Surveillance de la teneur en sucre des céréales à l'aide d'une analyse NIR

Présentation

La haute densité nutritionnelle des céréales pour petit-déjeuner (en particulier les céréales complètes ou riches en fibres) en fait une source importante de nutriments essentiels. Les personnes qui prennent un petit-déjeuner ont présenté de meilleurs profils nutritionnels généraux, une amélioration de leur fonctionnement cognitif et pourraient être moins susceptibles d'être en surpoids. Le petit-déjeuner est largement recommandé dans le cadre d'une alimentation saine, les céréales étant un choix populaire pour le petit-déjeuner, en particulier pour les enfants, en raison de leur variété et de leur facilité. Cependant, la plupart des céréales pour petit-déjeuner contribuent également à l'apport en sucre. Une méta-analyse a démontré qu'une consommation de sucre plus élevée chez les enfants était associée à un risque plus élevé d'obésité (Te Morenga et al., 2012).

Vue d'ensemble

Les étiquettes nutritionnelles de certains produits commerciaux peuvent ne pas refléter les informations les plus précises sur la teneur en sucre (Ventura et al., 2011 ; Walker et al., 2014). Walker et Goran (2015) ont indiqué que les données nutritionnelles figurant sur les étiquettes des céréales pour petit déjeuner sous-estimaient ou surestimaient la teneur réelle en sucre de 20 %. Compte tenu de l'abondance de données reliant la consommation de sucre ajouté au risque de maladie, il est impératif de déterminer la teneur réelle en sucre afin de permettre aux consommateurs de prendre des décisions alimentaires éclairées pour les produits alimentaires transformés contenant des sucres ajoutés (Walker et Goran, 2015).

Le saccharose est le principal matériau d'enrobage utilisé dans les céréales pour petit déjeuner, car il est sucré (Solis-Morales et al., 2009) et présente une adhérence et une hygroscopicité minimales par rapport aux sirops de maïs à haute teneur en fructose. La chromatographie liquide à haute performance (HPLC), l'analyse enzymatique, les méthodes électrochimiques ou spectro-photométriques ont été utilisées pour l'analyse quantitative et qualitative du saccharose (Low- ell & Kuo, 1989 ; Kumar et al., 2010). Parmi ces méthodes, les analyses HPLC et enzymatiques sont précises, sensibles et spécifiques, mais les coûts sont prohibitifs pour un grand nombre d'échantillons (Texeira et al., 2012 ; Gomez et al., 2007).

Comment fonctionne le NIR

Les capteurs spectraux NeoSpectra constituent une alternative potentielle intéressante pour l'analyse de la teneur en sucre des céréales, avec de nombreux avantages qui permettent une large adoption par différents types d'utilisateurs. Miniaturisé, peu coûteux et pouvant être produit en grandes quantités, il peut être utilisé par les producteurs, les vérificateurs de qualité, les surveillants de la santé, les diététistes et même les consommateurs pour vérifier l'exactitude des données figurant sur l'étiquette nutritionnelle. Cette note d'application montre que les capteurs spectraux NeoSpectra peuvent estimer les niveaux de saccharose dans les céréales pour petit-déjeuner en fournissant des résultats équivalents à ceux des méthodes HPLC.

Méthodes d'essai

Les céréales enrobées de saccharose (n = 60) ont été fabriquées par l'un des principaux fabricants de snacks de l'Ohio et avant que les mesures du NIR aient été mélangées pour obtenir une granulométrie homogène. Les échantillons de céréales ont été transférés dans des boîtes de Pétri en verre et placés sur une platine rotative pour le calcul de la moyenne spectrale d'échantillons hétérogènes afin de garantir des mesures reproductibles (Figure 1). Il convient de noter que différentes configurations optiques/têtes optiques peuvent être configurées de telle sorte qu'il n'est pas nécessaire de mélanger et de faire pivoter les échantillons.

Les spectres NIR ont été collectés pendant 20 secondes et des algorithmes quantitatifs ont été générés à l'aide de la régression des moindres carrés partiels. La teneur en saccharose a été analysée à l'aide d'une chromatographie liquide à haute performance (HPLC) (Shimadzu Scientific Instruments, Inc. Columbia, MD) équipée d'un détecteur d'indice de réfraction. Les sucres ont été séparés sur une colonne de glucides Aminex® HPX-87C en acier inoxydable de 7,8 mm de diamètre intérieur x 300 mm dans des conditions isocratiques à 80 °C en utilisant de l'eau de qualité HPLC avec un débit de 0,6 mL/ min pendant 30 minutes.

Les niveaux de saccharose dans les échantillons de céréales variaient de 0 à 30 g/100 g, couvrant une large gamme de concentrations ressemblant à des céréales pour petit déjeuner commerciales, avec des moyennes signalées de 22,5 ± 12,6 g/100 g (Pombo-Rodrigues et al., 2017).

La figure 2 montre le spectre NIR collecté à l'aide du module Neospectra. Les bandes caractéristiques ont été identifiées à 4390 cm.^-1 associée aux bandes C-H aliphatiques, 4420 cm^-1 en raison de l'absorption du C-H dans les bandes glucidiques, 4880 cm^-1 en raison de l'absorption de l'amide dans les protéines, 5180 cm^-1 lié à l'absorption d'O-H dans les bandes d'eau, et 5807 cm^-1 en raison des bandes C-H aliphatiques. Il y avait également une bande unique à ~4800 cm-1 indiquant la présence de groupes O-H dans le saccharose cristallin Kays et al. (1998).

Le graphique de régression PLSR (Figure 3) constitue une excellente corrélation entre les concentrations de saccharose estimées par NIR et l'analyse de référence HPLC. Le nombre optimal de facteurs donnant l'erreur type minimale de validation croisée (SECV) était de deux et a donné une SECV pour le saccharose de 1,2 % et un coefficient de corrélation (r) de 0,99.

Les performances des algorithmes de régression de la teneur en saccharose utilisant le module NeoSpectra étaient supérieures à celles précédemment rapportées pour le FT-NIR de laboratoire (SEP = 1,5 % ; Wang et Rodriguez-Saona, 2012) et un autre analyseur portable commercial (1,5 %, Lin et al, 2014). En outre, le module NeoSpectra a montré de bien meilleurs résultats par rapport aux unités dispersives de laboratoire qui ont déclaré un SEP de 2,8 % sur 84 céréales de marque (Baker et Norris, 1985).

Conclusions

Les capteurs spectraux NeoSpectra offrent les meilleures performances pour la détermination des niveaux de saccharose dans les céréales pour petit déjeuner. L'absence de préparation d'échantillons et l'obtention de résultats rapides (20 secondes) permettent à l'industrie de surveiller la teneur en sucre des produits commerciaux afin de répondre aux exigences en matière d'étiquetage nutritionnel et de permettre aux consommateurs de prendre des décisions alimentaires éclairées, compte tenu des préoccupations croissantes en matière de risque d'obésité dû à une consommation excessive de sucre.