analiză statistică multivariată oferă analize rapide, acurate, non-distructive şi eficiente în ceea ce privește costurile, pentru monitorizarea de rutină a carbohidraților din sucurile de mere, ca indicatori de calitate și autenticitate. XXIII

25 II.2 CUANTIFICAREA GLUCOZEI, FRUCTOZEI ȘI A ZAHAROZEI ÎN SUCURILE DE FRUCTE UTILIZÂND SPECTROSCOPIA FTIR ȘI ANALIZA STATISTICĂ MULTIVARIATĂ MATERIALE ȘI METODE Probe. Un număr de 28 de sucuri din gama băuturilor răcoritoare au fost achiziționate din supermarket-uri. Un număr de 5 sucuri de fructe autentice (mere, pere, portocale, ananas şi pere) au fost obţinute prin stoarcerea fructelor corespunzătoare obţinute de la supermarket-uri. Un total de 33 de probe de suc cu un conţinut de suc pur (suc de fructe) între 4 şi 100% sunt descrise în Tabelul II.2, în conformitate cu etichetarea. Tabel II.2. Notație și scurtă descriere a probelor de sucuri de fructe Table II.2. Fruit juice samples notation and short description Nr. Probă Descriere Nr. Probă Descriere Nr. Sample Description Nr. Sample Description 1 Ap1_100% Suc de mere 100% 18 Or_G Suc de portocale autentic (portocale presate) 2 Ap2_100% Suc de mere 100% 19 Pc1_50% Suc de piersici 50% 3 Ap3_100% Suc de mere 100% 20 Pc2_50% Suc de piersici 50% 4 Ap4_100% Suc de mere 100% 21 Pc3_46% Suc de piersici 46% 5 Ap5_40% Suc de mere verzi 40% 22 Pc4_45% Suc de piersici 45% 6 Ap_G Suc de mere autentic (măr 23 Pc5_10% Suc de piersici 10% Jonagold presat) 7 Ac_50% Suc de caise 50% 24 Pc_G Suc de piersici autentic (piersică presată) 8 Ch_15% Suc de cireșe 15% 25 Pi1_100% Suc de ananas 100% 9 Or1_100% Suc de portocale 100% 26 Pi2_50% Suc de ananas 50% 10 Or2_100% Suc de portocale 100% 27 Pi_G Suc de ananas autentic (ananas presat) 11 Or3_100% Suc de portocale 100% 28 Pr1_50% Suc de pere 50% 12 Or4_100% Suc de portocale 100% 29 Pr2_50% Suc de pere 50% 13 Or5_100% Suc de portocale 100% 30 Pr3_50% Suc de pere 50% 14 Or6_100% Suc de portocale 100% 31 Pr4_30% Suc de pere 30% 15 Or7_100% Suc de portocale 100% 32 Pr_G Suc de pere autentic (pară Packham presată) 16 Or8_100% Suc de portocale 100% 33 To_100% Suc de roșii 100% 17 Or9_4% Suc de portocale 4% XXIV

