Application of Infrared Spectroscopy and Chemometrics to the Cocoa Industry for Fast Composition Analysis and Fraud Detection

Abstract

Resum amb un contingut de pellofa inferior al 5% (considerat el límit de acceptació en pols de cacau pel Codex Alimentarius) i continguts de pellofa entre 5 i 40%. A l'estudi d'adulteració de cacau en pols amb farina de garrofa, el 100% de les mostres es classifiquen correctament en tres grups: cacau, farina de garrofa i mescles. En ambdós estudis, s'ha pogut calcular el percentatge d'adulterant o material no desitjat present a les mostres mitjançant la construcció de models de regressió PLS. En relació amb la pellofa de cacau, el millor model de predicció PLS s'ha obtingut amb 1 variable latent (LV), amb R 2 de 0,975 i 0,967, i un error quadràtic medi d'1,91 i 2,43%, per als conjunts de calibratge i validació externa, respectivament. Per a l'estudi d'adulteració amb farina de garrofa, el model de regressió PLS s'obté amb una variable latent (LV) amb un R 2 de 0.980 i 0.974, i un error correcte mitjà de 2,9 i 3,2% per als conjunts de calibració i validació externa, respectivament.En el segon capítol, l'anàlisi composicional del cacau en pols s'orientà al control dels canvis produïts en el contingut de flavanols i metilxantines a causa del procés d'alcalinització al que se sotmet el cacau en pols. Es va determinar el contingut de catequina, epicatequina, cafeïna i teobromina mitjançant cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC), i es van correlacionar els continguts obtinguts per a cadascun d'estos composts amb les determinacions NIR. Es van obtindré bons models per a la predicció dels composts mitjançant regressió PLS amb valors superiors a 3 per a la relació entre el rendiment i la desviació (RDP), la qual cosa demostra que els models obtinguts poden ser emprats per a la ràpida i fiable predicció del contingut de flavanols i metilxantines en cacaus naturals o amb diferents nivells d'alcalinització. Abstract AbstractCocoa is a product of high value, not only because of its sensory characteristics, but also because it has a high content of antioxidants and stimulating alkaloids with health effects. Due to the high demand, the cocoa powder industry has the challenge of ensuring the quality of large volumes of production in a fast and accurate way, avoiding the presence of contaminants or adulterants in the raw material, offering products where the healthy properties are preserved. The near infrared spectroscopy (NIR) is a rapid and non-destructive technology useful in the analysis of food products. The present doctoral thesis focuses on evaluating the potential use of NIR as a quality control tool in order to solve problems that arise in the cocoa industry powdered. The problems to solve include the detection of unwanted materials or adulterants in the cocoa powder, and the rapid and accurate monitorization of the flavanols and methylxanthines content in the cocoa powder during the alkalization process. The first chapter evaluates the viability of the NIR, in combination with chemometric analysis, in the detection of presence of unwanted materials or adulterants such as cocoa shell or carob flour. For this, diff...