Monitoramento do teor de açúcar em cereais com análise NIR

Introdução

A alta densidade de nutrientes dos cereais matinais (especialmente grãos integrais ou ricos em fibras) os torna uma importante fonte de nutrientes essenciais. Indivíduos que tomam café da manhã mostraram melhores perfis nutricionais gerais, melhorias no funcionamento cognitivo e podem ter menos probabilidade de estar acima do peso. O café da manhã é amplamente recomendado como parte de uma dieta saudável, sendo os cereais matinais uma opção popular de café da manhã, especialmente para crianças, devido à sua variedade e facilidade. No entanto, a maioria dos cereais matinais também contribui para a ingestão de açúcar. A maior ingestão de açúcar por crianças demonstrou, por meio de meta-análise, estar associada a um maior risco de obesidade (Te Morenga et al., 2012).

Visão geral

Os rótulos nutricionais de alguns produtos comerciais podem não refletir as informações mais precisas sobre o teor de açúcar (Ventura et al., 2011; Walker et al., 2014). Walker e Goran (2015) relataram que os dados do rótulo de nutrientes dos cereais matinais subestimaram ou superestimaram o conteúdo real de açúcar em 20%. Dada a abundância de dados que vinculam o consumo de açúcar adicionado ao risco de doenças, é imperativo determinar o teor real de açúcar para permitir que os consumidores tomem decisões informadas sobre a dieta de produtos alimentícios processados que contêm açúcares adicionados (Walker e Goran, 2015).

A sacarose é o principal material de revestimento usado em cereais matinais que fornece doçura (Solis- Morales et al., 2009) e viscosidade e higroscopicidade mínimas em comparação com xaropes de milho com alto teor de frutose. Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), análise enzimática, métodos eletroquímicos ou espectrofotométricos têm sido usados na análise quantitativa e qualitativa da sacarose (Low-ell & Kuo, 1989; Kumar et al., 2010). Entre esses métodos, a HPLC e as análises enzimáticas são precisas, sensíveis e específicas, mas os custos são proibitivos para um grande número de amostras (Texeira et al., 2012; Gomez et al., 2007).

Como funciona o NIR

Os sensores espectrais NeoSpectra são uma ótima alternativa potencial para a análise do teor de açúcar em cereais, com muitos benefícios que permitem ampla adoção por diferentes tipos de usuários. Sendo miniaturizado, de baixo custo e capaz de ser produzido em grandes quantidades, ele pode ser usado por produtores, verificadores de qualidade, vigilantes de saúde, nutricionistas e até consumidores para verificar a exatidão dos dados do rótulo de nutrientes. Esta nota de aplicação mostra que os sensores espectrais NeoSpectra podem estimar os níveis de sacarose em cereais matinais, fornecendo resultados equivalentes aos dos métodos de HPLC.

Métodos de teste

Cereais revestidos com sacarose (n = 60) foram fabricados por um fabricante líder de lanches de Ohio e, antes das medições de NIR, foram misturados para obter um tamanho de partícula homogêneo. As amostras de cereais foram transferidas para placas de Petri de vidro e colocadas em um estágio rotativo para a média espectral de amostras heterogêneas para garantir medições reproduzíveis (Figura 1). Deve-se observar que diferentes configurações ópticas/cabeças ópticas podem ser configuradas de forma que as amostras não precisem ser misturadas e giradas.

Os espectros NIR foram coletados por 20s e algoritmos quantitativos foram gerados usando regressão de mínimos quadrados parciais. O conteúdo de sacarose foi analisado usando uma cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) (Shimadzu Scientific Instruments, Inc. Columbia, MD) equipada com um detector de índice de refração. Os açúcares foram separados em uma coluna de carboidratos de aço inoxidável, 7,8 mm ID x 300 mm Aminex® HPX-87C sob condições isocráticas a 80° C usando água de grau HPLC com uma taxa de fluxo de 0,6 mL/min por 30 minutos.

Os níveis de sacarose nas amostras de cereais variaram de 0 a 30 g/100g, cobrindo uma ampla faixa de concentrações semelhantes aos cereais matinais comerciais com médias relatadas de 22,5 ± 12,6 g/100g (Pombo-Rodrigues et al., 2017).

A Figura 2 mostra o espectro NIR coletado usando o Módulo Neospectra. Características: as faixas foram identificadas em 4390 cm.^-1 associado às bandas C-H alifáticas, 4420 cm^-1 devido à absorção de C-H nas bandas de carboidratos, 4880 cm^-1 devido à absorção de amida na proteína, 5180 cm^-1 relacionado à absorção de O-H nas faixas de água, e 5807 cm^-1 devido às bandas C-H alifáticas. Havia também uma banda única de ~ 4800 cm-1 indicativa de grupos O-H na sacarose cristalina Kays et al. (1998).

O gráfico de regressão PLSR (Figura 3) é uma excelente correlação entre as concentrações estimadas de sacarose por NIR e a análise de referência de HPLC. O número ideal de fatores que deram o erro padrão mínimo de validação cruzada (SECV) foi dois e deu SECV para sacarose de 1,2%, coeficiente de correlação (r) de 0,99.

O desempenho dos algoritmos de regressão para o conteúdo de sacarose usando o Módulo NeoSpectra foi superior aos relatados anteriormente para o FT-NIR de bancada (SEP = 1,5%; Wang e Rodriguez-Saona, 2012) e outro analisador portátil comercial (1,5%, Lin et al, 2014). Além disso, o módulo NeoSpectra mostrou um desempenho muito melhor em unidades dispersivas de bancada que relataram SEP de 2,8% em 84 cereais da marca (Baker e Norris, 1985).

Conclusões

Os sensores espectrais NeoSpectra oferecem o melhor desempenho para a determinação dos níveis de sacarose em cereais matinais. Sem preparação de amostras e resultados rápidos (20s) para permitir que a indústria monitore o teor de açúcar em produtos comerciais para atender aos requisitos de rotulagem nutricional e permitindo que os consumidores tomem decisões dietéticas informadas, pois aumentam as preocupações com o risco de obesidade devido ao consumo excessivo de açúcar.