26 Pentru calibrare au fost analizate un număr de 13 soluții standard, de diferite concentraţii de glucoză ( g/100ml), fructoză ( g/100ml) şi zaharoză ( g/100ml), ce acoperă concentraţiile relevante pentru probele de sucuri naturale. Astfel, modelul elaborat prin regresia de tip PLS folosind spectrele FTIR ale soluțiilor standard va folosit ulterior pentru predicția concentrațiilor de carbohidrați din sucurile de fructe. Analiza FTIR. Spectre de absorbţie mid-ir (MIR) au fost înregistrate folosind un spectrometru FTIR (IR-Prestige, Shimadzu Europa GmbH, Duisburg, Germania), echipat cu un detector DLATGS. Rezoluţia spectrală a fost de 4 cm -1 iar pentru fiecare spectru s- au acumulat 128 înregistrări. Probele au fost analizate folosind un acesoriu ATR cu 10 reflexii consecutive (Pike Technology, Madison, SUA). Între măsurători cristalul ATR a fost curăţat cu apă distilată. Analiza HPLC. Carbohidrații au fost separați şi cuantificați cu ajutorul unui cromatograf Shimadzu, echipat cu un sistem binar de pompe, autosampler și detector PDA. Coloana de separare cromatografică utilizată a fost de tip C18 (250 x 4.6 mm), Amino-Altima modificată. Eluare a fost realizată la 30 0 C, într-un sistem isocratic, acetonitril: apă (80:20, v / v) cu un debit constant de 1,3 ml / min. Carbohidrații determinați au fost identificați prin compararea lor în funcție de timpul de retenţie a standardelor. Monitorizare s-a realizat la 260 nm cu un detector PDA. Determinarea activității antioxidante. Metoda echivalentului Trolox al capacităţii antioxidante (TEAC) se bazează pe capacitatea de neutralizare a radicalului anion ABTS + de către antioxidanţi. ABTS este oxidat de către radicalii peroxil sau alţi oxidanţi la radicalul său cationic ABTS +, intens colorat (λ max = 734 nm). Capacitatea antioxidantă este exprimată ca şi potenţialul compuşilor testaţi de a decolora radicalul ABTS + prin reacţie directă cu acesta. Capacitatea antioxidantă a compuşilor testaţi a fost exprimată ca şi echivalenţi Trolox, apoi transformată în activitate relativă prin raportarea la valoarea cea mai mare. Analiza tip Principal Components Analysis (PCA) și regresia tip Partial Least Squares (PLS). Analiza statistică a fost efectuată folosind programul Unscrambler 7.6 XXV

27 (CAMO ASA, Oslo, Norway). Cele mai bune rezultate au fost obținute folosind derivata de ordin una a spectrelor FTIR calculate pe baza procedurii Savitzky-Golay. REZULTATE ȘI DISCUȚII Analiza de tip Principal Component Analysis (PCA) Combinând metodele FTIR și analiza tip PCA, s-a realizat clasificarea sucurilor în funcție de originea biologică. Figura II.3 prezintă discriminarea sucurilor de mere, portocale şi piersici în funcție de componentele principale PC1 și PC2 obţinute în cadrul analizei PCA. Primele două componente principale explica 94% din variaţia spectrelor FTIR. orange apple peach Figura II.3. Distribuția scorurilor pentru primele două componente principale, PC1 și PC2, obținute din analiza PCA a sucurilor de mere, portocale și piersici (autentice și comerciale). Figure II.3. Scores plot of the first two principal components, PC1 and PC2, obtained from the PCA of the apple, orange and peach juices (genuine and commercial). XXVI

28 Majoritatea probelor de suc de mere, portocale şi piersici apar în grupuri distincte, bine definite. În Figura II.3 se observă două probe ce nu se încadrează în grupul caracteristic. Acestea sunt sucul de portocale cu 4% conţinut de fruct, ce a fost poziţionat în regiune suc de piersici. Autenticitatea acestuia este infirmată de analiza FTIR/PCA, ceea ce este în conformitate cu etichetarea. De asemenea sucul de piersici autentic apare departe de grupul caracteristic. Aceasta se explică prin faptul că sucurile de piersici analizate prezintă un conținut de fruct sub 50%, comparativ cu cel autentic 100%. Regresia de tip Partial Least Squares (PLS) Utilizând modelele de regresie elaborate pe baza spectrelor soluțiilor standard, au fost determinate concentrațiile sucurilor de fructe comerciale și autentice. Tabelul II.3 prezintă concentrațiile prezise precum și deviațile pentru glucoză, fructoză și zaharoză. Erorile relative de predicţie pentru glucoză, fructoză şi zaharoză în sucurile de fructe au fost 2.88%, 8.05% şi respectiv 2.86% (s-a calculat suma abaterilor şi s-a împărţit la numărul total de probe). XXVII

