Applications of chemometrics methods in food analysis

Este trabalho teve como objetivo aplicar métodos quimiométricos em diferentes tipos de análise de alimentos. Foi desenvolvido um método para a determinação quantitativa do teor de sacarose em amostras de açúcar cristal, usando a espectroscopia no infravermelho médio com o acessório de reflectância total atenuada (ATR), associada à calibração multivariada baseada no método dos mínimos quadrados parciais (PLS). Outra aplicação foi a determinação quantitativa de algumas das propriedades químicas de amostras de café cru, como teor de umidade, de proteínas e de açúcares totais, usando a espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e a calibração multivariada com PLS. Para a construção dos modelos de calibração foram realizadas as análises químicas para a determinação dos teores de sacarose, de umidade, de proteína e de açúcares totais e em seguida obtidos os espectros no infravermelho. Diferentes pré-tratamentos matemáticos foram usados para a construção dos modelos. Os modelos de regressão desenvolvidos demonstram que é possível determinar com confiabilidade a sacarose em amostras de açúcar e o teor de umidade, de açúcares totais e de proteínas em amostras de café cru com erros menores que 10 %. Os métodos propostos apresentam como principais vantagens serem mais rápidos, mais econômicos, seguros e diminuem os resíduos químicos gerados. Uma terceira aplicação foi investigar os métodos de preparação de amostra, usando extração com ácido clorídrico a frio com agitação e digestão em sistema fechado assistido por microondas, sob pressão, para a determinação quantitativa dos minerais Ca, P, Na, K, Mg, Zn, Fe, Mn e Cu em amostras de sucos de frutas. As concentrações dos minerais foram obtidas empregando-se a espectrometria de emissão óptica com fonte de plasma indutivamente acoplado. A precisão e exatidão dos métodos foram avaliadas. A metodologia de extração com ácido clorídrico foi empregada para a determinação dos teores de minerais em sucos processados de abacaxi, acerola, caju, goiaba, manga, maracujá e uva. Para facilitar a interpretação dos teores dos minerais encontrados, foram utilizados os métodos de análise por componentes principais (PCA) e análise hierárquica de agrupamento (HCA).The aim of the present study was the development of a methodology for quantitative determination of sucrose levels in crystal sugar samples using the Fourier-transform infrared spectroscopy with the accessory of attenuated total reflectance (ATR) associated with multivariate calibration based on the method of the partial least squares (PLS). A second objective was to quantitatively determinate some chemical properties of raw coffee samples such as moisture, protein and total sugar content using the near infrared spectroscopy (NIRS) and the multivariate calibration with PLS. For the calibration models construction, chemical analyses and determination of the sucrose, moisture, protein and total sugars content were performed and the NIR spectrums were obtained. Different mathematical pre-treatments were used for models construction. The regression models obtained demonstrate that it is possible to determine, within 10% error, the sucrose levels in sugar samples and the moisture, total sugar and protein contents in raw coffee samples. The proposed methods present several important advantages, such as being fast, economic, safe and generate small volumes of chemical residues. The third objective was to investigate sample preparation for the quantitative determination of the Ca, P, Na, K, Mg, Zn, Fe, Mn and Cu in fruit juice samples. For this purpose, methods using HCl extraction and digestion in closed microwaves system were tested. Minerals concentrations were obtained by inductively coupled plasma optical emission spectrometry. The precision and accurace of the methods were evaluated. The methodology involving extraction with HCl was used for the mineral determination in processed juices of pineapple, west Indian cherry, cashew, guava, mango, passion fruit and grape. In order to interpret the levels of minerals determined, the methods of principal components analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) were used