29 Tabel II.3 Concentrații (g/100 ml) prezise pentru glucoză, fructoză și zaharoză precum și deviațiile ( ) pentru sucurile comerciale și cele autentice Table II.3 Predicted glucose, fructose and sucrose concentrations (g/100 ml) and deviations ( ) Nr. Nr. Sample Probă Glucose Glucoză in the commercial and genuine fruit juices Fructose Fructoză Sucrose Zaharoză 1 Ap1_100% 3.28± ± ± Ap2_100% 3.99± ± ± Ap3_100% 3.62± ± ± Ap4_100% 3.23± ± ± Ap5_40% 4.91± ± ± Ap_G 2.72± ± ± Ac_50% 3.96± ± ± Ch_15% 8.30± ± ± Or1_100% 2.91± ± ± Or2_100% 3.84± ± ± Or3_100% 3.18± ± ± Or4_100% 3.62± ± ± Or5_100% 3.78± ± ± Or6_100% 3.65± ± ± Or7_100% 3.72± ± ± Or8_100% 5.08± ± ± Or9_4% 2.35± ± ± Or_G 2.44± ± ± Pc1_50% 3.50± ± ± Pc2_50% 4.48±0.13 4± ± Pc3_46% 2.49± ± ± Pc4_45% 3.02± ± ± Pc5_10% 2.88± ± ± Pc_G 0.66± ± ± Pi1_100% 5.20± ± ± Pi2_50% 4.93± ± ± Pi_G 2.33± ± ± Pr1_50% 2.48± ± ± Pr2_50% 2.71± ± ± Pr3_50% 2.86± ± ± Pr4_30% 2.26± ± ± Pr_G 3.19± ± ± To_100% 1.98± ± ±0.13 XXVIII

30 Cele cinci sucuri autentice au fost analizate, de asemenea, prin HPLC pentru determinarea continutului de carbohidrati şi validarea valorilor prezise, o cromatogramă reprezentative fiind prezentată în Figura II.4. Figura II.4. Separarea standardelor de carbohidrați și o cromatogramă reprezentativă a probelor. Figure II.4. Separation of carbohydrate standards and a reprezentative syample chromatogram. Tabelul II.4 prezintă concentraţiile carbohidraților obţinute prin HPLC, comparativ cu valorile corespunzătoare prezise. Valorile HPLC obţinute experimental au fost comparate cu valorile medii prezise şi abaterile relative au fost de 10% pentru glucoză, de 7% pentru fructoză şi 8% pentru zaharoză, validând astfel modelele dezvoltate prin regresie PLS. Sucurile de mere etichetate suc fruc 100% prezintă valori în conținut de glucoză, fructoză şi zaharoză caracteristice acestora. Pentru un suc de mere autentic, raportul aproximativ dintre fructoză, glucoză și zaharoză este de 3:6:2, în timp ce carbohidrații variază de la 1 la 4 (glucoză), 5-8 (fructoză) şi 0-5 g/100 ml (zaharoză) (Irudayaraj, J., şi Tewari, J. 2003). XXIX

31 Tabel II.4 Valori prezise (pred) și determinate prin HPLC pentru glucoză (g), fructoză (f) și sucroză (s) în cinci sucuri de fructe autentice Table II.4 Predicted (pred) and HPLC determined concentrations of glucose (g), fructose (f) and sucrose (s) in five genuine fruit juices Sample g/pred g/hplc f/pred f/hplc s/pred s/hplc Probă g/prezis g/hplc f/prezis f/hplc s/prezis s/hplc Ap_G Or_G Pc_G Pi_G Pr_G Un suc autentic de caise ar trebui să conţină mai puţin de 1 g/100 ml de fructoză, în timp ce sucul de cireşe să prezinte un conținut de zaharoză pură sub 1 g/100ml. Probele de suc de caise şi suc de cireşe analizate FTIR/PLS prezintă un conţinut mai mare de fructoză şi zaharoză, ceea ce denotă adăugarea de îndulcitori. Portocale conțin o medie de glucoză, fructoză şi zaharoză de , şi respectiv 4 la 4.8 g/100ml. Se poate observa că valorile estimate (2.44, 2.49, 4.01 g/100ml) pentru sucul autentic de portocale sunt în concordanţă bună cu intervalele menţionate mai sus. Probele Or8_100% şi Or9_4% prezintă abateri relativ mari de la valorile medii. Aceste abateri pot fi constatate și în analiza PCA, unde proba Or8_100% (poziţionată în Figura II.3 la valori negative PC2) prezintă deviere de la alte eşantioane de suc de portocale. Sucul de portocale etichetat ca fruct 4% (Or9_4%) prezintă o concentrație de zaharoză (7.90 g/100ml) de aproape două ori mai mare comparativ cu alte sucuri de portocale, foarte probabil datorită adaosul de zaharoză suplimentar, necesare pentru menţinerea intensității gustului dulce. Sucul pur de piersici se caracterizează printr-un conţinut ridicat de zaharoză, de aproximativ 5.5 g/100 ml şi un conținut mai mic de glucoză şi e fructoză, de 1.1 şi 1.3 g/100ml, respectiv. Pentru sucul de piersici autentic au fost observate concentrații de glucoză şi fructoză sub valorile menţionate mai sus. Valorile mai mici sunt, probabil, din XXX

32 cauza unei recoltări într-un stadiu mai incipient de coacere ca și recoltarea în cazul sucurilor de fructe prelucrate comerciale. Valorile crescute ale glucozei ( g/100ml), fructozei ( g/100ml) şi zaharozei ( g/100ml) prezise pentru sucurile de piersic comerciale denotă adăugarea de îndulcitori. Sucul din pulpă matură de ananas conţine zaharoză aproximativ 7 g/100ml şi 3 g / 100ml din fiecare, glucoză şi fructoză. Conform așteptărilor, pentru sucul de ananas autentic, precum și pentru proba Pi1_100%, s-a obținut un conţinut ridicat de zaharoză, în timp ce sucul de fructe de ananas 50% fruct prezinta doar 3.74 zaharoză g/100ml. Sucul de pere autentic este caracterizat de un conținut mare de fructoză şi conţinut de zaharoză relativ mic. Din probele analizate, sucul de pere autentic prezinta concentraţii de 9.49 şi 1.18 g/100ml pentru fructoză şi respectiv zaharoză. Prin urmare, datorită conţinutului ridicat de zaharoză ( g/100ml) prezis pentru probele comerciale de suc de pere, se poate presupune adăugarea de îndulcitori. În final, de asemenea, a fost analizată o probă de suc de roșii etichetată 100% autentic. Valorile prezise pentru glucoză şi zaharoză sunt în concordanţă cu valorile din literatură (Briandet, R. şi colab., 1996) lipsa de zaharoză în tomate este evidențiată prin valoarea uşor negativă prezisă pentru zaharoză. De asemenea, un conţinut total de carbohidraţi de 3.76 g/100ml, conform valorilor prezise, este in acord cu valoarea de 3,5 g/100ml etichetată. Evaluarea capacității antioxidante a sucurilor prin FTIR și PLS Capacitatea antioxidantă totală (TAC) a sucurilor a fost determinată experimental, prin utilizarea metodei echivalentului Trolox al capacităţii antioxidante (TEAC). Tabelul II.5 prezintă valorile numerice ale valorilor TAC a sucurilor de fructe măsurate cu metoda de referință TEAC comparativ cu valorile prezise FTIR/PLS şi abaterile standard corespunzătoare. XXXI

33 Tabel II.5 Valori TAC măsurate (TEAC) și prezise (PLS) Table II.5 Measured (TEAC) and predicted (PLS) TAC values Sample Measured (%) Predicted (%) Pred. STDErr (%) Probe Măsurate Prezise Eroare standard prezisă % Ap1_100% Ap2_100% Ap3_100% Ap4_100% m m Ap5_40% Ap_G Ch1_15% 100 m m Or1_100% 74.4 m m Or2_100% Or3_100% Or4_100% Or5_100% Or6_100% Or7_100% Or8_100% Or9_4% Or_G m m Pc1_50% Pc2_50% Pc3_46% Pc4_45% m m Pc5_10% Pc_G Pi1_100% Pi2_50% Pi_G m m Pr1_50% m m Pr2_50% Pr3_50% m m Pr4_50% Pr_G m m To1_100% XXXII

34 Figura II.5 prezintă grafic valorile TAC prezise, comparativ cu valorile măsurate în cadrul testului TEAC Figura II.5. Valori TAC măsurate (axa Ox) în sucurile de fructe folosind metoda de referință (TEAC) și valori prezise (axa Oy) prin FTIR și PLS. Figure II.5. Measured TAC values (Ox axis) in fruit juices with the reference method (TEAC) and predicted values (Oy axis) with FTIR and PLS. Comparând valorile determinate TAC ale sucurilor (Tabelul II.5), cea mai mare capacitate antioxidantă o prezintă sucurile de portocale şi sucul de roşii cu valori în jur de 80%. Proba cu 4% suc pur de portocale apare ca excepţie, cu o valoare scăzută TAC (2.03% măsurată şi 7.81% prezisă), cel mai probabil din cauza conținutului scăzut de suc de fructe pur. CONCLUZII Spectroscopia FTIR şi statistica multivariată (PCA şi PLS) au permis evaluarea calității și autenticității sucurilor de fructe. Prima derivată a spectrelor FTIR a prezentat cele mai bune capacităţi de predicţie, datorită valorilor scăzute a erorilor RMSEP. Analiza PCA a soluţiilor standard de carbohidraţi a permis o mai bună înţelegere a modului în care acestea se regăsesc în spectrele FTIR, în timp ce analiza PCA a XXXIII

35 spectrelor sucurilor de mere, portocale şi piersici a permis discriminarea între aceste tipuri de sucuri, prin gruparea acestora în funcție de originea biologică. Folosind regresia de tip PLS, erorile relative de predicţie pentru glucoza, fructoza şi zaharoza din probele de suc de fructe au fost de 2.88%, 8.05% şi respectiv 2.86%. A fost găsită o corelare satisfăcătoare (până la 10% deviere) între media prezisă FTIR/PLS a conținutului de carbohidrați şi datele HPLC Adăugarea de îndulcitori în sucurile de fructe poate fi dedusă pe baza discrepanţei față de concentraţiile medii de carbohidraţi din probelor autentice, sau valorile raportate în literatura de specialitate. Spectroscopia FTIR şi regresia PLS au fost folosite cu succes pentru determinarea capacităţii antioxidante a sucurilor de fructe. Valorile prezise FTIR/PLS şi valorile măsurate prin metoda de referință TEAC sunt în bună concordanţă, factorul de corelaţie între acestea fiind XXXIV

36 III. DETERMINAREA CAROTENOIDELOR ÎN GRÂU Autenticitatea a patru varietăți diferite de grâu (Einkorn, Rosadur, Kamut and Toronit), recoltate între anii a fost verificată prin realizarea amprentei carotenoidice, folosinu-se metoda HPLC MATERIALE ŞI METODE Probe. Patru varietãţi de grâu galben recoltate în 2004, 2005, 2006 şi 2007 au fost luate în studiu în vederea caracterizãrii profilului lor carotenoidic. Speciile de grâu Einkorn (EI-18), Toronit, Kamut şi Rosadur au fost achiziţionate de la Staţia Experimentalã BOKU Vienna. Distribuţia luteinei şi zeaxantinei a fost cuantificatã în diferite fracţiui de mãcinişi (tãrâţe >900 µm, shorts >500 µm, middlings plus >275 µm, middlings >180 µm, şi fãinã < 180 µm) în probele Einkorn, Toronit şi Topdur recoltate în anul Analiza HPLC. A fost utilizat cromatograful Agilent Technology model 1090 HP, echipat cu pompã binarã, auto sampler şi detector DAD. Separarea cromatograficã a compuşilor a dost realizatã cu ajutorul coloanei C18 (250 x 4.6mm, 5µm) GRACE- Vydac 201TP54. Eluarea s-a realizat la temperatura cameriei în sistem izocratic utilizând metanol: acetonitril (9:1, v/v) ca fazã mobilă la un debit constant de 0.7 ml/min. Cromatogramele au fost înregistrate la 450 nm. Purificarea SPE (extracţie în fazã solidã) Purificarea extractului de carotenoide este necesarã, deoarece cantitãţi însemnate de lipide sunt extrase şi concentrate iar prezenţa fracţiunilor lipidice compromit coloana HPLC. Protocolul SPE pentru separarea carotenoidelor din extractul de grâu este schematic prezentat în Figura III.1. XXXV